４ 第２期 ２０１０年２月 中国氯碱
Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ Ｎｏ．２
Ｆｅｂ．．２０１０
ＢｉＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽运行中出
现的问题与处理措施
王世荣 ，刘 敏。
（１．淄博职业学院化学工程系，山东淄博２５５３１４；
２．山东大成农药股份有限公司鲁昊公司，山东淄博２５５００９）
摘要：通过对复极式离子膜电解槽运行中受到入槽低浓度盐水的侵害和入槽高浊度盐水浸泡而出
现的异常问题进行跟踪监测分析，提出了延长电解槽运行寿命，提高装置运行性能的有效措施。介绍
了美国杜邦Ｎ～９８２膜在受到高浊度盐水浸泡后，使之性能再生的措施。
关键词：复极式离子膜电解槽；阳极液；淡盐水；浊度；措施
中图分类号：ＴＱ１５１．１ ５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—１７８５（２０１０）０２—０００４－０４
Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＢｉＴＡＣ－８６６ ｂｉｐｏｌａｒ ｉｏｎｉｃ
ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＷＡＮＧ Ｓｈｉ—ｒｏｎｇＪ，ＬＩＵＭｉｎ
（Ｉ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｉｂｏ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｉｂｏ ２５５３ １ ４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｌｕｈａｏ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｄａｃｈｅｎｇ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｉｂｏ ２５５００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｐｏｌａｒ
ｉｏｎｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｌｅｔ ｂｒｉｎｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ
ｉｎｌｅｔ ｂｒｉｎｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｄｕｐｏｎｔ Ｎ－９８２ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｆｔｅｒ ｅｒｏｓｉｏｎ ｂｙ ｈｉｇｈ
ｔｕｒｂｉｔｙ ｂｒｉｎｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｐｏｌａｒ ｉｏｎｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ；ａｎｏｌｙｔｅ；ｄｅｐｌｅｔｅｄ ｂｒｉｎｅ；ｔｕｒｂｉｔｙ；ｍｅａｓｕｒｅ
离子膜法电解饱和盐水溶液制取烧碱约占我国
烧碱生产能力的６９％．随着离子膜法制烧碱装置国
产化技术的不断进步，离子膜法制碱终将取代传统
的隔膜法制碱。而复极式离子膜电解槽与单极式离
子膜电解槽相比，前者具有电流效率高、电耗低、占
地面积小、电解槽配件数量较少和单槽碱产量高等
优点【１１．已成为离子膜烧碱生产装置更新换代、提高
产能的首选。山东省某离子膜法制碱公司在２００３年
由３．５万 扩产至６万ｔ／ａ烧碱，新上２台ＢｉＴＡＣ一
８６６复极式离子膜电解槽．在装置运行后由于各种
因素的影响，出现了２次比较严重的操作失误，导致
电解槽阳极室内进入１次过酸性低浓度盐水和１次
高浊度（ＳＳ＞２６０￣１０ ）的精制盐水。对２台电解槽采
取了不同的紧急处理措施后，经监测分析．运行至今 情况良好。
１离子膜法电解的工作过程
１。１ ＢｉＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽的结构
复极式离子膜电解槽是由１块阳极终端板。若
干块中间单元和１块阴极终端板组成．利用１４根紧
固螺栓压紧成压滤机式 其电极尺寸为１ ４００ ｍｍＸ
