國產氯堿離子膜DF2806在萬噸裝置的運行情況

隗　健 ，張　鐸 ，王學軍

（1.含氟功能膜材料國家重點實驗室，山東桓臺256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東淄博256401）

全氟離子交換膜在氯堿工業的成功應用是世界氯堿工業發展的里程碑，也是20世紀氯堿世界化工發展歷史上的重大成就。在國家“863計劃”和國家“十一五”科技支撐計劃的支持下，山東東岳集團與上海交通大學經過十幾年的科技攻關，2009年9月22日，中國研發的全氟氯堿離子膜在東岳集團成功下線。

2015年9月，科技部正式公布第3批企業國家重點實驗室建設名單（國科發基〔2015〕329號），東岳集團“含氟功能膜材料國家重點實驗室”榜上有名，成為中國唯一一個含氟功能材料領域國家級重點實驗室，也是淄博市首個國家級重點實驗室，更是為數不多的建在民營企業的國家重點實驗室，這表明東岳集團在該領域的研究已經達到國內領先水平。

山東東岳集團不斷提高技術要求，加大研發力度，在國產離子膜的研發生產中，通過不斷優化生產工藝，改進膜材料性能結構，特別是引進國外先進的離子膜生產加工設備，提高加工精度，使離子膜厚度等各項指標都能夠精確控制，使國產離子膜的性能有了大幅度提升。本文主要介紹了國產離子膜新一代離子膜在東岳萬噸實驗裝置的運行情況。

1　電解槽介紹

山東東岳氟硅材料有限公司燒堿產能29萬t/a（包含1套萬噸實驗裝置），槽型為氯工程BiTAC、北化機萬噸實驗裝置。

采用國產DF2806膜的電解裝置為北化機膜極距電解槽，產能為1萬t/a，該裝置2010年6月投產以來，一直作為國產離子膜主要工業化實驗裝置，并且經歷過多次膜的安裝運行測試，為國產膜的研發提供強有力的工業數據支撐。同時該電解槽為國產離子膜工業測試的數據更貼近氯堿市場，對電解槽單元槽進行膜極距改造，以提高離子膜的數據的準確性。同時為能夠得到每一張膜的氯氣純度，特在每個單元槽陽極側添加氯氣取樣口等，以實現更準確的運行數據收集，為離子膜的研發提供真實有效的工業運行數據。

實驗裝置電槽型號：北化機ZMBCH-2.7/72；循環方式：復極式自然循環；電解槽數：1臺；電極有效面積：2.7m2；單元槽數：72 片；運行電流密度：5.5 kA/m2；膜尺寸：1 350 mm×2 465 mm。

2　DF2806離子膜的結構

DF2806氯堿工業用離子膜是帶有犧牲芯材的離子膜，采用親水涂層/全氟磺酸/PTFE網布（犧牲新材）/全氟羧酸膜/親水涂層結構。羧酸層較薄，對Na+有高度的選擇性，阻擋氫氧根離子反滲，提高電流效率；全氟磺酸層較厚，具有高的質子傳導性，對膜的電壓起到關鍵作用；PTFE骨架起到增強離子膜的力學性能的作用；親水涂層使電解槽產生的Cl2和H2快速逸出降低電壓和電耗[1]見圖1。

圖1　國產DF28系列膜結構

3　運行總結

2016年9月7日，萬噸實驗裝置安裝72張氯堿離子膜DF2806（尺寸為1 350 mm×2 465 mm，有效面積2.7 m2），通過精心的安裝及嚴格的離子膜檢漏，一次性通電開車成功。運行至今，整個運行情況安全、各項數據運行平穩。單槽電壓走勢見圖2，氯氣純度走勢見圖3。

圖2　單槽電壓走勢

圖3　氯氣純度走勢

通過電解槽幾個月數據運行可以看出，國產離子膜在萬噸實驗電解槽上的電解性能表現穩定。在運行中間經歷過多次開停車及檢修長時間停車，各項運行指標沒有產生變化，并且各項參數都保持在良好和安全的水平上，如氯氣純度：＞98%（電槽未加酸）。燒堿濃度30%～32%（開車時堿濃度略低）；堿中含鹽≤40×10-6，達到優級品規格。

在與進口膜的運行數據對比中，同樣的運行時間，通過7個月的運行數據收集，各項運行指標并不輸于國外離子膜，甚至有些方面還要優于國外膜，可以看出國產離子膜已經完全適合氯堿裝置的運行。

4　膜性能穩步提升

DF2806膜的運行數據與國產上一代膜的運行，在性能上有了較大提升。在保持了上代膜高強度性能等的同時有了大幅提升。通過表1和圖4可以看出，各離子膜的性能更加穩定，特別是電壓穩定性表現更好，各膜間的電壓差在20～30 mV。

5　結語

國產離子膜已經完成產業化規模建設，進入商業化階段。工業化的大規模電解裝置的運行數據表明，產品各項指標達到國際同類產品性能。國產離子膜在多套氯堿裝置上的成功運行將為國產全氟離子膜在全行業的工業應用形成示范， 為中國氯堿工業的健康發展提供重要的保障，對中國氯堿工業的產業升級和節能減排具有重要意義。

表1　國產離子膜（2016年9月7日開車以來）萬噸電槽運行數據

圖4　萬噸電解槽在單槽電壓

山東東岳集團一直秉承客戶至上，堅持以“零損失使用、零距離運輸、零抱怨服務”的三零服務方針服務于客戶。國產離子膜也將始終堅持三零方針，更好的為氯堿行業服務，為氯堿工業的發展做好有力的支撐。

參考文獻：

［1］王學軍，于昌國，王婧等.國產氯堿離子膜工業應用與研究進展.中國氯堿，2012，6：1-4.