影响离子膜电解槽电压因素

影响离子膜电解槽电压的因素

（ｍｏｌ／ｋｇ））的下降而上升。
影响槽电压的温度包括电解温度和电解液温度。温度升高，槽电压下降因为温度上升，将使膜的孔隙增大，有助于提高膜的导电度，从而降低槽电压。同时，温度上升，将使电解液的电导度提高，从而降低溶液电压降。有数据显示，电解液温度每增、减１ ℃，离子膜碱的折标直流电耗减、增７ｋＷ＊ｈ／ｔ［２］。但温度高于９０＂Ｃ时，水的蒸发量增加，使电压上升。所以，生产中控制电解温度在８５ —９Ｏ
℃。
由于羧酸层电阻较高，因此，在保证电流效率的条件下，尽可能地减少羧酸层的厚度，有助于降低离子膜的电压降，从而降低槽电压。各公司的离子膜均由数层复合而成，而在提高膜性能的同时，都要尽量减少膜的厚度，以便降低膜的电压降。２、电流密度对槽电压的影响膜电压降直接受电流密度的影响。一般情况下，膜电压降应正比于电流密度，并呈直线关系。稍稍偏离直线关系，在１．５ — ４．ＯｋＡ／ｍ＂这一常用电流密度范围内，呈直线关系。对于食盐电解来说，浓度较高，温度也较高，膜的表面附近一般不会产生浓差极化现象。电流密度不仅影响膜的电压降，还影响气泡效应、阳极及阴极的过电位和溶液及导体的电压降。总的效果是，电流密度升高，槽电压也逐渐升高。可见，虽然槽电压与电流密度呈正比关系，但随着膜结构性能的改变，电压曲线的斜率发生了变化，导致膜电压降的下降。（１）非活性不锈钢阴极，非亲水性膜，极距为３ｍｍ的电解槽的电流密度与槽电压的关系为：Ｖ＝２．６２３＋０．２７７Ｉ。Ｉ为电流密度，Ｖ为膜电压降（２）活性镍阴极，亲水性离子膜、零极距电解槽的电流密度与槽电压的关系为：Ｖ＝２．４２３＋０．１７７Ｉ。Ｉ为电流密度，Ｖ为膜电压降３、烧碱浓度对槽电压的影响随着电解过程ＮａＯＨ浓度的提高，膜中含水率逐渐降低，导致膜电压降升

离子膜和电解槽性能的主要影响因素

离子膜和电解槽性能的主要影响因素电解槽, 离子, 影响因素, 性能1离子膜法烧碱装置的技术改造沈阳化工股份有限公司(以下简称“沈阳化工”)5万t/a离子膜法烧碱生产装置于1995年3月21日正式开车。

在装置运行过程中，对原设计不完善的地方进行了大量改进，取得了一定的成效。

1.1增加第3台树脂塔在装置运行初期，进槽盐水钙离子、镁离子的质量分数之和平均达2.6×10-8，超出了进槽盐水工艺控制指标要求(ω(Ca2++Mg2+)≤2×10-8)，这将会缩短离子膜的使用寿命，使槽电压升高，电流效率下降。

通过认真分析二次精制系统，对盐水跟踪取样分析，决定再上1台螯合树脂塔，保证两塔串联运行，另一塔再生，增大离子交换容量，并适当延长再生酸洗、碱洗时间。

改进后，进槽盐水钙离子、镁离子质量分数之和基本可控制在1.5×10-8以内，其他金属离子及盐水中的悬浮物均大幅度减少。

1.2改变氯气盐水换热工艺将氯气盐水换热器改在一次盐水加热器之前，利用氯气的余热，加热一次盐水温度达到57℃，然后根据实际情况控制盐水温度，降低汽耗。

1.3真空装置系统冷却水由工业水改为纯水离子膜真空系统冷却器的作用是冷却真空系统的氯水，以保证真空泵正常运行，保证物理脱氯效果。

原冷却水为工业水，硬度大，易结垢，容易堵塞滤网，导致真空泵停泵检修。

将冷却水改为纯水，减少了真空泵的检修次数。

2影响离子膜运行性能的主要因素2.1盐水质量对离子膜性能的影响(1)盐水中金属离子含量的影响。

过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升，长时间会造成离子膜过早失效，其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面，离子膜表面产生凹坑和孔洞。

镁离子含量超标时，槽电压上升严重，但不影响电流效率。

其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。

这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于2×10-8，锶离子、钡离子均低于10-6，铁离子低于10-6，镍离子低于10-8，锰离子低于5×10-8。

解析离子膜电解槽电压升高的原因

解析离子膜电解槽电压升高的原因摘要：本文通过槽电压的引入，对离子膜电解槽电压升高的原因进行了深入细致的分析，同时提出了预防改进的措施。

关键词：离子膜电解槽电压升高原因分析考核离子膜电解槽运行性能的重要技术经济指标是槽电压，是电解生产是否正常的考核标志。

它与能耗密切相关，与离子膜的生产成本有着直接影响，因此在操作中要求尽量低的槽电压。

为保证电解槽在低压下稳定运行，对影响电压的因素进行以下分析。

一、槽电压的结构槽电压的计算公式为:V=Va+Vb+η阴+η阳+I（R金+R液），式中，V表示单槽电压V；Va表示理论分解电压V；Vb表示膜电压V；η阴为阴极过电压V；η阳为阳极过电压V；I为电流强度A；R金、R液分别表示金属导体、溶液的电阻Ω。

