離子膜燒堿設備運行的故障與處理措施

摘 要:離子膜法制取燒堿以其節能，高效的特點，被看做是制堿行業的一次技術革命，快速取代了其他制堿方法，如水銀法和隔膜法。本文將通過闡述離子膜法的工業流程，著重分析設備運行中可能出現的故障和危害，并提出防止和改進措施。

關鍵詞:離子膜制堿法

中圖分類號:TQ114文獻標識碼:Ａ文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0068-01

離子膜制堿法是一個復雜的工藝過程，涉及很多的制作階段和大型的工業設備，也涉及一些危險地化學品，為保證工業過程的安全，以及提高經濟效益，首先需要對整個工業流程有清晰的了解，找出關鍵過程和高危階段。

1 離子膜制堿水工藝的主要流程

1.1 制鹽水階段

高純凈度的鹽水是主要的原材料之一。為提高鹽水的純度，大致分為化鹽和提純兩個過程。化鹽過程主要是澄清粗飽和鹽水，用到的工具為拆流槽和澄清桶。提純過程首先是用板框過濾器過濾鹽水中的懸浮物和助濾劑;接著將通過離子交換樹脂塔除去鹽水中的雜質離子，如鈣離子，鎂離子等。

1.2 電解制堿階段

將高處度鹽水導入電解槽電解。這個過程將產生堿液以及其它幾種氣體，包括氯氣和氫氣。同時，由于不會將所有鹽全部電解，將產生淡鹽水。所以電解制堿階段實際上可以分為電解階段，處理淡鹽水階段，氯氣處理階段，氫氣處理階段和尾氣處理。淡鹽水處理主要指通過脫氯塔和輔助藥劑除去鹽水中的氯氣，并將淡鹽水返回化鹽階段化鹽;氯氣處理主要指將濕氯氣干燥后，以氣體或液體的形式送往下游用戶，這其中用到的工業設備主要包括水洗冷卻塔，鈦冷卻器，填料器和泡罩器;用到的其它工業原料主要有濃硫酸。氫氣處理主要指通過水洗冷卻塔將氫氣冷卻后送往下游用戶或者高點排空。尾氣處理指處理在此過程中產生的有害氣體，保證排空氣體不含有氯氣。

1.3 制堿階段

制堿階段主要指將堿液提純以及制造干堿。這個過程中主要用到的設備為預熱器，蒸發器，分離器和成品冷卻器。

2 設備的運行故障與處理措施

在整個制堿流程中，用到很多大型的工業設備，每個階段中都涉及到不同的工業原料和操作流程，產生的故障和處理措施都不盡相同，主要包括如下內容。

2.1 電解槽故障

電解槽是整個流程的主體裝備之一，其最多發的故障是電解槽泄漏。如果在早期發現，電解槽泄漏造成的危害較小;但是如果發現較晚，達到液體連地的時候，經濟損失和危害程度都比較大。通過實踐研究發現，最容易發生此類故障的是電解槽后部的陽極墊片部位，由于被化學腐蝕，這一部位經常有針孔漏點，如果不及時清除，很容易擊穿網片和造成網片涂層脫落。這其中的主要成因是陰陽極氣體壓力操作頻繁，極片不平整或者有網刺，也包括產品質量問題，如墊片材質差，軟硬度不均勻。對于這類故障的處置方法主要依靠仔細檢查產品質量和做好維護工作，如要嚴格檢查 墊片的材質，要求能夠達到在彈性范圍內拉伸而不變形的程度;加涂柔性粘合劑;經常檢查網片，注意平整;在操作時，嚴格控制氯氣，氫氣的壓力范圍。

電解槽容易發生的另外的一種泄漏故障是單槽入槽鹽水支管與主管連接法蘭處由于電腐蝕導致的泄漏。由于電解槽的鹽水輸入采用的是并聯輸入方式，從主管上的支管輸入，所以當這種泄漏發生時，將使對地的正負極產生偏差，造成系統停車。這種情況的發生是由于主管法蘭的主要材料是鋼和聚四氟乙烯，用橡膠墊片來做管路支撐部位的絕緣材料，在高溫的長時間作用下絕緣作用失效，或管路有裂紋等缺陷導致漏電，使主管與支管的連接處發生電化學腐蝕。對于這種情況，應該定期更換容易發生故障的絕緣橡膠墊片;在生產時，要經常觀察電解槽對地的正負極偏差，及時處理異常情況。

