国产氯碱离子膜最新应用情况

我公司于2010年8月20日在AZEC-F2-563型电解槽EM-307安装30张国 产离子膜，离子膜型号为DF988，运行至今21个月。2012年4月1日在
AZEC-F2-563型电解槽EM-312安装30张国产离子膜，离子膜型号为DF2801。
这两台电解槽运行至今，各项安全指标，工艺指标均不逊于国外同类型 号离子膜，整个运行情况安全、平稳，跟踪分析数据良好稳定。
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2012-6-7
一、前言
1964年美国杜邦公司成功开发出了全氟磺酸树脂，商品名为 Nafion®。 1970年全氟磺酸树脂被制成离子交换膜尝试应用到氯碱工业中，但 膜的离子选择性较差，电解时离子膜不能有效阻挡阴极室的氢氧根离子 （OH-）随水的反渗透，因此电流效率较低。 1975年由日本旭化成公司开发出全氟羧酸膜，氢氧根离子反渗透的 问题得到了根本解决。 1980年美国杜邦公司开发出900系列高性能全氟羧酸全氟磺酸复合 膜。
电流 时间 kA 22 日 55 1：15 9：00 23 日 40 9：30 40
槽温
电压
淡盐水 Cl2 PH V %
氯气 CO2 V % 0.6 O2 V % 2.2 H2/Cl2
NaOH
℃
V
NaCl
ClO
-
ClO3
-
% V % 无 29.8
86.4
9.71
216
97.0
84.8
9.11
210
1.49
图1
DF988离子膜截面示意图
由于对羧酸层和磺酸层的结构进行了优化以及对树脂进行优选，使 得DF988具有较低的膜电阻和较高的电流效率，同时对盐水中的杂质离子 具有较高的耐受性。DF2801由于在成膜过程中增加了牺牲芯材，增加了 离子膜中离子的通道，使得DF2801离子膜具有更低的膜电阻和更高的电 流效率。
97.4 97.6
0.4 0.4
2.0 1.8
无 无
25.7 26.0
85.8
9.70
210 4.7
97.2
0.4
2.2
无
29.9
8：30
40
86.2
9.10
209
1.35
0.89 1
96.8
0.6
2.2
无
29.8
16：00
40
84.6
9.15
211
97.0
0.4
2.4
无
30.1
6
2012-6-7
FM21SP电解槽上成功送电开车。 2012年1月18日，DF988离子膜在江苏苏化集团张家港有限公司的 INEOS电解槽上成功应用。 2012年3月9日，DF988离子膜在赢创三征（营口）精细化工有限公司 的DD350电解槽一次性送电成功。 2012年4月1日30张（一台）DF2801离子膜（带牺牲芯材）在中盐常 州化工股份有限公司AZEC-F2-563型电解槽上投入运行。
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三、全氟离子膜的结构
全氟羧酸磺酸复合离子膜离子膜主要全氟磺酸/PTFE增强网布/全 氟羧酸复合而成，全氟磺酸层和全氟羧酸层的外表面再涂亲水涂层。靠 近阴极侧的羧酸层为阻挡层，具有高正离子选择渗透性，对Na+有高度的 选择性而阻挡OH−反渗透，电流效率的高低关键取决于该层。靠近阳极 侧的磺酸层具有高离子传导性，电压的高低关键取决于该层。PTFE增强 网布为离子膜的骨架，主要是为了提高膜的强度。离子膜的外表面的涂 层主要是为了使电解槽产生的气体能快速逸出，从而降低槽电压。
6.2
阳极电流效率
阳极效率 94.9 95.2 95.6 95.8 96.2 96.0 96.2 96.5 96.2 96.2 96.2 时间 2011 年 7 月 2011 年 8 月 2011 年 9 月 2011 年 10 月 2011 年 11 月 2011 年 12 月 2012 年 1 月 2012 年 2 月 2012 年 3 月 2012 年 4 月 2012 年 5 月 阳极效率 96.1 96.1 96.0 96.0 96.1 95.8 95.8 95.8 95.8 95.8 95.8
电流 时间 kA 启动 40 20 日 13：20 13：50 21 日 55 00：50 40 40
槽温
电压
淡盐水 Cl2 PH V % CO2
氯气 O2 V % H2/Cl2
NaOH
℃
V
NaCl
ClO
-
ClO3
-
% V % V % 25.5
74
10.1
70.4 79.4
