影响离子膜电解槽电压因素

离子膜和电解槽性能的主要影响因素电解槽, 离子, 影响因素, 性能1离子膜法烧碱装置的技术改造沈阳化工股份有限公司(以下简称“沈阳化工”)5万t/a离子膜法烧碱生产装置于1995年3月21日正式开车。

在装置运行过程中，对原设计不完善的地方进行了大量改进，取得了一定的成效。

1.1增加第3台树脂塔在装置运行初期，进槽盐水钙离子、镁离子的质量分数之和平均达2.6×10-8，超出了进槽盐水工艺控制指标要求(ω(Ca2++Mg2+)≤2×10-8)，这将会缩短离子膜的使用寿命，使槽电压升高，电流效率下降。

通过认真分析二次精制系统，对盐水跟踪取样分析，决定再上1台螯合树脂塔，保证两塔串联运行，另一塔再生，增大离子交换容量，并适当延长再生酸洗、碱洗时间。

改进后，进槽盐水钙离子、镁离子质量分数之和基本可控制在1.5×10-8以内，其他金属离子及盐水中的悬浮物均大幅度减少。

1.2改变氯气盐水换热工艺将氯气盐水换热器改在一次盐水加热器之前，利用氯气的余热，加热一次盐水温度达到57℃，然后根据实际情况控制盐水温度，降低汽耗。

1.3真空装置系统冷却水由工业水改为纯水离子膜真空系统冷却器的作用是冷却真空系统的氯水，以保证真空泵正常运行，保证物理脱氯效果。

原冷却水为工业水，硬度大，易结垢，容易堵塞滤网，导致真空泵停泵检修。

将冷却水改为纯水，减少了真空泵的检修次数。

2影响离子膜运行性能的主要因素2.1盐水质量对离子膜性能的影响(1)盐水中金属离子含量的影响。

过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升，长时间会造成离子膜过早失效，其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面，离子膜表面产生凹坑和孔洞。

镁离子含量超标时，槽电压上升严重，但不影响电流效率。

其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。

这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于2×10-8，锶离子、钡离子均低于10-6，铁离子低于10-6，镍离子低于10-8，锰离子低于5×10-8。

解析离子膜电解槽电压升高的原因摘要：本文通过槽电压的引入，对离子膜电解槽电压升高的原因进行了深入细致的分析，同时提出了预防改进的措施。

关键词：离子膜电解槽电压升高原因分析考核离子膜电解槽运行性能的重要技术经济指标是槽电压，是电解生产是否正常的考核标志。

它与能耗密切相关，与离子膜的生产成本有着直接影响，因此在操作中要求尽量低的槽电压。

为保证电解槽在低压下稳定运行，对影响电压的因素进行以下分析。

一、槽电压的结构槽电压的计算公式为:V=Va+Vb+η阴+η阳+I（R金+R液），式中，V表示单槽电压V；Va表示理论分解电压V；Vb表示膜电压V；η阴为阴极过电压V；η阳为阳极过电压V；I为电流强度A；R金、R液分别表示金属导体、溶液的电阻Ω。

其中Va是不变的，V的大小取决于其他项。

二、分析槽电压升高的原因1.阴阳极性能不同程度的退化影响着单元槽电压以前生产的离子膜厚度大，膜电压较高，但膜的强度也高，保护了阴阳极涂层。

近年来，在高电流密度电解装置的运行控制自动化程度上已有了很大的提高，但配置的离子膜厚度小，强度较低，但要求的操作水平较高，一旦运行压力和压差失控发生故障，会严重的损伤离子膜，也不能有效地保护阴阳极涂层，甚至破坏性地腐蚀阴阳极基网。

当电解槽完成了一个膜寿命周期运行以后，即使更换了新膜，也不可能将单元槽电压恢复如初。

这都源于阴阳极性能的逐步退化和网面是否平整以及膜极距弹性下降曾在以前运行中受到的意外影响变差造成的。

阴阳极涂层的有效使用期为6-8年。

有效期过后，因阴阳极损坏而使单元槽电压上升达到250 mv以上。

通常如果离子膜由于携带的杂质进入造成的电压明显上升或电流效率明显下降而膜的物理损伤并不严重，其阴阳极属于自然劣化，阴阳极寿命应损失1/4，如此情况下，电压上升一般在50~70 mv左右。

