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        國產(chǎn)氯堿離子膜最新應(yīng)用情況

        2012-09-28 03:52:04楊振偉崔曉兵
        中國氯堿 2012年11期
        關(guān)鍵詞:電流效率全氟電解槽

        楊振偉,崔曉兵

        (中鹽常州化工股份有限公司,江蘇 金壇 213200)

        1 國產(chǎn)離子膜應(yīng)用情況回顧

        2010年5月14日,2張DF988離子膜在藍(lán)星(北京)化工機(jī)械有限公司的試驗(yàn)基地河北黃驊氯堿有限公司投入運(yùn)行。

        2010年6月30日,DF988離子膜在山東東岳氟硅材料有限公司1萬t裝置上投入運(yùn)行。

        2010年8月20日,30張 (1臺)DF988離子膜在中鹽常州化工股份有限公司AZEC-F2-563型電解槽上運(yùn)行。

        2011年12月7日,30張 (1臺)DF988離子膜在上海氯堿化工股份有限公司AZEC-F2-563型電解槽上運(yùn)行。

        2011年12月24日,DF988離子膜山東魯北化工股份有限公司在ICI-FM21SP電解槽上成功送電開車。

        2012年1月18日,DF988離子膜在江蘇蘇化集團(tuán)張家港有限公司的INEOS電解槽上成功應(yīng)用。

        2012年3月9日,DF988離子膜在贏創(chuàng)三征(營口)精細(xì)化工有限公司的DD350電解槽一次性送電成功。

        2012年4月1日,30張 (1臺)DF2801離子膜(帶犧牲芯材)在中鹽常州化工股份有限公司AZEC-F2-563型電解槽上投入運(yùn)行。

        2 全氟離子膜的結(jié)構(gòu)

        全氟羧酸磺酸復(fù)合離子膜主要由全氟磺酸/PTFE增強(qiáng)網(wǎng)布/全氟羧酸復(fù)合而成,全氟磺酸層和全氟羧酸層的外表面再涂親水涂層??拷帢O側(cè)的羧酸層為阻擋層,具有高正離子選擇滲透性,對Na+有高度的選擇性而阻擋OH-反滲透,電流效率取決于該層??拷枠O側(cè)的磺酸層具有高離子傳導(dǎo)性,電壓取決于該層。PTFE增強(qiáng)網(wǎng)布為離子膜的骨架,主要是為了提高膜的強(qiáng)度。離子膜的外表面的涂層主要是為了使電解槽產(chǎn)生的氣體能快速逸出,從而降低槽電壓。圖1為DF988離子膜截面的示意圖。

        由于對羧酸層和磺酸層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化以及對樹脂進(jìn)行了優(yōu)選,使得DF988具有較低的膜電阻和較高的電流效率,同時(shí),對鹽水中的雜質(zhì)離子具有較高的耐受性。DF2801由于在成膜過程中增加了犧牲芯材,增加了離子膜中離子的通道,使得DF2801離子膜具有更低的膜電阻和更高的電流效率。

        3 運(yùn)行電解槽介紹

        中鹽常州化工股份有限公司現(xiàn)有3套電解裝置,其中,6萬t/a燒堿裝置是日本旭硝子公司AZEC-F2-563型電解槽,為自然循環(huán)單極式離子膜電解槽,有效面積為1.71m2,設(shè)計(jì)電流密度為3.33 kA/m2,共計(jì)32臺,每臺電解槽有30個(gè)電解單元,1997年投入運(yùn)行,2003年進(jìn)行陰、陽極的再生重涂,并且經(jīng)歷了搬遷的過程,平均離子膜壽命>36個(gè)月。目前使用的離子膜是旭硝子F-8020、F-8030、F-8031及杜邦 N982TX、N2010TX、N2030TX。

        該公司于2010年8月20日在AZEC-F2-563型電解槽EM-307安裝30張國產(chǎn)離子膜,離子膜型號為DF988。2012年4月1日,在AZEC-F2-563型電解槽EM-312安裝30張國產(chǎn)離子膜,離子膜型號為DF2801。這2臺電解槽運(yùn)行至今,各項(xiàng)安全指標(biāo),工藝指標(biāo)均不遜于國外同類型號離子膜,整個(gè)運(yùn)行情況安全、平穩(wěn),跟蹤分析數(shù)據(jù)良好穩(wěn)定。

        4 DF988運(yùn)行數(shù)據(jù)

        2010年8月20日上午,安裝國產(chǎn)離子膜DF988的EM-307電解槽安裝就位,同時(shí),充液循環(huán)升溫,至13時(shí)10分送電并網(wǎng)。

        啟動時(shí)電流為40 kA,槽溫為74℃(陽極側(cè)溫度),燒堿濃度25.5%。運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

        表1 DF988離子膜72 h運(yùn)行數(shù)據(jù)(電槽不加酸)

