膜极距离子膜电解槽安全稳定运行经验

刘军辉

(中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南 开封 475003)

平煤神马集团开封东大化工有限公司离子膜分厂新电解工段2007年3月投产10万t/a复极式A-F电解槽的烧碱装置，2014年2月将F槽复极式电解槽改成膜极距电解槽，至2014年3月2万t/a膜极距离子膜电解槽F槽投产运行，离子膜新电解烧碱产量扩大到11万t/a。

1 开车注意事项

膜极距电解槽与普通高电流密度电解槽内部结构的区别就在于阴极，膜极距电解槽就是在原来的阴极侧镍网上增加了一层带有弹性网的镍面。试验表明：膜极距电解槽的阴极弹性网能承受的压力极限为20 kPa。因此膜极距电解槽的推荐压力是：阴极侧气相压力24 kPa，阳极侧气相压力20 kPa。

1.1 电解槽充液时的注意事项

开停车时最忌讳的就是防止负压差。开车时，碱液和盐水在充液的时候选择手动操作充液，以减少阳极FIC-231阀门因内漏造成液体流量波动大，对电解槽造成负压差。过大的负压会使电解槽的阴极弹性网受到不可逆转的破坏。电解槽充液时，阴极侧要从尾阀充入氮气置换，同时打开阴极进口总管的排气阀门，把进槽总管内的气体全部赶出来，以避免正常开车时气体没有被赶出，而要靠电解液一点点带出系统，影响电解槽的电解效率。充液直到电解液全部到阴极软管的出口，关闭阴极充液阀门，目的是把电解槽内引入的空气全部置换出电解槽，以保证阴极系统安全；而阳极液从阳极出口的单元槽溢流时关闭阳极充液阀门。电解槽阴阳极没有完全充满液体之前绝对不能投入极化电流。

1.2 气体的有关问题

在充满液体并网时，系统压力降到接近氯气2 kPa、氢气6 kPa最安全。氢气密度小，释放速度快，电解槽并网时两个人默契操作，减少膜极距电解槽受压差波动造成膜在槽内摆动。在电解槽的运行过程中，要保持正常的电解槽膜压差，就要靠PIC-216，PIC-226来调节系统的压力，满足电解槽压差值在0～4 kPa。在正常情况下，PIC-216打自动调节，而PIC-226和PIC-216串级调节，以确保系统压力稳定。

1.3 极化电流的注意事项

投入极化电流的目的是抵消电解槽内的电解液因原电池反应产生的反向电流，从而防止反向电流对电极的损坏而造成槽电压上升。电解槽充液完成后，应及时投入极化电流。正常情况下极化整流器输出电压一般按V=2.54n计算,n代表单元槽数。整流器的输出电流一般设定为120 A。为了保证投入的极化电流能够不间断地给电解槽供电，极化整流器的电源和主整流器的电源分开。投入极化电流时，如果电解槽长时间不能并网循环，就要考虑对电解槽重新补充电解液，以避免极化电流对离子膜的伤害。在极化电流的投入过程中，阴极氢气放空管线要不间断地进行氮气置换，确保极化电流产生的氢气能够安全地从氢气放空管带走。

2 停车检修的的注意事项

2.1 垫片易被挤出

停车检修粘接垫片时，往往在胶里用甲苯来调节黏稠度，保证涂垫片时非常均匀，从而粘接牢固。更换垫片后，如果仓促开车，垫片内的甲苯并没有完全挥发出去；要想全部挥发，就要让贴好的垫片多挥发几天，以达到垫片粘接牢固的目的，避免垫片被挤出。一般情况下，垫片的上端容易被挤出，造成离子膜被电击穿而引发事故。

