国内氯碱企业几种常见的离子膜电解槽槽型概述

几种常见的电解槽氯气和烧碱是电解氯化钠水溶液(食盐水)的“孪生”产物，其化学方程式如下：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑(1)该电解反应需要的电能跟电解过程的电流密度、外加电压、电极材料和电解槽结构有关．总的电解化学反应是由下列两个电化学反应组成的：阳极2Cl-→Cl2+2e-(2)阴极2H2O+2e-→H2+2OH-(3)根据法拉第电解定律，每通入1法拉第=96447C(A·s)的电量，产生一克当量的电解产物．按照这个关系式可算出生产每吨氯或碱的最低耗电量千瓦小时(KAH)=60kA·h/t按照Cl2和NaOH产生的方式，氯碱电解槽可分为三种类型：(1)隔膜电解槽(2)水银电解槽(3)离子交换膜电解槽．一、隔膜电解槽隔膜电解槽的图解原理如图一所示，电解时，氯气照方程式(2)在阳极发生，工业生产上的阳极是钌基或铂/铱基涂刷在钛板上制成的，称为金属阳极．在阳极产生的氯气首先溶解在电解液中直至饱和，后呈气泡放出．由于氯的溶解度是温变的函数，所以电解一般在较高的温度(95～100℃)下进行，以减少氯的溶解度，并增加溶液的电导．伴随着氯气的产生，在阳极可能发生两个副反应，一是在阳极上H2O放电而产生O2，如方程式(4)所示，另一是OCl-离子的电化学氧化而生成氯酸盐，如方程式(5)所示．2H2O→O2+4H++4e- (4)上列反应中，O2的析出是跟“阴极材料”和介质的pH有关如果采用石墨作阳极，由于产生了C→CO2的反应，而导致阳极材料的消耗C+2H2O→CO2+2H2电解质通过隔膜，从阳极区渗入阴极区，通常采用石棉或氟高聚物改性石棉为隔膜，采用真空吸附的方法沉积在多孔的阴极上(编网或多孔钢板)．在阴极区，水分子放电产生H2和NaOH，其中NaOH部分地回迁移至阳极区，跟溶解在里面的氯起反应而产生氯酸盐．如方程式(7)(8)和(9)所示．Cl2+OH-→HOCl+Cl- (7)HOCl+OH-H2O+OCl- (8)2HOCl+OCl-→ClO3-+2H++2Cl- (9)上列副反应产生影响电解的电流效率．阴极流出液中一般会有12％NaOH和15%NaCl．此类现已逐渐被淘汰二、离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽的图解示意图如图二所示．这类型的电解槽通常采用离子交换膜作为隔膜．其中一种常用的离子交换膜叫做“Naflon”，系全氟碳共聚物，由美国杜邦公司制造．电解用的纯盐水是采用离子交换的方法制备的，其中所含的Ca2+和Mg2+少于0.1ppm，该盐水送入阳极室，无离子水送入阴极室，阳极区的Na+被离子交换膜交换到阴极区，跟阴极区的OH-形成NaOH，交换膜能阻止Cl2的迁移，因而可能生成高纯度的NaOH，其浓度达50%以上，从而免去烧碱的蒸发工段．三、汞电解槽隔膜电解槽和离子交换膜电解槽中，其阳极液和阴极液的分离分别地采用隔膜或离子交换膜，而汞电解槽无隔膜．其图解示意图如图三所示：阴极本身可以达到分离的目的．Cl2在阳极产生，而Na+在阴极放电形成钠汞齐，经第二电槽与水反应生成H2和Hg2NaHg+2H2O→2NaOH+H2+Hg所产生的汞经回收循环使用．由于汞严重地污染环境，此类电解槽已被逐渐淘汰．。

氯碱工业离子膜和电槽的进展氯碱工业离子膜和电槽的进展氯碱工业离子膜法已被公认为是一种带有方向性的氯碱生产新工艺，其特点是节能、优质、基本无污染，生产成本及投资均较低廉。

