離子膜電解槽零極距改造及運行總結

韓 松

（中國石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博 255411）

離子膜電解槽零極距改造及運行總結

韓 松

（中國石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博 255411）

敘述了旭化成NCH電解槽改造成零極距電解槽的主要過程，介紹了零極距電解槽在運行管理方面與NCH電槽的區別及所取得的效果。

離子膜電解槽；零極距改造；運行總結

中國石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠20萬t/a離子膜燒堿裝置引進日本旭化成公司ML-32NCH型復極電解槽，該裝置于2004年10月投產運行。

隨著運行時間的延長，槽電壓逐漸上升，在進行了第一批膜的更新之后，換膜后的槽電壓與開車初期相比仍有較大差距，直流電耗居高不下，于是開始關注電極活性損耗方面的情況并進行跟蹤。該公司先后2次委托旭化成公司對電極進行了分析，對其剩余壽命進行判斷，其中，2009年4月的結果為：陰極剩余氧化鎳涂層約29%；陽極剩余氧化鈦涂層約52%。2010年，電解槽陸續進入第二次換膜周期，出于裝置經濟運行水平的考慮以及企業面臨的不斷增加的節能減排壓力，計劃此次換膜一并更新電極。通過對電極新方案的考查，該公司決定先進行1臺零極距電解槽的改造試驗。

1 零極距改造

1.1 設備部分

（1）單元槽的改造。與普通的NCH單元槽相比，零極距單元槽在結構上并未做任何改動，只是在陰極側增加了彈性鎳網和活性細網并加以固定。改造的大致過程為：買入電極→單元送至加工廠加工→運輸回廠→組裝開車。

陽極側施工工序：清理槽框密封面→剔除舊電極網→打磨焊點→鋪上新極網→擺正位置并找平→排焊機點焊固定→質量檢查。

陰極側施工工序：清理并打磨槽框密封面→極網打磨整形(如果有必要)→鋪上彈性軟網→將彈性網焊接固定在舊電極上→用輥子將彈性網輥壓以保證平整度→鋪上活性細網并整形鋪平→用鎳條沿細網四周壓焊固定→邊緣修剪→質量檢查。

（2）極化整流裝置。零極距電解槽活性陰極的主要成份是氧化釕，不耐反向電流，因此，需要增加1套極化整流裝置，在停車初始，提供150 A的極化電流并保持15 min，以保證陰極涂層不受反向電流的沖擊。

極化整流裝置的開停狀態和電流信號應引入DCS，在主整流停止時，能自動啟動并保持150 A的電流供應，之后自動停止。

（3）事故電源。增加以下泵連接到事故電源：（a）淡鹽水泵；（b）脫氯鹽水泵；（c）陰極液泵；（d）Na2SO3泵；（e）脫氯真空泵；（f）氯水泵；（g）極化整流裝置。

由于增加的事故電源較多，需要擴大事故電源容量。

（4）淡鹽水溢流管線。零極距電槽停車后的操作與以前的NCH電槽不同，需要進行大流量的置換，為確保異常狀態下氯氣出口管不被封堵，需要在淡鹽水緩沖罐V2260的氣相入口增加1條至陽極液貯罐V2280的溢流管線及少許輔助管線。

（5）堿流量調節閥。零極距電槽停車后，進槽堿流量也要進行流量調節并增加邏輯程序，電槽企業要求增加堿流量調節閥，此條建議該廠根據自身的情況，改為停車后由操作員現場手動進行調節。

1.2 操作控制部分

（1）開車操作。開車準備、電槽注液過程等與原來相比沒有大的變化，但在膜泄漏的檢測方面更為嚴格。

開車前快速膜試漏的標準 (電槽液位計LG2230的液位變化)由原先的20 mmH2O/min提高到0.7 mmH2O/min；

在電槽注液過程中，當陽極液從單元槽溢流時要檢查陽極進和出口的pH值是否有差異；

電槽陰和陽極都注滿液的前后一段時間內，要觀察陽極出口的溢流是否異常；

升流初期，要繼續觀察軟管變色情況、槽電壓情況等指標有無異常。

只要有懷疑的情況出現，都要停止電槽運行，排液、洗槽，拆掉陽極出口軟管進行精確的膜泄漏檢測（刷肥皂泡檢測泄漏量）。直觀的說，之前的NCH電解槽在一定程度上還允許針孔膜的存在，但NCZ電解槽對針孔膜的容許度為零。

