一种具有恒温和换液双功能的电解槽的制作方法

1.本发明涉及电化学反应器皿技术领域，涉及一种金属醇盐电解槽的自动化附属结构，具体涉及一种具有恒温和换液双功能的电解槽。


背景技术：

2.金属醇盐电解槽包括电解槽体、阳极板和阴极板；电解槽体是开口朝上的容器，阳极板和阴极板设置在电解槽内，阳极板和阴极板相互平行；电解槽内盛有醇类溶剂，阳极板和阴极板浸泡在醇类溶剂内；所述的醇类溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇等；所述的阴极板是不锈钢板；所述的阳极板是指钽板、铌板或钨板等参与电解反应、消耗自己、发生氧化反应的金属板。阳极板和阴极板分别连接电源的两极，阳极板发生电解反应，在醇类溶剂中产生醇盐。
3.在使用金属醇盐电解槽进行电化学反应的过程中会产生大量的热量，促使醇类溶剂温度升高，醇类溶剂蒸发。目前采用的是被动措施，电解槽盖上方设置了一个冷凝管，冷凝管里面的螺旋管内通入冷水，醇类蒸汽进入冷凝管，与螺旋管进行热交换，温度降低后滴落回到电解槽，没有直接对醇类溶剂制冷，醇类溶剂蒸发非常旺盛。这种方式只能把醇溶液的温度控制在醇类溶剂的沸点，不能控制到沸点以下。并且，去冷却气态的醇类溶剂，醇类蒸汽尽管温度较高，热量密度却比液态醇类的低很多，这需要很大的热交换面积，否则，有很多醇类蒸汽来不及冷凝就流入空气中无法收集，造成浪费，并且污染空气。
4.电解槽内的温度、溶液浓度各处是不均匀的，阳极板和阴极板之间的位置发生化学反应比较剧烈，其温度较高，金属醇盐的浓度也较高，仅仅靠醇类沸腾产生的搅拌效果还不够，金属醇盐的浓度过高会阻碍化学反应继续进行，贴近极板的醇类温度过高会产生碳化，积聚在极板表面阻碍化学反应继续进行，温度较高，蒸发较快，导致此处溶液浓缩，需要配置适当的均匀化结构。
5.电解槽内的化学反应持续到金属醇盐达到一定的浓度，需要人工去测量该浓度，然后人工把里面的金属醇盐溶液放出来，充入新的醇类溶剂，人工参与的工作较多，没有采取自动化装置，生产效率较低。