10.5 9.597
280 240
2012-6-7
国产氯碱离子膜最新应用情况 杨振伟 崔晓兵
中盐常州化工股份有限公司
关键词：
国产氯碱离子膜；氯碱工业；电解；运行；安全
摘 要：
本文详细介绍了国产氯碱离子膜DF988在中盐常州化工股份有限公司 的旭硝子AZEC-F2-563单极电解槽21个月的运行情况，详细分析了DF988 的优缺点，介绍最新国产离子膜DF2801工业化运行的情况，为国产离子 膜的工业化应用提供了翔实的数据。
淡盐水 电流 日期 (KA) 4月1日 4月3日 4月7日 4 月 11 日 4 月 15 日 4 月 18 日 4 月 22 日 4 月 25 日 4 月 28 日 5月5日 5 月 10 日 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 (V) 9.44 9.46 9.487 9.59 9.567 9.568 9.595 9.585 9.58 9.58 9.58 （℃） （%） 含盐 （g/l） （ /l） 83.2 83.8 84.02 84.06 84.6 84.2 84.6 84.8 84.6 84.6 84.6 30 30.2 30.08 32.04 32.21 32.01 32.01 32.3 32.2 32.20 32.18 28 27 31 30 210 210 212 216 219 217 215 215 218 216 217 98.0 97.8 98.2 98.2 98.2 98.4 98.4 98.4 98.4 98.4 98.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 1.2 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 槽电压 槽温 碱浓度 碱中 含盐 Cl2 (V%) CO2/Cl2 (V%) O2/ Cl2 (V%) H2/Cl2 (V%)
时间 2010 年 8 月 2010 年 9 月 2010 年 10 月 2010 年 11 月 2010 年 12 月 2011 年 1 月 2011 年 2 月 2011 年 3 月 2011 年 4 月 2011 年 5 月 2011 年 6 月
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七、 DF2801运行数据
2012年4月1日国产离子膜DF2801安装就位到EM-312槽位，同时充液 循环升温，至下午13时30分送电并网。启动时电流45kA，槽温68℃， （阳极侧温度），烧碱浓度26%。
1.06
4.15
97.0
0.6
2.2
无
29.8
84.6
9.07
220
96.8
0.6
2.4
无
29.6
在国产离子膜投用的 72 小时内，应该加强分析，增加分析频次；操作 加强巡回，修槽和有关人员值班，在最危险的最初运行的 72 小时中，实时 监控、分析、巡回检查。实现电解槽的安全平稳运行，跟踪分析数据稳定。
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五、DF988最初72小时运行数据 五 DF988最初72小时运行数据
2010年8月20日上午安装国产离子膜DF988的EM-307电解槽安装就位， 同时充液循环升温，至下午13时10分送电并网。 启动时电流40kA，槽温74℃，（阳极侧温度），烧碱浓度25.5%。 运行数据：（电槽不加酸）
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淡盐水 电流 日期 (KA) 11 年 8 月 11 年 9 月 11 年 10 月 11 年 11 月 11 年 12 月 12 年 1 月 12 年 2 月 12 年 3 月 12 年 4 月 (V) （℃） （%） 含盐 （g/l） 53 53 53 53 53 53 53 53 53 9.81 9.76 9.82 9.83 9.82 9.82 9.82 9.82 9.82 85.6 85.6 85.5 85.59 86.3 86.0 85.8 86.8 87.4 32 32 32 32 32 32 32.18 32.18 32.32 36 35 33 35 33 35 33 38 35 215 212 210 210 212 216 215 205 220 98.0 97.8 97.8 98.0 97.8 97.8 97.8 97.8 97.8 0.4 0.6 0.4 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 无 无 无 无 无 无 无 无 无 槽电压 槽温 碱浓度 碱中 含盐 Cl2 (V%) CO2/Cl2 (V%) O2/ Cl2 (V%) H2/Cl2 (V%)