然而，电解装置的管理者为进行换膜工作，一般都会选择性能状态较差、电解电压也相对较高的电解槽，因离子膜受物理损伤和渗透严重而不得不进行换膜。

影响离子膜电解槽的因素与应对措施【摘要】本文研究了离子膜电解槽生产中的多种影响因素，如电流分布、电极涂层、开停车频率等。

同时为了避免因素的影响提出了相应的预防措施，达到了维持离子膜电解槽的稳定运行、提高电解效率的目的。

【关键词】氯碱；离子膜；电解槽；影响因素；应对措施陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)80万吨/年离子膜烧碱装置包括2010年建成投入使用的一期40万吨/年与2012年建成的二期40万吨/年两期。

其中核心电解槽装置伍德复极式自然循环电解槽24台，另外每台还设有二百个单元槽，离子膜采用的是全氟磺酸/羧酸复合膜。

在生产过程中存在诸多影响离子膜电解槽正常运行的因素，采取有效预防措施日渐重要。

1 离子膜电解的基本原理在离子膜电解槽生产工序当中，会将具有一定选择渗透特点的阳离子交换膜安装至阴阳极半壳当中。

当通电的情况下，此时位于阳极室的盐溶液就会与阴极室内的水溶液发生电解反应，阴极室内生成氢气、氯气与氢氧化钠溶液。

阳极：2Cl-→Cl2+2e-阴极：2H2O+2e-→H2+2OH-化学反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2由于位于阳极室盐水当中的氯化钠在电解的作用下会分解为钠离子与氯离子，而氯离子在阳极室当中电子丢失后变为氯气，并且钠离子会在电流的作用下经过离子交换膜到达阴极室，而因为阴极室当中的水在电解作用下形成氢离子与氢氧离子，氢离子在阴极室获得电子变为氢气，同时由阳极室转移的钠离子和氢氧离子进一步形成氢氧化钠物质。

因为电解溶液内部的钠离子会被离子膜选择性渗透，所以就会得到纯度较高的烧碱物质。

2 影响离子膜电解槽的因素2.1 溶液影响2.1.1 阳极液浓度实际生产中如若阳极液内部氯化钠溶液浓度偏低，那么水与钠离子的反应就相应增多，导致水电解加快。

阴极室中氢氧离子会出现反向渗透至阳极室，使得电流效率降低。

同时阳极室内部氯离子转移到阴极室，就会使得碱液中含盐量加大。

（山东海力化工股份有限公司，山东淄博）摘要：本文针对本公司离子膜电解槽电压升高的原因进行了深入细致的分析，同时提出了应对措施。

关键词:离子膜电解槽电压升高原因分析原盐槽电压是考核离子膜电解槽运行性能的重要技术经济指标,是考核电解生产是否正常的标志，它与能耗有极其密切的关系,直接影响离子膜烧碱的生产成本,因此在实际生产中力求低的槽电压。

山东海力化工股份有限公司氯碱厂(以下简称“海力氯碱厂”)离子膜电解槽二期装置是采用氯工程n-BITAC型膜极距电解槽,产能20万t/a，离子膜电解槽三期装置是采用旭化成NCZ-2.7型膜极距电解槽,产能20万t/a，离子膜均使用旭硝子F8080A型离子膜，至今均已运行10年以上,电解槽已多次换膜。

2023年3月份两期装置电解槽电压均出现不同程度的上升,严重影响装置的能耗，现对影响电压的因素进行分析并针对性制定处理措施。

一、电解槽电压数据统计2023年3月4日-3月9日氯碱电解槽电压上涨明显，其中氯碱二期单台电解槽平均上涨7.90V，折合单元槽电压上升49.4mV；氯碱三期单台电解槽平均上涨6.20V，折合单元槽电压上升44.3mV，3月10日后电槽电压趋于平稳，部分电槽电压有下降趋势，截止3月14日各电槽电压降低1-3V。

二期装置电解槽电压变化情况如下图所示：二、电解槽电压上升原因分析造成电解槽电压上升的原因比较多，例如电流密度升高、氢氧化钠浓度高、阳极液 NaCI 浓度低、离子膜被污染，电阻升高、阳极液 pH 值低、、阴阳极液循环量低、阴极液温度低、离子膜泄漏、极网涂层脱落、阴阳极压力低和压差小等。

结合我公司实际运行工况，初步判定电压上升原因为离子膜被杂质污染。

1、原盐进厂情况3月1日至3月12日共进原盐499车，分别为供应商A 368车、供应商B 77车，供应商C 46车、供应商D 8车， 2月至3月供应商B和供应商C进厂原盐共计9847.83t，其中供应商B共计2749.22t，供应商C共计7098.61t。