其中Va是不变的，V的大小取决于其他项。

二、分析槽电压升高的原因1.阴阳极性能不同程度的退化影响着单元槽电压以前生产的离子膜厚度大，膜电压较高，但膜的强度也高，保护了阴阳极涂层。

近年来，在高电流密度电解装置的运行控制自动化程度上已有了很大的提高，但配置的离子膜厚度小，强度较低，但要求的操作水平较高，一旦运行压力和压差失控发生故障，会严重的损伤离子膜，也不能有效地保护阴阳极涂层，甚至破坏性地腐蚀阴阳极基网。

当电解槽完成了一个膜寿命周期运行以后，即使更换了新膜，也不可能将单元槽电压恢复如初。

这都源于阴阳极性能的逐步退化和网面是否平整以及膜极距弹性下降曾在以前运行中受到的意外影响变差造成的。

阴阳极涂层的有效使用期为6-8年。

有效期过后，因阴阳极损坏而使单元槽电压上升达到250 mv以上。

通常如果离子膜由于携带的杂质进入造成的电压明显上升或电流效率明显下降而膜的物理损伤并不严重，其阴阳极属于自然劣化，阴阳极寿命应损失1/4，如此情况下，电压上升一般在50~70 mv左右。

然而，电解装置的管理者为进行换膜工作，一般都会选择性能状态较差、电解电压也相对较高的电解槽，因离子膜受物理损伤和渗透严重而不得不进行换膜。

影响离子膜电解槽的因素与应对措施

影响离子膜电解槽的因素与应对措施【摘要】本文研究了离子膜电解槽生产中的多种影响因素，如电流分布、电极涂层、开停车频率等。

同时为了避免因素的影响提出了相应的预防措施，达到了维持离子膜电解槽的稳定运行、提高电解效率的目的。

【关键词】氯碱；离子膜；电解槽；影响因素；应对措施陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)80万吨/年离子膜烧碱装置包括2010年建成投入使用的一期40万吨/年与2012年建成的二期40万吨/年两期。

其中核心电解槽装置伍德复极式自然循环电解槽24台，另外每台还设有二百个单元槽，离子膜采用的是全氟磺酸/羧酸复合膜。

在生产过程中存在诸多影响离子膜电解槽正常运行的因素，采取有效预防措施日渐重要。

1 离子膜电解的基本原理在离子膜电解槽生产工序当中，会将具有一定选择渗透特点的阳离子交换膜安装至阴阳极半壳当中。

当通电的情况下，此时位于阳极室的盐溶液就会与阴极室内的水溶液发生电解反应，阴极室内生成氢气、氯气与氢氧化钠溶液。

阳极：2Cl-→Cl2+2e-阴极：2H2O+2e-→H2+2OH-化学反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2由于位于阳极室盐水当中的氯化钠在电解的作用下会分解为钠离子与氯离子，而氯离子在阳极室当中电子丢失后变为氯气，并且钠离子会在电流的作用下经过离子交换膜到达阴极室，而因为阴极室当中的水在电解作用下形成氢离子与氢氧离子，氢离子在阴极室获得电子变为氢气，同时由阳极室转移的钠离子和氢氧离子进一步形成氢氧化钠物质。

