零极距电解槽阴阳极更新改造小结
2021-02-23魏昭辉
魏昭辉，卢 鑫
（安徽华塑股份有限公司，安徽 定远233290）
安徽华塑股份有限公司（以下简称“华塑”）一期32 万t/a 烧碱（折百）项目，2011 年开始施工建设。电解装置共有12 台， 选用了当时先进的零极距电解槽， 其中1-6 号槽为日本旭化成公司生产的电解槽，7-12 号槽为蓝星（北京）化工机械有限公司（以下简称“北化机”）生产的NBZ-2.7 型膜极距电解槽。
旭化成生产的1-6 号槽，每台电解槽有162 个电解单元，其中1 号槽和2 号槽为2012 年9 月19日初次开车运行；3 号槽和4 号槽为2013 年4 月10日初次运行；5 号槽和6 号槽是2013 年6 月11 日开车运行。6 台槽均配套使用旭化成F-6801 型号离子膜，后来为提升产能，每台槽增加至166 片单元槽运行。
1 离子膜电解槽电极涂层寿命的影响因素
1.1 影响阴极涂层失活主要因素
（1）长期电解时形成氢化物或氢吸收进入晶格；
（2）反向电流导致活性成分的腐蚀溶出或氧化，抗反向电流的活性阴极中加入了贵金属钌；
（3）阴极液中的金属杂质沉积会导致阴极涂层催化活性的衰减和中毒。
1.2 影响阳极涂层寿命的主要因素
（1）阳极上的沉积物使阳极的过电压增大，从而影响阳极涂层的寿命；
（2）异常情况下，阳极侧膜表面的碱性升高，会明显降低涂层寿命；
（3）氯氢压力波动、碱浓度偏高、物理损伤及钛腐蚀引起阳极钝化，也会影响阳极涂层寿命。
2 对阴阳极电极涂层的技术要求
2.1 对阳极涂层的技术要求
（1）低的析氯电位；
（2）低的氧气发生特性；
（3）良好的耐碱性；
（4）较长的使用寿命；
（5）涂层具有较高的均匀度。
2.2 对阴极涂层的技术要求
（1）具有低析氢过电位；
（2）具有较长的使用寿命；
（3）具有良好的稳定性；
（4）涂层均匀性好。
3 华塑电解槽阴阳极运行现状和改造方案
华塑旭化成电槽已经使用两个离子膜周期，电极寿命已到后期，槽电压越来越高，在对高电耗带来的成本增加和电槽改造成本进行了核算后， 决定将6 台槽的阴阳极网全部进行更换。 为了将停车检修带来的产量影响减到最少， 根据市场情况灵活安排每台槽检修时间，每停下一台时，将其他5 台的电流适当提高弥补停车减少的产量。从2020 年3 月开始逐台进行改造， 由北化机承担维修和阴阳极更换工作， 更换后的阴极网由之前的镍带焊接改为翻边形式，在改造过程中，如发现槽框腐蚀或者泄漏现象，则按照常规修补办法进行维修，并打压确认无泄漏。1#、2# 槽分别于2020 年3 月30 日和5 月7 日开车运行并顺利通过考核验收。
4 改造和维修过程
电解槽运到北化机后，经过检查发现，部分槽框的阳极密封面有不同程度的腐蚀现象， 个别槽框外观有泄漏痕迹；牺牲电极大部分已经严重腐蚀，经过和北化机沟通， 对密封面出现腐蚀的进行修补或者更换； 对外观有泄漏痕迹的槽框进行打压和着色检验；对牺牲电极全部进行更换。对托架有损坏的进行更换。 对阴极弹性体和面网全部更换， 取消镍带焊接，改为翻边形式。
电解槽改造完运回华塑现场后， 北化机人员同步到达现场， 对电解槽进出口总管发现的泄漏部位进行修补，对发现腐蚀的牺牲电极全部进行更换，为防止管道残留的金属杂质污染系统， 组织人员对进出口总管和进口总管过滤器进行彻底清洗， 并经北化机人员检查确认。
5 电解槽开车及运行情况
1 号槽于2020 年3 月30 日送电开车，2 号槽于2020 年5 月7 日送电开车。 1 号槽改造前同样运行条件下，平均槽电压为3.12 V，改造后槽电压降低到2.96 V。 开车后两个多月槽电压表现较为稳定，运行电流为15 kA 时，一期1 号槽实测电压情况见图1。
一期1 号槽改造完后于2020 年3 月30 日送电开车，2 号槽于2020 年5 月7 日送电开车。
1 号槽和2 号槽通过近3 个月的运行数据分别见表1、表2、表3 和表4。
表中的校正电压按照如下公式进行修正。
V校正值＝V实测值-KT（90-T阴极液）+KC（32-C阴极液）式中：V校正值： 校正的平均单元槽电压，V；V实测值：实测的平均单元槽电压，V；KT：温度修正系数＝0.013/℃；KC：浓度修订系数＝0.017/wt%。
由表1、表2、表3 和表4 可以看出，阴阳极网更新改造后的电压数据甚至优于原始开车初期，这不仅是因为更换阴阳极和采用新型离子膜，同时与操作人员水平也有不可或缺的关系。
图1 一期1号槽改造前后实测电压
表1 一期1号槽原始开车初期电压
表2 一期2号槽原始开车初期电压
表3 1号槽阴阳极改造后电压
表4 2号槽阴阳极改造后电压
6 结语
膜极距电解槽的降耗和高产， 已经让氯碱厂家享受到了它的技术优势和成本效益， 而改造技术还在逐年提升。从文中可以看出，改造后的电解槽性能已经很接近全新电解槽的性能。 不过除了电解槽技术外，要想更好发挥膜极距槽的性能优势，盐水质量、操作人员水平、开停车次数以及管理水平等都要跟得上，只有全面加强电解槽寿命全周期管理，才能保证膜极距电解槽以最佳状态运行， 给企业带来收益，促进企业长久发展。
