膜極距離子膜電解槽安全穩定運行經驗

劉軍輝

(中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南 開封 475003)

平煤神馬集團開封東大化工有限公司離子膜分廠新電解工段2007年3月投產10萬t/a復極式A-F電解槽的燒堿裝置，2014年2月將F槽復極式電解槽改成膜極距電解槽，至2014年3月2萬t/a膜極距離子膜電解槽F槽投產運行，離子膜新電解燒堿產量擴大到11萬t/a。

1 開車注意事項

膜極距電解槽與普通高電流密度電解槽內部結構的區別就在于陰極，膜極距電解槽就是在原來的陰極側鎳網上增加了一層帶有彈性網的鎳面。試驗表明：膜極距電解槽的陰極彈性網能承受的壓力極限為20 kPa。因此膜極距電解槽的推薦壓力是：陰極側氣相壓力24 kPa，陽極側氣相壓力20 kPa。

1.1 電解槽充液時的注意事項

開停車時最忌諱的就是防止負壓差。開車時，堿液和鹽水在充液的時候選擇手動操作充液，以減少陽極FIC-231閥門因內漏造成液體流量波動大，對電解槽造成負壓差。過大的負壓會使電解槽的陰極彈性網受到不可逆轉的破壞。電解槽充液時，陰極側要從尾閥充入氮氣置換，同時打開陰極進口總管的排氣閥門，把進槽總管內的氣體全部趕出來，以避免正常開車時氣體沒有被趕出，而要靠電解液一點點帶出系統，影響電解槽的電解效率。充液直到電解液全部到陰極軟管的出口，關閉陰極充液閥門，目的是把電解槽內引入的空氣全部置換出電解槽，以保證陰極系統安全；而陽極液從陽極出口的單元槽溢流時關閉陽極充液閥門。電解槽陰陽極沒有完全充滿液體之前絕對不能投入極化電流。

1.2 氣體的有關問題

在充滿液體并網時，系統壓力降到接近氯氣2 kPa、氫氣6 kPa最安全。氫氣密度小，釋放速度快，電解槽并網時兩個人默契操作，減少膜極距電解槽受壓差波動造成膜在槽內擺動。在電解槽的運行過程中，要保持正常的電解槽膜壓差，就要靠PIC-216，PIC-226來調節系統的壓力，滿足電解槽壓差值在0～4 kPa。在正常情況下，PIC-216打自動調節，而PIC-226和PIC-216串級調節，以確保系統壓力穩定。

1.3 極化電流的注意事項

投入極化電流的目的是抵消電解槽內的電解液因原電池反應產生的反向電流，從而防止反向電流對電極的損壞而造成槽電壓上升。電解槽充液完成后，應及時投入極化電流。正常情況下極化整流器輸出電壓一般按V=2.54n計算,n代表單元槽數。整流器的輸出電流一般設定為120 A。為了保證投入的極化電流能夠不間斷地給電解槽供電，極化整流器的電源和主整流器的電源分開。投入極化電流時，如果電解槽長時間不能并網循環，就要考慮對電解槽重新補充電解液，以避免極化電流對離子膜的傷害。在極化電流的投入過程中，陰極氫氣放空管線要不間斷地進行氮氣置換，確保極化電流產生的氫氣能夠安全地從氫氣放空管帶走。

2 停車檢修的的注意事項

2.1 墊片易被擠出

停車檢修粘接墊片時，往往在膠里用甲苯來調節黏稠度，保證涂墊片時非常均勻，從而粘接牢固。更換墊片后，如果倉促開車，墊片內的甲苯并沒有完全揮發出去；要想全部揮發，就要讓貼好的墊片多揮發幾天，以達到墊片粘接牢固的目的，避免墊片被擠出。一般情況下，墊片的上端容易被擠出，造成離子膜被電擊穿而引發事故。

