零極距電解槽陰極改造總結

魏昭輝

（安徽華塑股份有限公司，安徽 定遠233290）

隨著離子膜電解技術的進步，電解電耗逐步降低，已經達到或已接近離子膜法電耗的極限值，電解槽結構的技術進步主要體現在由常極距向小極距、零極距等方向發展[1]。安徽華塑股份有限公司（以下簡稱“華塑”）32 萬t/a 電解裝置使用零極距電解槽，共有12 臺，一線6 臺旭化成電解槽，二線6 臺藍星（北京）化工機械有限公司（以下簡稱北化機）NBZ-2.7 型電解槽。

單臺北化機電解槽共162 片單元槽，配備離子膜型號為旭化成F-6801，后為提升產能，每臺槽增加至168 片單元槽，6 臺北化機電解槽于2013 年8月開車運行。由于華塑是新建企業，人員操作經驗、技術水平、管理等各方面條件不太成熟，導致第一個膜周期的運行不太穩定。為了確保北化機電解槽在第二個膜運行周期能夠穩定運行，經華塑和北化機協商，于2017 年3 月陸續將6 臺北化機電解槽的陰極進行了Ⅱ代膜極距技術的升級改造。

1 北化機Ⅱ代槽主要技術特點

（1）陽極氣液通道的適度拓展，明顯減少電解室上部氣體聚集；

（2）陰極氣液分離結構的改善；

（3）陽極循環結構的優化及適應性設計，使電槽循環量得到提升，改善電解室內傳質傳熱和傳速等反應狀態；

（4）陰極緩沖結構和彈性特征的匹配性設計，使用改進型緩沖網，使得陰極室靠近膜側的氣液流通效果得到改善，離子膜所受面壓力適度；

（5）陰極底網網型進行了改善，使底網的強度以及電流集散和氣液擴散性能提升；

（6）陰極面網強度及組裝工藝，對膜極距陰極面網基材和網型進行優化設計，提高了陰極面網的抗腐蝕壽命，并改善陰極電極表面物質擴散效果；同時對陰極面網組裝工藝進行改善，取消鎳帶焊接，改為折邊形式，最終改善陰極面網與膜的接觸狀態以及電極表面的氣液流通效果；

（7）出口結構擴容；

（8）新型陰陽極涂層技術。

2 改造方案

為了不影響該公司正常生產，根據6 臺北化機電解槽的開車時間，于2017 年3 月開始第1 臺電解槽改造，采取每個月改造1 臺，逐臺改造的方式，由華塑公司把電解槽拆下后送回北化機，只對陰極彈性網進行改造，其他地方如有問題進行焊接修補，完成后再運抵華塑安裝。為盡量避免影響整體產量，在每臺電解槽停車改造期間，一線和二線其余11 臺電解槽相應提高電流。待第一臺改造后的電解槽開車穩定并滿負荷運行后，再進行第2 臺改造，以此類推，6 個月內可完成所有電解槽的改造及換膜工作。

3 改造過程

由于陽極網上殘留的涂層含量可以滿足第二個膜周期的使用，因此，此次改造所有陽極網均未更換。只是對陽極網中發現的腐蝕、劃傷等缺陷進行了修復。對有疑似泄漏的部位進行打壓試驗，對所有電解槽的陰極進行了全面改造，取消一代電解槽的陰極鎳帶焊接，改為折邊形式固定。

4 改造后電槽的檢查

為防止運行中對離子膜造成機械損傷，華塑公司與北化機人員在現場共同對改造后的電解槽陰極極網進行了認真的檢查，同時檢查陽極修補的地方是否平滑。檢查完后，在安裝離子膜前，為了避免陰極彈性網在擠壓過程中可能產生未發現的斷絲損傷離子膜，先安裝了假膜進行擠壓試驗。

5 單元槽和離子膜的安裝

（1）陰極進行改造后，墊片規格進行了相應調整，厚度降低，陰極墊片位置也比過去稍高一點，嚴格按照貼墊片的要求與步驟進行墊片的粘貼，刷膠時避免將膠刷到極網上。尤其是陽極墊片的粘貼，嚴格控制粘貼位置，避免墊片探入到電解槽內部。

（2）安裝離子膜前，電解槽槽框要清理干凈，注意在離子膜展開時，避免離子膜出現褶皺，3 人拿膜安裝，鞋底清洗干凈，防止雜物帶入電解槽內。

6 運行情況

第一臺電解槽11 號電解槽改造完成后于2017 年3 月18 日送電開車，11 號電解槽2013 年原始開車、2017 年3 月停車改造前7 天、2017 年3 月18 日改造后開車運行一周的電壓對比分別見表1 和圖1。

表1 11號電解槽開停車及改造后電壓對比

圖1 11號電解槽開停車及改造后電壓對比圖

運行一個月后，經與北化機協商，電流提至15.66 kA，進行性能考核，電流最后按電密5.25 kA/m2修正，各種指標數據見表2。

表2 11號電解槽運行一月后各種性能考核數據表

11 號電解槽于4 月18 日10：00-21 日10：00進行連續72 h 性能考核，運行單元槽平均電壓2.91 V，順利通過考核。

7 結語

二代膜極距技術改造完成的6 臺電槽已運行一年，未發生過墊片處泄漏、氣液分離處漏點等問題，從監控的槽電壓及其他各項數據來看，膜運行也未發現明顯針孔情況，裝置的具體運行效果仍在進一步觀察。總之，離子膜裝置運行一定要注意加強精細管理，有好的管理水平才能發揮出零極距電解槽的技術先進、運行平穩、電耗低等優勢。