零极距电解槽阴极改造总结

魏昭辉

（安徽华塑股份有限公司，安徽 定远233290）

随着离子膜电解技术的进步，电解电耗逐步降低，已经达到或已接近离子膜法电耗的极限值，电解槽结构的技术进步主要体现在由常极距向小极距、零极距等方向发展[1]。安徽华塑股份有限公司（以下简称“华塑”）32 万t/a 电解装置使用零极距电解槽，共有12 台，一线6 台旭化成电解槽，二线6 台蓝星（北京）化工机械有限公司（以下简称北化机）NBZ-2.7 型电解槽。

单台北化机电解槽共162 片单元槽，配备离子膜型号为旭化成F-6801，后为提升产能，每台槽增加至168 片单元槽，6 台北化机电解槽于2013 年8月开车运行。由于华塑是新建企业，人员操作经验、技术水平、管理等各方面条件不太成熟，导致第一个膜周期的运行不太稳定。为了确保北化机电解槽在第二个膜运行周期能够稳定运行，经华塑和北化机协商，于2017 年3 月陆续将6 台北化机电解槽的阴极进行了Ⅱ代膜极距技术的升级改造。

1 北化机Ⅱ代槽主要技术特点

（1）阳极气液通道的适度拓展，明显减少电解室上部气体聚集；

（2）阴极气液分离结构的改善；

（3）阳极循环结构的优化及适应性设计，使电槽循环量得到提升，改善电解室内传质传热和传速等反应状态；

（4）阴极缓冲结构和弹性特征的匹配性设计，使用改进型缓冲网，使得阴极室靠近膜侧的气液流通效果得到改善，离子膜所受面压力适度；

（5）阴极底网网型进行了改善，使底网的强度以及电流集散和气液扩散性能提升；

（6）阴极面网强度及组装工艺，对膜极距阴极面网基材和网型进行优化设计，提高了阴极面网的抗腐蚀寿命，并改善阴极电极表面物质扩散效果；同时对阴极面网组装工艺进行改善，取消镍带焊接，改为折边形式，最终改善阴极面网与膜的接触状态以及电极表面的气液流通效果；

（7）出口结构扩容；

（8）新型阴阳极涂层技术。

2 改造方案

为了不影响该公司正常生产，根据6 台北化机电解槽的开车时间，于2017 年3 月开始第1 台电解槽改造，采取每个月改造1 台，逐台改造的方式，由华塑公司把电解槽拆下后送回北化机，只对阴极弹性网进行改造，其他地方如有问题进行焊接修补，完成后再运抵华塑安装。为尽量避免影响整体产量，在每台电解槽停车改造期间，一线和二线其余11 台电解槽相应提高电流。待第一台改造后的电解槽开车稳定并满负荷运行后，再进行第2 台改造，以此类推，6 个月内可完成所有电解槽的改造及换膜工作。

3 改造过程

由于阳极网上残留的涂层含量可以满足第二个膜周期的使用，因此，此次改造所有阳极网均未更换。只是对阳极网中发现的腐蚀、划伤等缺陷进行了修复。对有疑似泄漏的部位进行打压试验，对所有电解槽的阴极进行了全面改造，取消一代电解槽的阴极镍带焊接，改为折边形式固定。

4 改造后电槽的检查

为防止运行中对离子膜造成机械损伤，华塑公司与北化机人员在现场共同对改造后的电解槽阴极极网进行了认真的检查，同时检查阳极修补的地方是否平滑。检查完后，在安装离子膜前，为了避免阴极弹性网在挤压过程中可能产生未发现的断丝损伤离子膜，先安装了假膜进行挤压试验。

5 单元槽和离子膜的安装

（1）阴极进行改造后，垫片规格进行了相应调整，厚度降低，阴极垫片位置也比过去稍高一点，严格按照贴垫片的要求与步骤进行垫片的粘贴，刷胶时避免将胶刷到极网上。尤其是阳极垫片的粘贴，严格控制粘贴位置，避免垫片探入到电解槽内部。

（2）安装离子膜前，电解槽槽框要清理干净，注意在离子膜展开时，避免离子膜出现褶皱，3 人拿膜安装，鞋底清洗干净，防止杂物带入电解槽内。

6 运行情况

第一台电解槽11 号电解槽改造完成后于2017 年3 月18 日送电开车，11 号电解槽2013 年原始开车、2017 年3 月停车改造前7 天、2017 年3 月18 日改造后开车运行一周的电压对比分别见表1 和图1。

表1 11号电解槽开停车及改造后电压对比

图1 11号电解槽开停车及改造后电压对比图

运行一个月后，经与北化机协商，电流提至15.66 kA，进行性能考核，电流最后按电密5.25 kA/m2修正，各种指标数据见表2。

表2 11号电解槽运行一月后各种性能考核数据表

11 号电解槽于4 月18 日10：00-21 日10：00进行连续72 h 性能考核，运行单元槽平均电压2.91 V，顺利通过考核。

7 结语

二代膜极距技术改造完成的6 台电槽已运行一年，未发生过垫片处泄漏、气液分离处漏点等问题，从监控的槽电压及其他各项数据来看，膜运行也未发现明显针孔情况，装置的具体运行效果仍在进一步观察。总之，离子膜装置运行一定要注意加强精细管理，有好的管理水平才能发挥出零极距电解槽的技术先进、运行平稳、电耗低等优势。