離子膜制燒堿工藝降低能耗技術優化

林向俊(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆吐魯番838100)

離子膜制燒堿工藝降低能耗技術優化

林向俊(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆吐魯番838100)

核心的設備，在實際生產過程，電解槽能耗較高，如何更為有效的降低能耗，成為了目前降低生產成本的突破口。通過優選效果更好的電解槽改造設備，進行優化改造，實現降低能耗的目的。

離子膜燒制堿；電解槽；能耗；工藝優化

氯堿工藝在國內起源于上世紀90年代，氯堿產品廣泛應用于人們的日常生活和國防經濟建設中。所采用的原料容易獲取，工藝技術生產過程時間短，產能量大，電解法得到的次生產品也可應用于諸多行業[1]。但該工藝在生產過程，面臨著兩大問題，一個是市場需求與實際產能的對應關系，當發生產能過剩時，產生的附帶產品氯氣等，具有有毒、易燃、易爆、腐蝕性強等特點，而該類產品在大量存儲和運輸過程，勢必要投入大量的成本，并且具有很高的風險。當市場產能不足時，將影響其它化工行業的原材料供應問題。另一個問題則是在電解法制燒堿過程能耗巨大，電力供應和供電成本影響了企業的生產成本[2]。因此目前許多企業都在尋求能更好的降低能耗的新技術設備，來降低生產成本。

近年來離子膜電解法成為了主流了制燒堿工藝技術，具有生產的產品純度高、設備投資及占地面積小，能持續生產，產能大等優點[3]。在此基礎上發展起來的零極距電解槽，陰陽極極板與離子膜之間的距離幾乎為0。減小了極距的電解槽，有效的降低了電子城陰極側的電壓降，可以達到良好的降低能耗的目的。

1 降低工藝能耗分析

1.1 能耗問題

氯堿化工工藝是一個高耗能的技術，急需要解決的就是降低能耗，降低生產成本。整個工藝技術核心部分是電解槽，膜極距工藝技術的應用，在一定程度上有效的降低了能耗，因此，越來越多的氯堿企業開始推廣并采用膜極距電解槽設備來進行燒堿的生產。

1.2 影響能耗因素

降低能耗主要通過兩個方面，一是降低用電的電量損耗，二是提高氯堿產量。能耗由功率和時間決定，在生產過程電流穩定，工作時間固定，因此電能消耗的高地在于通過電壓調節來實現。離子膜電解槽分解電壓部分有：離子膜電壓降、陽極過電壓、陰極過電壓、溶液歐姆電壓降、金屬導體中歐姆電壓降和電解產物與電解反向的電池電動勢[4]。

因此得到電解槽、電解液以及電解產物都會對電解槽總體電壓產生極大的影響，進而影響總體的能耗。

2 技術優化改造

2.1 膜極距的改造

將不同廠家改造的膜極距安裝在同一臺電解槽上，用同一穩定電流進行運轉，并采用同意鹽水材料，分析在操作過程中電解槽電壓大小。經過對比分析，三家改造公司改造的膜極距使得電解槽電壓都有所下降，但總體來講，氯工程公司改造的膜極距電解槽電壓下降更大（表1）。

表1 三家公司膜極距改造電壓降幅

安凱特江陰宏氯工程148 155 162 109 113 119 125 129 136

2.2 改造過程

改造過程主要通過對陰極網和電解槽兩個部分進行，下面分別介紹。

（1）陰極網改造。增加一層彈性原件到拉網式陰極部件上，彈性原件可使得離子膜向電解槽的陽極更加的靠近，更加降低了陰極和陽極之間的間距。使得電解液中歐姆電壓降低，從而降低電解槽的電壓，達到降低能耗的目的。

（2）電解槽改造。陰極系統材質的更換，膜極距電解槽更換為釕系金屬材質作為陰極涂層，在電場的作用下，鐵離子會在陰極表明覆蓋，使得析氫電位提高。同時對所有不銹鋼材質的管線設備進行更換，改換為鎳材質，達到更好保護電解槽陰極涂層的作用。另一方面，對鹽水質量進行嚴格控制，減少鹽水內雜質，保證進入系統處理的鹽水都是合格的原料，推薦再安裝一套樹脂塔設備，來進一步對鹽水進行除雜。

同時改造后對工藝過程的生產數據進行統計和跟蹤分析，并做好記錄，利用信息化集成的數據統計平臺，對數據進行實時分析、實時記錄，并與以往的數據進行對比，分析生產過程的詳細情況。

3 改造后結構變化

對電解槽的改造，使得兩極板與例子之間增加一層彈性鎳網，對兩板間電勢影響較大，金屬導電性能遠好于液體導電效果，使得電勢降低、電壓降低，主要結構變化見表2。

表2 改造前后結構變化

4 結語

通對三家不同廠家的電解槽膜極距改換設備進行試驗分析，優化出降低電壓效果較好的設備。并對電解槽進行改造，預期改造后的電解槽將有效的降低壓力、降低能耗，也能更好的保障電解槽的高效運行。

[1]馬彥軍,劉毓濤,張毅剛.離子膜燒堿生產工藝技術的優化探討[J].化工管理,2015,(35):208.

[2]張春霞.離子膜燒堿生產工藝的優化探討[J].黑龍江科技信息,2014,(02):70.

[3]張立超,王永康.離子膜燒堿生產工藝淺析[J/OL].科技與企業,2013,(24):348.

[4]王琦,陳斌,黃曉賓.淺議離子膜燒堿生產工藝的優化[J].化工管理,2013,(24):237.

林向俊（1987-），男，漢族，助理工程師，從事氯堿工藝技術工作。