离子膜电解槽技术 文档

离子交换膜具有选择透过性。它只让Na + 带着少量水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的NaCl溶液，往阴极室注入水。在阳极室中Cl - 放电，生成C1 2 ，从电解槽顶部放出，同时Na + 带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中H + 放电，生成H 2 ，也从电解槽顶部放出。但是剩余的OH - 由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了NaOH溶液。随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl - 通过，所以阴极室生成的NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。

离子交换膜电解槽的构成离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。

电极均为网状，是粗糙的可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。

从当前世界离子膜电解技术发展来看，采用自然循环复极式电槽、高电流密度、单元面积大型化、零（膜）极距是其方向，故本项目推荐采用自然循环高电流密度复极槽技术。

进口离子膜技术/电槽与北化机技术/电槽的技术性能比较

离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。目前世界上拥有离子膜法烧碱生产技术的电槽制造商很多，如德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司CEC、英国INEOS公司以及北京化工[wiki]机械[/wiki]厂从日本旭化成公司引进技术、经消化吸收和改进并在国内生产的北化机电槽等。其中，旭化成、氯工程公司和伍德诺拉公司以其在离子膜电解工艺专利技术、高性能电解槽、稳定的质量、较高的性价比及良好的售后服务，在中国的离子膜烧碱项目中得到了较多的合同项目。

A．伍德及伍德诺拉电解槽特点

●阳极半壳和阴极半壳以及离子膜组成的“独立单元”设计结构，易于更换电槽，维修时间短，主装好的单元最长存放时间可达2年。

●电槽单元的焊接由激光自动焊接，均匀，电流接触好，使用寿命稳定，有益于高电流密度下运行。

●电解槽材料使用好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积2.7 m2，操作电流密度一般为5~6KA/ m2适于高电流密度下运行。

●系统设计报警连锁多，安全性考虑周到。

B．氯工程公司BiTAC®电槽特点

●复极式电解装置，结构简单。

●电极波浪式结构，电解液分布和电流分布较均匀，较低的电压降，功率消耗低，高电流密度操作。

●操作压力低，溢流式，操作较安全

●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积3.276 m2，操作电流密度一般5~6KA/m2适于高电流密度下运行。C．日本旭化成复极NCH型电解槽特点

旭化成是世界上唯一能同时向客户提供离子膜法电解技术，以及离子交换膜的公司。

●电槽板框为压滤机型（由许多单元槽串联组成），独立组成供电线路。

●电解槽操作压力是各家公司中最高的，有益于后工序处理。

●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积2.7m2，适于的电流密度 4.5~5.5KA/m2。

D．北化机电解槽

从1984年开始，北京化工机械厂在国家计委批准下，先后引进了日本旭化成和旭硝子公司的离子膜电槽制造技术，采用国外进口材料配套制造离子膜电解槽，日前已发展到离子膜电解槽可全部进行国产化设计制造阶段。该厂氯碱装备设计研究所自行开发、设计的第一套MBC-2.7型复极式离子膜电槽，于1993年7月在沧州投入运行，经过多年来不断的改进和完善技术水平得以提高，特别是近2~3年通过引进日本旭化成的高电流密度自然循环复极式电解槽制造技术，生产出的电槽已接近国际先进水平，适于的电流密度为4.5KA/m2。

E．INEOS电解槽特点

●槽电压较低，电耗低：每个单元槽具有512个十字导电爪，电流分布均匀。- L6 {2 I' z+ T) H" [; w; p: x$ y

●电解槽材料使用好，镍材多，钛材少，其电耗及维修费用低。

●电流效率高，离子膜寿命长。电槽阴极室内部设有挡板，以增强电解液的混合，完全浸润的离子膜，能充分利用膜的有效面积。

●电解槽操作简单，停车时间少。其单元槽采用螺栓紧固，单元槽之间压紧要求不严，只要求保证通电，每个单元槽的密封都是单独的，膜更换时间短。

●单元面积2.895 m2，操作电流密度一般为5~6KA/ m2适于高电流密度下运行。个人感觉INEOS的好些，电耗低，比其它的都低较多。而且维修方便比日本的槽子。建议用INEOS的