离子膜法技术的进展是离子膜从磺酸膜到羧酸膜及羧酸－磺酸复合膜，电槽从单极式到复极式，极间距进展到小极距或“零”极距。

1．离子交换膜的进展离子交换膜是氯碱工业膜法制碱的核心，目前应用于食盐水溶液电解的阳离子交换膜，根据其离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜和全氟羧酸膜和全氟羧酸－磺酸复合膜。

美国杜邦（Dupont）公司于1938年起开始研制氟化学品，首先三制成功聚四氟乙烯，1960年研制成功耐氯碱的全氟磺酰氟（XR）树脂，并首次应于于燃料电池，之后又研制了Nafion系列膜，1975年Nafion－315膜被日本旭化成公司成功地用于延冈工厂生产烧碱，第一次实现了工业化离子膜法的氯碱生产。

Nafion－100、300、400系列适合生产低浓度烧碱，Nafion －300系列是一种增强复合离子膜，为了获得高电压率率，其阴极侧采用低吸水层，为了获得低电压，其阳极侧采用高吸水层，这种膜在生产稀碱时电耗较低；Nafion－400系列是一种物理耐久性较好的增强离子膜；Nafion－900系列在保持性能稳定而长期生产高浓度烧碱方面，兼有高电流效率和低电压的特点，Nafion－901膜可用来直接生产浓度为32％的碱液，电流效率接近96％；国际上认为Nafion－90209及Nafion－961运转效益尚好，新问世的NX－966膜，其机械性能比N－90209提高近一半，寿命较长且更安全，碱浓度为30％～35％时，NX－966的槽电压下降了150mV。

1976年日本旭化成公司用全氟羧酸膜取代了杜邦公司的全氟磺酸膜，接着又开发了羧酸－磺酸复合膜。

全氟羧酸膜具有很强的阻止OH透过的性能，在较广泛的烧碱浓度范围内（20％～40％）都可以超过90％的电流效率，并且碱浓度为20％～30％内有较低的槽电压，因而可以显著地节省电耗，然而全氟羧酸膜在酸性条件下会成为非异体。

国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介摘要：本文主要介绍了目前国内离子膜电解槽常见的几种槽型结构及特点。

关键词：离子膜电解槽槽型结构国内一、常见的几种离子膜电解槽参数比较二、国内正在使用的几种单极式离子膜电解槽国内正在使用的单极式离子膜电解槽主要有以下几种：1.蓝星北化机BMCA-2.5型单极式离子膜电解槽1.1 阳极单元槽边框采用钛钯合金方管组焊结构，确保阳极单元槽不受含游离氯盐水腐蚀，密封面不产生间隙腐蚀。

1.2 阴极单元槽边框采用材质为3105的不锈钢矩形管组焊结构，确保阴极单元不受腐蚀。

1.3 阳极单元槽采用钛铜复合棒结构导电，确保阳极上电流分布均匀。

1.4 阴极单元槽采用不锈钢复合棒结构导电，确保阴极上电流分布均匀。

2.日本旭硝子AZEC-F2型单极式离子膜电解槽2.1阴阳极液采用自然循环。

2.2离子膜电解槽与槽间铜排相连。

2.3阴极框筋板上设有弹簧，使阴极网安装后有弹性并趋向于阳极侧。

2.4导电铜排配置复杂，相对耗铜量较大[1]。

三、国内正在使用的几种强制循环离子膜电解槽国内正在使用的强制循环离子膜电解槽主要有以下几种[1]：1.蓝星北化机MBC-2.7型离子膜电解槽1.1边框采用不锈钢方管组焊结构，确保槽框在使用寿命期限内不生绣。