2.2 鹽水二次精制設備

碳素管過濾器是鹽水二次精制過程中的一個主要設備，其主要作用是通過在碳素管表面涂一層纖維素，使鹽水在通過過濾器時，其中的懸浮物雜質被過濾掉。由于在電解后的鹽水中存在大量的游離氯，這種游離氯具有強氧化性，會腐蝕碳顆粒，造成碳素過孔徑加大和強度降低;另一方面，如果使用時間過長，由于壓力和溫度變化，會使碳素管之間產生縫隙，大大降低原有的過濾作用。處理這種問題要從兩方面入手，首先要除去淡鹽水中的游離氯，具體的為改變脫氯方式，由通常的將氯氣洗滌塔循環的增量氯水直接送到淡鹽水貯藏罐改為用循環泵輸送到其他脫氯設施再次脫氯，防止碳素管被高氧化性的游離氯氧化。另一方面，要經常檢查過濾器內部，包括碳素管活動情況，以及固定螺母的松緊情況，保證碳素管的正常使用。

2.3 氯氣處理設備

液體循環式氯氣壓縮機是處理氯氣階段輸送干燥氯氣的主要設備。由于該設備采用濃硫酸做主要循環介質，最常見的故障為機械密封泄漏和葉輪腐蝕損壞。這種故障的主要成因是由于干燥后的氯氣還含有一定水分，經過長時間循環，這些水分會降低作為循環介質的硫酸的濃度，隨著濃度降低，硫酸對金屬的腐蝕性增強，腐蝕葉輪結構;同時，由于氯水中的雜質和系統中的雜質不停的進入到氯壓機中，這些固體顆粒會使機械密封面的摩擦精度降低，導致泄漏。針對這種情況，首先要保持系統清潔，定期清除雜質;另外，要加強對循環介質硫酸濃度的檢測頻率，提高檢測準確度，在達到濃度臨界值時，立即更換循環介質硫酸。

2.4 冷水機組設備

生產中提供冷水的成套設備被成為冷水機組設備，主要包括壓縮機，冷凝機和蒸發器。冷凝機容易出現的故障有冷凝壓力超標，冷凝器列管堵塞和循環水量少。第一種故障的成因主要是機組充氟時帶入了空氣，其防治措施為添加氟利昂之前，檢測系統是否有泄漏，并且保證真空狀態;后兩種問題的解決方法是增加例行檢查，主要檢查對象是冷凝器的列管和循環水路截止閥門。壓縮機容易發生的故障是排氣溫度高，這很可能是排氣閥門磨損或破裂導致的。解決辦法是組織人員維修，更換相應的閥門。

3 結語

由于整個生產過程中，用到很多大型的生產設備，其運行故障表現通常比較簡單，但是原因非常復雜，受到生產設備的質量，使用年限和損壞程度的影響;同時，由于生產過程中有眾多的化學反應，加之生產環境的綜合作用，很難簡單找出故障原因并及時解決。不僅如此，由于涉及到濃硫酸，氯氣等一些列的高腐蝕性化學品，使保障作業人員安全和生產安全，保證環境安全不受破壞都成為生產過程中不可忽視的挑戰，所以必須長期深入實踐，掌握常見的設備故障及其處理方法，才能保證生產的安全運行和經濟效益的不斷提高。

參考文獻

[1]趙國瑞.高電流密度自然循環復極式離子交換膜電解槽在氯堿工業中的應用[J].氯堿工業，2007(11):18～21.

[2]朱寶光，張菊青，靳玉川.離子膜電解槽運行中的問題分析[J].河南化工，200724(3):36～37.

[3]邢家悟．離子膜電解裝置的腐蝕與對策[J].中國氯堿，2007(12):33～36.