用于制备三氟化氮的电解槽的制作方法

本实用新型涉及一种电解槽，具体涉及一种用于制备三氟化氮的电解槽。
背景技术：
：NF3气体广泛应用于高能激光、半导体技术及化学气相沉积等领域，具有很好的应用前景。其制备方法可以分为化学合成法及电解法两种，工业上多采用NH4F-xHF(或加少量KF)为电解液体系电解制备NF3气体。在三氟化氮生产中，阳极的平均电流密度较大，镍板整体腐蚀较快；电流密度在镍板上并非均匀分布，而是呈现上小下大的状态，所以在生产过程中电化学腐蚀导致阳极上厚下薄。从安全性方面考虑，阳极区三氟化氮与阴极区气体氢气剧烈反应，阳极板最下端点离隔板的距离必须控制在500±2.5mm的范围下，距离过大则电压偏高，电耗高，距离过小，则容易串腔爆炸。以上原因导致镍板使用周期短，使用成本高。现有国内三氟化氮生产中镍板的使用成本较高，且镍板消耗在成本中占有约15％的成本。国内其他厂家一般将使用后不达标的阳极镍板收集后低价返回厂家，增加了三氟化氮的生产成本。另外，现有的电解槽接线柱(铜)与电极板(镍)焊接处位于电解液面下，该焊接位置易腐蚀，造成电极板脱落，电流下降，严重情况下导致槽内短路或爆鸣。技术实现要素：根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于制备三氟化氮的电解槽，结构设计合理，电解效率高，能够解决电解生产三氟化氮过程中阳极板的电化学腐蚀速度过快，腐蚀后呈现上厚下薄状态，造成浪费的问题，降低三氟化氮生产中镍板的使用成本；极板连接稳固，不易脱落。本实用新型所述的用于制备三氟化氮的电解槽，包括槽体、槽盖、裙板、阳极气体室、阴极气体室、阳极板、阴极板、降温盘管、阳极接线柱和阴极接线柱，阳极板通过螺栓固定在阳极接线柱上，阳极板上设导流孔，其中，导流孔为多个，导流孔数目从阳极板靠近阳极接线柱的一端向另一端递减；阳极板靠近阳极接线柱上的一端的厚度比另一端薄；阴极板上也设有导流孔。阳极板通过螺栓固定在阳极接线柱上，电解时，螺栓的位置高于电解液液面，避免HF腐蚀。阳极板靠近阳极接线柱上的一端的厚度比另一端薄，既降低制造阳极板的镍板消耗量，又提高镍板的有效使用时间及利用率。导流孔数目从阳极板靠近阳极接线柱的一端向另一端递减，可以提高上部镍板的电流密度，使得其电化学腐蚀消耗速度与下部镍板基本一致，提高电解效率。其中：所述的阳极板为镍板。所述的阳极板靠近阳极接线柱的一端的厚度为2mm，另一端的厚度为10mm。所述的阳极板的剖面结构为多级阶梯形或梯形。所述的多级阶梯形的级数≥2级。所述的阴极板为铁板。所述的阴极板上导流孔为多个，导流孔数目从阴极板靠近阴极接线柱的一端向另一端递减。工作原理如下：电解液提前在配料釜内配成液体，然后用移液罐转移至电解槽内电解，电解槽通电后，阳极产生三氟化氮，阴极产生氢气。综上所述，本实用新型的有益效果如下：本实用新型结构设计合理，电解效率高，能够解决电解生产三氟化氮过程中阳极板的电化学腐蚀速度过快，腐蚀后呈现上厚下薄状态，造成浪费的问题，降低三氟化氮生产中镍板的使用成本；极板连接稳固，不易脱落。附图说明图1是本实用新型的装置剖面结构示意图；图2是本实用新型阳极板上导流孔设置示意图；图3是本实用新型阴极板上导流孔设置示意图；图4是本实用新型实施例1阳极板剖面结构示意图；图5是本实用新型实施例2阳极板剖面结构示意图；图中：1、槽体；2、槽盖；3、裙板；4、阳极气体室；5、阴极气体室；6、阳极板；7、阴极板；8、降温盘管；9、阳极接线柱；10、阴极接线柱；11、螺栓；12、导流孔。具体实施方式下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：如图1所示，所述的用于制备三氟化氮的电解槽，包括槽体1、槽盖2、裙板3、阳极气体室4、阴极气体室5、阳极板6、阴极板7、降温盘管8、阳极接线柱9和阴极接线柱10，阳极板6通过螺栓11固定在阳极接线柱9上，阳极板6上设导流孔12，其中，导流孔12为多个，导流孔12数目从阳极板6靠近阳极接线柱9的一端向另一端递减；阳极板6靠近阳极接线柱9上的一端的厚度比另一端薄；阴极板7上也设有导流孔12。阳极板6通过螺栓11固定在阳极接线柱9上，电解时，螺栓11的位置高于电解液液面，避免HF腐蚀。阳极板6靠近阳极接线柱9上的一端的厚度比另一端薄，既降低制造阳极板6的镍板消耗量，又提高镍板的有效使用时间及利用率。导流孔12数目从阳极板6靠近阳极接线柱9的一端向另一端递减，可以提高上部镍板的电流密度，使得其电化学腐蚀消耗速度与下部镍板基本一致，提高电解效率。其中：所述的阳极板6为镍板。所述的阳极板6靠近阳极接线柱9的一端的厚度为4mm，另一端的厚度为10mm。所述的阳极板6的剖面结构为多级阶梯形、梯形或表面呈弧形的楔形。所述的多级阶梯形的级数≥2级。所述的阴极板7为铁板。所述的阴极板7上导流孔12为多个，导流孔12数目从阴极板7靠近阴极接线柱10的一端向另一端递减。电解液提前在配料釜内配成液体，然后用移液罐转移至电解槽内电解，电解槽通电后，阳极产生三氟化氮，阴极产生氢气。实施例1现有镍板尺寸为1200*500*10mm，质量为53.4kg。本实施例中，将镍板等分为3段，自下而上厚度分别为10mm，6mm，4mm。单张镍板可减少重量17.94kg，即节约了镍板消耗量的33.6％。在电解槽中运行40天时，不同电解条件下镍板的腐蚀减重见下表：镍板减重/kg电流1000A电流1500A电流2000A安全性现有镍板1218.128.3未出现爆鸣实施例1镍板11.817.427.5未出现爆鸣由上表可见新方法制备的镍板在相同运行条件下，镍板的腐蚀减重明显下降，且安全可靠。实施例2现有镍板尺寸为1200*500*10mm，质量为53.4kg。本实施例中，将镍板加工成低端厚度10mm，顶端厚度2mm的弧形板。单张镍板可减重21.36kg，即节约了镍板消耗量的40％。在电解槽中运行40天时，不同电解条件下镍板的腐蚀减重见下表：镍板减重/kg电流1000A电流1500A电流2000A安全性现有镍板11kg17.5kg27kg未出现爆鸣实施例2镍板10.9kg16.9kg26.2kg未出现爆鸣由上表可见新方法制备的镍板在相同运行条件下，镍板的腐蚀减重明显下降，且安全可靠。当前第1页1 2 3