張 鐸 ，隗 健 ，王學(xué)軍

（1.含氟功能膜材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 桓臺(tái) 256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博 256401）

離子膜電解制燒堿是目前氯堿工業(yè)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)方法，采用全氟磺酸-全氟羧酸復(fù)合增強(qiáng)膜能同時(shí)得到較低的槽電壓和較高的電流效率，促進(jìn)氯堿工業(yè)向低能耗、零污染的方向發(fā)展。隨著離子膜技術(shù)的高速發(fā)展，山東東岳國(guó)產(chǎn)全氟離子膜研究突破了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，從基礎(chǔ)原材料開(kāi)始，突破了從單體、中間體、功能單體、膜功能化一系列核心生產(chǎn)技術(shù)，歷經(jīng)10年的攻關(guān)，生產(chǎn)出了工業(yè)應(yīng)用規(guī)格的氯堿離子膜。并且在持續(xù)不斷的研發(fā)投入下，膜的性能也在不斷提高。2016年，研發(fā)成功的最新一代國(guó)產(chǎn)氯堿膜DF2806已經(jīng)成功應(yīng)用于工業(yè)裝置，本文重點(diǎn)介紹該型號(hào)膜在氯工程裝置上的運(yùn)行情況。

1 國(guó)產(chǎn)膜的應(yīng)用

1.1 國(guó)產(chǎn)膜在氯工程槽的應(yīng)用

國(guó)產(chǎn)DF2806氯堿離子膜在山東東岳氟硅材料有限公司氯工程電解裝置上應(yīng)用，是第一次應(yīng)用于幅寬1 500 mm的電解槽，將為國(guó)產(chǎn)離子膜應(yīng)用提供寶貴的數(shù)據(jù)。

山東東岳氟硅材料有限公司，年燒堿產(chǎn)能29萬(wàn)t（包含1臺(tái)萬(wàn)噸北化機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置），擁有氯工程電解槽16臺(tái)。單元槽有效面積3.276 m2，每臺(tái)電槽由90個(gè)單元槽組成。

2017年2月27日，電解槽開(kāi)始安裝，由于本次安裝的為新槽新膜，離子膜使用國(guó)產(chǎn)高性能離子膜DF2806。安裝完畢后，對(duì)電解槽進(jìn)行膜試漏，所有電解槽膜試漏一次性通過(guò)。2017年2月27日，20：00電流升至13 kA，2017年3月1日，10：00電流升至15 kA，2017年3月1日，14：00電流升至16 kA。

1.2 國(guó)產(chǎn)膜的技術(shù)特點(diǎn)

國(guó)產(chǎn)高電流密度氯堿用離子膜是東岳集團(tuán)自主研發(fā)帶犧牲纖維的離子膜，可應(yīng)用于高電流密度電解槽和膜極距電解槽，適合30%～32%燒堿的生產(chǎn)。膜的結(jié)構(gòu)：磺酸樹(shù)脂/PTFE網(wǎng)布（帶犧牲纖維）/羧酸樹(shù)脂復(fù)合而成，膜的陰陽(yáng)極面有親水涂層。膜內(nèi)添加有犧牲纖維，犧牲纖維犧牲掉后在膜內(nèi)留下孔洞，可以增加膜的比表面積，降低膜的厚度，使Na+通過(guò)膜的速度加快，使膜具有更好的雜質(zhì)耐受性[1]。

2 國(guó)產(chǎn)膜的對(duì)鹽水質(zhì)量的要求（見(jiàn)表1）

表1 國(guó)產(chǎn)膜對(duì)鹽水質(zhì)量的要求

3 國(guó)產(chǎn)膜的運(yùn)行數(shù)據(jù)

國(guó)產(chǎn)離子膜的運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，單槽電壓走勢(shì)圖見(jiàn)圖1。

4 數(shù)據(jù)分析

該電解槽寬幅較大，對(duì)離子膜的強(qiáng)度要求較高。國(guó)產(chǎn)離子膜采用濕膜供應(yīng)給氯堿企業(yè)，氯堿企業(yè)在安裝時(shí)先在2%的堿液中浸泡24 h。

國(guó)產(chǎn)離子膜運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)緊急停車(chē)及計(jì)劃停車(chē)。各項(xiàng)安全指標(biāo)、工藝指標(biāo)均達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，整個(gè)運(yùn)行情況安全、平穩(wěn)，分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

（1）DF2806運(yùn)行氯氣純度基本保持在98.5%。

（2）堿中含鹽能夠穩(wěn)定保持小于30×10-6，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等水平。

（3）由于國(guó)產(chǎn)離子膜采用了獨(dú)有的專(zhuān)利加工技術(shù)，使單層磺酸與羧酸結(jié)合的更為緊密，不易產(chǎn)生水泡，抗剝離起泡性能更為優(yōu)秀。

表2 國(guó)產(chǎn)離子膜的運(yùn)行數(shù)據(jù)

（4）安全指標(biāo)氯中含氫所有的分析數(shù)據(jù)為“未檢出”，單元電壓穩(wěn)定，分布均勻，未發(fā)現(xiàn)安全隱患。

5 新一代DF2806國(guó)產(chǎn)膜對(duì)比前一代的電耗優(yōu)勢(shì)

新一代DF2806國(guó)產(chǎn)膜對(duì)比前一代的電耗優(yōu)勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖1 單槽電壓走勢(shì)圖

圖2 新型DF2806離子膜與前一代離子膜性能電耗對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比說(shuō)明新一代DF2806離子膜相比上一代國(guó)產(chǎn)離子膜電壓方面有了很大進(jìn)步，電壓平均降低125 mV，并且通過(guò)數(shù)據(jù)曲線分析，新一代DF2806離子膜運(yùn)行更加平穩(wěn)，電壓波動(dòng)較小。

國(guó)產(chǎn)離子膜為提升性能，從原材料性能指標(biāo)，加工設(shè)備的更新優(yōu)化，都做了大量的工作。特別是對(duì)加工設(shè)備的精密度的提升上，采用先進(jìn)的自動(dòng)化加工設(shè)備，精確控制加工的每一個(gè)要點(diǎn)，這對(duì)離子膜的性能起了決定性的作用，綜合性能得到的大幅提升。

2017年6月2日，東岳又在7號(hào)槽（陰陽(yáng)極均為新涂層）裝備最新生產(chǎn)的DF2806膜90張。3日凌晨一次性送電成功。目前運(yùn)動(dòng)電流密度為4.3 kA/m2，平均槽電壓2.93 V。

6 結(jié)論

國(guó)產(chǎn)離子膜在氯工程電解槽的成功應(yīng)用，為國(guó)產(chǎn)離子膜研究工作提供了寶貴的數(shù)據(jù)?？煽康哪そY(jié)構(gòu)，證明國(guó)產(chǎn)膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。目前，工業(yè)大規(guī)模電解裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能。

參考文獻(xiàn)：

［1］王學(xué)軍，于昌國(guó)，王 婧，等.國(guó)產(chǎn)氯堿離子膜工業(yè)應(yīng)用與研究進(jìn)展.中國(guó)氯堿，2012（6）：1-6.