离子膜电解槽的腐蚀形式及防止方法
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氯 碱 工 业Chlor - Alkali Industry 第55卷第7期2019年7月Vol. 55, No. 7Jul. , 2019【材料与设备】离&濮电解槽泄漏矗对措施申强*,贺永斌,李少芳,杭燕虎* [作者简介]申强(1984-),男,2008毕业于西安文理学院精细化学品生产技术专业,至今就职于氯碱分厂。
[收稿日期]2019-04-10(陕西北元化工集团股份有限公司,陕西 榆林719319)[关键词]离子膜电解槽;泄漏;腐蚀;槽电压[摘 要]总结了离子膜电解槽泄漏处理经验,包括:电解槽半壳及密封点泄漏,电解槽进液软管泄漏,单元槽内部泄漏,阴阳极液出液总管泄漏。
[中图分类号]TQ114.15 [文献标志码]B [文章编号]1008-133X(2019)07 -0033 -02Measures against leakage of ion-exchange membrane electrolyzersSHEN Qiang , HE Yongbin., LI Shaofang , HANG Yanhu(Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co. , Ltd. , Yulin 719319, China)Key words : ion-exchange membrane electrolyzer ; leakage ; corrosion ; cell voltageAbstract : The experience in treating leakage of ion-exchange membrane electrolyzer was summarized.The leak positions included half shells of electrolyzer and their sealing points , inlet hose of electrolyzer , inside of electrolyzer element , cathode and anode effluent main pipes.陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司烧碱生产装置由2个电解工段组成,每个工段有2条生产线,每条生产线日产600 t (折100%)烧碱,日产烧碱共2 400 t 0该装置共有24台伍迪BM2.7型单独单元复极式离子膜电解槽,每台电解槽由196 个单元槽组成。
影响离子膜法电解槽正常运行的因素及控制钟建云;王冀锋【摘要】分析离子膜法电解生产过程中,影响电解槽运行的因素有:盐水中的杂质,盐水浓度,电解液酸度,阳极液浓度,电解槽操作温度,氯酸盐,及操作是否得当.只有通过严格的工艺管理,保证工艺指标,才能使电解装置长周期安全稳定运行.【期刊名称】《氯碱工业》【年(卷),期】2016(052)009【总页数】8页(P20-27)【关键词】离子膜;电解槽;盐水;电解液;操作温度;氯酸盐;操作;运行条件【作者】钟建云;王冀锋【作者单位】青海盐湖海纳化工有限公司,青海西宁810000;青海盐湖海纳化工有限公司,青海西宁810000【正文语种】中文【中图分类】TQ114.262Ca2+、Mg2+:在膜内形成氢氧化物沉淀,使槽电压升高,电流效率下降。
Ca2+主要使电流效率下降,槽电压略有升高。
Mg2+主要使槽电压升高,电流效率略有下降。
Fe3+:在膜上形成杂质层,含量低只影响槽电压,含量高时也影响电流效率。