1.2阳极室密封面使用钛钯合金板材，确保槽框在使用寿命期限内密封面不发生间隙腐蚀。

1.3阴阳极室密封面采用刚性结构，确保槽框在受挤压力时不易变形。

1.4阳极室下部安装有电解液进液分散板，确保电解室内各位置能及时补充新鲜电解液，保持浓度均匀。

2.日本旭化成FC型离子膜电解槽2.1 阴极室材质为镍，阳极室材质为钛，对相应的电解质均有极强的耐腐蚀性能，因而大大提高了单元槽的寿命。

2.2 阳极为多孔板结构，小孔均匀密布，对膜的损伤较小。

2.3 在单元槽的上部均装有阴极堰板和阳极堰板，减少了气泡效应，防止膜的上部出现干区。

2.4外框架采用碳钢条，整体结构刚性好、加工精度及单元槽关键尺寸易于保证。

离子膜法烧碱电解槽比较和选择作者：李果来源：《中国科技博览》2018年第02期[摘要]烧碱（氢氧化钠）是一种常见的化工产品，可以溶于乙醇和甘油，作为碱性清洗剂进行水处理，也可以与酸类物质发生中和作用，生成水和盐。

烧碱产品的制备方法有很多，离子膜法是比较常用的一种，与其他方法相比有着许多优势，也受到了技术人员的重视。

在离子膜法烧碱中，电解槽是核心设备，做好电解槽的选择，对于烧碱生产效率和产品质量都有着不同忽视的影响。

本文从离子膜法烧碱的内涵和优点出发，以北京化工机械有限公司的电解槽产品为例，对离子膜法烧碱电解槽的槽型以及技术方案进行了比较和选择，希望能够找出最为节能环保的方案。

[关键词]离子膜法；烧碱；电解槽；比较；选择中图分类号：S801 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0091-02前言：电解法制烧碱在实际应用中存在着三种比较常见的方法，一是隔膜法，这种方法在电解后得到的碱液浓度过低，而且含有大量盐分，需要进一步经过蒸发、浓缩和除盐后才能形成可以销售的产品，而且纯度不高，无法满足人造纤维等工业生产的需求，能耗高，许多工艺同样面临淘汰，；二是水银法，可以得到高质量的产品，不过能耗偏高，而且环境污染问题严重，已经基本被淘汰；三是离子膜法烧碱，属于最新的制碱工艺，产品纯度好、质量高，生产过程能耗低，也不会产生污染物，是氯碱工业发展的主流方向。

1 离子膜法烧碱概述离子膜法烧碱，是指采用离子交换膜法，通过电解食盐水的方式来制备烧碱（氢氧化钠）。

离子膜法的基本原理，是利用相应的阳离子交换膜本身具备的选择透过性，在允许阳离子顺利通过的情况下，阻挡阴离子和气体，避免了阳极产物与阴极产物混合可能引发的爆炸危险，也可以保证烧碱的纯度。

离子膜法烧碱主要生产流程为：经过精制的饱和盐水进入到阳极室中，加入适量烧碱溶液的纯水则进入阴极室，电解槽通电后，阴极表面放电，电解水生成氢气，阳极室中的钠离子则会穿过离子膜，同样进入阴极室，氯离子则会在阳极表面放电，生成Cl2。

旭化成、氯工程、北化机三种电解装置的比较一、工艺比较目前，旭化成、氯工程、北化机三家最新推出电槽均为高密度、低电耗运行的复极式电槽。

北化机与旭化成工艺上基本一致，比自身以前槽型有很大改进。

单从工艺上讲，这二家在新进工艺中增加了稀盐水程控配制系统，以便电解槽连锁停车后，由原来的浓盐水循环改为稀盐水循环，从而保护离子膜。

北化机和氯工程在每台电解槽上配一台极化整流器，主要用于电解槽开停车来使用，旭化成在极网上采用专有技术喷涂，不需配极化整流器。

氯工程与北化机和旭化成工艺相比在盐水电解前后去除硫酸盐和氯酸根有自己的技术专利，就是电解之前或电解之后，将盐水输送进入一个由阳离子交换膜隔开的电解槽中阳极室然后电解盐水在氯化物离子被分离出来之后，将盐水排出该电解系统之外。