因为电解溶液内部的钠离子会被离子膜选择性渗透，所以就会得到纯度较高的烧碱物质。

2 影响离子膜电解槽的因素2.1 溶液影响2.1.1 阳极液浓度实际生产中如若阳极液内部氯化钠溶液浓度偏低，那么水与钠离子的反应就相应增多，导致水电解加快。

阴极室中氢氧离子会出现反向渗透至阳极室，使得电流效率降低。

同时阳极室内部氯离子转移到阴极室，就会使得碱液中含盐量加大。

SiO2和Al对离子膜电解槽的影响

（东铝业公司氯碱厂，东淄博２５５）山山５０２
摘
要：分析了盐水系统ｅｓｏ和Ａ的来源。初步探讨了它们对槽电压和电流效率的影响，ｅｉ２ｌ介绍了
处理方法和效果。
关键词：氧化硅；；电压；二铝槽电流效率；影响
１盐水生产工艺及运行概况
１１盐水生产工艺简介．
山东铝业公司氯碱厂盐水生产采用传统的 “ 沉
外，余指标均控制在合格范围内，其见表１。
２ＳＯ和Ａ的来源分析及整改措施ｉ：ｌ
发现ＳＯ和Ａ含量超标后，原盐、次水、ｉｌ对一
维普资讯
第８期２２００６年８月
中国氯碱
ＣｈｎａＣｈｏ —Ａｌａｉｉｌｒｋｌ
Ｎｏ８．Ａｕ，０６ｇ．０２
ＳＯ和Ａ对离子膜电解槽的影响ｉ２ｌ
何冠平，辛成，王杨森
量大幅上升。经过采取措施严防雨水等地面水进入
碱溶液、酸钠溶液，别与粗盐水中的Ｃ、碳分ａＭｇ
等杂质离子反应。反应后的粗盐水从反应罐溢流经折流槽，加入聚丙烯酸钠絮凝剂和助沉盐泥后流人
沉降器。降后的清盐水经分配槽进入砂滤器过滤，沉
砂滤后的盐水进入一次盐水罐，最后用一次盐水泵
系统后，控制ＳＯ和Ａ含量升高具有一定效果，对ｉｌ但仍然没有从根本上解决问题，因此排除了外部环

离子膜电解槽槽电压上升原因探析

离子膜是一种性能优良的选择性透过膜，它的电阻的大小直接影响着槽电压。目前我们的电解槽采用的是Ｆ一９７５全氟羧酸离子交换膜，在此我们只对外界影响因素进行分析。
２１１进槽盐水质量的影响．．
２２３电流强度波动．．
高。而金属导体的电压主要决定于检修质量的好
槽电压是电解槽运行的主要经济指标之一，其高低直接反映出电槽的状况好坏，也影响着经济效益。其主要构成可用下式表示：
Ｖ＝＋＋－阴＋－ｑｑ阳＋，Ｒ水率的
在正常生产状况下，只要保证三元涂层的完整性，阳极的过电压就不会上升。但是，过阳极液长经期冲刷，基材结合不牢的部分涂层可能脱去，出与露钛基材，会使露出部分的钛发生氧化，成二氧化就生钛钝化膜，导致电流分布不均匀，使电压升高。涂致
式中：卜
— —
单槽电压；
理论分解电压；膜电压；
—
—
７刚 — 阴极过电压；７— ７７ —— 阳极过电压；
目前离子膜电解槽所使用的阳极极片中，大多
数都使用钛基材，上面涂有Ｒ —Ｔ— Ｉ三元涂层作ｕｉｒ
维普资讯
第６期
４
中国氯碱
ＣｈｉａＣｈｏｎｌｒ— Ａｌａｉｋｌ

离子膜电解槽运行中出现的问题及解决方法

下降０．１５％。降低电槽运行槽温，提高碱浓度的处理取得了显著效果，避免了经济损失。
１。３处理依据
浓度等影响ｐＨ一２６４上升的指标，发现均在正常控
制范围内。大约半小时后电槽电压开始上升。影响槽
第４期
２０１３年４月
中国氯碱
ＣｈｉｎａＣｈｌｏｒ－Ａｌｋａｌｉ
Ｎｏ．４Ａｐｒ．，２０１３５
离子膜电解槽运行中出现的问题及解决方法
李兆源，董雷（黑龙江昊华化工有限公司，黑龙江齐齐哈尔１６１０３３）
ｐＨ一２６４值超出正常控制指标２．０～２．５的２．５上限并且快速上升，主控人员立刻检查电槽加酸量及盐酸
均匀调控。在新指标运行１周后，电槽槽电压恢复至未污染前、电流效率恢复至９４．８５％．较污染前效率
（ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＨａｏｈｕａＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｑｉｈａｒ１６１０３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｉｏｎ－ｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｔｒｏｌｙｓｉｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄ

离子膜电解槽电压升高因素的探讨

ＨＵＡＮＧＹａｏ——ｓｈｅｎｇ
（ＧｕａｎｇｘｉＬｉｕｈｕａＣｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ５４５６００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｗｉｌｌｃｏｍｂｉｎｅｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ，ａｂｎｏｒｍａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅｉｓｒｅｌａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｃｅｌｌ；ｖｏｌｔａｇｅｒｉｓｅ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ
第５期
黄尧生：离子膜电解槽电压升高因素的探讨
５
中严格控制电槽压差，让离子膜向阳极一侧下压，从而使获得的槽电压值较低。手册中记载的阳极液与阴极液的电阻率分别为１．９０Ｑ·ｃｍ和０．８３１２·ｃｍ。由于压差不足，或者负压差现象的产生都会造成槽电压的明显升高，如果负压差过大，还会导致离子膜产生撕裂现象。２．３氯气、氢气的压力变化
在电解时，氯气为电槽阳极区产物，氢气为阴极区产物，产生对槽电压影响作用的是气泡。目前，一种方法是在离子膜的磺酸层和羧酸层进行无机惰性涂料的表层涂抹，或者用机械打磨的办法，让离子膜的表面变得更加粗化，这种亲水性处理方法可以让氢气和氯气所产生的气泡避免过多的黏连在膜上，这样便消除了气泡所带来的影响；另一种方法可以在工艺控制中，对较高的氢气及氯气进行有效控制，让其缩小气泡体积，以此来降低槽电压。通过观察发现，气相压力每增加５ｋＰａ，便可观察到不超过０．０１０Ｖ的槽电压下降。２．４电槽温度