Ba2+、I-:在膜内形成结晶沉淀,使槽电压略有升高,电流效率略有下降,主要影响电流效率。
Ni2+:在膜上形成杂质层,主要影响槽电压。
Si2+、Al3+:形成化合物,主要影响电流效率。
在膜上形成杂质层,使电流效率下降。
TOC:污染离子膜,使槽电压升高[1]。
1.1 Ca2+、Mg2+杂质离子含量高的原因及影响一次盐水pH值为9~11,在碱性条件下,部分Ca2+、Mg2+杂质以Ca(OH)2、Mg(OH)2形式存在,这些微小胶粒附着在树脂表面,减少了树脂使用面积,降低了树脂的吸收能力,且螯合树脂只对离子态的Ca2+、Mg2+有交换能力,从而造成分子态的Ca、Mg在螯合树脂塔内未脱除而进入电解槽。
在酸性条件下,分子态的Ca、Mg转化成离子状态,使得阳极液中Ca2+、Mg2+含量远远超过二次精制盐水中检测的量,造成杂质离子沉积在膜上,影响电流效率及槽电压,这种情况在盐水质量差时时有发生。
科学论坛幸福生活指南 2018年第48期143幸福生活指南离子膜电解槽的运行管理李如松河北冀衡化学股份有限公司 河北 衡水 053000摘 要:通过对进电解槽盐水质量.进树脂塔盐水温度.电槽加酸.氯酸盐含量.电解槽压差及开停车操作的管理和控制,延长离子膜的使用寿命,降低生产成本,为公司争取利益最大化。
关键词:电解槽.离子膜.盐水.树脂塔.压差.氯酸盐作为离子膜法烧碱装置的重要设备——离子膜电解槽的运行管理尤为重要。
较好的管理能使离子膜长期稳定的保持较高的电流效率和较低的电压,从而稳定直流电耗,延长离子膜的使用寿命,我公司采用的是北化机自然循环复极式电解槽,一期四台电解槽换膜至今已一年多,电流效率仍保持97%以上。
1.更换离子膜的操作注意事项 我公司采用的是旭化成的F6801型膜,是一种全氟磺酸/羧酸复合膜,尺寸是1350mm*2465mm. 1.1单元槽垫片的粘贴 在单元槽上粘贴垫片时要先清理电解槽,用纯水冲干净.风干,垫片本身要拉伸,阳极垫片各内边沿与单元槽的边框内侧对齐,阴极垫片向极网内侧靠近3mm ,如果出现阳极垫片的位置比阴极垫片更突出于电解槽内侧,在阳极垫片的突出位置,在以后运行中离子膜会局部产生气泡,出现针孔,造成损伤。
1.2装膜时发生褶皱装膜时膜没有完全平整的贴在单元槽的阳极侧,局部有褶皱,在电解槽通电运行后,有褶皱的部位易产生龟裂和针孔,对离子膜造成不可恢复的损伤。
1.3离子膜阴阳极装反的后果装膜时若将离子膜装反,使磺酸层在阴极侧,羧酸层在阳极侧,在生电流后,会使整张膜起水泡,槽电压急剧升高,电流效率下降。
1.4单元槽的安装使用后,若更换位置需遵循的原则以中间零电位,划分出电解槽的A 区(零点电位以前)和B 区(零点电位以后),初次安装新电解槽送电前单元槽的排列顺序可以变更,一经通电后,其顺序不得随意变更,否则会造成电极涂层脱落。
如因单元槽更换等原因需变更位置,必须遵守以下原则:1.A.B 区内的单元槽在本区域内可以随意变换位置;2.A 区内的单元槽可以调至B 区;3.B 区内的单元槽严禁调至A 区使用。
第十七届氯碱技术年会论文专辑21离子膜电解槽故障成因分析李楚新 (岳阳石油化工总厂环氧树脂厂,岳阳414014)摘要以我厂2万t/a离子膜装置为例,对旭化成强制循环离子膜工艺的电解槽结构进行综述:针对电解槽在运行过程中出现的膜漏、膜穿孔、膜针孔、槽框极板击穿、槽框泄漏、垫片老化等现象的成因进行了具体分析,并提出了相应的解决问题的办法,要尜建立时离子膜电解槽表征的主要工艺参数(如:槽电压、电流效率,直流电耗)进行定期检测制度,为以后离子膜装置的工艺操作提供可操作性依据。
针对出现的问题进行及时处理.确保离子膜电槽长时期高电效、低电耗平稳运行。
