复极式自然循环离子膜电解槽

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。

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。

氯碱化工离子膜烧碱电解槽电压测量系统一、测量离子膜电解槽单元电压的必要性目前新建离子膜烧碱项目都采用高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽，复极式电解槽是多个装有离子膜的单元槽的串联，每张离子膜在通过一定直流电流作用下而形成一定电压分布。

影响槽电压的因素较多，例如氢氧化钠浓度、阴/阳极液循环量、操作温度、盐水中杂质、阳极液PH值、阳极液中氯化钠浓度等。

电解槽电压正常与否代表着膜的性能好坏以及单元槽阳极阴极活性状态，为了使离子膜能够长期稳定地保持较高的电流效率和较低的槽电压，降低直流电耗，延长离子膜的使用寿命（离子膜昂贵），不因误操作而使膜受到损害，同时最大限度地减少电槽管理费用（不用人工进行测量测量每个单元槽电压，从而降低人工测量所需的成本）。

现在许多离子膜烧碱厂家实施了对每个膜上的电压或者膜分组的电压测量。

精确测量到离子膜槽电压后，可以指导操作人员或电槽管理人员更加优化电解系统工艺操作，使电解槽在最佳状态运行，这样不但能提高成品碱质量，最主要的好处能使每张膜上的电压降升高减慢，长期优化运行会节省大量直流电耗，也能延长膜的使用寿命。

降低电耗以及延长膜的使用寿命等于为企业创造效益。

所以很有必要对每个单元槽电压及时检测及记录，以便加强电槽数据准确分析提高生产管理水平，进而极大提高经济效益。

目前众多已经建成的离子膜厂家都很重视这项工作，从生产面来讲都把这项工作纳入技改或大修项目来实施，对于新建项目在基本建设阶段就已经作了设计，工程建设阶段加以实施。

二、现状经过调查国内众多离子膜烧碱企业，在2005年以前建设的项目很少对每个单元槽电压进行详细的自动测量，只是粗略对整个电解槽进行两段式测量，即把整个单元槽平均分成两组，采用电桥原理测量不平衡电压，这样很难准确判断某个单元槽和离子膜使用好坏，出现问题也很难及时准确找到故障位置。

虽然每班有人工用万用表的测量，但毕竟是是断续的，测量精度很低，测量危险而且需要人力资本的长期投入。

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。

复极式离子膜电解槽1 范围本标准规定了复极式离子膜电解槽的产品分类、型号标志方法、规格参数、技术要求、试验方法和检验规则。

本标准适用于氯碱工业用复极式离子膜电解槽。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 191 包装储运图示标志GB/T 11199 离子交换膜法氢氧化钠JB/T 4730.5 承压设备无损检测第5部分：渗透检测HG 20592 钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）GB/T 699 优质碳素结构钢GB/T 700 碳素结构钢GB/T 1220 不锈钢棒GB/T 1804 一般公差线性尺寸的未注公差GB/T 2965 钛及钛合金棒材GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板GB/T 3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分GB/T 3621 钛及钛合金板材GB/T 3623 钛及钛合金丝GB/T 5117 碳钢焊条GB/T 5231 加工铜-化学成分和产品形状GB/T 5235 加工镍及镍合金-化学成分和产品形状GB/T 7935 液压元件通用技术条件GB/T 9460 铜及铜合金焊丝GB/T 15620 镍及镍合金焊丝YB/T 5091 惰性气体保护焊接用不锈钢棒及钢丝JB 4726 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件LXAB研字试01 离子膜电解槽阴极网涂层试验LXAB研字试02 离子膜电解槽阳极网涂层试验LXAB质字规01 进货检验规定3 产品分类、型号标志方法和规格参数3.1 产品分类复极式离子膜电解槽根据介质循环方式、极距大小和电解电流密度的高低分为强制循环低电流密度电解槽、自然循环高电流密度电解槽和自然循环零极距高电流密度电解槽三种类型。

3.2 型号标志方法□ B □□ - □单元槽面积（m2）电解电流密度（H-高电流密度，低电流密度不加字母）极距（Z-零极距，有极距不加字母）电极联接方式（B-复极式离子膜电解槽，M-单极式离子膜电解槽）介质循环方式（N-自然循环，F-强制循环）标记示例：NBZH-2.7表示自然循环、复极式离子膜电解槽、零极距、高电流密度、单元槽面积为2.7 m2。