六、DF988运行数据
6.1 从2010年8月20日至今运行数据如下：（电槽不加酸）
淡盐水 电流 日期 (KA) 10 年 8 月 10 年 8 月 10 年 10 月 10 年 11 月 10 年 12 月 11 年 1 月 11 年 2 月 11 年 3 月 11 年 4 月 11 年 5 月 11 年 6 月 11 年 6 月 11 年 7 月 11 年 7 月 55 40 55 46 57 52 53 53 53 53 53 53 53 53 (V) 9.58 9.07 9.69 9.30 9.817 9.57 9.67 9.69 9.7 9.66 9.79 9.84 9.70 9.79 （℃） （%） 含盐 （g/l） 86.4 83.3 86.1 85.0 84.9 85 85.8 85.2 85.9 86.9 85.7 85.2 84.74 85.78 30 30 30.3 32.3 32 32 32 32 32 30 32 32 30 32 38 42 41 42 40 42 39 30 31 30 33 36 35 33 210 210 210 212 210 210 209 210 212 209 209 215 210 212 97.8 97.6 97.6 98.0 98.0 97.8 97.8 98.0 97.8 98.0 97.8 98.0 97.8 97.8 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 1.4 1.8 1.8 1.4 1.2 1.6 1.6 1.2 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 槽电压 槽温 碱浓度 碱中 含盐 Cl2 (V%) CO2/Cl2 (V%) O2/ Cl2 (V%) H2/Cl2 (V%)
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四、运行电解槽介绍
中盐常州化工股份有限公司现有3套电解装置，其中6万吨/年烧碱装 置是日本旭硝子公司AZEC-F2-563型电解槽，为自然循环单极式离子膜电 解槽，有效面积为1.71m2，设计电流密度3.33kA/m2 ,共计32台，每台电 解槽有30个电解单元，1997年投入运行， 2003年进行阴、阳极的再生重 涂，并且经历搬迁的过程，平均离子膜寿命＞36个月，目前使用的离子 膜是旭硝子F-8020，F-8030，F-8031；杜邦N982TX，N2010TX，N2030TX。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、国产离子膜应用情况
2010年5月14日，两张DF988离子膜在蓝星（北京）化工机械有限公 司的试验基地河北黄骅氯碱有限公司投入运行。 2010年6月30日，DF988离子膜在山东东岳氟硅材料有限公司一万吨 装置上投入运行。 2010年8月20日，30张（一台）DF988离子膜在中盐常州化工股份有 限公司AZEC-F2-563型电解槽上运行。 2011年12月7日，30张（一台）DF988离子膜在上海氯碱化工股份有 限公司AZEC-F2-563型电解槽上运行。 2011年12月24日，DF988离子膜山东鲁北化工股份有限公司在ICI-
1983年日本旭硝子公司开发出800系列高性能全氟羧酸全氟磺酸复合 膜。 1987年日本旭化成公司开发出高性能全氟磺酸全氟羧酸复合离子膜. “六五”、“七五”期间，原化工部与中国科学院组织了全氟离子膜联 合攻关。 2004年“全氟离子交换膜材料研究”项目被国家列为“863计划”重 大项目。 2006年“全氟离子膜工程技术研究”被列为国家“十一五”科技支 撑计划重大项目。 2009年9月国产全氟离子膜在山东东岳集团成功下线，实现了国产全 氟离子膜的产业化。