关键词电解槽故障离子变换膜成因槽框前言1.2生产实际中造成的槽框故障分析离子膜电解槽是整个离子膜工艺的核心,离子膜电解槽槽框故障主要表现为:槽框离子膜电解槽的核心部件由槽框、离子交换膜、泄漏.阳极、阴极焊点松脱,阳极面板腐蚀穿垫片等附件组成。
随着离子膜装置运行时间的孔,涂层脱落等。
某厂1万“a A套离子膜装延长。
离子膜电解槽的故障也日益出现(垫片的置于1998年5月份进行了一次性全部换膜,老化脱落、槽框泄褥、膜漏、膜起泡、膜针孔、阴在换膜过程中对出现故障的梧框进行了维修阳极网的穿孔等故障)。
直接制约离子膜装置及更换,发现焊点松脱严重,特别是阳极侧,几的稳定生产。
针对电解槽故障成因进行了具体乎每块槽框均有焊点松动,这与旭化成强制循分析,为以后现场工艺调整提供参考。
环工艺有关,特别是开停车次数多的情况下,l离子膜电解槽槽框故障成因分析槽内压差变化大,易造成槽内阴、阳极扳的变1.1旭化成强制循环电解槽单元槽的结构形.使焊点松动,破坏离子交换膜。
这种单元糟舶中间隔板是一块8 rnIn厚阳极面板腐蚀穿孔,1998年8月,发现1的Ti—Fe—Sus三层复合板。
外框条是Sus 万√a B套离子膜装置的第3、19、42槽框均在316L与复合板条组组焊而成。
阳极侧的衬阳极侧靠上边缘部位被腐蚀穿孔,穿孔面积一扳、筋板、厚扳均为Ti材,阴极侧为不锈钢。
氯碱工艺离子膜电槽中硫酸盐的控制浅谈摘要:关于碱金属氯化物水溶液电解生产氯和高纯度碱金属氢氧化物溶液的方法,更特殊地说,有关在盐水重饱和之前,向淡盐水中加入钙离子,控制硫酸盐杂质浓度的方法。
关键词:离子膜电解;盐;氯碱工艺引言将碱金属氯化物转换成碱金属氢氧化物和氯气,一般考虑使用的商品电解槽均集中在以下三种通用的类型,隔膜槽、水银槽和离子膜槽。
离子膜电解槽使用一张或多张离子膜将阴极室和阳极室分开。
该膜是选择性渗透的,也就是说,可选择性渗透阴离子或者阳离子。
一般使用的选择性渗透膜是选择性渗透阳离子的。
离子膜电解槽的阴极室产物是比较高纯度的碱金属氢氧化物。
从离子膜电解槽生产出的阴极室产物或叫电槽母液,比隔膜碱纯度更高,同时浓度也更高些。
离子膜型氯碱电解槽对进料盐水中的硫酸盐很敏感,从阳极室迁移来的碱金硫酸盐通过隔膜进入阴极室。
,在高浓碱的环境下,它将超过硫酸盐的溶解度。
当硫酸盐达到强碱性,在离子膜内沉积下来,使膜受到破坏。
在阳极液中硫酸盐浓度高于每升几克就能引起硫酸盐在离子膜内沉识。
离子膜的破坏是造成膜电解槽电流效率逐渐降低的原因。
并导致膜的物理结构的破坏。
在高浓度条件下,其溶解度高于硫酸。
当硫酸盐到达强碱性的时候,硫酸盐会沉淀在离子膜中,造成薄膜的破坏。
当阳极溶液中的硫酸根浓度超过数公升时,会导致离子膜中的硫酸盐沉淀。
离子膜腐蚀是导致薄膜电流效率逐步下降的主要因素。
从而使薄膜的物理结构发生变化。
一些常用的化学试剂可以阻止硫酸钙的溶出。
常用的抗硫酸盐的添加剂是磷酸酯,清洗剂,或两者结合。
而硫酸盐处于有效的钙(镁)溶解性抑制剂中。
事实上,只有在极低浓度的情况下才能使用,所以它们对岩盐的效果更好,只要添加少量的不溶钙质就能将坚硬的石膏粒子覆盖起来。
在分散的碳酸钙中。
在微粒的表面上,会形成一种不溶性的涂料,从而阻止Caso4,使其与海水相融。
如果被大量的分散或者以石膏的形式存在,那么它们的作用就很小了。
另外,加入这些物质后,离子膜不能共存,对膜电槽运行产生不良影响。
离子膜电解槽的腐蚀形式及防止方法摘要:本文简单介绍了离子膜电解槽的电解反应原理和离子膜电解槽的类型,分析了离子膜电解槽形成几种腐蚀形式的原因及防止方法。
关键词:离子膜电解槽腐蚀形式防止方法一、离子膜电解槽电解反应的基本原理离子膜电解槽电解反应的基本原理是将电能转换为化学能,将盐水电解,生成NaOH、Cl2、H2,如图1所示,在离子膜电解槽阳极室(图示左侧),盐水在离子膜电解槽中电离成Na+和Cl-,其中Na+在电荷作用下,通过具有选择性的阳离子膜迁移到阴极室(图示右侧),留下的Cl-在阳极电解作用下生成氯气。