技术实现要素：

6.本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种控制性能好、减少浪费、避免污染空气、减小设备的体积、提高降温的效率、促使温度和浓度混合均匀、自动化和智能化程度较高的具有恒温和换液双功能的电解槽。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.技术方案1，一种具有恒温和换液双功能的电解槽，包括电解槽，电解槽包括电解槽体、阳极板和阴极板；电解槽体是开口朝上的容器，阳极板和阴极板设置在电解槽内；电解槽内盛有醇类溶剂，阳极板和阴极板浸泡在醇类溶剂内；阳极板和阴极板分别连接电源的两极，阳极板发生电解反应，在醇类溶剂中产生醇盐；
9.还包括冷却槽和循环泵；冷却槽内设置有盘管，冷却槽内有冷却水，盘管浸没在冷却水中，盘管的第一端和第二端分别通过管路与电解槽内的醇类溶剂相联通，循环泵设置在盘管与电解槽之间的管路上，循环泵开启，把电解槽内的醇类溶剂泵出，醇类溶剂经过盘管，醇类溶剂透过盘管与冷却槽内的冷却水进行热交换，温度变低后再从另一端流回到电解槽内，从而达到冷却醇类溶剂的目的。如果使冷却槽内的冷却水保持恒温，则能电解槽内的醇类溶剂也能保持在恒定的温度。
10.所述的电解槽上还设置有温度计，这样就可以设置成自动保持恒温的装置，使醇类溶剂保持恒定在某个温度范围内，当温度计检测到温度高于温度范围的上限时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令使循环泵启动，醇类溶剂经过盘管，醇类溶剂透过盘管与冷却槽内的冷却水进行热交换，温度变低后再从另一端流回到电解槽内，从而达到冷却醇类溶剂的目的；当温度计检测到温度低于温度范围的下限时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令使循环泵关停，从而达到醇类溶剂保持恒温的目的。这样循环泵不必始终开启，能延长使用寿命，还能节约电能。
11.所述的电解槽上还设置有浓度计和电磁液位计，随着电解反应的进行，醇类溶剂内醇盐的浓度升高，达到某个浓度值后电解反应的速度就明显减慢，再继续进行电解反应则经济性变差，这时就结束反应，切断极板的电源；本发明还包括金属醇盐溶液槽和第二电磁开关阀，金属醇盐溶液槽和电解槽通过管路相联，第二电磁开关阀设置在金属醇盐溶液槽和电解槽之间的管路上，金属醇盐溶液槽比电解槽的高度低，电解槽的金属醇盐溶液靠重力自动流入金属醇盐溶液槽；
12.浓度计采集电解槽的金属醇盐溶液的浓度值，当金属醇盐溶液的浓度值超过预定的数值时，浓度计向电控系统发送信号，电控系统发送指令切断极板的电源，然后开启第二电磁开关阀，电解槽的金属醇盐溶液靠重力自动流入金属醇盐溶液槽；电磁液位计采集电解槽的金属醇盐溶液的液位信号，当液位低于预设液位的下限值时向电控系统发送信号，电控系统发送指令关闭第二电磁开关阀，从而达到了自动排放金属醇盐溶液的目的。
13.本发明还包括醇类溶剂槽和第一电磁开关阀，醇类溶剂槽和电解槽通过管路相联，第一电磁开关阀设置在醇类溶剂槽和电解槽之间的管路上，醇类溶剂槽比电解槽的高度高，醇类溶剂槽内的醇类溶剂靠重力自动流入电解槽中；
14.电控系统发送指令开启第一电磁开关阀，醇类溶剂通过管路靠重力自动流入电解槽中；电磁液位计采集电解槽的金属醇盐溶液的液位信号，当液位高于预设液位的上限值时向电控系统发送信号，电控系统发送指令关闭第一电磁开关阀，从而达到了自动充入醇类溶剂的目的。
15.然后电控系统发送指令接通极板的电源，下一次电解反应又开始了。
16.以上步骤在电控系统的控制下自动循环执行，只要保持醇类溶剂槽内有足够的醇类溶剂且金属醇盐溶液槽有足够大的盛放空间，就能全自动化进行电解反应。
17.技术方案2，一种电解槽的恒温和换液双功能的控制方法，包括醇类溶剂自动保持恒温、自动排放金属醇盐溶液和自动充入醇类溶剂。
18.所述的醇类溶剂自动保持恒温包括采集电解槽内醇类溶剂的温度、把醇类溶剂的温度与预设定的目标温度范围的上限值与下限值相比对，当采集到的温度值高于上限值时则把醇类溶剂泵入盘管，盘管浸没在冷却水中，醇类溶剂透过盘管与冷却水进行热交换，醇
类溶剂温度变低后再流回到电解槽内；当采集到的温度值低于下限值时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令停止泵压，使电解槽内醇类溶剂的温度始终保持在预设定的目标温度范围内。
19.所述的自动排放金属醇盐溶液包括采集电解槽内醇类溶剂的醇盐的浓度和采集电解槽内醇类溶剂的液位高度，当醇类溶剂的醇盐的浓度高于预设定的浓度值时，从电解槽的底部靠重力排放出醇类溶剂，当采集电解槽内醇类溶剂的液位高度低于预设定液位高度的下限值时，则停止排放。
20.所述的自动充入醇类溶剂包括向电解槽内充入醇类溶剂和采集电解槽内醇类溶剂的液位高度，当醇类溶剂的液位高度高于预设定液位高度的上限值时则停止充入醇类溶剂。
21.通过以上步骤周而复始地运行，就能实现自动完成电解槽的恒温和换液双功能。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1、本发明冷却液态的醇类溶剂，而不是冷凝醇类溶剂的蒸汽，能把温度控制在沸点以下的某个目标温度范围，控制性能好，减少醇类溶剂的蒸发，减少浪费，否则，有大量的醇类溶剂蒸发散发到周围空气中无法收集，造成浪费，并且污染空气。
24.2、本发明需要的热交换面积较小，减小设备的体积，提高降温的效率。蒸汽态的醇类溶剂大约比液态的醇类溶剂体积大1000倍，要让蒸汽态的醇类溶剂充分冷凝，需要非常大的热交换面积，本发明需要的热交换面积比传统方式减少约1000倍。
25.3、本发明在泵压醇类溶剂时，一边吸取一边排出，促进醇类溶剂剧烈流动，促使温度和金属醇盐的浓度混合均匀，防止贴近极板的醇类温度过高产生碳化，促进发生电解反应。
