膜極距離子膜電解槽安全穩(wěn)定運行經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)運行，離子膜新電解燒堿產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構的區(qū)別就在于陰極，膜極距電解槽就是在原來的陰極側(cè)鎳網(wǎng)上增加了一層帶有彈性網(wǎng)的鎳面。試驗表明：膜極距電解槽的陰極彈性網(wǎng)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(cè)氣相壓力24 kPa，陽極側(cè)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(nèi)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(wǎng)受到不可逆轉(zhuǎn)的破壞。電解槽充液時，陰極側(cè)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(nèi)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(tǒng)，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(nèi)引入的空氣全部置換出電解槽，以保證陰極系統(tǒng)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(wǎng)時，系統(tǒng)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(wǎng)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(nèi)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(diào)節(jié)系統(tǒng)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(diào)節(jié)，而PIC-226和PIC-216串級調(diào)節(jié)，以確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)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(nèi)的電解液因原電池反應產(chǎn)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(shù)。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(wǎng)循環(huán)，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(chǎn)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(diào)節(jié)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(nèi)的甲苯并沒有完全揮發(fā)出去；要想全部揮發(fā)，就要讓貼好的墊片多揮發(fā)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(fā)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(fā)，但是稀釋劑不可能全部揮發(fā)。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(fā)，確保運行安全，因為膠中的稀釋劑在80 ℃以上時，由干態(tài)變成濕態(tài)使墊片發(fā)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(nèi)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(chǎn)過程中電解槽槽溫在85 ℃左右，墊片的粘接強度就會變?nèi)?，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(tǒng)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(jīng)出現(xiàn)不同程度的老化，如果貿(mào)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(wěn)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(xiàn)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(cè)墊片泄漏

陰極側(cè)墊受到堿液的腐蝕，加上堿液本身比較黏滑，在堿液側(cè)遇到墊片老化或局部變形，墊片將發(fā)生電解質(zhì)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(chǎn)生短路，同時電解液被電解產(chǎn)生氫氣，泄漏的氫氣遇到明火，就很容易引發(fā)火災事故，一旦火災形成，后果將不堪設想。

3.2 陰極側(cè)墊片泄漏

在陽極側(cè)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(zhì)在縫隙內(nèi)停滯，產(chǎn)生縫隙腐蝕。在生產(chǎn)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(cè)隨著鹽水不斷下滴，會伴隨部分鹽水結(jié)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(zhì)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(diào)至正常值，同時降低氫氣和氯氣的系統(tǒng)壓力，以減少對電解槽對墊片的作用力。繼續(xù)觀察一段時間，如果發(fā)現(xiàn)泄漏量仍然比較大，已經(jīng)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(jié)

為確保膜極距電解槽長期穩(wěn)定運行，要嚴格控制電解槽的電流的穩(wěn)定運行，控制好電解槽的各項工藝指標?？刂坪名}水質(zhì)量是保證離子膜長期高效穩(wěn)定運行的前題，平時加強鹽水的分析力度，出現(xiàn)鹽水質(zhì)量不正常時，及時作切塔操作，保證進槽鹽水質(zhì)量。另一方面加強對電解槽電壓的監(jiān)控力度，每天測量電解槽單元槽電壓，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)故障時便于查閱第一手資料，為確保電解槽長期穩(wěn)定運行打下良好的基礎。