阴极室内的H2O电离成为H+和OH-,其中OH-被具有选择性的阳离子挡在阴极室与从阳极室过来的Na+结合成为产物NaOH,H+在阴极电解作用下生成氢气[1]。
图1 离子膜电解槽电解反应的基本原理示意图二、离子膜电解槽的类型离子膜电解槽按照单元槽的结构形式不同,分为单极式离子膜电解槽和复极式离子膜电解槽。
单极式离子膜电解槽是指一个单元槽上只有一种电极,即单元槽是阳极单元槽或阴极单元槽,不存在一个单元槽上既有阳极又有阴极的情况。
复极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上,既有阳极又有阴极(每台离子膜电解槽的最端头的端单元槽除外),是阴阳极一体的单元槽[2]。
三、离子膜电解槽通常的腐蚀形式及防止方法离子膜电解装置(主要指单元槽,阴、阳极液进、出口总管等)通常存在三种腐蚀,即:化学腐蚀、间隙腐蚀、泄漏电流腐蚀[3]。
1.离子膜电解槽化学腐蚀产生原因及防止方法化学腐蚀主要是阴阳极系统不同的化学介质对材料的腐蚀。
在阴极系统中,主要是90℃的32%(质量分数)NaOH对材料的腐蚀,在阴极系统,各公司选用的材料大致有三种:镍(Ni)、不锈钢(SUS310S或00Cr25Ni20)和非金属材料(CPVC、PVC+FRP、PEFE、PFA等),但在既要耐NaOH腐蚀又要导电的部位(如阴极盘、阴极筋板、阴极网等),最好还是使用镍(Ni)材料,因为Ni 既有良好的耐碱腐蚀性,又是电阻较低的材料。
第57卷第5期2021年5月氯 碱工业Chlor-Alkali IndustryVol.57, No. 5May, 2021【电解】离子膜酸化原因及处理方法董雷%于海军(黑龙江昊华化工有限公司,黑龙江齐齐哈尔161033)[关键词]离子膜;酸化;电流效率;槽电压[摘要]分析离子膜酸化原因。
比较3个企业的离子膜被酸化前和酸化后的运行数据,说明离子膜的酸化 将导致槽电压大幅上升,离子膜效率下降。
给出不同企业不同类型离子膜酸化后的处理方法。
用对比数据说明:离子膜被酸化后,第一时间采取处理措施后,离子膜电流效率得到大幅度提升,电解槽电压得到大幅下降。
给出防 止离子膜酸化的方法。
[中图分类号]TQ114.262 [文献标志码]B[文章编号]1008 - 133X(2021 )05 -0013 -02Causes and treatment of ion-exchange membrane acidiflcationDONG Lei, YU Haijun(Heilongjiang Haohua Chemical Co. , Ltd. , Qiqihar 161033, China)Key words:ion-exchange membrane;acidification;current efficiency; cell voltageAbstract:The causes of ion-exchange membrane acidification are analyzed. The operation data of three enterprises before and after produced by acidification are compared. The data show that the acidification of ion-exchange membrane will lead to a sharp rise in cell voltage and a decrease in