零極距電解槽陰陽(yáng)極更新改造小結(jié)

魏昭輝，盧 鑫

（安徽華塑股份有限公司，安徽 定遠(yuǎn)233290）

安徽華塑股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華塑”）一期32 萬(wàn)t/a 燒堿（折百）項(xiàng)目，2011 年開始施工建設(shè)。電解裝置共有12 臺(tái)， 選用了當(dāng)時(shí)先進(jìn)的零極距電解槽， 其中1-6 號(hào)槽為日本旭化成公司生產(chǎn)的電解槽，7-12 號(hào)槽為藍(lán)星（北京）化工機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北化機(jī)”）生產(chǎn)的NBZ-2.7 型膜極距電解槽。

旭化成生產(chǎn)的1-6 號(hào)槽，每臺(tái)電解槽有162 個(gè)電解單元，其中1 號(hào)槽和2 號(hào)槽為2012 年9 月19日初次開車運(yùn)行；3 號(hào)槽和4 號(hào)槽為2013 年4 月10日初次運(yùn)行；5 號(hào)槽和6 號(hào)槽是2013 年6 月11 日開車運(yùn)行。6 臺(tái)槽均配套使用旭化成F-6801 型號(hào)離子膜，后來為提升產(chǎn)能，每臺(tái)槽增加至166 片單元槽運(yùn)行。

1 離子膜電解槽電極涂層壽命的影響因素

1.1 影響陰極涂層失活主要因素

（1）長(zhǎng)期電解時(shí)形成氫化物或氫吸收進(jìn)入晶格；

（2）反向電流導(dǎo)致活性成分的腐蝕溶出或氧化，抗反向電流的活性陰極中加入了貴金屬釕；

（3）陰極液中的金屬雜質(zhì)沉積會(huì)導(dǎo)致陰極涂層催化活性的衰減和中毒。

1.2 影響陽(yáng)極涂層壽命的主要因素

（1）陽(yáng)極上的沉積物使陽(yáng)極的過電壓增大，從而影響陽(yáng)極涂層的壽命；

（2）異常情況下，陽(yáng)極側(cè)膜表面的堿性升高，會(huì)明顯降低涂層壽命；

（3）氯氫壓力波動(dòng)、堿濃度偏高、物理?yè)p傷及鈦腐蝕引起陽(yáng)極鈍化，也會(huì)影響陽(yáng)極涂層壽命。

2 對(duì)陰陽(yáng)極電極涂層的技術(shù)要求

2.1 對(duì)陽(yáng)極涂層的技術(shù)要求

（1）低的析氯電位；

（2）低的氧氣發(fā)生特性；

（3）良好的耐堿性；

（4）較長(zhǎng)的使用壽命；

（5）涂層具有較高的均勻度。

2.2 對(duì)陰極涂層的技術(shù)要求

（1）具有低析氫過電位；

（2）具有較長(zhǎng)的使用壽命；

（3）具有良好的穩(wěn)定性；

（4）涂層均勻性好。

3 華塑電解槽陰陽(yáng)極運(yùn)行現(xiàn)狀和改造方案

華塑旭化成電槽已經(jīng)使用兩個(gè)離子膜周期，電極壽命已到后期，槽電壓越來越高，在對(duì)高電耗帶來的成本增加和電槽改造成本進(jìn)行了核算后， 決定將6 臺(tái)槽的陰陽(yáng)極網(wǎng)全部進(jìn)行更換。 為了將停車檢修帶來的產(chǎn)量影響減到最少， 根據(jù)市場(chǎng)情況靈活安排每臺(tái)槽檢修時(shí)間，每停下一臺(tái)時(shí)，將其他5 臺(tái)的電流適當(dāng)提高彌補(bǔ)停車減少的產(chǎn)量。從2020 年3 月開始逐臺(tái)進(jìn)行改造， 由北化機(jī)承擔(dān)維修和陰陽(yáng)極更換工作， 更換后的陰極網(wǎng)由之前的鎳帶焊接改為翻邊形式，在改造過程中，如發(fā)現(xiàn)槽框腐蝕或者泄漏現(xiàn)象，則按照常規(guī)修補(bǔ)辦法進(jìn)行維修，并打壓確認(rèn)無(wú)泄漏。1#、2# 槽分別于2020 年3 月30 日和5 月7 日開車運(yùn)行并順利通過考核驗(yàn)收。