离子膜电解中槽电压的影响因素

图% 盐水中含杂质对槽电压的影响
采用 $%1234!7"膜，在!,7-.!/0、8)*下制取 0)#$%&’ 时，添加钙和镁杂质对槽电压有明显的影响。现根据 56衍射分析的结果，钙及镁的化合物已经沉积在离子膜的内部，造成膜电压降的上升。
对于不同的离子膜电解过程，盐水中所含杂质的影
响情况也不相同。例如，BC; 电解技术就基本不受
盐水中杂质的影响（见表!）。
表& 不同膜电解技术受盐水中杂质的影响情况
膜电解技术
常极距小极距零极距 BC;电解槽
不含杂质时
槽电压!@ !,)( !,)) 0,(9 0,(+
含杂质时的槽电压"!@
’D#
=?#
<E#
!,(A
79,7
79,)
!,(! 7",9" 7",""
!,(7 7",+" 7",+"
附近一般不会产生浓差极化现象。电流密度不仅影
响膜的电压降，还影响气泡效应、阳极及阴极的过电
位和溶液及导体的电压降。总的效果是，电流密度
升高，槽电压也逐渐升高。可见，虽然槽电压与电流
密度呈正比关系，但随着膜结构性能的改变，电压曲
线的斜率发生了变化，导致膜电压降的下降。
"" 的电解槽的电流密度与槽电压的关系为： !5!,2!.6+,!**"。（!）活性镍阴极，亲水性离子膜、零极距电解槽
他几项均受各种操作条件与膜结构、槽结构的影响。
" 影响槽电压的主要因素
"#! 膜自身结构的影响膜电压降首先由膜本身的结构所决定。一般影

浅析离子膜电解槽电压上升的原因及应对措施

（山东海力化工股份有限公司，山东淄博）摘要：本文针对本公司离子膜电解槽电压升高的原因进行了深入细致的分析，同时提出了应对措施。

关键词:离子膜电解槽电压升高原因分析原盐槽电压是考核离子膜电解槽运行性能的重要技术经济指标,是考核电解生产是否正常的标志，它与能耗有极其密切的关系,直接影响离子膜烧碱的生产成本,因此在实际生产中力求低的槽电压。

山东海力化工股份有限公司氯碱厂(以下简称“海力氯碱厂”)离子膜电解槽二期装置是采用氯工程n-BITAC型膜极距电解槽,产能20万t/a，离子膜电解槽三期装置是采用旭化成NCZ-2.7型膜极距电解槽,产能20万t/a，离子膜均使用旭硝子F8080A型离子膜，至今均已运行10年以上,电解槽已多次换膜。

2023年3月份两期装置电解槽电压均出现不同程度的上升,严重影响装置的能耗，现对影响电压的因素进行分析并针对性制定处理措施。

一、电解槽电压数据统计2023年3月4日-3月9日氯碱电解槽电压上涨明显，其中氯碱二期单台电解槽平均上涨7.90V，折合单元槽电压上升49.4mV；氯碱三期单台电解槽平均上涨6.20V，折合单元槽电压上升44.3mV，3月10日后电槽电压趋于平稳，部分电槽电压有下降趋势，截止3月14日各电槽电压降低1-3V。

二期装置电解槽电压变化情况如下图所示：二、电解槽电压上升原因分析造成电解槽电压上升的原因比较多，例如电流密度升高、氢氧化钠浓度高、阳极液 NaCI 浓度低、离子膜被污染，电阻升高、阳极液 pH 值低、、阴阳极液循环量低、阴极液温度低、离子膜泄漏、极网涂层脱落、阴阳极压力低和压差小等。

结合我公司实际运行工况，初步判定电压上升原因为离子膜被杂质污染。

1、原盐进厂情况3月1日至3月12日共进原盐499车，分别为供应商A 368车、供应商B 77车，供应商C 46车、供应商D 8车， 2月至3月供应商B和供应商C进厂原盐共计9847.83t，其中供应商B共计2749.22t，供应商C共计7098.61t。