ion-exchange membrane efficiency. The methods of treating different types of ion-exchange membrane acidified in different enteq3rises are given. The comparison data show that the current efficiency of ion-exchange membrane is greatly improved and the voltage of the electrolytic cell is greatly reduced after the treatm ent measures are taken to the ion-exchange membrane acidified at the first time. The method of preventing ion membrane from being acidified is given.离子膜是氯碱装置重要的核心部件,离子膜性 能的优劣决定了氯碱主产品烧碱的产量与品质,离 子膜性能及使用寿命是决定氯碱装置运行状态的重 要标准。
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。
氯碱设备离子膜电解槽及阳极的应用分析发布时间:2023-03-08T02:17:07.803Z 来源:《福光技术》2023年3期作者:赵渊[导读] 离子膜电解法生产氯碱技术始于上世纪50年代初。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。
新特能源股份有限公司新疆乌鲁木齐 830014摘要:介绍了氯碱生产设备离子膜电解槽及阳极技术、设备现状及特点,总结了离子膜电解槽设备运行及控制中的管理重点,探讨了离子膜电解槽及阳极技术和产品的发展趋势。
关键词:氯碱设备;离子膜电解槽;阳极;应用现状;发展方向;氯碱工业以烧碱、氯气和氢气为主,是化学工业的基础原料产业,随着造纸、纺织、冶金、石油化工等行业的发展,应用领域不断扩展。
离子膜电解法是现阶段最成熟最经济的氯碱生产技术。
在国家环保政策的要求下,氯碱生产企业对氯碱设备节能降耗、绿色环保方面的要求越来越高,对其核心设备离子膜电解槽及电极进行研究是满足用户需求,使氯碱设备升级换代的基础研究工作,意义重大。
1 离子膜电解槽概况离子膜电解法生产氯碱技术始于上世纪50年代初。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。
每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
电解槽的阳极用金属钛网披敷活性涂层制成,阴极最初由碳钢网制成,上面涂有镍涂层,后改为镍基材涂覆催化剂活性涂层。
阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,最初采用的离子选择透过性膜材料在电解槽阳极室不耐氯腐蚀,使离子膜电解无法实现工业化应用。
至上世纪60-70年代,美国杜邦公司和日本旭化成公司相继在离子膜交换膜的开发和应用上实现了技术突破,为离子膜电解法制碱技术在氯碱工业化应用中奠定了坚实基础。
经过几十年生产实践,离子膜电解法凭借其生产工艺简单、产品质量及纯度高、总能耗低、无污染等技术优势,已取代水银法制碱、隔膜法制碱,成为氯碱行业技术进步的里程碑和发展方向。
2 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:2.1 蓝星北化机BMCA-2.5型单极式离子膜电解槽(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。