26.4、本发明的自动化和智能化程度较高，自动化周而复始地生产运行，人工参与的工作大幅降低，生产效率提高，无人值守生产。
附图说明
27.图1是本发明实施例1各功能部件的联接关系示意图；
28.图中：
29.1-电解槽；11-电磁液位计；12-温度计；13-浓度计；14-阳极板；15-阴极板；
30.2-冷却槽；21-盘管；
31.3-醇类溶剂槽；
32.4-金属醇盐溶液槽；
33.5-循环泵；
34.6-第一电磁开关阀；
35.7-第二电磁开关阀。
具体实施方式
36.下面将结合实施例及附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于
本发明保护的范围。
37.实施例1，一种具有恒温和换液双功能的电解槽，如图1所示包括电解槽1，电解槽1包括电解槽体、阳极板14和阴极板15；电解槽体是开口朝上的容器，阳极板和阴极板设置在电解槽内；电解槽1内盛有醇类溶剂，阳极板14和阴极板15浸泡在醇类溶剂内；阳极板14和阴极板15分别连接电源的两极，阳极板14发生电解反应，在醇类溶剂中产生醇盐；
38.还包括冷却槽2和循环泵5；冷却槽2内设置有盘管21，冷却槽2内有冷却水，盘管21浸没在冷却水中，盘管21的第一端和第二端分别通过管路与电解槽1内的醇类溶剂相联通，循环泵5设置在盘管21与电解槽1之间的管路上，循环泵5开启，把电解槽1内的醇类溶剂泵出，醇类溶剂经过盘管21，醇类溶剂透过盘管21与冷却槽2内的冷却水进行热交换，温度变低后再从另一端流回到电解槽1内，从而达到冷却醇类溶剂的目的。如果使冷却槽2内的冷却水保持恒温，则能电解槽1内的醇类溶剂也能保持在恒定的温度。
39.所述的电解槽1上还设置有温度计12，这样就可以设置成自动保持恒温的装置，比如使醇类溶剂保持恒定在70
±
2℃范围内，当温度计12检测到温度高于72℃时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令使循环泵5启动，醇类溶剂经过盘管21，醇类溶剂透过盘管21与冷却槽2内的冷却水进行热交换，醇类溶剂温度变低后再从另一端流回到电解槽1内，从而达到冷却醇类溶剂的目的；当温度计12检测到温度低于68℃时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令使循环泵5关停。这样循环泵5不必始终开启，能延长使用寿命，还能节约电能。
40.所述的电解槽1上还设置有浓度计13和电磁液位计11，随着电解反应的进行，醇类溶剂内醇盐的浓度升高，达到某个浓度值后电解反应的速度就明显减慢，再继续进行电解反应则经济性变差，这时就结束反应，切断极板的电源；本实施例还包括金属醇盐溶液槽4和第二电磁开关阀7，金属醇盐溶液槽4和电解槽1通过管路相联，第二电磁开关阀7设置在金属醇盐溶液槽4和电解槽1之间的管路上，金属醇盐溶液槽4比电解槽1的高度低，电解槽1的金属醇盐溶液靠重力自动流入金属醇盐溶液槽4；
41.浓度计13采集电解槽1的金属醇盐溶液的浓度值，当金属醇盐溶液的浓度值超过预定的数值时，向电控系统发送信号，电控系统发送指令切断极板的电源，然后开启第二电磁开关阀7，电解槽1的金属醇盐溶液靠重力自动流入金属醇盐溶液槽4；电磁液位计11采集电解槽1的金属醇盐溶液的液位信号，当液位为预设定液位高度的下限值时向电控系统发送信号，电控系统发送指令关闭第二电磁开关阀7，从而达到了自动排放金属醇盐溶液的目的。
42.本实施例还包括醇类溶剂槽3和第一电磁开关阀6，醇类溶剂槽3和电解槽1通过管路相联，第一电磁开关阀6设置在醇类溶剂槽3和电解槽1之间的管路上，醇类溶剂槽3比电解槽1的高度高，醇类溶剂槽3内的醇类溶剂靠重力自动流入电解槽1中；
43.电控系统发送指令开启第一电磁开关阀6，醇类溶剂通过管路靠重力自动流入电解槽1中；电磁液位计11采集电解槽1的金属醇盐溶液的液位信号，当液位高于预设定液位高度的上限值时向电控系统发送信号，电控系统发送指令关闭第一电磁开关阀6，从而达到了自动充入醇类溶剂的目的。
44.然后电控系统发送指令接通极板的电源，下一次电解反应又开始了。
45.以上步骤在电控系统的控制下自动循环执行，只要保持醇类溶剂槽3内有足够的
醇类溶剂且金属醇盐溶液槽4有足够大的盛放空间，就能全自动化进行电解反应。
46.实施例2，一种电解槽的恒温和换液双功能的控制方法，包括醇类溶剂自动保持恒温、自动排放金属醇盐溶液和自动充入醇类溶剂。
47.所述的醇类溶剂自动保持恒温包括采集电解槽1内醇类溶剂的温度、把醇类溶剂的温度与预设定的目标温度范围的上限值与下限值相比对，比如设定目标温度范围的上限值与下限值分别为72℃和68℃，当采集到的温度值高于上限值72℃时则把醇类溶剂泵入盘管21，盘管21浸没在冷却水中，醇类溶剂透过盘管21与冷却水进行热交换，醇类溶剂温度变低后再流回到电解槽1内；当采集到的温度值低于下限值68℃时则向电控系统发送信号，电控系统发送指令停止泵压，使电解槽1内醇类溶剂的温度始终保持在预设定的目标温度范围内。
48.所述的自动排放金属醇盐溶液包括采集电解槽1内醇类溶剂的醇盐的浓度和采集电解槽1内醇类溶剂的液位高度，当醇类溶剂的醇盐的浓度高于预设定的浓度值时，从电解槽1的底部靠重力排放出醇类溶剂，当采集电解槽1内醇类溶剂的液位高度低于预设定液位高度的下限值时，则停止排放。
49.所述的自动充入醇类溶剂包括向电解槽1内充入醇类溶剂和采集电解槽1内醇类溶剂的液位高度，当醇类溶剂的液位高度高于预设定液位高度的上限值时则停止充入醇类溶剂。
50.通过以上步骤周而复始地运行，就能实现自动完成电解槽的恒温和换液双功能。
51.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。