（2）停車操作。與NCH電槽的不同之處在于：無論計劃降流停車還是連鎖停車，一旦電流降到零，極化整流器就應立刻自動開啟，保持150 A運行15 min，期間鹽水切換為稀釋鹽水并將流量保持在33 m3/h，堿循環量保持在17 m3/h。之后，極化整流器停止運行，稀釋鹽水繼續提升流量到42 m3/h，堿仍保持17 m3/h，以上狀態保持至少50 min以確保游離氯和酸性鹽水從電槽中置換干凈，之后可以按正常的操作程序進行排液、洗槽。

如果極化電流不能按要求投入，陰極活性涂層會被快速消耗掉。停車時間超過8 h，也需要進行排液、洗槽。

（3）連鎖。零極距電槽增加了“單槽氯氣氫氣壓差極限報警—單槽停”的連鎖；單槽停車后，鹽水和循環堿流量的調節增加邏輯自動控制。

2 需要注意的問題

（1）單元槽經過五六年的運行后，其正負半區兩端的犧牲電極通常會有腐蝕，視損耗情況可要求廠家一并進行更換。

（2）為保證單元槽的使用壽命，單元槽應當按原位置裝回電槽。而在單元槽改造過程中，單元槽原先的排列順序通常被打亂。因此，在電槽解體拆卸前就應做好標記，改造完成后應要求廠家按原順序排列裝箱運回。

（3）單元槽返回工廠后，仍要進行外觀檢查。一是看極網表面的平整度以及有無破損、毛刺和其他瑕疵；二是去除突出鎳細網的彈性網絲；三是檢查陽極網焊點有無異常或尖銳的突起，折邊尺寸是否符合要求，有無斷刺；

（4）最初使用的陰極側掛臂的定位導向片(ABS)極易老化破損，通常在使用四五年后就出現大量破損，應趁此機會一并更換，推薦使用新型的一體化掛臂，可有效解決導向片易損壞的問題。

3 改造后的效果

改造過程中，有意將旭化成膜和杜邦膜同時裝在1臺電槽上進行對比。電槽開車后的最初幾天按要求每天進行電槽的再次鎖定，與預期的情況相同，槽電壓在開始的10天內迅速下降，至20天左右趨于穩定，保持在 2.93 V(4.6 kA/m2，85 ℃，32%NaOH)，改造后的NCH電解槽槽電壓情況見圖1。

改造后的NCZ電槽與單純更新電極的NCH槽相比，電壓大約低130 mV，由此折算直流電耗對應下降約90 kW·h/t，按單臺槽2萬t/a燒堿產能計算，與NCH槽型相比，同樣情況下零極距電槽每臺年節電可達180萬kW·h。 改造后的NCZ槽與單純更新電極的NCH槽槽電壓比較見圖2。

4 結語

零極距電槽改造后，對鹽水質量的要求以及對操作的正確性、平穩性要求也更加苛刻。這就要求在操作方面精益求精，嚴格按程序作業，這也是保持電槽良好性能、延長使用壽命的唯一方法。追求更高的工藝指標合格率、平穩率和更少的非計劃停車次數是今后長期努力的方向。NCH槽型的零極距改造，與單純的更新陰陽極網相比，投入增加不多，但節電效果顯著，如果原設計的富余量大，還能在一定程度上增加產能，是一種值得推廣的方法。

Ionic membrane electrolyzer zero polar distance transformation and operation summary

HAN Song
（SINOPEC Qilu Company Chlor－alkali plant，Zibo 255411，China）

The main process of NCH ionic membrane electrolyzer zero polar distance transformation was introduced.The difference between the zero polar distance electrolyzer and NCH ionic membrane electrolyzer were introduced.

ionic membrane electrolyzer； zero polar distance transformation；operation effect

TQ114.26+2

B

1009－1785(2012)02-0005-02

韓松，中國石油化工股份有限公司齊魯分公司氯堿廠燒堿車間。

2011-04-11