与传统的方法比较，可以减少氯化钠的排出量，而且没有必要采用HCl分解氯酸盐。

北化机和旭化成工艺是在进电解槽盐水中加17% HCl，以去除电解槽中产生氯酸根。

综合以上三家的工艺，它们在工艺上基本相似，局部上氯工程的盐水进电解前后去除硫酸盐和氯酸根的工艺，较北机、旭化成先进。

旭化成极网喷涂技术优于北化机和氯工程。

北化机、旭化成、氯工程在性能上相近。

二、设备比较（一）旭化成离子膜装置特点1．优点（1）槽框结构稳定，密封性好，不泄漏；（2）结构电压低，槽内液体和电流分布均匀使离子膜使用寿命延长；（3）阴阳极电位低，稳定性良好；（4）单元槽保证寿命10年；（5）优异的阳极涂层及活性阴极；（6）单元槽托架采用优质ABS工程塑料制造，绝缘性好；（7）阳极密封面采用钛钯合金；（8）由过去的强制循环改为现在的自然循环，很好的保护了离子膜在突然停车时造成的液体压差波动冲击。

2．缺点旭化成离子膜中所谓“单元槽”是不确切的存在，因为我们所说的“单元”应该为独立存在，在旭化成离子膜装置中没有独立存在的“单元槽”，无论是双头挤压，还是单端头挤压，无论哪一种结构形式，一旦“单元槽”一个出现问题，采取的措施只有全部停车来进行处理，费用维修高，影响生产，同时又破坏了其它离子膜“单元槽”的正常运行。

电解槽槽型简介离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。

目前世界上拥有离子膜法烧碱生产技术的电槽制造商很多，如德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司CEC、英国INEOS公司以及北京化工机械厂从日本旭化成公司引进技术、经消化吸收和改进并在国内生产的北化机电槽等。

其中，旭化成、氯工程公司和伍德诺拉公司以其在离子膜电解工艺专利技术、高性能电解槽、稳定的质量、较高的性价比及良好的售后服务，在中国的离子膜烧碱项目中得到了较多的合同项目。

A．伍德及伍德诺拉电解槽特点●阳极半壳和阴极半壳以及离子膜组成的“独立单元”设计结构，易于更换电槽，维修时间短，主装好的单元最长存放时间可达2年。

●电槽单元的焊接由激光自动焊接，均匀，电流接触好，使用寿命稳定，有益于高电流密度下运行。

●电解槽材料使用好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积2.7 m2，操作电流密度一般为5"6KA/ m2适于高电流密度下运行。

●系统设计报警连锁多，安全性考虑周到。

B．氯工程公司BiTAC®电槽特点●复极式电解装置，结构简单。

●电极波浪式结构，电解液分布和电流分布较均匀，较低的电压降，功率消耗低，高电流密度操作。

●操作压力低，溢流式，操作较安全●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积3.276 m2，操作电流密度一般5"6KA/m2适于高电流密度下运行。

C．日本旭化成复极NCH型电解槽特点旭化成是世界上唯一能同时向客户提供离子膜法电解技术，以及离子交换膜的公司。

●电槽板框为压滤机型（由许多单元槽串联组成），独立组成供电线路。

●电解槽操作压力是各家公司中最高的，有益于后工序处理。

●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。

●单元面积2.7m2，适于的电流密度4.5"5.5KA/m2。

D．北化机电解槽从1984年开始，北京化工机械厂在国家计委批准下，先后引进了日本旭化成和旭硝子公司的离子膜电槽制造技术，采用国外进口材料配套制造离子膜电解槽，日前已发展到离子膜电解槽可全部进行国产化设计制造阶段。

旭化成、氯工程、北化机三种电解装置的比较一、工艺比较目前，旭化成、氯工程、北化机三家最新推出电槽均为高密度、低电耗运行的复极式电槽.北化机与旭化成工艺上基本一致，比自身以前槽型有很大改进.单从工艺上讲,这二家在新进工艺中增加了稀盐水程控配制系统，以便电解槽连锁停车后，由原来的浓盐水循环改为稀盐水循环，从而保护离子膜。