2.2 垫片蠕变的原因

粘垫片胶中要加一定量的稀释剂甲苯，单元槽贴完垫片后需要充分干燥,使稀释剂充分挥发，但是稀释剂不可能全部挥发。电解槽贴完新垫片首次开车时，要求槽温在80 ℃一段时间(通常为12 h)，目的是让稀释剂挥发，确保运行安全，因为胶中的稀释剂在80 ℃以上时，由干态变成湿态使垫片发生蠕变。甲苯和水的共沸点是84.1 ℃，共沸物组成：甲苯80.84%，水19.16%。电解槽中的电解液含有大量的水分，很容易和垫片内的甲苯在84.1 ℃时达到沸腾。一般情况下，膜极距电解槽控制温度在85 ℃左右，刚好和没有干透的甲苯和水达到共沸点。正常生产过程中电解槽槽温在85 ℃左右，垫片的粘接强度就会变弱，加上电流和电解液的共同作用，很容易造成垫片被挤出，离子膜被破坏的可能性也会变大。

2.3 防范措施

为了避免以上情况，检修电解槽时，一方面提前备好贴好垫片的膜极距单元槽，不得不用即时贴好的垫片时，在电解槽运行时要严格控制升温的过程：第一个阶段24 h运行，保持系统压力槽温控制在80 ℃以下，PIC-216控制压力16 kPa和PIC-226控制压力20 kPa；运行24 h后慢慢把槽温升到84 ℃，PIC-216控制压力20 kPa和PIC-226控制压力24 kPa。还有一种情况就是单台槽的运行3年以上，所使用的垫片已经出现不同程度的老化，如果贸然选用新的垫片，在油压作用下，垫片受力不均衡，也很有可能被挤出来。这种情况下，要从垫片的角度考虑问题，最好选用3年前未使用的老垫片进行粘接，以保证单元槽上垫片受力均匀，达到电解槽稳定运行的目的。

3 膜极距电解槽垫片泄漏时的注意事项

电解槽垫片泄漏有2个位置：①密封面的4个角，②电解槽密封面的底部中间位置。垫片泄漏时有明显的滴液状，改造的膜极距电解槽是用过的电解槽，有的是受过外力稍微变形的，改造后没有完全修复，再加上垫片的密封面局部有变形，或者有凹陷，垫片的弹性就会出现不足，造成电解液泄漏，在电流的作用下会加速腐蚀碳钢边框的部分。

3.1 阴极侧垫片泄漏

阴极侧垫受到碱液的腐蚀，加上碱液本身比较黏滑，在碱液侧遇到垫片老化或局部变形，垫片将发生电解质泄漏，会伴有氢气逸出。如果泄漏处成线状往下流，一方面会对地产生短路，同时电解液被电解产生氢气，泄漏的氢气遇到明火，就很容易引发火灾事故，一旦火灾形成，后果将不堪设想。

3.2 阴极侧垫片泄漏

在阳极侧垫片与钛金属表面之间因局部密封效果不好，会形成0.025～0.10 mm的缝隙，带有游离氯的盐水介质在缝隙内停滞，产生缝隙腐蚀。在生产过程中遇到电解槽盐水轻微泄漏时，只要能保持电解槽温度恒定，阳极垫片在盐水侧随着盐水不断下滴，会伴随部分盐水结晶。垫片的泄漏量就会慢慢减少，甚至不再泄漏，等待停车维修即可。

3.3 采取的防范措施

遇到电解质泄漏时，首先要观察电解槽泄漏点，如果泄漏不太严重，垫片的位置没有被改变，要首先检查油压是否在要求压力，

如果不在正常值，调至正常值，同时降低氢气和氯气的系统压力，以减少对电解槽对垫片的作用力。继续观察一段时间，如果发现泄漏量仍然比较大，已经采取提高电解槽油压力还是不能加以控制，就要尽快停车检修。

4 膜极距电解槽运行总结

为确保膜极距电解槽长期稳定运行，要严格控制电解槽的电流的稳定运行，控制好电解槽的各项工艺指标。控制好盐水质量是保证离子膜长期高效稳定运行的前题，平时加强盐水的分析力度，出现盐水质量不正常时，及时作切塔操作，保证进槽盐水质量。另一方面加强对电解槽电压的监控力度，每天测量电解槽单元槽电压，发现槽电压异常要及时分析，定期计算电解槽电流效率，并分析影响电流效率的因素，同时建立健全电解槽运行台账，做好检修记录，电解槽出现故障时便于查阅第一手资料，为确保电解槽长期稳定运行打下良好的基础。