一种制备高纯金属钠的电解提纯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，包括粗钠罐与精钠罐，提纯单元通过精钠管道与精钠罐连通，提纯单元包括陶瓷隔膜、托架、密封体、陶瓷环与环形支架；陶瓷环分别与陶瓷隔膜、托架连接；所述环形支架的下端与陶瓷环)连接，密封体从环形支架的上端插入陶瓷隔膜内；陶瓷隔膜、陶瓷环与密封体之间形成封闭的容纳腔，所述密封体上设有与容纳腔相通的保护气通道和排钠液通道，保护气通道与保护气体连接，排钠液通道通过精钠管道与精钠罐连通，该系统结构简单，气密性好，排钠方便且完全，在防止空气以及管路零部件的污染，为电解提纯制备高纯钠提供了良好的保证。

An electrolytic purification system for the preparation of high purity sodium metal

The invention discloses an electrolytic purification system for the preparation of high pure sodium metal, including a crude sodium tank and a fine sodium tank. The purification unit is connected to a fine sodium tank through a fine sodium pipe. The purification unit comprises a ceramic diaphragm, a bracket, a seal, a ceramic ring and a ring bracket, and the ceramic ring is connected with a ceramic diaphragm and a bracket respectively. The sealing body is inserted into the ceramic diaphragm from the upper end of the ring bracket, and the ceramic diaphragm, the ceramic ring and the seal form a closed accommodating cavity. The sealing body is provided with a protective gas channel and a sodium drainage channel connected to the chamber to protect the gas channel from the gas protection, and the sodium drainage channel passes through the passage. The fine sodium pipeline is connected with the fine sodium tank. The system has simple structure, good air tightness, convenient and complete discharge of sodium. It provides a good guarantee for the preparation of high purity sodium for electrolysis purification in the prevention of pollution of air and pipe parts.

【技术实现步骤摘要】
一种制备高纯金属钠的电解提纯系统
本专利技术涉及电解设备
尤其涉及一种制备高纯金属钠的电解提纯系统。
技术介绍
钠是地球上分布最广的元素之一，其重量约占地壳总重量的2.83％，居第6位。基于金属钠的化学性质活泼、熔点低、沸点高及其良好的导热、导电性等一系列特点，应用范围很广。它可用于制电镀用氰化钠、漂白剂用过氧化钠、制造新能源钠—硫电池，从稀有金属化合物中还原稀有金属，国防工业作核反应堆的热载体以及潜艇上用的供氧剂超氧化钠。近年来随着相关领域的技术进步及市场的需要，开始应用于核反应堆导热、储能用钠电池、电光源等方面。随着储能市场钠硫电池的需求的不断提升以及第三代核能技术钠冷快堆核电站的示范运行，可以预期市场对高纯钠（纯度≥99.9%）的需求量会不断的加大。目前使用较多的提纯装置主要有过滤装置和真空蒸馏装置。使用过滤装置可除去粗钠中的机械杂质，得到纯度≥99.5%的工业金属钠；利用真空蒸馏装置对金属钠进行提纯可得到纯度≥99.9%的高纯钠。但是其结构复杂、工艺流程复杂。本专利技术的一种制备高纯金属钠的电解提纯系统能用结构的简单，简单的工艺流程制备高纯钠，而且能放大量产。国家知识产权局与2014.07.09公开了一件公告号为CN203700555U，名称为：“一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件”的技术专利，该专利涉及一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件，属于金属钠的电解熔融制备或提纯装置密封