２ ３４０ ｍｍ，有效面积为３．２７６ ｍ ，密封压边为３０ ｍｍ。
在２个单元之间安装１张离子交换膜。将阳极室与
阴极室有效地分开。
１．２ ＢｉＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽制烧碱工艺
流程
阴极液系统中的循环碱液经流量调节．加入适
量的高纯水后，使碱液中ＮａＯＨ质量分数控制为
２８％－３０％，通过烧碱换热器使碱液温度达到７０￣８８℃，
第２期 王世荣．等：ＢｉＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽运行中出现的问题与处理措施 ５
并经电解槽底部的碱液分配器进入．分配到电解槽
每个阴极室。
二次精制合格的盐水经盐水预热器（正常开车
时很少用）预热后，与高纯盐酸、循环淡盐水在混合
器中混合，使之显酸性，但ｐＨ值须大于２。然后送入
电解槽底部的盐水分配器分配到每个阳极室。
从电解槽流出的淡盐水通过流量控制阀加酸，
调节ｐＨ值为１．５～２．０，进入阳极液接收罐，再用淡盐
水泵送出，分成２路，一路与新鲜精盐水混合后送往
电解槽，循环使用．另一路送往脱氯塔进行脱氯。
从电解槽阳极侧产生的湿氯气经氯气总管去氯
气处理系统。
电解槽溢流出的烧碱依靠重力流入碱液循环
罐，由碱循环泵分成２路，一路产品添加纯水，经碱
液换热器后．温度达到７０～８８ ｃＣ，作为循环碱返回电
解槽，另一路通过冷却器后输送到烧碱罐区或直接
送往离子膜烧碱蒸发工序。
电解槽阴极侧产生的湿氢气经氢气总管去氢气
处理系统。
电解槽周边设备装置的工艺流程如图１所示。
２ ＢｉＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽操作事
故的经过与处理措施
２．１ 操作事故的经过
２．１．１ 螯合树脂塔再生酸洗水进入电解槽的原因与
处理措施
２００８年ｌ０月２８日上午。２台新上的ＢｉＴＡＣ一
８６６复极式离子膜电解槽按照操作规程要求运行电
流为１６．４ ｋＡ，各项指标都在控制范围之内，生产情
况正常。此时３塔串联，运行Ａ树脂塔被切换出来
进行再生，再生到酸置换时。由于该公司３塔串联的
树脂塔再生操作时采用手动操作，装置上位运行仅
有１个多月的时间，加上控制盘上的按钮较多，且标
注不是很清楚，引起了误操作．错把酸置换的高纯水 送进了二次精制后的人槽盐水罐内，又被送进电解
槽的阳极室内，导致入槽盐水的质量浓度小于
１８０ ｇ／Ｌ，电解槽总电压急剧升高。后来．该操作人员
发现自己的误操作，立即向生产调度汇报，但是调度
没有立即采取停车操作，而是向相关领导汇报，由于
领导不在生产现场．调度安排质检人员对人槽盐水
取样分析后，才采取了停车操作，延迟了停车。
这次生产事故的发生．造成了人槽盐水浓度低．
而且把树脂塔内再生树脂的Ｃａ２＋．Ｍｇ２＋杂质以及悬
浮物带人电解槽的阳极室内。众所周知，如果阳极液
中氯化钠的质量浓度偏低，会增加水的渗透量。磺酸
层的亲水性强于羧酸层，在正常情况下，水的伴生摩
尔量（即水的迁移量）为４ｍｏｌ／Ｌ，当阳极液的质量浓
度为１９０～２１０ ｇ／Ｌ时，水能正常通过离子交换膜的
２层到达阴极室，当盐水浓度低时，通过膜的迁移水
量会大大增加，过量的水透过磺酸层而未通过羧酸
层，停留在２层之间，造成离子膜鼓泡。透水量的增
加．不仅会出现电解水的现象，降低电流效率。水的
输送量也会超过膜承载液体的能力，长期在低浓度
氯化钠下运行，能引起整个膜的分层。造成膜起泡及
电流效率严重下降【１】。
出现上述操作失误事故后，将该２台电解槽采用
精盐水置换冲洗阳极侧的磺酸层，置换后对２台电槽
的运行指标进行检测分析，检测数据如表１所示。
表１ 电解槽进入酸性低浓度盐水后运行时的检测数据
从表１的分析数据可以看出，经过盐水置换后，
电解槽的运行指标明显偏离控制指标要求，电解槽
的性能已出现了恶化。
Ｖ２ｌ２一阳极液罐；Ｖ２ｌ３一阴极液罐；Ｖ２ｌ４一负压水封；Ｖ２１５－－ＪＥ￣水封；Ｖ２ｌ６一氢气放空洞；Ｒ２１１一电解槽；Ｅ２ｌ７一进槽碱换热器
图１ Ｂｉ
ＴＡＣ一８６６复极式离子膜电解槽周边设备装置工艺流程图 ６ 中国氯碱 ２０１０年第２期
为此，对电解槽进行拆卸，对受损的离子膜进行
全面检查。在检查中发现，在位运行的牌号为Ｆ一
８９６４离子膜出现较为严重的膜鼓泡现象，鼓泡直径
为１ ５ ｍｍ．因此槽电压高，氯气体积分数低于
９５％，电流效率也严重下降。采用一般的盐水置换冲
洗方法是无法去除膜深层的沉积杂质，解决不了膜
起泡的问题，膜性能不可恢复。基于这种情况，于