4 改造和維修過程

電解槽運(yùn)到北化機(jī)后，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，部分槽框的陽(yáng)極密封面有不同程度的腐蝕現(xiàn)象， 個(gè)別槽框外觀有泄漏痕跡；犧牲電極大部分已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕，經(jīng)過和北化機(jī)溝通， 對(duì)密封面出現(xiàn)腐蝕的進(jìn)行修補(bǔ)或者更換； 對(duì)外觀有泄漏痕跡的槽框進(jìn)行打壓和著色檢驗(yàn)；對(duì)犧牲電極全部進(jìn)行更換。對(duì)托架有損壞的進(jìn)行更換。 對(duì)陰極彈性體和面網(wǎng)全部更換， 取消鎳帶焊接，改為翻邊形式。

電解槽改造完運(yùn)回華塑現(xiàn)場(chǎng)后， 北化機(jī)人員同步到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)， 對(duì)電解槽進(jìn)出口總管發(fā)現(xiàn)的泄漏部位進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)發(fā)現(xiàn)腐蝕的犧牲電極全部進(jìn)行更換，為防止管道殘留的金屬雜質(zhì)污染系統(tǒng)， 組織人員對(duì)進(jìn)出口總管和進(jìn)口總管過濾器進(jìn)行徹底清洗， 并經(jīng)北化機(jī)人員檢查確認(rèn)。

5 電解槽開車及運(yùn)行情況

1 號(hào)槽于2020 年3 月30 日送電開車，2 號(hào)槽于2020 年5 月7 日送電開車。 1 號(hào)槽改造前同樣運(yùn)行條件下，平均槽電壓為3.12 V，改造后槽電壓降低到2.96 V。 開車后兩個(gè)多月槽電壓表現(xiàn)較為穩(wěn)定，運(yùn)行電流為15 kA 時(shí)，一期1 號(hào)槽實(shí)測(cè)電壓情況見圖1。

一期1 號(hào)槽改造完后于2020 年3 月30 日送電開車，2 號(hào)槽于2020 年5 月7 日送電開車。

1 號(hào)槽和2 號(hào)槽通過近3 個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)分別見表1、表2、表3 和表4。

表中的校正電壓按照如下公式進(jìn)行修正。

V校正值＝V實(shí)測(cè)值-KT（90-T陰極液）+KC（32-C陰極液）式中：V校正值： 校正的平均單元槽電壓，V；V實(shí)測(cè)值：實(shí)測(cè)的平均單元槽電壓，V；KT：溫度修正系數(shù)＝0.013/℃；KC：濃度修訂系數(shù)＝0.017/wt%。

由表1、表2、表3 和表4 可以看出，陰陽(yáng)極網(wǎng)更新改造后的電壓數(shù)據(jù)甚至優(yōu)于原始開車初期，這不僅是因?yàn)楦鼡Q陰陽(yáng)極和采用新型離子膜，同時(shí)與操作人員水平也有不可或缺的關(guān)系。

圖1 一期1號(hào)槽改造前后實(shí)測(cè)電壓

表1 一期1號(hào)槽原始開車初期電壓

表2 一期2號(hào)槽原始開車初期電壓

表3 1號(hào)槽陰陽(yáng)極改造后電壓

表4 2號(hào)槽陰陽(yáng)極改造后電壓

6 結(jié)語(yǔ)

膜極距電解槽的降耗和高產(chǎn)， 已經(jīng)讓氯堿廠家享受到了它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本效益， 而改造技術(shù)還在逐年提升。從文中可以看出，改造后的電解槽性能已經(jīng)很接近全新電解槽的性能。 不過除了電解槽技術(shù)外，要想更好發(fā)揮膜極距槽的性能優(yōu)勢(shì)，鹽水質(zhì)量、操作人員水平、開停車次數(shù)以及管理水平等都要跟得上，只有全面加強(qiáng)電解槽壽命全周期管理，才能保證膜極距電解槽以最佳狀態(tài)運(yùn)行， 給企業(yè)帶來收益，促進(jìn)企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展。