包括隔膜管、第一支架、第二支架、铝环、α-Al2O3环、填充体以及T型螺丝，所述的隔膜管顶部开口端通过烧结方式连接α-Al2O3环，第二支架和铝环通过焊接和第一支架连接，铝环中心通过螺纹接口连接填充体，铝环和填充体以及填充体和T型螺丝之间使用密封圈密封。T型螺丝和填充体形成的空间和填充体与隔膜管形成的空间连通，用以排出反应产生的高纯金属钠。上述专利存在如下不足之处：1.该专利中需要密封的装置太多，越多的密封就越容量产生密封泄露同时也会带入更多的密封件的污染，不能给高纯钠的提取营造一个有利的环境；2.该专利中没有气体保护以及阀门，在电解提纯之前加入金属钠投料的时候容易对金属钠产生污染，同时也不便于安装于提纯装置；3.在使用该专利进行高纯钠提纯完成之后，装置内部有留下大量的高纯钠不能排出，即产生浪费同时也是较大的安全隐患。还有中国专利号为201220035424.8，公开了一种电解槽上部绝缘结构，包括槽盖板、绝缘层，所述电解槽的上部包含有槽眉板，所述槽眉板与槽盖板接近的一端的表面覆盖有上部绝缘层，所述上部绝缘层与所述槽眉板固定连接，所述上部绝缘层设置在所述槽盖板上端的底面与所述槽眉板之间，所述上部绝缘层呈U形。上述技术提供的电解槽上部绝缘结构，仅能阻断电解槽上部的导电通路，但电解槽采用多个电解单元时绝缘效果较差。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，利用多个提纯单元并联的方式来集成提纯系统，不仅结构、工艺简单，气密性好，排钠方便且完全，在防止空气以及管路零部件的污染。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，包括粗钠罐与精钠罐，粗钠罐内并列的设置有多个提纯单元，所述提纯单元通过精钠管道与精钠罐连通，其特征在于：所述提纯单元包括陶瓷隔膜、托架、密封体、陶瓷环与环形支架；所述陶瓷环分别与陶瓷隔膜、托架连接；所述环形支架的下端与陶瓷环)连接，密封体从环形支架的上端插入陶瓷隔膜内；所述陶瓷隔膜、陶瓷环与密封体之间形成封闭的容纳腔，所述密封体上设有与容纳腔相通的保护气通道和排钠液通道，所述保护气通道与保护气体连接，所述排钠液通道通过精钠管道与精钠罐连通。多个所述的提纯单元通过第一法兰与粗钠罐连接，所述第一法兰与粗钠罐之间设有密封件。所述保护气通道通过电磁阀与保护气体连接。所述精钠管道与精钠罐之间通过绝缘部件连接，所述绝缘部件包括金属外罩、绝缘陶瓷环与第二法兰，绝缘陶瓷环设置在金属外罩与第二法兰之间，所述绝缘陶瓷环上设有与钠液通道，钠液通道与精钠管道连接，第二法兰通过绝缘部件密封件与精钠罐连接。所述金属外罩与绝缘陶瓷环之间通过热压或焊接的方式连接；绝缘陶瓷环和第二法兰之间通过热压或焊接的方式连接。所述粗钠罐与精钠罐上分别设有用于测量内部液面高度的液位计。所述粗钠罐与精钠罐上分别设有加热保温装置。所述粗钠罐的底部分别设有排污阀和绝缘块，精钠罐的底部分别设有精钠排放口和绝缘块。所述粗钠罐与精钠罐上分别设有气压检测装置。所述粗钠罐上设有粗钠进口与粗钠保护气体。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术利用多个提纯单元并联的方式来集成提纯系统，提纯单元的密封体上方一个接惰性保护气体氩气，一个接高纯钠储钠罐，两个通孔形成一个U型槽相互连通，电解提纯的高纯钠能通过氩气保护气体，其一惰性气体对电解的精钠液进行保护，其二保护气体提供的压力将电解的钠洲快速且完全压到高纯钠储钠罐中；该系统结构简单，气密性好，排钠方便且完全，在防止空气以及管路零部件的污染，为电解提纯制备高纯钠提供了良好的保证。该系统可应用于电解熔融制钠和电解提纯金属钠的