30DD350型电解槽电压的影响因素

冯缅红，新，袁钟玉华，周艳玲
（沈阳化工股份有限公司，宁沈阳１０２）辽１０６
［关键词］电解槽；离子膜烧碱；电压；槽影响因素
［要］摘分析了离子膜烧碱生产过程中３Ｄ３０型电解槽电压的主要影响因素：０Ｄ５膜电压降、降和溶液电压
降。指出降低槽电压的方法：严格控制各项工艺指标，减少设备损坏，保证电解槽正常运转。［中图分类号］Ｔ１．６ＱＩ４２２［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００８—１３２０）４— ０７— ２３Ｘ（０６００００
度低于１０／７ｇＬ时，由于离子膜中羧酸层输水能力较
从上式可知，离子膜单元槽电压的影响因素很多，主要有３项，即膜电压降、单元槽电压降（结构
电压降）和溶液电压降。
磺酸层差，随着阳极液质量浓度的降低，水的迁移量增加，水透过磺酸层而不能完全透过羧酸层，积聚在膜中间，使膜分层、起泡，导致膜电压升高、电压升槽
ＡｂｔａｔＴｅｍａｎｆｃｏｓｉｆｅｃｎｈｅｌｏｔｇｆｌｃｒｌｚｒｆ０３０ｔｐｒｎｌｚｄｓｒｃ：ｈｉａｔｒｎｕｎｉｇｔｅｃｌｖｌｅｏｅｔｏｙｅｓｏＤＤ５ｙｅａｅａａｙｅ．ｌａｅ３Ｔｅｒｍｂａｅｖｌｇｒｐ，ｎｔｃｌｖｌｇｒｐ，ｎｏｕｉｎｖｌｇｒｐＩｉｍｅｔｎｄｔａｈｙａｅｍｅｒｎｏｔｅｄｏｕｉｅｌｏｔｅｄｏａｄｓｌｔｏｔｅｄｏ．ｔｓａａｏａｎｉｅｈｔｏ

电解槽电压持续上升的原因及控制措施

［文献标志码］Ｂ
［文章编号】１００８—１３３Ｘ（２０１７）０６－００１８— ０３
Ｃａｕｓｅｓｏｆｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅｒｉｓｉｎｇｓｔｅａｄｉｌｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓ
ＤＵＡＮＨａｉｙａｎ，ＤＩＮＧＳｈａｏｒｏｎｇ，ＷＵＷｅｉｈｏｎｇ，ＴＩＡＮＸｉａｏｃｈｕｎ，ＴＯＮＧＧａｎｇ
（ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＥｒｄｏｓＥｌｅｃｔｉｒｃＰｏｗｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｅｒｄｏｓ０１６０４，Ｃ６ｈｉｎａ）
第５３卷
第６期
氯碱工
业
Ｖｏ１．５３，Ｎｏ．６
２０１７年６月
Ｃｈｌｏｒ— －ＡｌｋａｌｉＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊｕｎ．，２０１措施
段海燕，丁少荣，吴维宏，田小春，童刚
ａｎｄｏｖｅｒｌｏａｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒｓ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｉｓｒｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｕｓｔｉｃｓｏｄａ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ；ｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ３００ｔｈｏｕｓａｎｄｔ／ａｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｂｉｐｏｌａｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒｓａｓｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｓｅｉｎｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｏｏｍａｎｙｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｉｎｂｉｎｒｅ，ｈｉｇｈｃｅｌｌｐｒｅｓｓｕｒｅ

关于离子膜电解槽电压升高的原因研究

关于离子膜电解槽电压升高的原因研究摘要：离子膜电解技术是目前国内烧碱生产中最重要的工艺技术之一，运行过程中，由于各种原因会导致槽电压升高，影响电解装置的安全稳定运行。

对电解槽电压升高的原因进行分析研究，可以找出电解过程中影响电解槽电压升高的各种因素。

本文对离子膜电解槽电压升高的原因进行了分析，并提出了预防改进的措施。

关键词：离子膜电解槽；电压升高；原因分析在烧碱生产过程中，离子膜电解槽是最重要的单元设备之一，是生产中不可或缺的一部分。

由于其技术复杂，影响因素多，一旦发生故障，将会造成巨大的经济损失，其中槽电压是反应电解槽运行状态的重要指标，槽电压的高低直接关系到单位烧碱的电耗多少，因此对离子膜电解槽电压升高的原因进行分析研究是非常有必要的。

本文对影响离子膜电解槽电压升高的各种因素进行了系统的分析研究。

1、槽电压的组成影响槽电压的因素较多，在理论上离子膜电解槽的槽电压是由以下部分组成：槽电压（V）、理论分解电压（ E0）、离子膜电压降（V M）、阳极过电压（V A）、阴极过电压（V C）、阳极溶液欧姆定律电压降（IR A）、阳极溶液欧姆定律电压降（IR c）、金属欧姆定律电压降（IR t）。

所以离子膜槽电压的公式为;V= E0+ V M +V A +V C +IR A +IR c +IR t2、影响离子膜电解槽槽电压的因素（1）电解槽的温度电解槽温度影响槽电压的原理是当电解槽温度升高时，离子膜内部的空隙会相应的变大，从而增加其导电性，导致电压降低。

一般而言电解槽温度指的是阴极液的出口温度即电解槽出口烧碱的温度，在阴极液循环泵出口安装有阴极液换热器，利用循环水进行冷却，换热器进口安装有温度调节阀整体控制进电解槽的烧碱温度，旭化成电解槽要求控制电解槽温度在84-87℃。

此种方案为整体控制进电解槽碱液的温度，但是随着运行时间、运行负荷的不同，不同的电解槽需要不同的槽温控制，为了更精准的控制单台电解槽的温度，有的氯碱企业在每台电解槽的烧碱进口增加阴极液换热器，利用循环水冷却（蒸汽加热），这样可以根据每台电解槽的不同情况控制单台电解槽的槽温，从而保证电解槽在最优的槽电压下运行。

