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1、3 万 t/a 膜极距离子膜电解装置开车小结摘要：通过 3 万 t/a 自然循环膜极距离子膜电解装置调试、开车、考核过程进行小结，分析蓝星（北京）化工机械有限公司的膜极距电解装置的装置性能、工艺技术特点，分析生产中不正常现象的原因以及处理措施，总结开车过程的注意事项等，探寻离子膜电解系统的开发方向。关键词：离子膜；膜极距；装置性能；技术特点一概述2010 年 4 月 14 日*化工有限公司 3 万 t/a 自然循环膜极距离子膜电解装置与原有 3 万 t/a 高电流密度自然循环复极式电解装置顺利并网，一次性开车成功。正常运行后对其进行了连续 72 小时性能考核，取得理想结果。该项目工程及其配套工
2、程总投资约 4000 万元。该项目建设过程中，消防、工业卫生、安全、环保符合国家“三同时”规定。二装置性能指标该装置的核心是蓝星（北京）化工机械有限公司 NBZ-2.7 型自然循环膜极距电解槽，北化机汲取了高电流密度自然循环电解槽的特点，膜极距电解槽（NBZ-2.7 型）与高电密电解槽（NBH-2.7 型）具有相同的外形尺寸、安装尺寸、外围工艺路线，并且具有相同的阳极结构，盐水循环充分，气液波动小；与高电密电解槽的不同之处在于，膜极距电解槽阴极采用弹性网结构，使得阴极与离子膜的极距为零，从而具有运行电密高、吨碱电耗低的特点，在5.5kA/m2 电密运行时吨碱电耗 2100kWH/MT。北化机技
3、术人员于 2010 年 4 月 21 日 20:00 至 4 月 24 日 20:00 对二期膜极距电解槽以及一期高电密电解槽同时进行了连续 72 小时性能考核。结果见表1：表 1 北化机膜极距电解装置 72 小时性能考核表考 核 项 目 单位 保证值 考核值离子膜碱产量(NaOH 100%) t/24h 180 190吨碱直流电耗 kwh/t 2100 2028烧碱浓度 wt% 32 32.2碱中含盐（NaCl） WtPPm 35 17碱中含铁（Fe 2O3） WtPPm 3 1.2碱中含氯酸钠（NaClO 3） WtPPm 15 3氯气纯度(干基) vol % 99 98(未加酸)氢气纯度
4、(干基) vol % 99.9 99.6(未加酸)电流效率 % 96 97.4三北化机膜极距电解装置系统工艺技术特点1进入盐水二次精制系统的盐水进行部分循环加热，提高进树脂塔 的温度，从此方面考虑，北化机公司一方面考虑了选用适合于离子交换树脂塔的精盐水温度，同时也考虑了自然循环电解装置槽温达到理想的控制状态，因为仅通过电流来控制槽温稳定是不足取的。2设置了盐酸稀释系统，控制加水比例，将盐酸稀释至 17%左右再加入电解槽，避免了高浓度酸进入电解槽后对离子膜产生酸化现象。3将氯氢压力控制提高，稳定的压差是反映自然循环电解装置的控制水平，同时在电解槽出口设置压力变送器，利于观察电解槽出口的氯氢压力。
5、4在远离电解槽的位置采用电磁流量计作为测量流量的工具，在 DCS 上有显示，并且考虑到有细小异物可能堵塞电解槽的入口软管，因此在电解槽阴阳极进口总管的分联箱内都设置了过滤装置。四注意事项以及经验教训1气相压力或压差过大会造成极网变形或离子膜破损。在离子膜电解工艺中，气相压力与气相压差控制是至关重要的工艺控制指标，一旦压力过大或压差过大，容易造成极网变型，从而使极距变大，电压升高，严重时会导致离子膜破损。NBZ-2.7 型自然循环膜极距电解槽工艺中主要压差压力控制点有：（1）单槽的氯气压力、氢气压力、氯氢压差的控制；（2）压力调节阀前的氯气压力、氢气压力、氯氢压差的控制；（3）压力调节阀后的氯压
6、机以及氢压机的进口压力；（4）电解槽充液的时候压差的控制；（5）电解槽充氮排液时压差的控制。2极化电流装置的正确投运。电解槽充满电解液但在未通电的情况下，因阴阳极材质的理化性能不同，在电解液的作用下会发生原电池反应，产生的反向电流对极网的性能损伤严重，导致槽电压上升速度加快，因此，为抵消原电池反应带来的反向电流，特置了极化电流装置。投运方式介绍如下：（1）开车时，在阴阳极充液均产生溢流时，应立即手动投入极化整流器，开始电解液的循环、升温、送电，当电流达到 2700A 时，自动断开极化整流器；（2）停车时，当电解槽主整流器电流下降至 2700A 时，自动投入极化整流器，保持电解液循环置换，直到排
