離子膜電解槽零極距改造及運(yùn)行總結(jié)

韓 松

（中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博 255411）

離子膜電解槽零極距改造及運(yùn)行總結(jié)

韓 松

（中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博 255411）

敘述了旭化成NCH電解槽改造成零極距電解槽的主要過(guò)程，介紹了零極距電解槽在運(yùn)行管理方面與NCH電槽的區(qū)別及所取得的效果。

離子膜電解槽；零極距改造；運(yùn)行總結(jié)

中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠20萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置引進(jìn)日本旭化成公司ML-32NCH型復(fù)極電解槽，該裝置于2004年10月投產(chǎn)運(yùn)行。

隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，槽電壓逐漸上升，在進(jìn)行了第一批膜的更新之后，換膜后的槽電壓與開(kāi)車初期相比仍有較大差距，直流電耗居高不下，于是開(kāi)始關(guān)注電極活性損耗方面的情況并進(jìn)行跟蹤。該公司先后2次委托旭化成公司對(duì)電極進(jìn)行了分析，對(duì)其剩余壽命進(jìn)行判斷，其中，2009年4月的結(jié)果為：陰極剩余氧化鎳涂層約29%；陽(yáng)極剩余氧化鈦涂層約52%。2010年，電解槽陸續(xù)進(jìn)入第二次換膜周期，出于裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的考慮以及企業(yè)面臨的不斷增加的節(jié)能減排壓力，計(jì)劃此次換膜一并更新電極。通過(guò)對(duì)電極新方案的考查，該公司決定先進(jìn)行1臺(tái)零極距電解槽的改造試驗(yàn)。

1 零極距改造

1.1 設(shè)備部分

（1）單元槽的改造。與普通的NCH單元槽相比，零極距單元槽在結(jié)構(gòu)上并未做任何改動(dòng)，只是在陰極側(cè)增加了彈性鎳網(wǎng)和活性細(xì)網(wǎng)并加以固定。改造的大致過(guò)程為：買入電極→單元送至加工廠加工→運(yùn)輸回廠→組裝開(kāi)車。

陽(yáng)極側(cè)施工工序：清理槽框密封面→剔除舊電極網(wǎng)→打磨焊點(diǎn)→鋪上新極網(wǎng)→擺正位置并找平→排焊機(jī)點(diǎn)焊固定→質(zhì)量檢查。

陰極側(cè)施工工序：清理并打磨槽框密封面→極網(wǎng)打磨整形(如果有必要)→鋪上彈性軟網(wǎng)→將彈性網(wǎng)焊接固定在舊電極上→用輥?zhàn)訉椥跃W(wǎng)輥壓以保證平整度→鋪上活性細(xì)網(wǎng)并整形鋪平→用鎳條沿細(xì)網(wǎng)四周壓焊固定→邊緣修剪→質(zhì)量檢查。

（2）極化整流裝置。零極距電解槽活性陰極的主要成份是氧化釕，不耐反向電流，因此，需要增加1套極化整流裝置，在停車初始，提供150 A的極化電流并保持15 min，以保證陰極涂層不受反向電流的沖擊。

極化整流裝置的開(kāi)停狀態(tài)和電流信號(hào)應(yīng)引入DCS，在主整流停止時(shí)，能自動(dòng)啟動(dòng)并保持150 A的電流供應(yīng)，之后自動(dòng)停止。

（3）事故電源。增加以下泵連接到事故電源：（a）淡鹽水泵；（b）脫氯鹽水泵；（c）陰極液泵；（d）Na2SO3泵；（e）脫氯真空泵；（f）氯水泵；（g）極化整流裝置。

由于增加的事故電源較多，需要擴(kuò)大事故電源容量。

（4）淡鹽水溢流管線。零極距電槽停車后的操作與以前的NCH電槽不同，需要進(jìn)行大流量的置換，為確保異常狀態(tài)下氯氣出口管不被封堵，需要在淡鹽水緩沖罐V2260的氣相入口增加1條至陽(yáng)極液貯罐V2280的溢流管線及少許輔助管線。

（5）堿流量調(diào)節(jié)閥。零極距電槽停車后，進(jìn)槽堿流量也要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)并增加邏輯程序，電槽企業(yè)要求增加堿流量調(diào)節(jié)閥，此條建議該廠根據(jù)自身的情況，改為停車后由操作員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 操作控制部分

（1）開(kāi)車操作。開(kāi)車準(zhǔn)備、電槽注液過(guò)程等與原來(lái)相比沒(méi)有大的變化，但在膜泄漏的檢測(cè)方面更為嚴(yán)格。

開(kāi)車前快速膜試漏的標(biāo)準(zhǔn) (電槽液位計(jì)LG2230的液位變化)由原先的20 mmH2O/min提高到0.7 mmH2O/min；

在電槽注液過(guò)程中，當(dāng)陽(yáng)極液從單元槽溢流時(shí)要檢查陽(yáng)極進(jìn)和出口的pH值是否有差異；

電槽陰和陽(yáng)極都注滿液的前后一段時(shí)間內(nèi)，要觀察陽(yáng)極出口的溢流是否異常；

升流初期，要繼續(xù)觀察軟管變色情況、槽電壓情況等指標(biāo)有無(wú)異常。

只要有懷疑的情況出現(xiàn)，都要停止電槽運(yùn)行，排液、洗槽，拆掉陽(yáng)極出口軟管進(jìn)行精確的膜泄漏檢測(cè)（刷肥皂泡檢測(cè)泄漏量）。直觀的說(shuō)，之前的NCH電解槽在一定程度上還允許針孔膜的存在，但NCZ電解槽對(duì)針孔膜的容許度為零。

