離子膜電解槽陰極出液管打火現象探討

杭宇，劉兵權

（內蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司，內蒙古鄂爾多斯016064）

離子膜電解槽陰極出液管打火現象探討

杭宇，劉兵權

（內蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司，內蒙古鄂爾多斯016064）

介紹了離子膜電解槽陰極出液管打火現象對安全生產管理造成的影響，并對離子膜電解槽陰極出液管打火現象產生的原因和處理措施進行了探討。

離子膜電解槽；陰極出液管；打火現象

內蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司氯堿化工分公司生產規模為30萬t/a燒堿和40萬t/a聚氯乙烯，配套有150萬t/a電石和308 MW自備電廠，于2012年11月一次性開車成功。

該公司電解槽的整流和電解槽的串并聯情況如下：2臺電解槽通過母排連接整流器構成1個電解槽回路，每個回路上都應安裝有載和/或無載斷路開關，以便進行有計劃的單回路停車操作。

由90個單元×2個電解槽組成n-BiTAC的電解槽的回路中，整流器直流電正負極終端的電勢差約為550 V。電流從整流器直流電終端的正極流出，此處電勢比地面約高275 V。隨著電流流過每個單元槽，與地面的電勢差逐漸減小并在電路的中性點處達到零伏，最后電勢差在整流器直流電負極終端側降低至約-275 V。由于每個單元槽具有不同的槽電壓，電流的中性點會有所偏移。

1 離子膜電解槽陰極出液管打火原因后及處理辦法

（1）離子膜電解槽出現打火現象，呈間歇式發生，頻繁時1分鐘打火30～40次，一般初次遇到此類情況都比較緊張，有的采取停車檢查處理，有的通過降低電槽運行負荷來消除打火現象，但均未見效，在打火持續一段時間后自動消除；

（2）離子膜電解槽陰極出液管打火現象存在的主要原因：a.雜散電流引起的電火花現象或螢光現象；b.電解槽運行中后期的打火主要是電解槽涂層脫落較為嚴重，電流效率下降，電路仍滿負荷運行，產生的氣液相出現斷流或不均勻溢流的狀況，隨著電解液的溢出而產生的電磁現象，也就是高電位物體或離子與低電位物體或離子接觸時產生的瞬間放電；c.離子膜電解槽運行前期或低電流情況下的打火現象，主要是由于電流負荷低，電阻較小，特別是低電流運行時堿液流量低或流量波動較大時，故障判斷與排除情況見表1。

表1 故障判斷與排除表

2 控制措施

針對上述出現的離子膜電解槽陰極出液管打火現象及原因分析，可采取以下措施。

（1）檢查電解槽的接地和絕緣情況。通過測量電解槽接地和絕緣情況，保證電解槽的接地導電順暢，消除墊片變形、電解液滲漏結晶物造成的導電現象，通過檢查保證絕緣情況良好，降低雜散電流在電解槽上的不規則運行，從而消除打火現象；

（2）保證電解槽陰極溢流正常。因堿液和淡鹽水出口管采用波紋狀的聚四氟乙烯管，增加了電阻，出槽堿和淡鹽水是泡沫狀的氣液混合物，也增加了電阻，但是時而斷流時而連通，有可能形成電位差，從而引起打火，不能出現斷液或進槽堿液的犧牲電極堵塞情況，保證連續均勻出液是降低打火現象對電解槽傷害的最有效途徑；

（3）極化電流的變化。用于電解槽儲存的極化電流通過電解作用，在陽極側產生氧氣或氯氣，同時在陰極側產生氫氣。陰極側必須進行連續的氮氣吹掃。由于陰極側的氫氣可能透過離子膜擴散到陽極室，陽極側可能會達到氫氣/氧氣或氫氣/氯氣的爆炸極限。陽極側要用氮氣吹掃或留有通向大氣的放空管（陽極側保持負壓狀態時）。當下列可能引起爆炸的狀況發生時，請立即切斷極化整流器。a.鹽水供應中斷；b.循環燒堿供應中斷；c.次氯酸鈉工段發生故障（即陽極側無法保持負壓）；d.到氫氣+堿液分配器的氮氣供應中斷。注意：如果進料鹽水和進料堿液無法連續供應，請立即關閉極化整流器并盡快冷卻電解槽。

電解槽停車時，在確認氮氣/空氣吹掃完成以及陰陽極全部溢流之后，手動投入極化電流，并維持單元槽電壓在1.6～1.8 V。根據電解液的實際溫度、進料鹽水的流量和進料堿液的流量等影響槽電壓的因素，調節極化整流器的設定點。當溫度高于70℃且單元槽電壓高于2.1 V時，陽極會產生氯氣或次氯酸氣體。把氯氣吹掃到次氯酸鈉工段。特別應隨時注意以下現象。

a.在升高溫度，或進料鹽水/燒堿的流量很大時，單元槽電壓有升高趨勢的情況。

b.每個回路末端的單元槽電壓高于中部單元槽電壓的情況。通入極化電流時，測量和記錄所有單元槽的電壓。如果某個單元槽的電壓比相鄰的單元槽電壓低30mV或以上，那么該單元的離子膜可能存在針孔。由于極化作用可能產生氫氣的泄漏，如果具備條件，請用危險氣體檢測計在法蘭處檢查氫氣泄漏情況。

（4）檢查電解槽槽體與潮濕空氣、灰塵、鐵銹等可能形成高電位與低電位虛連造成的打火。一般來說電解槽的兩端單元槽是最容易出現這種情況，所以電解廠房室內空氣要新鮮干燥，地面和槽體頂部要防塵干凈，無較大塊鐵銹，電解槽進出口總管要接地。

（5）一般來說離子膜電解槽打火現象屬物理現象，（特殊原因除外），但長期的打火現象存在，對接地、進出槽金屬管道等造成的電化學腐蝕，若不及時發現處理，會造成更大的工藝事故，對整體的生產管理不利，重視且采取科學的管控辦法是降低此類風險最好的措施。

Ionic membrane electrolyzer cathode tube lighter phenomenon of produced liquid

HANG Yu，LIU Bing-quan
（Inner Mongolia Erdos Power Metallurgy Co.,Ltd.,Erdos 016064，China）

Ionic membrane electrolyzer cathode tube of produced liquid lighter phenomenon is widespread，large effects on the safety production management，therefore，to this kind of phenomenon causes and treatment measures are discussed.

ionic membrane electrolyzer；cathode tube of produced liquid；lighter phenomenon

TQ114.26+2

：B

：1009－1785(2017)05-0007-02

2016-12-11