發(fā)布時間：2021-11-24 07:26

　　五氧化二氮,是一種公認的性能優(yōu)異、清潔的綠色硝化劑。五氧化二氮用于硝化反應,具有溫度易控制、廢酸成分單一、選擇性高、無氧化副反應目標產(chǎn)物、收率高的特點。本文是在實驗室規(guī)模（100克/批）四氧化二氮電解制備五氧化二氮技術和原理樣機基礎上,計算出最大電流密度、循環(huán)液保留時間、分析出降低比能的方法;以此為依據(jù),設計并搭建了具有擋板解結構公斤級電解制備五氧化二氮裝置;研究了擋板的形狀、擋板間距以及電解液流動方式對電解的影響,結果表明,當擋板形狀為折流、擋板間距為40mm,電解液流動方式為并流時,電解收率高、比能低;進行了公斤級電解裝置的條件優(yōu)化實驗,當電解電壓為2.5V,電解液流量為100ml,電解2.5h,比能最低達到1.18kWh/kgN₂O₅,收率為75.8%,達到了設計要求,且均優(yōu)于實驗室電解裝置;在此基礎上,設計了具有8個擋板的10kg級五氧化二氮電解制備裝置。 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

實驗室電解槽結構示意圖

西北大學碩士學術論文82.3.2實驗室規(guī)模電解裝置流程實驗室電解制備裝置示意圖如下圖2：陽極液泵將陽極液槽的陽極液輸入到電解槽的陽極中進行電解[20]，并進行循環(huán)；陰極液泵將陰極液槽的陰極液輸入到電解槽的陰極中進行電解，并進行循環(huán)；陽極液槽和陽極液槽均有夾層，通過低溫浴槽進行冷卻；直流電源的正負極分別連接電解槽的陽極和陰極。1-陽極室2-陰極室3-陽極儲罐4陰極儲罐圖2電解制備五氧化二氮裝置流程示意圖2.3.3電解過程的評價指標電流密度、比能和收率是電解過程重要的評價指標。1）電流密度電流密度[15]是浸于電解液的電極表面積A與通過的電流強度i的比值。在電解的過程中，電流密度越大，電解時間越短。A=2）比能比能[16]是得到每單位電解產(chǎn)物所消耗的能量，產(chǎn)能越低，能耗越少。W=（2.2）式中：W－比能，kW·h·kg-1N2O5；U－電壓，V；I－電流，A；

西北大學碩士學術論文22電壓的壓降和電阻有關，和實驗室規(guī)模電解槽相比，隔膜、電極、電解質(zhì)均未改變，只有電解槽結構不同，放大電解槽結構進行了優(yōu)化，縮小了膜極距，使得溶液電阻降低，而溶液歐姆降是電解電壓降的重要組成部分，實驗室規(guī)模電解槽電壓降為2~5V，因此本設計電解槽的單槽電壓降應在2.5~4V之間。在實際操作過程中，由于還會存在接線電阻，前期研究發(fā)現(xiàn)其約為0.5~1V。前期研究發(fā)現(xiàn)，使得電極材料具有較經(jīng)濟性的電流密度為700~1100A/m2，最大電流密度1100A/m2，由此可以確定電解槽最大電流為1100×0.032×70%=24.6A。根據(jù)上述計算可以確定直流穩(wěn)壓電源應滿足上述電流電壓需求，同時根據(jù)數(shù)據(jù)處理需要，能夠電流、電壓數(shù)據(jù)可以通過電腦采集和控制輸出。根據(jù)上述要求可以選擇的電源有WYK-30100-H和WWL-LDX系列。如圖五所示圖6直流穩(wěn)壓電源3.7電解控制系統(tǒng)3.7.1泵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電解過程需要采集電源輸出的電流、電壓、過程控制溫度以及密度測量數(shù)據(jù)和選裝的流動分析儀數(shù)據(jù)，因此要求上述各設備在選擇時具備數(shù)據(jù)信號輸出功能。3.7.2在線分析系統(tǒng)電解過程的在線分析主要是采用在線密度計分析陰陽極液的密度組成變化。由前期研究可知，電解過程中陽極液的密度變化范圍為1.574~1.65g/cm3，陰極液密度為1.51~1.56g/cm3，溶液溫度為5~10℃；另外，從上面的范圍可以看出，密度變化較小，而電解過程中組成變化卻很大，因此需要密度計具有較高的精度才可以進行實時反映電解過程。因此在線密度可以選用antonpaarDMA5000配備在線取樣分析系統(tǒng)，精確度可以達


本文編號：3515505