离子膜电解槽的腐蚀形式及防止方法
摘要:本文简单介绍了离子膜电解槽的电解反应原理和离子膜电解槽的类型,分析了离子膜电解槽形成几种腐蚀形式的原因及防止方法。
关键词:离子膜电解槽腐蚀形式防止方法
一、离子膜电解槽电解反应的基本原理
离子膜电解槽电解反应的基本原理是将电能转换为化学能,将盐水电解,生成NaOH、Cl2、H2,如图1所示,在离子膜电解槽阳极室(图示左侧),盐水在离子膜电解槽中电离成Na+和Cl-,其中Na+在电荷作用下,通过具有选择性的阳离子膜迁移到阴极室(图示右侧),留下的Cl-在阳极电解作用下生成氯气。
阴极室内的H2O电离成为H+和OH-,其中OH-被具有选择性的阳离子挡在阴极室与从阳极室过来的Na+结合成为产物NaOH,H+在阴极电解作用下生成氢气[1]。
图1 离子膜电解槽电解反应的基本原理示意图
二、离子膜电解槽的类型
离子膜电解槽按照单元槽的结构形式不同,分为单极式离子膜电解槽和复极式离子膜电解槽。
单极式离子膜电解槽是指一个单元槽上只有一种电极,即单元槽是阳极单元槽或阴极单元槽,不存在一个单元槽上既有阳极又有阴极的情况。
复极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上,既有阳极又有阴极(每台离子膜电解槽的最端头的端单元槽除外),是阴阳极一体的单元槽[2]。
三、离子膜电解槽通常的腐蚀形式及防止方法
离子膜电解装置(主要指单元槽,阴、阳极液进、出口总管等)通常存在三种腐蚀,即:化学腐蚀、间隙腐蚀、泄漏电流腐蚀[3]。
1.离子膜电解槽化学腐蚀产生原因及防止方法
化学腐蚀主要是阴阳极系统不同的化学介质对材料的腐蚀。
在阴极系统中,主要是90℃的32%(质量分数)NaOH对材料的腐蚀,在阴极系统,各公司选用的材料大致有三种:镍(Ni)、不锈钢(SUS310S或00Cr25Ni20)和非金属材料(CPVC、PVC+FRP、PEFE、PFA等),但在既要耐NaOH腐蚀又要导电的部位(如阴极盘、阴极筋板、阴极网等),最好还是使用镍(Ni)材料,因为Ni 既有良好的耐碱腐蚀性,又是电阻较低的材料。
在输送NaOH液体的部位,可采用SUS310S、非金属材料或钢衬里材料(如总管、包括阴极液进出口总管)。
在阳极系统中,世界各公司都无一例外地选用了耐腐蚀性能最好的金属材料—钛(Ti),当然在阳极液输送管等部位也有选用CPVC+FRP增强树脂等非金属
材料。
在离子膜电解装置中,Ti材料在通常使用情况下,其电位接近钝化区,通过溶液中的Cl2溶解后生成的次氯酸或次氯酸例子的氧化作用,来维持钝态。
Cl2+H2O→HCl+HClO
HClO+OH-→ClO-+H2O
因此,离子膜电解装置的阳极系统中,钛(Ti)材料表面有流动的含Cl2电解质溶液部位,有很高的耐腐蚀性,几乎是不腐蚀的。
2.离子膜电解槽间隙腐蚀产生原因及防止方法
2.1 间隙腐蚀产生的原因
在离子膜电解装置阳极系统的密封面部位,极易发生间隙腐蚀,其原因为:在单元槽阳极密封面部位,垫片与钛金属表面之间有时会形成很小间隙,电解质溶液进入间隙中,此间隙中溶液是不能流动的,因此,通过Cl2溶解生成氧化剂的量受到限制。
其反应过程:
Ti→Ti4++4e-
Ti4++4H2O→TiO2·H2O+4H+
锐态矿型水合氧化钛不能作为钝态膜,同时所产生的氢离子在原电池中还被还原为氢原子,消耗氧化剂,并在钛金属中溶解发生氢脆。
这样的腐蚀一旦产生便会急剧地进行,这样的腐蚀就是我们常说的间隙腐蚀。