离子膜电解槽电压偏移的原因_概述说明以及解释

离子膜电解槽电压偏移的原因概述说明以及解释1. 引言1.1 概述离子膜电解槽是一种常用的化学分离和电化学反应设备，广泛应用于各种工业领域和实验室中。

然而，在实际应用中，我们经常会遇到离子膜电解槽电压偏移的问题。

电压偏移是指在电解过程中，槽内的电压与预期设定值存在差距或持续变化。

这种现象不仅会影响反应效果和产品纯度，还可能导致设备损坏和能耗增加。

1.2 文章结构本文将探讨离子膜电解槽电压偏移的原因、概述说明以及可能的解决方案。

首先，在第2部分中，我们将详细介绍导致电压偏移的主要原因，包括膜表面污染、水质问题和温度变化。

接下来，在第3部分中，我们将对离子膜电解槽的原理进行简要说明，并探讨这种电压偏移现象对系统运行的影响。

最后，在第4部分中，我们将进一步解释每个原因背后的机制和作用方式。

1.3 目的本文的目的是为读者提供关于离子膜电解槽电压偏移问题的全面了解。

通过深入研究电压偏移背后的原因和机制，我们希望能够引起广大研究人员和工程师的重视，并为解决这一问题提供有效的参考和指导。

最终，我们希望通过减少或消除离子膜电解槽电压偏移问题，提高系统的稳定性和效率，促进相关技术的发展和应用。

2. 离子膜电解槽电压偏移的原因：2.1 膜表面污染：离子膜电解槽电压偏移的一个常见原因是膜表面的污染。

随着使用时间的增加，膜表面可能会受到各种杂质物质的附着，例如有机物、金属离子等。

这些污染物会影响离子在膜上的传输，并导致电压偏移现象的出现。

要解决这个问题，可以定期清洗或更换离子膜。

2.2 水质问题：水质问题也是造成离子膜电解槽电压偏移的主要原因之一。

如果供给电解槽的水中存在大量杂质或者离子含量发生变化，都会对电解槽内部产生影响。

例如，当水中含有大量硬水成分时，其中的钙镁离子可能与阴极处生成碱性氢氧化物沉淀，导致阴极表面增加阻抗并引起电压偏移。

2.3 温度变化：温度的变化也能够引起离子膜电解槽电压偏移。

随着温度的升高，离子扩散的速率通常会增加。

离子膜电解法槽电压的影响因素

离子膜电解法槽电压的影响因素刘凯;慕慧峰;徐向平;高云【摘要】分析了离子膜自身结构、电解液、电解槽气相压力、杂质污染等因素对槽电压的影响.提出要尽可能避免不当操作导致的槽电压异常情况,而且要不断优化设计,改进离子膜电解槽.【期刊名称】《氯碱工业》【年(卷),期】2019(055)006【总页数】4页(P12-14,17)【关键词】离子膜电解槽;槽电压;电耗;离子膜;影响因素【作者】刘凯;慕慧峰;徐向平;高云【作者单位】陕西北元化工集团股份有限公司,陕西榆林719319;陕西北元化工集团股份有限公司,陕西榆林719319;陕西北元化工集团股份有限公司,陕西榆林719319;陕西北元化工集团股份有限公司,陕西榆林719319【正文语种】中文【中图分类】TQ114.2621 槽电压组成烧碱生产能耗高，电耗占离子膜法烧碱生产成本的70%左右。

目前，一般氯碱企业的电耗为2 200～2 400 kW·h/t。

如何降低电耗一直是现代离子膜电解系统的研究重点。

迄今为止，国内外已经推出了一系列先进的离子膜电解槽。

伍迪公司推出的第6代离子膜电解槽的电耗已经降至2 035 kW·h/t以下(电流密度为6kA/m2)。

日本氯工程公司于2013年开发了采用柔性阴极的nx-BiTac电解槽，该电解槽在电流密度6 kA/m2时，电耗能够维持在2 010～2 025 kW·h/t。

蓝星(北京)化工机械有限公司(以下简称“蓝星北化机”)NBZ-2.7型膜极距离子膜电解槽可维持在5～6 kA/m2稳定运行，电耗可降至2 030 kW·h/t。

槽电压与电流效率是吨碱电耗的关键因素。

吨碱电耗的表达式见公式(1)。

只有提高离子膜电解系统的电流效率，降低槽电压，才能有效降低吨碱电耗。

(1)式中：W为直流电耗，kW·h/t；V为槽电压，V；η为电流效率，%；1.492为NaOH的电化当量，g/(A·h)。

离子膜和电解槽性能的主要影响因素.