2.2 墊片蠕變的原因

粘墊片膠中要加一定量的稀釋劑甲苯，單元槽貼完墊片后需要充分干燥,使稀釋劑充分揮發，但是稀釋劑不可能全部揮發。電解槽貼完新墊片首次開車時，要求槽溫在80 ℃一段時間(通常為12 h)，目的是讓稀釋劑揮發，確保運行安全，因為膠中的稀釋劑在80 ℃以上時，由干態變成濕態使墊片發生蠕變。甲苯和水的共沸點是84.1 ℃，共沸物組成：甲苯80.84%，水19.16%。電解槽中的電解液含有大量的水分，很容易和墊片內的甲苯在84.1 ℃時達到沸騰。一般情況下，膜極距電解槽控制溫度在85 ℃左右，剛好和沒有干透的甲苯和水達到共沸點。正常生產過程中電解槽槽溫在85 ℃左右，墊片的粘接強度就會變弱，加上電流和電解液的共同作用，很容易造成墊片被擠出，離子膜被破壞的可能性也會變大。

2.3 防范措施

為了避免以上情況，檢修電解槽時，一方面提前備好貼好墊片的膜極距單元槽，不得不用即時貼好的墊片時，在電解槽運行時要嚴格控制升溫的過程：第一個階段24 h運行，保持系統壓力槽溫控制在80 ℃以下，PIC-216控制壓力16 kPa和PIC-226控制壓力20 kPa；運行24 h后慢慢把槽溫升到84 ℃，PIC-216控制壓力20 kPa和PIC-226控制壓力24 kPa。還有一種情況就是單臺槽的運行3年以上，所使用的墊片已經出現不同程度的老化，如果貿然選用新的墊片，在油壓作用下，墊片受力不均衡，也很有可能被擠出來。這種情況下，要從墊片的角度考慮問題，最好選用3年前未使用的老墊片進行粘接，以保證單元槽上墊片受力均勻，達到電解槽穩定運行的目的。

3 膜極距電解槽墊片泄漏時的注意事項

電解槽墊片泄漏有2個位置：①密封面的4個角，②電解槽密封面的底部中間位置。墊片泄漏時有明顯的滴液狀，改造的膜極距電解槽是用過的電解槽，有的是受過外力稍微變形的，改造后沒有完全修復，再加上墊片的密封面局部有變形，或者有凹陷，墊片的彈性就會出現不足，造成電解液泄漏，在電流的作用下會加速腐蝕碳鋼邊框的部分。

3.1 陰極側墊片泄漏

陰極側墊受到堿液的腐蝕，加上堿液本身比較黏滑，在堿液側遇到墊片老化或局部變形，墊片將發生電解質泄漏，會伴有氫氣逸出。如果泄漏處成線狀往下流，一方面會對地產生短路，同時電解液被電解產生氫氣，泄漏的氫氣遇到明火，就很容易引發火災事故，一旦火災形成，后果將不堪設想。

3.2 陰極側墊片泄漏

在陽極側墊片與鈦金屬表面之間因局部密封效果不好，會形成0.025～0.10 mm的縫隙，帶有游離氯的鹽水介質在縫隙內停滯，產生縫隙腐蝕。在生產過程中遇到電解槽鹽水輕微泄漏時，只要能保持電解槽溫度恒定，陽極墊片在鹽水側隨著鹽水不斷下滴，會伴隨部分鹽水結晶。墊片的泄漏量就會慢慢減少，甚至不再泄漏，等待停車維修即可。

3.3 采取的防范措施

遇到電解質泄漏時，首先要觀察電解槽泄漏點，如果泄漏不太嚴重，墊片的位置沒有被改變，要首先檢查油壓是否在要求壓力，

如果不在正常值，調至正常值，同時降低氫氣和氯氣的系統壓力，以減少對電解槽對墊片的作用力。繼續觀察一段時間，如果發現泄漏量仍然比較大，已經采取提高電解槽油壓力還是不能加以控制，就要盡快停車檢修。

4 膜極距電解槽運行總結

為確保膜極距電解槽長期穩定運行，要嚴格控制電解槽的電流的穩定運行，控制好電解槽的各項工藝指標。控制好鹽水質量是保證離子膜長期高效穩定運行的前題，平時加強鹽水的分析力度，出現鹽水質量不正常時，及時作切塔操作，保證進槽鹽水質量。另一方面加強對電解槽電壓的監控力度，每天測量電解槽單元槽電壓，發現槽電壓異常要及時分析，定期計算電解槽電流效率，并分析影響電流效率的因素，同時建立健全電解槽運行臺賬，做好檢修記錄，電解槽出現故障時便于查閱第一手資料，為確保電解槽長期穩定運行打下良好的基礎。