顾名思义,缝隙腐蚀产生的部位,是在能存留电解质溶液又不能流动的太表面缝隙中,比如离子膜单元槽阳极密封面、阳极侧进出口总管的法兰密封面、所有阳极液进出口接管的钛法兰密封面等处[4]。
2.2 间隙腐蚀的防止方法
防止间隙腐蚀的对策:在离子膜电解装置中,目前常用的方法有三种,随着材料技术的新发展,今后还会有新的方法出现。
方法一:在钛密封面处涂微量贵金属并进行烧结的技术能有效防止间隙腐蚀。
目前常采用的贵金属为钌(Ru),将RuCl3盐酸水溶液涂覆在打磨、清洗干净的钛表面,在空气中和高温烧烤条件下(钛加温到暗红色),使RuCl3转化成金红石结构的RuO2,同时钛表面也形成金红石结构的氧化钛,通过调节加热温度和时间使钛密封面表面形成适当厚度的金红石型氧化保护膜,致密坚固,无电离子传导性,有很好的防止间隙腐蚀的作用。
这种处理方法的优点是价格低,不足之处是在加热时大型结构件会发生变形,同时在长期使用中,钛表面的保护膜一旦被划伤碰破,很快就会产生间隙腐蚀。
方法二:在钛结构的密封面处采用含有贵金属元素的钛合金材料,目前常用的有钛钯合金材料和钛钼镍合金材料。
采用这一材料结构的机理,就是在钛材中添加贵金属钯(Pd),与钛金属元素形成局部钝态电流电池,使钛(Ti)阳极极化达到钝态电位,从而不产生电化学腐蚀(间隙腐蚀)。
采用这种方法的优点是加工、组装方便,不用对工件表面进行加热,因而也就不会有受热变形问题,更主要的是这种结构不怕吊装、运输,特别是更换密封垫的划伤,能稳定地保持防间隙腐蚀的性能。
它的不足之处是相应的材料费用要贵一些,制造成本高一些。
方法三:采用耐腐蚀性好的材料,这就要求选择适合氯碱介质的非金属材料,同时要在结构方面解决好导电问题,目前尚存在一定的难度。
3.离子膜电解槽泄漏电流产生原因及防止方法
3.1泄漏电流产生原因
离子膜电解槽有槽内短路杂散电流和槽外对地两种泄漏电流,零电位在最中间一个单元槽时,无对地泄漏电流,零电位偏移时才有。
对于离子膜电解槽来说,由于每个单元槽在电解的过程中,均有一个相对的槽电压,所以,单元槽对于零电位有一定的电动势,在这种电动势的作用下,若有金属导体或具有导电离子的电解液,就会发生电流自高电动势的部位流向低电动势的部位,从而形成泄漏电流。
离子膜电解槽的总管是接地的,处于零电位,单元槽虽然和总管之间不存在金属导电连接,但通过进出口软管中的阴阳极电解液,可以形成泄漏电流[5]。
3.2 泄漏电流防止方法
3.2.1 复极式离子膜电解槽防止方法
复极式离子膜电解槽在防止泄漏电流腐蚀方面采取以下几种方法:
3.2.1.1整台电解装置的单元槽有良好的绝缘;
3.2.1.2在单台离子膜电解槽的氧化区(即高电位区)采用外加牺牲电极;
3.2.1.3在电解液总管内增加牺牲电极;
3.2.1.4整台离子膜电解槽的总管具有良好的接地装置;
3.2.1.5有效控制零电位的漂移。
3.2.2 单极式离子膜电解槽防止方法
单极式离子膜电解槽在防止泄漏电流腐蚀方面采取以下几种方法:
3.2.2.1整台电解装置的阴阳极单元槽有良好的绝缘;
3.2.2.2在单台离子膜电解槽中,不同组的单元槽外加不同的牺牲电极;
3.2.2.3整台离子膜电解槽的循环系统管路上外加牺牲电极;
3.2.2.4每台离子膜电解槽均安装有碱液滴流器(断电器);
3.2.2.5有效控制零电位的漂移。
四、结论
离子膜电解制烧碱是目前国内外最先进的生产烧碱的方法,为了确保离子膜电解槽的安全、稳定运行,必须深入了解离子膜电解槽产生各种腐蚀的原因及防止方法,才能够有效地避免离子膜电解槽发生化学腐蚀、间隙腐蚀或泄漏电流等影响正常生产的情况。
参考文献
[1] 聂巨亮. 离子膜电解工艺[J]. 河北化工,2010,33(6):53-54.
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