，在这些领域中，通过本专利技术的提纯单元，电解提纯出的金属钠纯度大于等于99.9%。2、本专利技术精钠管道与精钠罐之间通过绝缘部件连接，所述绝缘部件包括金属外罩、绝缘陶瓷环与第二法兰，绝缘陶瓷环设置在金属外罩与第二法兰之间，所述绝缘陶瓷环上设有与钠液通道，钠液通道与精钠管道连接，第二法兰通过绝缘部件密封件与精钠罐连接。由于系统中的管道均为金属管，电解时绝缘部件有效的防止精钠罐带电，防止系统短路的发生。3、本专利技术粗钠罐与精钠罐上分别设有液位计、气压检测装置，使系统做到在线监测，便于系统的控制，同时可确保安全。4、本专利技术粗钠罐底部分别设有排污阀和绝缘块，精钠罐的底部设有精钠排放口和绝缘块，当电解提纯一段时间之后，工业钠中的杂质会留在陶瓷隔膜外部的粗钠罐中，通过排污阀，将粗钠槽中的杂质排出，从而减少对陶瓷隔膜的损伤，提高电解效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术提纯单元结构示意图；图3为绝缘部件的结构示意图。图中标记：1、粗钠槽，2、加热保温装置，3、提纯单元，3.1、陶瓷隔膜，3.2、托架，3.3、第一法兰，3.4、密封体，3.5、保护气体通道，、3.6、排钠液通道，3.7、环形支架，3.8陶瓷环，4、密封件，5、绝缘部件，5.1金属外罩，5.2、绝缘陶瓷环，5.3第二法兰；6、电磁阀，7、保护气体，8、气压检测装置，9、精钠管道，10、液位计，11、精钠罐，12、排污阀；13、绝缘部件密封件，14、精钠保护气体，15、绝缘块，16、粗钠进口，17、粗钠保护气体，18、精钠排放口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例1如图1、图2与图3所示，一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，包括粗钠罐1与精钠罐11，粗钠罐1内并列的设置有多个提纯单元3，提纯单元3与粗钠罐1密封，提纯单元3通过精钠管道9与精钠罐11连通。提纯单元3包括陶瓷隔膜3.1、托架3.2、密封体3.4、陶瓷环3.8与环形支架3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，包括粗钠罐(1)与精钠罐(11)，粗钠罐(1)内并列的设置有多个提纯单元(3)，所述提纯单元(3)通过精钠管道(9)与精钠罐(11)连通，其特征在于：所述提纯单元(3)包括陶瓷隔膜(3.1)、托架(3.2)、密封体(3.4)、陶瓷环(3.8)与环形支架(3.7)；所述陶瓷环(3.8)分别与陶瓷隔膜(3.1)、托架(3.2)连接；所述环形支架(3.7)的下端与陶瓷环(3.8)连接，密封体(3.4)从环形支架(3.7)的上端插入陶瓷隔膜(3.1)内；所述陶瓷隔膜(3.1)、陶瓷环(3.8)与密封体(3.4)之间形成封闭的容纳腔，所述密封体(3.4)上设有与容纳腔相通的保护气通道(3.5)和排钠液通道(3.6)，所述保护气通道(3.5)与保护气体(7)连接，所述排钠液通道(3.6) 通过精钠管道(9)与精钠罐(11)连通。

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯金属钠的电解提纯系统，包括粗钠罐(1)与精钠罐(11)，粗钠罐(1)内并列的设置有多个提纯单元(3)，所述提纯单元(3)通过精钠管道(9)与精钠罐(11)连通，其特征在于：所述提纯单元(3)包括陶瓷隔膜(3.1)、托架(3.2)、密封体(3.4)、陶瓷环(3.8)与环形支架(3.7)；所述陶瓷环(3.8)分别与陶瓷隔膜(3.1)、托架(3.2)连接；所述环形支架(3.7)的下端与陶瓷环(3.8)连接，密封体(3.4)从环形支架(3.7)的上端插入陶瓷隔膜(3.1)内；所述陶瓷隔膜(3.1)、陶瓷环(3.8)与密封体(3.4)之间形成封闭的容纳腔，所述密封体(3.4)上设有与容纳腔相通的保护气通道(3.5)和排钠液通道(3.6)，所述保护气通道(3.5)与保护气体(7)连接，所述排钠液通道(3.6)通过精钠管道(9)与精钠罐(11)连通。2.根据权利要求1所述的制备高纯金属钠的电解提纯系统，其特征在于：多个所述的提纯单元(3)通过第一法兰(3.3)与粗钠罐(1)连接，所述第一法兰(3.3)与粗钠罐(1)之间设有密封件(4)。3.根据权利要求1所述的制备高纯金属钠的电解提纯系统，其特征在于：所述保护气通道(3.5)通过电磁阀(6)与保护气体(7)连接。4.根据权利要求1所述的制备高纯金属钠的电解提纯系统，其特征在于：所述精钠管道(9)与精钠罐(11)之间通过绝缘部件(5)连接，所述绝缘部...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱睿，唐光盛，万志伟，袁小武，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51