离子膜和电解槽性能的主要影响因素电解槽, 离子, 影响因素, 性能1离子膜法烧碱装置的技术改造沈阳化工股份有限公司(以下简称“沈阳化工”)5万t/a离子膜法烧碱生产装置于1995年3月21日正式开车。

在装置运行过程中，对原设计不完善的地方进行了大量改进，取得了一定的成效。

1.1增加第3台树脂塔在装置运行初期，进槽盐水钙离子、镁离子的质量分数之和平均达2.6×10-8，超出了进槽盐水工艺控制指标要求(ω(Ca2++Mg2+)≤2×10-8)，这将会缩短离子膜的使用寿命，使槽电压升高，电流效率下降。

通过认真分析二次精制系统，对盐水跟踪取样分析，决定再上1台螯合树脂塔，保证两塔串联运行，另一塔再生，增大离子交换容量，并适当延长再生酸洗、碱洗时间。

改进后，进槽盐水钙离子、镁离子质量分数之和基本可控制在1.5×10-8以内，其他金属离子及盐水中的悬浮物均大幅度减少。

1.2改变氯气盐水换热工艺将氯气盐水换热器改在一次盐水加热器之前，利用氯气的余热，加热一次盐水温度达到57℃，然后根据实际情况控制盐水温度，降低汽耗。

1.3真空装置系统冷却水由工业水改为纯水离子膜真空系统冷却器的作用是冷却真空系统的氯水，以保证真空泵正常运行，保证物理脱氯效果。

原冷却水为工业水，硬度大，易结垢，容易堵塞滤网，导致真空泵停泵检修。

将冷却水改为纯水，减少了真空泵的检修次数。

2影响离子膜运行性能的主要因素2.1盐水质量对离子膜性能的影响(1)盐水中金属离子含量的影响。

过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升，长时间会造成离子膜过早失效，其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面，离子膜表面产生凹坑和孔洞。

镁离子含量超标时，槽电压上升严重，但不影响电流效率。

其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。

这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于2×10-8，锶离子、钡离子均低于10-6，铁离子低于10-6，镍离子低于10-8，锰离子低于5×10-8。

影响我厂离子膜电解槽电压因素分析及对策

影响我厂离子膜电解槽电压因素分析及对策作者：王文军来源：《中国科技博览》2017年第35期[摘要]分析影响离子膜电解槽槽电压的因素及对策[关键词]电解槽离子膜槽电压电流效率中图分类号：TQ114 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0269-021、引言我厂现有北京化工机械厂制造的MBC2.7型复极式强制循环槽4台，设计生产能力1万吨/每台，高电密自然循环槽NCH2.7型4台，膜极距自然循环槽NBZ2.7型2台，设计生产能力2万吨/台。

众所周知，氯碱行业是高耗能行业，而电能消耗占变动成本的60%。

所以在氯碱市场普遍低迷，产品价格不断下滑的大环境下，降低生产成本，控制直流电耗尤其重要。

2、理论依据电解生产1吨氢氧化钠所需要的直流电耗公式：式中W—直流电耗，KWh/tNaOHV—槽电压，Vη—电流效率，%1.492—NaOH的电化当量，g/（A.h）从上述算式可以看出要降低电能消耗，就得降低槽压，提高电流效率。

实践表明，当电流效率为94%时，每降低槽电压0.1V，减少直流电耗63KW.h/（t.NaOH），而当电槽电压3.2V 时，每提高1%的电流效率，也可以使直流电耗减少33KW/（t.NaOH）。

因此，降低电解槽槽电压和提高电流效率是降低直流电耗的关键因素，针对影响电压和电流效率的因素找出对策来节能降耗尤为重要。

3、因素分析下面就我厂强制循环槽和自然循环槽运行电压和电流效率影响的因素进行分析3.1 盐水质量盐水中杂质不同对槽电压和电流效率的影响也各不相同，具体如表1所示从上表可见盐水中杂质含量对离子膜性能的影响，钙离子在离子膜中的沉积速度随盐水含钙浓度的增加而加快。

