張佳興，齊長亮，董文虎，孫廣軍，孫玉堂，陳光強

（營創(chuàng)三征（營口）精細化工有限公司 遼寧營口 115003）

在營創(chuàng)三征試用國產離子膜之前，國產離子膜已在5家氯堿工廠開始了應用。營創(chuàng)三征及這前應用的單位和槽型見表1。

作為國內自主開發(fā)的第一代離子膜DF988，其定位特點就是高強度和安全性，若想驗證DF988真正具有高強度和高安全性，最好的辦法就是在DD350電解槽上試用，因為該電解槽電極有效面積3.5 m2，是目前電極面積最大，對離子膜要求最苛刻的電解槽。東岳集團國產離子膜生產企業(yè)經(jīng)項目人員經(jīng)過現(xiàn)場考察首選營創(chuàng)三征（營口）精細化工有限公司作為試用單位，并上報國家科技部獲得批準。

1 DF988離子膜特性

DF988與國外同類型高強度離子膜物理性能對比見表2。

從表中可以看出，國產DF988與國外同類型膜物理性能相近甚至高于國外膜。

表1 國產DF988在營創(chuàng)三征及之前應用單位和槽型統(tǒng)計

表2 DF988與國外同類型高強度離子膜物理性能對比

與國外同類型高強度膜一樣，DF988是無犧牲芯材的離子膜，為了發(fā)揮羧酸樹脂和磺酸樹脂各自優(yōu)勢，DF988同樣用較厚的磺酸層/PTFE 網(wǎng)布/較薄的羧酸層復合而成，這樣才能保證在較高的電流效率前提下，膜電阻最小。當然，為了降低氣泡效應對槽電壓的影響，性能卓越的親水涂層也用來改善膜表面。

DF988采用了自主知識產權專利技術，全氟磺酸層和全氟羧酸層之間形成無界面融合狀態(tài)，與國外膜相比，DF988大大提高了2層之間結合的牢固度，具有更優(yōu)良的抗起泡能力，同時，通過層間結構的優(yōu)化設計和樹脂匹配，賦予離子膜突出的對鹽水雜質耐受性。

2 DD350氯堿裝置特性

該公司迪諾拉DD350氯堿裝置燒堿生產能力20 000 t/a，共有5臺電解槽組成，其DD350型電解槽技術特性如下。

電解槽形式： 復極，純自然循環(huán)

極間距：0（膜極距）

有效電極面積：3.5 m2

單元槽數(shù)量：30

設計負載：11.7 kA

電流密度：3.35 kA/m2

最大電流運行：13 kA

最大電流密度：3.71 kA/m2

原設計離子膜選型：N966

離子膜尺寸：1 310×3 000 mm

DD350電解槽的獨特的性能，也必然對配套離子膜有著極度苛刻的要求：

（1）在所有的電解槽中，DD350是有效電極面積最大的槽型，也必然對離子膜強度要求最高，原裝置專利商意大利迪諾拉轉讓當初明確指定，唯一滿足配套強度要求離子膜是杜邦N966。

（2）由于DD350電極面積大，陰、陽極液體又采用純自然循環(huán)，不能保證整個膜面的電解液濃度分布均勻性，因此，對離子膜抗氣泡能力有極高的要求，而DF988采用自主專利技術，使磺酸層與羧酸層形成無界面融合狀態(tài)，理論上應有更強的抗起泡能力。

（3）循環(huán)液分布不均，能引起局部的氣泡效應增強，DF988采用卓越的親水性涂層，以降低氣泡效應對槽電壓的影響就顯得十分的重要。

由此可見，DD350電解槽對離子膜的特殊要求，DF988的設計者都被重點考慮和給出很好的解決方案。

3 運行情況

營創(chuàng)三征（營口）精細化工有限公司現(xiàn)有兩套電解裝置，其中，年產4萬t燒堿裝置采用3臺藍星北化機ZMBCH-2.7型電解槽，為自然循環(huán)復極式電解槽。另一套裝置就是年產2萬t燒堿，5臺DD350電解槽，為零極距復極式電解槽自然循環(huán)工藝。該套裝置已運行18年，裝置配有實時在線單元槽電壓檢測和離子膜泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，對離子膜的試用數(shù)據(jù)采集十分有利。

2012年1月20日，該公司DD350裝置的變壓器因局部絕緣老化燒壞，新做1臺變壓器周期需要至少50天，于是用這次更換變壓器，電解槽停車檢修時機，安裝國產DF988膜試用，同期也將B、C 槽整臺更換了進口新膜。

2012年3月9日上午，電解送直流電，開車一次成功。經(jīng)過72 h 運行考核，國產DF988和進口膜性能都能達到都達到設計保證值95%以上，DF988和進口膜電流效率均保證在95%以上，裝DF988膜E 槽比裝進口膜的B、C 槽單元槽電壓低約20 mV。

DF988運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。

長期運行數(shù)據(jù)表明DF988與進口膜保持穩(wěn)定一致電流效率，運行電流效率對比見圖1。

運行14個月統(tǒng)計裝DF988膜的電解槽與裝進口膜電解槽的單元槽電壓比見圖2。

安裝DF988膜和同期進口膜運行已14個月，期間停車4次，非計劃停車2次，沒有發(fā)現(xiàn)對離子膜有明顯的影響。

有2張DF988膜，運行10個月，電壓在線監(jiān)測表現(xiàn)異常，檢修時下線，檢查發(fā)現(xiàn)分別有大約15 mm、20 mm 的裂口，分析認為，可能2張膜在裁剪或安裝過程產生過折傷，長時間運行逐漸變成裂口。該公司采用進口膜補丁，嘗試了補膜。DF988膜修補效果和以往進口膜沒有什么區(qū)別，準備重新裝槽，征求國產膜生產企業(yè)的意見，認為沒經(jīng)過檢測，僅憑經(jīng)驗感覺就直接使用存在一定風險，有必要先經(jīng)過實驗室檢測，再考慮裝槽，于是2張膜發(fā)回東岳進行實驗室檢測。

表3 DF988運行數(shù)據(jù)

4 結論

DF988作為高強度離子膜研發(fā)，其檢測指標已達到和部分指標已超過國外同類型膜水平。在DD350電解槽上的應用運行數(shù)據(jù)表明：

（1）在具有最大電極面積電解槽的情況來看，屬于的高強度膜。從強度性能看，DF988膜將能滿足當前所有電解槽對離子膜的強度要求。

（2）在最大電極面積，純自然循環(huán)淡鹽水濃度分布不均的電解槽表現(xiàn)優(yōu)良出的抗起泡能力，將能滿足其他槽型對離子膜抗起泡性能的要求。

（3）DF988比國外同類型離子膜具有較低的膜電阻。

（4）DF988電流效率與國外進口同類型膜保持同等水平。

（5）親水涂層有利于降低槽電壓，如果DF988在有極距槽型應用，為了降低氣泡效應的影響，親水涂層更是不可或缺的。

（6）DF988作為無犧牲芯材離子膜，建議在電流密度≤4.5 kA/m2的電解槽上使用。對于運行電流密度大于4.5 kA/m2的電解槽，應該考慮選用國產有犧牲芯材的離子膜DF2801。

（7）DF988膜與國外膜應該同樣具有針孔和小的裂口的可修補性，希望東岳方面盡快進行國產膜的修補相關檢測數(shù)據(jù)和修補方法的進一步研究。同時，也能配套提供專用的膜補丁。

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［2］于昌國，王 婧，王學軍，張 恒，張永明.萬噸級國產離子膜示范裝置運行情況.氯堿工業(yè)，2012，48（11）：17－19.

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