北化机和氯工程在每台电解槽上配一台极化整流器,主要用于电解槽开停车来使用，旭化成在极网上采用专有技术喷涂，不需配极化整流器。

氯工程与北化机和旭化成工艺相比在盐水电解前后去除硫酸盐和氯酸根有自己的技术专利，就是电解之前或电解之后，将盐水输送进入一个由阳离子交换膜隔开的电解槽中阳极室然后电解盐水在氯化物离子被分离出来之后，将盐水排出该电解系统之外。

与传统的方法比较,可以减少氯化钠的排出量，而且没有必要采用HCl分解氯酸盐。

北化机和旭化成工艺是在进电解槽盐水中加17%HCl，以去除电解槽中产生氯酸根.综合以上三家的工艺，它们在工艺上基本相似，局部上氯工程的盐水进电解前后去除硫酸盐和氯酸根的工艺,较北机、旭化成先进.旭化成极网喷涂技术优于北化机和氯工程.北化机、旭化成、氯工程在性能上相近.二、设备比较（一）旭化成离子膜装置特点1．优点（1）槽框结构稳定,密封性好，不泄漏；（2)结构电压低，槽内液体和电流分布均匀使离子膜使用寿命延长；（3）阴阳极电位低，稳定性良好；(4）单元槽保证寿命10年;(5）优异的阳极涂层及活性阴极；(6）单元槽托架采用优质ABS工程塑料制造，绝缘性好；（7）阳极密封面采用钛钯合金;(8）由过去的强制循环改为现在的自然循环,很好的保护了离子膜在突然停车时造成的液体压差波动冲击.2．缺点旭化成离子膜中所谓“单元槽”是不确切的存在,因为我们所说的“单元"应该为独立存在，在旭化成离子膜装置中没有独立存在的“单元槽”,无论是双头挤压，还是单端头挤压，无论哪一种结构形式，一旦“单元槽”一个出现问题，采取的措施只有全部停车来进行处理，费用维修高,影响生产，同时又破坏了其它离子膜“单元槽”的正常运行。

国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介
国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介摘要：本文主要介绍了目前国内离子膜电解槽常见的几种槽型结构及特点。

关键词：离子膜电解槽槽型结构国内
一、常见的几种离子膜电解槽参数比较
二、国内正在使用的几种单极式离子膜电解槽
国内正在使用的单极式离子膜电解槽主要有以下几种：
1.蓝星北化机BMCA-
2.5型单极式离子膜电解槽
1.1 阳极单元槽边框采用钛钯合金方管组焊结构，确保阳极单元槽不受含游离氯盐水腐蚀，密封面不产生间隙腐蚀。

1.2 阴极单元槽边框采用材质为3105的不锈钢矩形管组焊结构，确保阴极单元不受腐蚀。

1.3 阳极单元槽采用钛铜复合棒结构导电，确保阳极上电流分布均匀。

1.4 阴极单元槽采用不锈钢复合棒结构导电，确保阴极上电流分布均匀。

2.日本旭硝子AZEC-F2型单极式离子膜电解槽
2.1阴阳极液采用自然循环。

2.2离子膜电解槽与槽间铜排相连。

2.3阴极框筋板上设有弹簧，使阴极网安装后有弹性并趋向于阳极侧。

2.4导电铜排配置复杂，相对耗铜量较大[1]。

三、国内正在使用的几种强制循环离子膜电解槽
国内正在使用的强制循环离子膜电解槽主要有以下几种[1]：
1.蓝星北化机MBC-
2.7型离子膜电解槽
1.1边框采用不锈钢方管组焊结构，确保槽框在使用寿命期限内不生绣。

