国产氯碱离子膜DF2806在万吨装置的运行情况

2018-04-09王学军

中国氯碱 2018年2期

隗　健，张　铎，王学军

（1.含氟功能膜材料国家重点实验室，山东桓台256401；2.山东东岳高分子材料有限公司，山东淄博256401）

全氟离子交换膜在氯碱工业的成功应用是世界氯碱工业发展的里程碑，也是20世纪氯碱世界化工发展历史上的重大成就。在国家“863计划”和国家“十一五”科技支撑计划的支持下，山东东岳集团与上海交通大学经过十几年的科技攻关，2009年9月22日，中国研发的全氟氯碱离子膜在东岳集团成功下线。

2015年9月，科技部正式公布第3批企业国家重点实验室建设名单（国科发基〔2015〕329号），东岳集团“含氟功能膜材料国家重点实验室”榜上有名，成为中国唯一一个含氟功能材料领域国家级重点实验室，也是淄博市首个国家级重点实验室，更是为数不多的建在民营企业的国家重点实验室，这表明东岳集团在该领域的研究已经达到国内领先水平。

山东东岳集团不断提高技术要求，加大研发力度，在国产离子膜的研发生产中，通过不断优化生产工艺，改进膜材料性能结构，特别是引进国外先进的离子膜生产加工设备，提高加工精度，使离子膜厚度等各项指标都能够精确控制，使国产离子膜的性能有了大幅度提升。本文主要介绍了国产离子膜新一代离子膜在东岳万吨实验装置的运行情况。

1　电解槽介绍

山东东岳氟硅材料有限公司烧碱产能29万t/a（包含1套万吨实验装置），槽型为氯工程BiTAC、北化机万吨实验装置。

采用国产DF2806膜的电解装置为北化机膜极距电解槽，产能为1万t/a，该装置2010年6月投产以来，一直作为国产离子膜主要工业化实验装置，并且经历过多次膜的安装运行测试，为国产膜的研发提供强有力的工业数据支撑。同时该电解槽为国产离子膜工业测试的数据更贴近氯碱市场，对电解槽单元槽进行膜极距改造，以提高离子膜的数据的准确性。同时为能够得到每一张膜的氯气纯度，特在每个单元槽阳极侧添加氯气取样口等，以实现更准确的运行数据收集，为离子膜的研发提供真实有效的工业运行数据。

实验装置电槽型号：北化机ZMBCH-2.7/72；循环方式：复极式自然循环；电解槽数：1台；电极有效面积：2.7m2；单元槽数：72 片；运行电流密度：5.5 kA/m2；膜尺寸：1 350 mm×2 465 mm。

2　DF2806离子膜的结构

DF2806氯碱工业用离子膜是带有牺牲芯材的离子膜，采用亲水涂层/全氟磺酸/PTFE网布（牺牲新材）/全氟羧酸膜/亲水涂层结构。羧酸层较薄，对Na+有高度的选择性，阻挡氢氧根离子反渗，提高电流效率；全氟磺酸层较厚，具有高的质子传导性，对膜的电压起到关键作用；PTFE骨架起到增强离子膜的力学性能的作用；亲水涂层使电解槽产生的Cl2和H2快速逸出降低电压和电耗[1]见图1。

图1　国产DF28系列膜结构

3　运行总结

2016年9月7日，万吨实验装置安装72张氯碱离子膜DF2806（尺寸为1 350 mm×2 465 mm，有效面积2.7 m2），通过精心的安装及严格的离子膜检漏，一次性通电开车成功。运行至今，整个运行情况安全、各项数据运行平稳。单槽电压走势见图2，氯气纯度走势见图3。

图2　单槽电压走势

图3　氯气纯度走势

通过电解槽几个月数据运行可以看出，国产离子膜在万吨实验电解槽上的电解性能表现稳定。在运行中间经历过多次开停车及检修长时间停车，各项运行指标没有产生变化，并且各项参数都保持在良好和安全的水平上，如氯气纯度：＞98%（电槽未加酸）。烧碱浓度30%～32%（开车时碱浓度略低）；碱中含盐≤40×10-6，达到优级品规格。

在与进口膜的运行数据对比中，同样的运行时间，通过7个月的运行数据收集，各项运行指标并不输于国外离子膜，甚至有些方面还要优于国外膜，可以看出国产离子膜已经完全适合氯碱装置的运行。