２００３年１１月２３日．采用更换离子膜的办法解决这
一问题，同时防止电极涂层在恶劣的操作环境下出
现涂层剥落的现象。将１ 电解槽更换为日本产的
Ｆ～８０２０膜，２ 电解槽更换为美国杜邦产的Ｎ一９８２
膜．并于当年１１月２４日送电开车运行，电解槽运行
指标恢复正常。
２．１．２树脂塔被贯穿．浊度偏高的精制盐水进入电
解槽的原因与处理措施
前期更换成新膜的２台电解槽在２００４年度运
行指标平稳，起伏不大，电槽运行状态良好。
电解槽运行至２００５年１月６日，一次盐水岗位
上的浮上澄清桶和配套的凯膜过滤器的能力下降。
操作人员为了提高生产能力，采用了原来欲停止使
用的１ ０００ ｍ 改良型道尔澄清桶，这样一少部分粗
盐水澄清后经过砂滤器后直接进入酸碱中和箱，将
盐水的ｐＨ值调制合格后，进入一次盐水罐内。由于
改良型道尔澄清桶内的盐水返混，浊度很高的盐水
进入砂滤器后，砂滤器被瞬间贯穿，后经过酸碱中和
箱流人一次盐水罐内，这些浊度高的盐水被送进二
次精制的螯合树脂塔内，造成树脂塔被贯穿，导致离
子膜电解槽内膜孔被严重堵塞，槽电压急剧升高。一
次盐水的操作人员发现这一严重操作事故后，立即
向生产调度进行了汇报．调度没有立即采取紧急停
车．而是让化验分析人员对进槽盐水进行分析后停
车处理，此时，入槽盐水的浊度已经严重超标（ＳＳ＞
２６０￣１０ ）。停车后采用合格盐水反复冲洗置换电槽
内存留的不合格盐水，以达到清洗离子膜表面堵塞
微孔的目的。后来开车运行电流为７ ０００ Ａ时．再次
进行盐水置换操作．置换后的取样分析结果表明１
电解槽运行一年后，运行指标严重偏离正常值．已不
能满足生产需要，但是 电解槽经过盐水冲洗处理
后的运行情况基本能够达到运行指标要求的下限。
针对这种情况，于２００５年２月８日将１ 电解槽的
Ｆ一８０２０膜更换为Ｎ～２０１０膜，而２ 电解槽留待观
察，进一步分析运行数据，再行处理。
２＿２操作事故发生后采取的措施
（１）强化操作人员上岗前的理论学习和操作培 训。进行严格的考试，合格者才能持证上岗。
（２）严格控制入槽精制盐水的各项指标，满足离
子膜电解槽正常生产运行要求，决不能让不合格的
盐水、碱液进入离子膜电解槽内。合格入槽盐水的指
标要求如表２所示圜。
表２二次盐水精制后盐水的质量控制指标
控制 指标 控制 指标 控制 指标 项目 要求 项目 要求 项目 要求 ＮａＣ１／（ｇ・ ） ３３０１０Ｏ－ ＂（ｓ ，１Ｏ ＜０．０５ （Ｎｉ２＋）／１０。６ ＜０．０１
ｐＨ值 ＞８ ｗ（ＢａＺ＋）／ｌＯ。６ ＜Ｏ．５ ｗ（Ｍｎ １０ ＜ｏ．０１ ｗ（Ｃａ２￣＋Ｍｇ ／１０。９ ≤２０ ｗ（ＳｉＯｚ）／１０。６＜５ ｗ（ＳＳ）／ｌｏ ＜１ ｗ（Ｎａ￣ＳＯ．）／（ｇ・Ｌ一 １ ＜７ ｗ（Ａｌ￣）／１０ ＜０．１ ｗ（ＴＯＣ）／ｍ ＜１０ ｗ（ＮａＣｌＯ３）／（ｇ・Ｌ－‘１＜２０ ｗ（Ｆｅ３＋）／ｌＯ ＜０．２ ｗ（ＡＶ－Ｃｌ２）／１０ 无 温度／ｏＣ＜６０＋５ ｗ（Ｆ）／１０ ＜０．２
（３）为保证进槽盐水的浊度不超标，把从一次盐
水生产工序送到二次精制工序的盐水（其浊度已经
小于ｌｘｌ０ ），用经过整修的准备淘汰的精盐水板框
过滤机过滤。这样，使进人螯合树脂塔内的盐水浊度
能够完全满足树脂塔的操作条件。
（４）提高螯合树脂塔自动再生的程度，强化再生
程序。为了防止从树脂塔内流出的塔后盐水酸度或
碱度超标，使之能够达到入槽指标要求，在树脂塔后
的盐水管道上安装了ｐＨ自动监测仪，随时在线监
测塔后盐水的ｐＨ值，防止再生后置换的酸或碱液
因操作失误而进入精制盐水罐内。
（５）严格控制入槽盐水添加淡盐水的量，并根据
运行电流变化控制进人电解槽的流量．出槽阳极液
浓度控制在１９０～２１０舡，ｐＨ值必须大于２；控制人
槽阴极液循环量和添加高纯水的流量．并根据不同
的运行电流对应不同的流量，保持碱液中ＮａＯＨ的
质量分数为（３２．０±０．５）％，以避免电流效率下降。要
通过采用现场手动调节的方式和总控室ＤＣＳ自动控
制调节相结合的方式，实现上述控制要求，并始终保
持氢气和氯气的差压控制在（３．５＋０．２）ｋＰａ。
（６）极化电流送上后，使用万用电表测量并记录
所有单元槽电压。要满足表３所示的指标要求，以抵
消因原电池而产生的反向电流，应能正确使用极化
电流装置【３Ｊ。 表３ 调节极化整流器的电流设置要求
槽温／℃ 极化电流
＜４０ ２０ Ａ恒定电流控制
４Ｏ～７０ ２００ Ｖ恒定电压控制（每个单元电槽保持１．６～１．８ Ｖ）
＞７０ ３６ Ａ恒定电流控制
（７）阳极液的ｐＨ值应控制为３．０－３．
５。在一定