特别是钙镁等杂质离子含量增加时，可明显观察到电流效率下降，槽电压升高。

水中存Mg、Ni、Fe等溶解度小的阳离子氢氧化物沉积在阳极一侧的表面，容易使槽电压急剧上升。

Ba、Sr、Ca等溶解度大的阳离子氢氧化物会穿越离子膜沉积在阴极一侧的表面，破坏羧酸层而引起电流效率急剧下降。

浅议离子膜性能的影响因素与防范措施

将会形成很大的颗粒沉积在阴极侧的地方，如果
网布组成。面向阳极的一侧为电阻较小的磺酸
层，有利于阳离子通过；面向阴极的一侧为含水量低的羧酸层，能抑制ＯＨ一向阳极室移动。全氟羧酸／磺酸复合膜具有低电和高电流的
产中可采取不同的控制措施。
杂质进入离子膜后如果沉积在阳极侧表面，
扩散进入阴极液，使离子膜对杂质更加敏感。
（５）Ａｌ：Ａｌ在阳极液中被酸化为Ａｌ ¨，随着
会取代Ｎａ，同时影响电极的活性；如果杂质沉积
在靠近离子膜阴极侧表面的位置，会对膜造成机械损伤，并导致电流效率下降；如果杂质沉积在膜
上升。
（２）面向阳极室的全氟磺酸层虽厚，但电压
低。（３）阳极液可加盐酸，能在较低的ｐＨ值下生
（３）碘：碘以离子形式出现在盐水中，在阳极液中被氧化，１０，将Ｎａ沉积下来，含量多会将Ｇａ “、Ｍｇ沉积下来，导致电流效率下降，随着时
等均具有重要意义，本文从影响离子膜性能的因素入手，分析防范措施。
关键词：离子膜；烧碱；性能；杂质；防范
１离子膜的结构
离子膜法制烧碱装置采用离子膜为全氟羧酸、磺酸复合膜，其主要由磺酸曾、羧酸层和增强
间的推移将导致槽电压升高。（４）硅：硅可以和Ｇａ ¨或Ｎａ反应并沉积在

电解槽电压升高的原因及测量方法

第5期氯碱工业确加氢站建设、审批的主管部门。

为了做好《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》编制，工业和信息化部副部长赴广东省调研，指出党中央、国务院高度重视新能源汽车产业发展，要不断攻克核心技术发展产业体系。

为减少温室气体的排放,欧盟在2017年公布了汽车二氧化碳排放法规，从2020年开始排放量每km超过95g的汽车公司面临着巨额罚款，这也是近些年新能源汽车发展的动力之一。

而2018年欧洲汽车平均排放量为120.5g/km,远大于新规要求的标准，将有多达750万辆生产中的汽车无法满足排放新规。

据英国《金融时报》消息，菲亚特-克莱斯勒汽车公司将向特斯拉支付数亿欧元，以将其电动汽车与特斯拉车队合并（通过与电动汽车联姻，摊薄汽车的平均排放量），避免因违反欧盟2020年的排放规则而受到罚款。

根据巴黎协议，中国也承诺于2030年左右，使二氧化碳排放达到峰值。

2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%,非化石能源占一次能源消费比例达到20%（即新能源具备较高比例）。

其实，中国的制氢量已达2500万t/a；同时,工业副产氢能实现氢燃料乘用车的自足。

中国作为世界第一的汽车大国，时刻面对着“保卫蓝天攻坚战”的压力。

大家对于氢气的认知可能停留在流浪地球里面“一根火柴便可以点燃木星”的台词。

事实上，氢气作燃料有许多优点，首先是干净卫生，氢气燃烧后的产物是水,不会污染环境,其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高，氢燃料电池有非常好的发展前景。

国际氢能委员会发布的研究报告指出：到2050年，全球范围内氢产业链将达2.5万亿美元，创造3000万个工作岗位，减少60亿t二氧化碳。

日本早在2013年便开启了对商业化加氢站的补贴计划,每个加氢站最高可获得相当于投资成本50%的政府资金补贴,最高达2亿日元。

资源匮乏的日本对能源问题一直有种全民焦虑感,从核电、火点再到清洁高效的氢能源，丰田汽车早早将氢燃料汽车作为战略布局。

电解槽电压持续上升的原因及控制措施

电解槽电压持续上升的原因及控制措施段海燕;丁少荣;吴维宏;田小春;童刚【摘要】以30万t/a离子膜复极电解槽为例,分析电解槽槽电压持续上升的原因有:盐水中含杂质多,槽压差高,氯氢压力变化频繁,电解槽温度高,淡盐水pH值大于2,盐水浓度及碱浓度超标,涂层脱落等.提出相应的控制措施,控制电解槽电压上升,延长了离子膜使用寿命,降低了直流电消耗.【期刊名称】《氯碱工业》【年(卷),期】2017(053)006【总页数】3页(P18-20)【关键词】烧碱;电解槽;槽电压【作者】段海燕;丁少荣;吴维宏;田小春;童刚【作者单位】内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯016064;内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯016064;内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯016064;内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯016064;内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯016064【正文语种】中文【中图分类】TQ114.262电解槽电压是氯碱离子膜电解装置运行性能的一个重要指标，槽电压的高低直接影响到电耗和成本[1]。

槽电压主要由电流密度决定，还有盐水品质、气相压力及氯氢压差、淡盐水pH值、盐水浓度、碱液浓度、电解槽温度等工艺条件也是槽电压的重要影响因素。

下面就内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司(以下简称“鄂尔多斯电力”)槽电压升高的情况进行分析和探讨。

鄂尔多斯电力30万t/a离子膜法烧碱装置采用的是氯工程N-BiTaC890电解槽，前期均用杜邦N-2030离子膜，分2套系统。

第1套系统于2012年11月2日送电，第2套系统于2013年7月28日送电，生产一直比较稳定。

第1套系统于2016年9月整体更换离子膜。

鄂尔多斯电力电解槽电压在2016年9月底检修后呈明显上升趋势，槽电压数据如表1所示。

从表1可以看出：从开车到2017年2月，第1套系统槽电压上升了13.6 V，单元槽电压平均上升0.07 V；第2套系统槽电压上升了 13.2 V，单元槽电压平均上升0.072 V 。