離子膜法電解系統加酸探討

王慶春，王步剛（山東海化氯堿樹脂有限公司，山東濰坊262737）

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離子膜法電解系統加酸探討

王慶春，王步剛
（山東海化氯堿樹脂有限公司，山東濰坊262737）

摘要：探討了陽極液加酸的作用、脫氯塔加酸量及電解槽加酸的控制和需注意的事項。

關鍵詞：離子膜；脫氯；加酸

山東海化氯堿樹脂有限公司將旭化成NBH-2.7改造為NBZ-2.7，為保證電解槽離子膜在最佳環境下運行，對改造后的電解槽加酸進行了優化。

1　加酸的原因

離子膜陽極反應：2Cl--2e→Cl2↑

陰極反應：2Na+2H2O+2e→2NaOH+H2↑

因為離子膜的效率不是100%，離子膜的羧酸層不能完全阻擋OH-反遷，在鹽水中氯氣溶解在水中水解為Cl-和ClO-，反遷過去的OH-與H+中和，致使ClO-濃度升高，當ClO-濃度升高到一定程度時發生以下反應：

生成的氯酸鈉在脫氯系統中通過加酸可以反應但需要消耗大量鹽酸，方程式：

6HCl+NaClO3→2NaCl+3Cl2+3H2O

電解槽陽極析氧會造成陽極鈍化，使槽電壓升高，耗電量升高。采用向電解槽加酸可中和陰極反遷OH-，并降低Cl2在鹽水中的溶解度，降低ClO-濃度，延長陽極涂層使用壽命。

2　加酸點及加酸量

根據不同需要，可以有不同的加酸點。（1）D-170處加酸可去除氯氣中的二氧化碳，通過鹽水總流量估算鹽酸加入量；（2）電解槽陽極液入口加鹽酸31%（鹽酸∶純水=1.05∶1）只有保證配比才能防止鹽結晶，才能估算陽極入口酸度，電解槽加酸摩爾量除以鹽水單槽流量可計算出酸度；（3）脫氯塔加酸根據進槽精鹽水總流量乘以0.675計算出出槽進脫氯塔鹽水流量，為保證脫氯效果，根據操作規程0.02 mol/L可計算出鹽酸最少加入量，也可計算出脫氯后加堿最小流量。

3　電解槽加酸量精確控制

加酸量與鹽水流量成正比，電流效率越低加酸量越多。下面以旭化成NBZ-2.7電解槽92張膜為例計算出電解槽加酸量。電解槽理論產堿量為1.715 t/h，按照新膜初裝時效率97%，每下降1%，反遷OH-摩爾質量為428 mol，需加酸428 mol方能中和；31%鹽酸42.8 L，稀釋鹽酸約84 L，電解槽出口最佳控制酸度為0.003 mol/L，若出口酸度為0.008 mol/L，則電解入口需減少鹽酸量，計算方法為：入口鹽水為12.5 kA時鹽水流量18.0 m3/h，則出槽鹽水為18×0.675= 12.15（m3），多余H+為60.75 mol，鹽酸量為6.075 L，稀釋鹽酸為11.86 L。

4　加酸不足及過量的影響

電解槽加酸不足的影響包括：（1）電解槽產生的氯酸鹽增多，加大了對電解槽墊片的腐蝕，影響使用壽命；（2）氯氣含氧升高增加不凝氣的量，液化壓力增高，增加了動力消耗、降低了設備使用壽命；（3）液化尾氣鹽酸爐燒氣量增大，增加氯氣、氫氣消耗；（4）電解槽生成的部分氯酸鹽在脫氯塔中需與過量H+反應，需消耗大量鹽酸，若鹽酸不足易生成ClO2，出現安全事故，因此需過量，脫氯后加堿消耗相應升高，找到平衡點可降低自用堿消耗。

電解槽加酸過量的影響包括：（1）離子膜酸化的酸度旭化成操作規程設為0.15 mol/L，當超過設計濃度時離子膜被酸化，當新舊離子膜同時使用時入口酸度建議不超過0.10 mol/L；（2）過高的入口酸度會溶解電解槽入口犧牲陽極（須與電化學腐蝕區分）。

5　電解槽加酸必須注意的問題

（1）電解系統在線pH計較多，要定期對pH計校正，使其具有參考價值。

（2）電解加酸要關注鹽酸濃度及雜質離子含量。

（3）新膜使用初期適當添加鹽酸保證出口酸度合格。

（4）電解槽中途換膜時最好不使用新膜，使用性能接近的修補膜。

6　結語

向電解槽加酸是必要的，只有通過加酸控制陽極副反應，才能保證離子膜電解槽在最優環境下運行。

Discussion on acid adding in ion-exchange membrane system

WANG Qing-chun，WANG Bu-gang
（Shandong Haihua Chlor-alkali Resin Co.，Ltd.，Weifang 262737，China）

Abstract：The role of anode solution acid，de-chlorinator plus acid，acid control of electrolysis cell and to be aware of problems were discussed.

Key words：ionic membrane；de-chlorination；adding acid

中圖分類號：TQ114.26+2

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）04-0007-01

收稿日期：2015-12-01