        在國產(chǎn)離子膜投用的前72 h內(nèi),應(yīng)該增加分析頻次,修槽和有關(guān)人員值班、實(shí)時(shí)監(jiān)控,加強(qiáng)巡回檢查以實(shí)現(xiàn)電解槽的安全平穩(wěn)運(yùn)行,跟蹤分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

        從2010年8月試車成功至今,運(yùn)行平穩(wěn),2012年1月以來的運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

        2012年1月以來的陽極電流效率見表3。

        5 DF2801運(yùn)行數(shù)據(jù)

        2012年4月1日,國產(chǎn)離子膜DF2801安裝就位到EM-312槽位,同時(shí)充液循環(huán)升溫,至13時(shí)30分送電并網(wǎng)。啟動時(shí)電流45 kA,槽溫68℃,(陽極側(cè)溫度),燒堿濃度26%。運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

        2012年4-9月對EM-312進(jìn)行了陽極電流效率的測定,電流效率為97%。

        6 同期進(jìn)口離子膜運(yùn)行數(shù)據(jù)

        2012年8月27日,某型號進(jìn)口離子膜安裝就位到EM-316槽位,同時(shí),充液循環(huán)升溫,啟動時(shí)電流45 kA,槽溫65℃,(陽極側(cè)溫度),燒堿濃度27%。

        表3 DT988運(yùn)行期間陽極電流效率/%

        從2012年1月至今運(yùn)行數(shù)據(jù)見表5。

        7 數(shù)據(jù)分析

        DF988離子膜運(yùn)行至今已達(dá)25個(gè)月,各項(xiàng)安全指標(biāo)、工藝指標(biāo)均能達(dá)到國外同類型號離子膜標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)運(yùn)行情況安全、平穩(wěn),分析數(shù)據(jù)良好穩(wěn)定。DF2801離子膜運(yùn)行5個(gè)月,從目前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析,各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于同期的DF988膜。

        表2 DF988運(yùn)行數(shù)據(jù)(電槽不加酸)

        表4 DF2801離子膜運(yùn)行數(shù)據(jù)

        表5 進(jìn)口離子膜運(yùn)行數(shù)據(jù)(電槽不加酸)

        (1)安全指標(biāo)氯氣含氫均為“檢不出”;單元電壓穩(wěn)定,分布均勻,整個(gè)運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)有安全隱患。

        (2)由于單極槽的特殊性,在電解槽啟動時(shí),采用瞬間高電流送電,在高電流的沖擊下,DF988膜和DF2801膜能保持安全穩(wěn)定。

        (3)DF988離子膜在運(yùn)行中經(jīng)歷調(diào)峰運(yùn)行,計(jì)劃停車,連鎖停車,長期停車1個(gè)月的考驗(yàn),30%和32%堿交替運(yùn)行,說明國產(chǎn)離子膜的適應(yīng)性較強(qiáng)。

        (4)DF988初期運(yùn)行時(shí),氯氣純度為97.0%~97.6%,一段時(shí)間運(yùn)行后,基本能保持98.0%,(電槽運(yùn)行不加酸),目前,陽極電流效率能保持95.8%。

        (5)槽電壓基本穩(wěn)定,與國外同類離子膜相當(dāng)。

        (6)優(yōu)等品要求堿中含鹽≤40×10-6,目前,能穩(wěn)定在小于 35×10-6;

        (7)使用DF2801的電解槽氯氣純度和陽極電流效率均優(yōu)于同期使用DF988的電解槽。

        8 結(jié)論

        國產(chǎn)氯堿離子膜DF988和DF2801運(yùn)行結(jié)論表明,(1)氯中含氫、氯氣純度等分析結(jié)果表明,國產(chǎn)離子膜工業(yè)化運(yùn)行安全性能達(dá)標(biāo),單元電壓穩(wěn)定,分布均勻;(2)本次使用的國產(chǎn)離子膜DF988是屬于無犧牲芯材的高強(qiáng)度離子膜,運(yùn)行性能指標(biāo),達(dá)到國際同類產(chǎn)品的水平,有部分指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品;(3)國產(chǎn)離子膜對碘有較強(qiáng)的耐受性;(4)DF2801是帶犧牲芯材的高強(qiáng)度離子膜,由于本次的離子膜DF2801厚度大于DF988,因此,安全性能進(jìn)一步提高,電壓雖有所下降,但未達(dá)到預(yù)期值,建議在確保安全的前提下,能夠研發(fā)出膜電阻更低的離子膜;(5)要確保離子膜的安全穩(wěn)定運(yùn)行,運(yùn)行管理是關(guān)鍵,特別是,保證鹽水質(zhì)量,嚴(yán)格控制電槽陰極液、陽極液濃度、電槽槽溫,嚴(yán)格控制氣體壓差,升降電流的及時(shí)調(diào)整;(6)應(yīng)盡快制定國產(chǎn)離子膜國家標(biāo)準(zhǔn),確保對離子膜的制造、生產(chǎn)、使用能有進(jìn)一步提升。

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