离子膜电解槽阴极出液管打火现象探讨

杭宇，刘兵权

（内蒙古鄂尔多斯电力冶金股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯016064）

离子膜电解槽阴极出液管打火现象探讨

杭宇，刘兵权

（内蒙古鄂尔多斯电力冶金股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯016064）

介绍了离子膜电解槽阴极出液管打火现象对安全生产管理造成的影响，并对离子膜电解槽阴极出液管打火现象产生的原因和处理措施进行了探讨。

离子膜电解槽；阴极出液管；打火现象

内蒙古鄂尔多斯电力冶金股份有限公司氯碱化工分公司生产规模为30万t/a烧碱和40万t/a聚氯乙烯，配套有150万t/a电石和308 MW自备电厂，于2012年11月一次性开车成功。

该公司电解槽的整流和电解槽的串并联情况如下：2台电解槽通过母排连接整流器构成1个电解槽回路，每个回路上都应安装有载和/或无载断路开关，以便进行有计划的单回路停车操作。

由90个单元×2个电解槽组成n-BiTAC的电解槽的回路中，整流器直流电正负极终端的电势差约为550 V。电流从整流器直流电终端的正极流出，此处电势比地面约高275 V。随着电流流过每个单元槽，与地面的电势差逐渐减小并在电路的中性点处达到零伏，最后电势差在整流器直流电负极终端侧降低至约-275 V。由于每个单元槽具有不同的槽电压，电流的中性点会有所偏移。

1 离子膜电解槽阴极出液管打火原因后及处理办法

（1）离子膜电解槽出现打火现象，呈间歇式发生，频繁时1分钟打火30～40次，一般初次遇到此类情况都比较紧张，有的采取停车检查处理，有的通过降低电槽运行负荷来消除打火现象，但均未见效，在打火持续一段时间后自动消除；

（2）离子膜电解槽阴极出液管打火现象存在的主要原因：a.杂散电流引起的电火花现象或萤光现象；b.电解槽运行中后期的打火主要是电解槽涂层脱落较为严重，电流效率下降，电路仍满负荷运行，产生的气液相出现断流或不均匀溢流的状况，随着电解液的溢出而产生的电磁现象，也就是高电位物体或离子与低电位物体或离子接触时产生的瞬间放电；c.离子膜电解槽运行前期或低电流情况下的打火现象，主要是由于电流负荷低，电阻较小，特别是低电流运行时碱液流量低或流量波动较大时，故障判断与排除情况见表1。

表1 故障判断与排除表

2 控制措施

针对上述出现的离子膜电解槽阴极出液管打火现象及原因分析，可采取以下措施。

（1）检查电解槽的接地和绝缘情况。通过测量电解槽接地和绝缘情况，保证电解槽的接地导电顺畅，消除垫片变形、电解液渗漏结晶物造成的导电现象，通过检查保证绝缘情况良好，降低杂散电流在电解槽上的不规则运行，从而消除打火现象；

（2）保证电解槽阴极溢流正常。因碱液和淡盐水出口管采用波纹状的聚四氟乙烯管，增加了电阻，出槽碱和淡盐水是泡沫状的气液混合物，也增加了电阻，但是时而断流时而连通，有可能形成电位差，从而引起打火，不能出现断液或进槽碱液的牺牲电极堵塞情况，保证连续均匀出液是降低打火现象对电解槽伤害的最有效途径；

（3）极化电流的变化。用于电解槽储存的极化电流通过电解作用，在阳极侧产生氧气或氯气，同时在阴极侧产生氢气。阴极侧必须进行连续的氮气吹扫。由于阴极侧的氢气可能透过离子膜扩散到阳极室，阳极侧可能会达到氢气/氧气或氢气/氯气的爆炸极限。阳极侧要用氮气吹扫或留有通向大气的放空管（阳极侧保持负压状态时）。当下列可能引起爆炸的状况发生时，请立即切断极化整流器。a.盐水供应中断；b.循环烧碱供应中断；c.次氯酸钠工段发生故障（即阳极侧无法保持负压）；d.到氢气+碱液分配器的氮气供应中断。注意：如果进料盐水和进料碱液无法连续供应，请立即关闭极化整流器并尽快冷却电解槽。

电解槽停车时，在确认氮气/空气吹扫完成以及阴阳极全部溢流之后，手动投入极化电流，并维持单元槽电压在1.6～1.8 V。根据电解液的实际温度、进料盐水的流量和进料碱液的流量等影响槽电压的因素，调节极化整流器的设定点。当温度高于70℃且单元槽电压高于2.1 V时，阳极会产生氯气或次氯酸气体。把氯气吹扫到次氯酸钠工段。特别应随时注意以下现象。

a.在升高温度，或进料盐水/烧碱的流量很大时，单元槽电压有升高趋势的情况。

b.每个回路末端的单元槽电压高于中部单元槽电压的情况。通入极化电流时，测量和记录所有单元槽的电压。如果某个单元槽的电压比相邻的单元槽电压低30mV或以上，那么该单元的离子膜可能存在针孔。由于极化作用可能产生氢气的泄漏，如果具备条件，请用危险气体检测计在法兰处检查氢气泄漏情况。

（4）检查电解槽槽体与潮湿空气、灰尘、铁锈等可能形成高电位与低电位虚连造成的打火。一般来说电解槽的两端单元槽是最容易出现这种情况，所以电解厂房室内空气要新鲜干燥，地面和槽体顶部要防尘干净，无较大块铁锈，电解槽进出口总管要接地。

（5）一般来说离子膜电解槽打火现象属物理现象，（特殊原因除外），但长期的打火现象存在，对接地、进出槽金属管道等造成的电化学腐蚀，若不及时发现处理，会造成更大的工艺事故，对整体的生产管理不利，重视且采取科学的管控办法是降低此类风险最好的措施。

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