國產離子膜DF988在DD350電解槽上的應用

2014-11-22 02:04:58張佳興齊長亮董文虎孫廣軍孫玉堂陳光強

中國氯堿 2014年2期

張佳興，齊長亮，董文虎，孫廣軍，孫玉堂，陳光強

（營創三征（營口）精細化工有限公司遼寧營口 115003）

在營創三征試用國產離子膜之前，國產離子膜已在5家氯堿工廠開始了應用。營創三征及這前應用的單位和槽型見表1。

作為國內自主開發的第一代離子膜DF988，其定位特點就是高強度和安全性，若想驗證DF988真正具有高強度和高安全性，最好的辦法就是在DD350電解槽上試用，因為該電解槽電極有效面積3.5 m2，是目前電極面積最大，對離子膜要求最苛刻的電解槽。東岳集團國產離子膜生產企業經項目人員經過現場考察首選營創三征（營口）精細化工有限公司作為試用單位，并上報國家科技部獲得批準。

1 DF988離子膜特性

DF988與國外同類型高強度離子膜物理性能對比見表2。

從表中可以看出，國產DF988與國外同類型膜物理性能相近甚至高于國外膜。

表1 國產DF988在營創三征及之前應用單位和槽型統計

表2 DF988與國外同類型高強度離子膜物理性能對比

與國外同類型高強度膜一樣，DF988是無犧牲芯材的離子膜，為了發揮羧酸樹脂和磺酸樹脂各自優勢，DF988同樣用較厚的磺酸層/PTFE 網布/較薄的羧酸層復合而成，這樣才能保證在較高的電流效率前提下，膜電阻最小。當然，為了降低氣泡效應對槽電壓的影響，性能卓越的親水涂層也用來改善膜表面。

DF988采用了自主知識產權專利技術，全氟磺酸層和全氟羧酸層之間形成無界面融合狀態，與國外膜相比，DF988大大提高了2層之間結合的牢固度，具有更優良的抗起泡能力，同時，通過層間結構的優化設計和樹脂匹配，賦予離子膜突出的對鹽水雜質耐受性。

2 DD350氯堿裝置特性

該公司迪諾拉DD350氯堿裝置燒堿生產能力20 000 t/a，共有5臺電解槽組成，其DD350型電解槽技術特性如下。

電解槽形式：復極，純自然循環

極間距：0（膜極距）

有效電極面積：3.5 m2

單元槽數量：30

設計負載：11.7 kA

電流密度：3.35 kA/m2

最大電流運行：13 kA

最大電流密度：3.71 kA/m2

原設計離子膜選型：N966

離子膜尺寸：1 310×3 000 mm

DD350電解槽的獨特的性能，也必然對配套離子膜有著極度苛刻的要求：

（1）在所有的電解槽中，DD350是有效電極面積最大的槽型，也必然對離子膜強度要求最高，原裝置專利商意大利迪諾拉轉讓當初明確指定，唯一滿足配套強度要求離子膜是杜邦N966。

（2）由于DD350電極面積大，陰、陽極液體又采用純自然循環，不能保證整個膜面的電解液濃度分布均勻性，因此，對離子膜抗氣泡能力有極高的要求，而DF988采用自主專利技術，使磺酸層與羧酸層形成無界面融合狀態，理論上應有更強的抗起泡能力。

（3）循環液分布不均，能引起局部的氣泡效應增強，DF988采用卓越的親水性涂層，以降低氣泡效應對槽電壓的影響就顯得十分的重要。

由此可見，DD350電解槽對離子膜的特殊要求，DF988的設計者都被重點考慮和給出很好的解決方案。

3 運行情況

營創三征（營口）精細化工有限公司現有兩套電解裝置，其中，年產4萬t燒堿裝置采用3臺藍星北化機ZMBCH-2.7型電解槽，為自然循環復極式電解槽。另一套裝置就是年產2萬t燒堿，5臺DD350電解槽，為零極距復極式電解槽自然循環工藝。該套裝置已運行18年，裝置配有實時在線單元槽電壓檢測和離子膜泄漏監測系統，對離子膜的試用數據采集十分有利。

2012年1月20日，該公司DD350裝置的變壓器因局部絕緣老化燒壞，新做1臺變壓器周期需要至少50天，于是用這次更換變壓器，電解槽停車檢修時機，安裝國產DF988膜試用，同期也將B、C 槽整臺更換了進口新膜。

2012年3月9日上午，電解送直流電，開車一次成功。經過72 h 運行考核，國產DF988和進口膜性能都能達到都達到設計保證值95%以上，DF988和進口膜電流效率均保證在95%以上，裝DF988膜E 槽比裝進口膜的B、C 槽單元槽電壓低約20 mV。

DF988運行數據統計見表3。

長期運行數據表明DF988與進口膜保持穩定一致電流效率，運行電流效率對比見圖1。

運行14個月統計裝DF988膜的電解槽與裝進口膜電解槽的單元槽電壓比見圖2。

安裝DF988膜和同期進口膜運行已14個月，期間停車4次，非計劃停車2次，沒有發現對離子膜有明顯的影響。

有2張DF988膜，運行10個月，電壓在線監測表現異常，檢修時下線，檢查發現分別有大約15 mm、20 mm 的裂口，分析認為，可能2張膜在裁剪或安裝過程產生過折傷，長時間運行逐漸變成裂口。該公司采用進口膜補丁，嘗試了補膜。DF988膜修補效果和以往進口膜沒有什么區別，準備重新裝槽，征求國產膜生產企業的意見，認為沒經過檢測，僅憑經驗感覺就直接使用存在一定風險，有必要先經過實驗室檢測，再考慮裝槽，于是2張膜發回東岳進行實驗室檢測。