7、电解液前手动断开极化整流器，切记严禁带电排液。为防止投入极化整流器时产生氯气跟氢气造成气相憋压，故在极化整流器投运时应确保电解液处于循环状态，并且确保产生的氯气去尾气处理，氢气去排空。极化整流器的投运在离子膜生产工艺中不仅起到抵消反向电流的作用，同时可以对判断离子膜是否破损的起到指导作用。3提高盐水质量。在离子膜生产工艺中，盐水的质量至关重要，盐水质量的好坏直接决定了离子膜的使用寿命和电解槽的经济运行。原盐中含有 Ca2+、Mg 2+、SO 42-等无机杂质，以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质，这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，从而使其效率下降，破
8、坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。五生产中不正常现象的发生原因以及处理方法（1）电解槽淡盐水 pH 值异常。电解槽淡盐水 pH 值异常的原因可能是：进电解槽的盐酸供给量变化；离子膜泄漏，阴极液中的 OH进入阳极液。仪表指示故障；采取的相应措施是：校验盐酸流量计是否准确；检查加酸控制阀是否失灵，如果失灵，停止向电解槽加酸，维修控制阀；检查 pH 值测定仪表冷却器的温度是否在要求范围，如果超出范围，则调整至正常；取样分析出电解槽淡盐水的酸度值是否与仪表指示值相符，如果不符，则校验仪表；如 pH值大于 4，则停车检查膜是否泄漏，更换泄漏的膜。（2）电解槽电位差计 EDIA 波动明显。电
9、解槽电位差计 EDIA 波动明显的原因可能是：1 个或多个单元槽电压异常；电解槽压差波动大；电流短路；漏电；直流电流计波动。 采取的相应措施如下：测单槽电压，并检查每个单元槽的阴阳极液进出口管是否堵塞，如果发现较小的堵塞物可通过降低电流使电解液流动畅通；如果堵塞物较大，则须停车疏通。采取稳定电解槽压差的办法。如果是电解槽侧面杆和导杆之间有异物引起电流短路，则将其除去；如果是离子膜泄漏引起的电流短路，则立即停车，检查膜是否泄漏，更换漏膜。检查单元槽或垫片是否漏电解液，漏则立即停车处理。检查供电系统的电流是否波动，如有波动查找原因并消除。（3）电解槽气相压差波动。电解槽气相压差波动的原因可能是：电
10、解液循环槽的液位波动大，或进电解槽的电解液流量控制阀失灵，引起进电解槽的电解液流量波动大；氯气、氢气总管的压力波动大；仪表的设定点波动。 采取的相应措施是 ：稳定电解液循环槽的液位；停车维修流量控制阀；检查氯气、氢气总管的压力自控阀调节是否稳定，如果自控阀开度上下波动严重，则调节使其稳定；检查仪表及其信号传输电路是否正常。（4）盐水预处理器盐水分层，产生浓度差，造成清液不能正常溢流。在我们试车阶段，由于开始为系统水试，预处理器内积存一部分一次水，在投料试车时，造成预处理器内盐水分层，产生浓度差，盐水浓度自下往上越来越低。当预处理器满液时，盐水自上排泥口流出，而清液溢流管没有液体流出。在正常生产
11、期间，当长时间缺盐，盐水浓度波动大时容易发生上述不正常现象。采取的相应措施：在生产中做到化盐桶上盐稳定，杜绝长时间间断上盐。当发生以上不正常现象时，将上层浓度低的液体置换出去：使用潜泵形成盐水的小循环（配水罐化盐桶前反应罐加压溶汽罐预处理器潜泵-配水罐）或利用盐泥处理系统形成小循环（配水罐化盐桶前反应罐加压溶汽罐预处理器盐泥罐板框压滤机-配水罐） 。六结语离子膜电解工艺中电解槽是核心设备，电解槽以及离子膜的投资占设备投资较大的比例，盐水质量、仪表准确度以及前后工序的稳定性、操作准确性都影响到电解槽以及离子膜的性能以及寿命，本文仅对膜极距电解装置的开车注意事项以及对不正常现象的处理进行了简单阐述，如何通过精心的维护以及准确的操作确保电解槽安全稳定的运行是下一个重要的工作内容。
