离子膜电解槽运行总结

6万吨/年离子膜烧碱装置运行总结

该装置2011年1月1日开车，由于工艺、电器、仪表的原因，造成电解槽装置系统频繁的连锁调停，通过进一步消缺， 2011年1月23日，电解槽装置满负荷运行，离子膜电解槽在2011年1月—12月期间，槽电压上升幅度很大，槽电压变化情况如下：

复极式离子膜2011年1-12月份槽电压统计

2011年1-12月份槽电压变化趋势图

一、离子膜电解槽频繁开停车对离子膜电解槽的影响

2011年1月23日11分，电解槽运行电流12.2KA，测定电解槽的性能消耗指标

电解槽的直流电耗高于考核值（在开车后的1个月之内，电解槽的直流电耗小于2120 KW.H/T），具体原因是因为开停车次数频繁，A电解槽停4

次，B电解槽停7次，C电解槽停14次，导致C电解槽直流电耗高达2171 KW.H/T，高于考核指标51 KW.H/T。在2011年，A电解槽停32次，B电解槽停34次，C电解槽停37次，离子膜电解槽要求平稳的运行，开停车对离子膜损伤很大，具体影响有：

1、频繁地开、停车，升、降电流都会使离子膜不断地膨胀和收缩，造成膜物理松弛，起皱褶，甚至鼓泡引起膜性能下降。

2、开车过程中氢气、氯气压力波动，也会对膜造成一定的危害。

3、电解槽停车时，由于极化电流未及时投入，形成“原电池效应”产生的反向电流也会使膜起泡。同时，电解槽中的游离氯能使反向电流增强，氯酸钠会透过离子膜腐蚀阴极。

2012年1月18日，利用全厂停车的机会，对离子膜电解槽作检漏工作，离子膜未发现针盐，同时对C槽第146张离子拆除，检查离子膜和电极的情况，离子膜未起泡，磺酸层表面为红色，电极框平整度完好，安装新的离子膜，开车送电后，运行电流12.2KA，第146台单元槽槽电压为3.08V，其他单元槽电压为3.32V左右，由此可判断，槽电压高是因为开停车次数多，升降电流频繁、离子膜受杂质污染严重，导致膜电压升高所至。

二、二次精制盐水质量对离子膜电解槽装置的影响

二次精制盐水中杂质对离子膜和电解槽的影响（表1）

二次盐水微量元素（杂质）工艺分析数据及离子膜对其质量要求（表2）

二次精制盐水中Ca2++Mｇ2+含量2011年1月---12月合格率为100%，平

均含量12.4 ppb，最高16.4 ppb，最低为5.4 ppb，由表2可知，二次盐水含碘严重超标，其它微量元素都在指标控制范围之内。

旭化成公司对我厂的二次盐水微量元素分析报告（表3）

1、碘对离子膜的影响

通过表2、表3可知，二次精制盐水中含碘很高，我公司使用的是旭化成公司生产的F-6801离子膜，对精制盐水中含I浓度的容许范围＜0.1ppm，但控制浓度≥1.1ppm，I高会造成离子膜膜电压升高，因为I非常容易和Ca,Ba,Sr 等结合对电流效率产生很大的影响，碘离子在盐水中存在于碘化物或碘酸盐中，它能在膜的阴极层附近形成Na3H2IO6不溶物，降低电流效率，低浓度的碘会和盐水中的碱性土族离子形成沉淀，降低电流效率或增加电压，碘浓度超过1ppm能与钠形成沉淀。

2、Fe3+对离子膜的影响

由于金属阳极电解槽装置停止运行，只运行复极式电解槽装置（入槽盐

水加酸，抑制副反应发生，氯酸盐的生成）和单极式电解槽装置（入槽盐水未加酸），由于离子膜烧碱盐水闭路循环，产生的氯酸盐累积，含量持续升高，2011年9月经分析二次精制盐水含氯酸盐为45g/l（工艺指标要求控制8g/L 以下），严重超出工艺控制指标，严重影响化盐的盐水浓度，盐水浓度在只有300~306g/l，进槽盐水含氯酸盐大于10g/l时，碱中含盐（氯酸盐）会大幅升高，电槽副反应增加，对电槽垫片形成更大的腐蚀，影响电流效率。由于盐水系统氯酸盐高，为了保证生产的正常运行，采取电解槽加酸，抑制副反应发生，氯酸盐生成，确保精制盐水浓度。于2011年9月10日电解槽开始加酸，槽电压上升速度很快，是由于精制盐水含铁高，2011年1月—12月，二次盐水含Fe3+平均为0.13 ppm，F-6801离子膜对二次盐水中的含Fe3+的容许范围，在电解槽不加酸时，Fe＜1ppm，加酸时，Fe＜50ppb，在酸度低情况下，Fe(OH)3沉积在阳极面上，导致槽电压升高。

3、有机碳TOC对离子膜的影响

由于我厂内部现没有条件对盐水中的有机碳TOC进行分析，没有分析结果，离子膜制碱工艺对盐水中的有机碳TOC的控制指标要求＜10ppm，现工厂正在落实TOC分析问题。

（1）进槽盐水中的TOC含量超标，在电解槽中被氧化成氯碳化合物，使阳极液产生泡沫，，泡沫阻碍了阳极室产生气体的流动，影响了电解液的分布，造成局部浓度过低，影响氯气的纯度。阳极液的充气量增加，阳极液电阻增大，槽电压必然上升。

（2）TOC含量超标也会使离子膜膨胀和间断脱液，同时降低了阻止阴离子的能力，影响膜的电流效率。膜的间断脱液会造成一些微小的永久性损坏，

但幅度较小。膜的长时间脱液，会造成电流效率的永久性下降。

（3）TOC含量超标使阳极室的气相区域增大，膜的电流分布不均匀，膜的有效面积下降，实际膜的电流密度升高，槽电压上升，表现在槽停车冲洗后，槽电压明显下降。

（4）TOC含量超标对阳极涂层也有一定的危害。它能不透过性的覆盖阳极涂层，降低阳极的活性区域，使槽电压升高，电流分布变差；也能透过性的覆盖阳极涂层，限制氯离子接近阳极，增加氧气的产生，缩短阳极的使用寿命。

（5）TOC含量超标也使得电解槽内的氯氢压力波动，对膜的损坏不容忽视。压力波动会拉伸膜，经阴阳极频繁摩擦，长时间会使膜形成针孔。

（6）TOC含量超标对离子膜的影响还表现在损伤的不可完全恢复。停车冲洗后，槽压能降至原来的水平，但是氯气纯度不能达到原来的水平，说明膜的电流效率不能完全恢复。

4、精制盐水中SS对离子膜的影响

2011年1月—12月，对一次盐水中的SS共计分析102次，最高含量5.46PPm，最低含量为0.01 PPm，平均含量为1.08 PPm，合格率78.96%，SS进入电解槽，附属在离子膜上，会导致槽电压升高。

三、采取的措施

1、引进新工艺，盐水中除碘技术，满足了离子膜对碘的指标要求。昊华宇航公司采用还原吹除法去除盐水中的碘，使精制盐水中的碘含量由0.6mg/L降至0.1mg/L左右。

2、由于公司采购盐是多渠道，不同厂家生产的工业盐含碘量不同，久大公司