發(fā)布時(shí)間：2021-11-24 07:26

　　五氧化二氮,是一種公認(rèn)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(yīng),具有溫度易控制、廢酸成分單一、選擇性高、無氧化副反應(yīng)目標(biāo)產(chǎn)物、收率高的特點(diǎn)。本文是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模（100克/批）四氧化二氮電解制備五氧化二氮技術(shù)和原理樣機(jī)基礎(chǔ)上,計(jì)算出最大電流密度、循環(huán)液保留時(shí)間、分析出降低比能的方法;以此為依據(jù),設(shè)計(jì)并搭建了具有擋板解結(jié)構(gòu)公斤級(jí)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(dòng)方式對(duì)電解的影響,結(jié)果表明,當(dāng)擋板形狀為折流、擋板間距為40mm,電解液流動(dòng)方式為并流時(shí),電解收率高、比能低;進(jìn)行了公斤級(jí)電解裝置的條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn),當(dāng)電解電壓為2.5V,電解液流量為100ml,電解2.5h,比能最低達(dá)到1.18kWh/kgN₂O₅,收率為75.8%,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,且均優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室電解裝置;在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了具有8個(gè)擋板的10kg級(jí)五氧化二氮電解制備裝置。 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)室電解槽結(jié)構(gòu)示意圖

西北大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文82.3.2實(shí)驗(yàn)室規(guī)模電解裝置流程實(shí)驗(yàn)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(jìn)行電解[20]，并進(jìn)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(jìn)行電解，并進(jìn)行循環(huán)；陽極液槽和陽極液槽均有夾層，通過低溫浴槽進(jìn)行冷卻；直流電源的正負(fù)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(chǔ)罐4陰極儲(chǔ)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(píng)價(jià)指標(biāo)電流密度、比能和收率是電解過程重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。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(qiáng)度i的比值。在電解的過程中，電流密度越大，電解時(shí)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(xué)碩士學(xué)術(shù)論文22電壓的壓降和電阻有關(guān)，和實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)不同，放大電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)驗(yàn)室規(guī)模電解槽電壓降為2~5V，因此本設(shè)計(jì)電解槽的單槽電壓降應(yīng)在2.5~4V之間。在實(shí)際操作過程中，由于還會(huì)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(jì)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(jì)算可以確定直流穩(wěn)壓電源應(yīng)滿足上述電流電壓需求，同時(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)和選裝的流動(dòng)分析儀數(shù)據(jù)，因此要求上述各設(shè)備在選擇時(shí)具備數(shù)據(jù)信號(hào)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(jì)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(jì)具有較高的精度才可以進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dá)


本文編號(hào)：3515505