1.2阳极室密封面使用钛钯合金板材，确保槽框在使用寿命期限内密封面不。

氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究摘要：本文主要介绍了氯碱企业离子膜电解槽使用情况，分析了利用氯碱企业现有离子膜电解槽适合进行开发的几种新产品。

关键词：氯碱；离子膜；电解槽；新产品目前，氯碱企业大多采用离子膜电解槽生产烧碱，主要使用日本旭化成电解槽、旭硝子电解槽和氯工程电解槽。

现以年产10万吨烧碱装置日本旭化成电解槽为例，讲述离子膜电解槽的使用情况，及以现有离子膜电解槽适合开发的几种新产品，主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。

一、离子膜电解槽使用情况我公司离子膜电解槽共有4台，每台有164个复极单元槽框，运行已有3年之久，目前，运行稳定，电流稳定在13.5KA，电压稳定在515.12V，槽温86℃左右，气相压差4KPa，每小时产碱13.5吨左右，液氯10.2吨左右，高纯盐酸4吨左右。

二、新产品开发为了提高公司生产效益，调整产品结构，拉大产业链条，经多方调查，结合公司电解槽实际情况，发现适合开发的新产品主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。

1.四甲基氢氧化铵1.1 物理化学性质简称TMAH，无色结晶（常含三、五等结晶水），极易吸潮，有一定的氨气味，具有强碱性，在空气中能迅速吸收二氧化碳，形成碳酸盐为有机强碱，具有较强的腐蚀性。

通常制10%、25%的水溶液，含5分子结晶水的四甲基氢氧化铵为无色潮解性针状结晶，熔点63℃，沸点120℃，加热到沸点时易分解成三甲胺和甲醇，比重1.00（25/4℃）。

1.2 生产方法离子膜电解法是将电解和离子膜结合在一起，得到高纯度的TMAH，能够满足电子工业的应用要求。

具体应用时，此方法根据所选用的阳离子膜或阴离子膜以及用离子膜的数量，选用不同的电解槽。

应用一张离子膜的电解槽称为两室一膜电解槽，应用一张阳离子膜和一张离子阴膜的电解槽称为三室两膜电解槽，要得到纯度更高的TMAH溶液可以再增加阴阳膜的数量。

离子膜电解槽知识-氯碱化工版-海川在线-海川化工论坛化工技术交流社区-Pow...楼主说的是NaClO3电解槽，而离子膜电解槽与其区别小弟说明一下（以CHEMETICSD的NaClO3电解槽与伍德电解槽区别）1.结构不同：NaClO3电解槽的阳极和阴极没有膜隔开，一般是阴阳极穿插；伍德电解槽阳极和阴极是有离子膜隔开。

2.NaClO3电解槽阴极为铁，阳极为钛；而伍德电解槽阴极筋板是以镍，阳极也为钛。

3、电化学反应不同：主要是NaOH与不与Cl2反应。

NaClO3电解槽反应，而伍德电解槽尽量杜绝。

打字太累，先发篇文章自己体会吧：离子膜电解法又称膜电槽电解法，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的方法。

离子膜电解法是在离子交换树脂（见离子交换剂）的基础上发展起来的一项新技术。

利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。

这项技术已经用于氯碱的生产,海水和苦咸水的淡化，工业用水和超纯水的制备,酶、维生素与氨基酸等药品的精制，电镀废液的回收，放射性废水的处理等方面，其中应用最广泛、成效最显著的是氯碱工业。

在氯碱工业中，利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱（氢氧化钠）或氢氧化钾。

1975年日本旭化成工业公司制成全氟羧酸型离子交换膜，首先实现离子膜电解法制烧碱，同年日本实现工业化生产。

工艺流程经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室（图1）,钠离子在电场作用下透过阳离子交换膜向阴极室移动，进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠，同时在阴极上放出氢气。

食盐水溶液中的氯离子受到膜的限制，基本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。

部分氯化钠电解后，剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯，固体盐重饱和以及精制后，返回阳极室，构成与水银法类似的盐水环路。