（2）停車操作。與NCH電槽的不同之處在于：無(wú)論計(jì)劃降流停車還是連鎖停車，一旦電流降到零，極化整流器就應(yīng)立刻自動(dòng)開(kāi)啟，保持150 A運(yùn)行15 min，期間鹽水切換為稀釋鹽水并將流量保持在33 m3/h，堿循環(huán)量保持在17 m3/h。之后，極化整流器停止運(yùn)行，稀釋鹽水繼續(xù)提升流量到42 m3/h，堿仍保持17 m3/h，以上狀態(tài)保持至少50 min以確保游離氯和酸性鹽水從電槽中置換干凈，之后可以按正常的操作程序進(jìn)行排液、洗槽。

如果極化電流不能按要求投入，陰極活性涂層會(huì)被快速消耗掉。停車時(shí)間超過(guò)8 h，也需要進(jìn)行排液、洗槽。

（3）連鎖。零極距電槽增加了“單槽氯氣氫氣壓差極限報(bào)警—單槽?！钡倪B鎖；單槽停車后，鹽水和循環(huán)堿流量的調(diào)節(jié)增加邏輯自動(dòng)控制。

2 需要注意的問(wèn)題

（1）單元槽經(jīng)過(guò)五六年的運(yùn)行后，其正負(fù)半?yún)^(qū)兩端的犧牲電極通常會(huì)有腐蝕，視損耗情況可要求廠家一并進(jìn)行更換。

（2）為保證單元槽的使用壽命，單元槽應(yīng)當(dāng)按原位置裝回電槽。而在單元槽改造過(guò)程中，單元槽原先的排列順序通常被打亂。因此，在電槽解體拆卸前就應(yīng)做好標(biāo)記，改造完成后應(yīng)要求廠家按原順序排列裝箱運(yùn)回。

（3）單元槽返回工廠后，仍要進(jìn)行外觀檢查。一是看極網(wǎng)表面的平整度以及有無(wú)破損、毛刺和其他瑕疵；二是去除突出鎳細(xì)網(wǎng)的彈性網(wǎng)絲；三是檢查陽(yáng)極網(wǎng)焊點(diǎn)有無(wú)異?；蚣怃J的突起，折邊尺寸是否符合要求，有無(wú)斷刺；

（4）最初使用的陰極側(cè)掛臂的定位導(dǎo)向片(ABS)極易老化破損，通常在使用四五年后就出現(xiàn)大量破損，應(yīng)趁此機(jī)會(huì)一并更換，推薦使用新型的一體化掛臂，可有效解決導(dǎo)向片易損壞的問(wèn)題。

3 改造后的效果

改造過(guò)程中，有意將旭化成膜和杜邦膜同時(shí)裝在1臺(tái)電槽上進(jìn)行對(duì)比。電槽開(kāi)車后的最初幾天按要求每天進(jìn)行電槽的再次鎖定，與預(yù)期的情況相同，槽電壓在開(kāi)始的10天內(nèi)迅速下降，至20天左右趨于穩(wěn)定，保持在 2.93 V(4.6 kA/m2，85 ℃，32%NaOH)，改造后的NCH電解槽槽電壓情況見(jiàn)圖1。

改造后的NCZ電槽與單純更新電極的NCH槽相比，電壓大約低130 mV，由此折算直流電耗對(duì)應(yīng)下降約90 kW·h/t，按單臺(tái)槽2萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能計(jì)算，與NCH槽型相比，同樣情況下零極距電槽每臺(tái)年節(jié)電可達(dá)180萬(wàn)kW·h。 改造后的NCZ槽與單純更新電極的NCH槽槽電壓比較見(jiàn)圖2。

4 結(jié)語(yǔ)

零極距電槽改造后，對(duì)鹽水質(zhì)量的要求以及對(duì)操作的正確性、平穩(wěn)性要求也更加苛刻。這就要求在操作方面精益求精，嚴(yán)格按程序作業(yè)，這也是保持電槽良好性能、延長(zhǎng)使用壽命的唯一方法。追求更高的工藝指標(biāo)合格率、平穩(wěn)率和更少的非計(jì)劃停車次數(shù)是今后長(zhǎng)期努力的方向。NCH槽型的零極距改造，與單純的更新陰陽(yáng)極網(wǎng)相比，投入增加不多，但節(jié)電效果顯著，如果原設(shè)計(jì)的富余量大，還能在一定程度上增加產(chǎn)能，是一種值得推廣的方法。

Ionic membrane electrolyzer zero polar distance transformation and operation summary

HAN Song
（SINOPEC Qilu Company Chlor－alkali plant，Zibo 255411，China）

The main process of NCH ionic membrane electrolyzer zero polar distance transformation was introduced.The difference between the zero polar distance electrolyzer and NCH ionic membrane electrolyzer were introduced.

ionic membrane electrolyzer； zero polar distance transformation；operation effect

TQ114.26+2

B

1009－1785(2012)02-0005-02

韓松，中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司氯堿廠燒堿車間。

2011-04-11