周春玲，梁 靖，李曉競(jìng)

（山東淄博創(chuàng)成工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 淄博255009）

山東大成農(nóng)化有限公司10 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿一次開(kāi)車(chē)成功并順利達(dá)產(chǎn)。高電密自然循環(huán)電解槽4 臺(tái)，每臺(tái)電解槽共150 對(duì)單元槽片并配套有真空脫氯和氯酸鹽分解槽裝置，裝置開(kāi)車(chē)以來(lái)運(yùn)行平穩(wěn)。所產(chǎn)32%離子膜燒堿、液氯、工業(yè)鹽酸、殺蟲(chóng)劑、殺螨劑、殺菌劑、除草劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率均為100%。

為節(jié)能降耗，降本增效，該公司離子膜電解槽逐臺(tái)進(jìn)行零極距改造，改造后裝置運(yùn)行平穩(wěn)。由于受液堿銷(xiāo)售市場(chǎng)和液堿庫(kù)存量增加的影響，對(duì)4 號(hào)電解槽進(jìn)行了停車(chē)處理。

1 4 號(hào)槽停車(chē)階段出現(xiàn)的問(wèn)題

2012 年7 月，4 號(hào)電解槽進(jìn)行了停車(chē)。在停車(chē)期間，進(jìn)行精心維護(hù)和保養(yǎng)，每隔5 天水洗一次電解槽，陰極側(cè)用堿水洗，陽(yáng)極側(cè)用純水洗，直到2012 年12 月，4 號(hào)電解槽停車(chē)140 多天。2012 年12 月11日，由于該公司液堿庫(kù)存量減少，準(zhǔn)備開(kāi)4 號(hào)電解槽，在更換離子膜時(shí)，打開(kāi)4 號(hào)電解槽其中一個(gè)單元槽片，發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題。

（1）單元槽陰極側(cè)鎳帶處上邊緣有部分綠毛出現(xiàn)，整臺(tái)電解槽有少部分單元槽陰極側(cè)鎳帶處都是在上部分有綠毛，零極距電解槽改造廠(chǎng)家用專(zhuān)業(yè)放大鏡查看陰極網(wǎng)面時(shí)，網(wǎng)面部分還好，涂層沒(méi)有受到損壞，電極的問(wèn)題不大。

（2）取下來(lái)的離子膜在陰極上邊緣部分都有鐵銹，用手撕銹跡的地方，有明顯裂痕，露出里面的加強(qiáng)筋，在水洗過(guò)程中，陰極最上邊緣稀堿液沒(méi)有潤(rùn)濕膜，可能由于膜干造成的，將取下來(lái)的膜泡起來(lái)，第二天再用手撕銹跡的地方，仍有裂痕，離子膜已經(jīng)變質(zhì)老化。

（3）陰極墊片被腐蝕部位都在陰極氣液分離室上部，陰極墊片露出鋼絲，橡膠墊片出現(xiàn)變形，其他3 個(gè)邊的情況比上邊緣要好的多，陰極側(cè)新墊片是平面，只有陽(yáng)極側(cè)墊片是有凹凸槽面的，現(xiàn)在陰極側(cè)墊片被腐蝕形成帶狀凹槽。陽(yáng)極墊片上邊緣靠近電解槽內(nèi)側(cè)也有腐蝕現(xiàn)象。

2 4 號(hào)電解槽出現(xiàn)問(wèn)題的原因分析

零極距電解槽單元槽電壓低，屬低能耗裝置。但運(yùn)行中也提出了更高的要求。由于零極距電解槽負(fù)荷高、氣量大，反復(fù)頻繁升降電流，上部氯氣滯留的幾率增大，對(duì)單元槽上部分陰極墊片的腐蝕要嚴(yán)重些，高電流密度自然循環(huán)電解槽三四年就出現(xiàn)的問(wèn)題，零極距電槽2 年就會(huì)出現(xiàn)。高電流密度自然循環(huán)電槽改造成零極距電槽后，陰、陽(yáng)極液循環(huán)阻力增大，離子膜與陰、陽(yáng)極極網(wǎng)靠的更緊，氯氣更容易滯留，尤其是在停車(chē)情況下，氯氣更容易滯留在陽(yáng)極上側(cè)墊片邊緣部位。 出現(xiàn)的問(wèn)題原因分析如下。

（1）單元槽陰極側(cè)鎳帶處上邊緣有部分綠毛出現(xiàn)，是由于陰極墊片上部被腐蝕凹槽后，陰極上部鎳帶處被腐蝕， 綠毛的主要成分是氯化鎳或氧化鎳。

（2）在陰極上邊緣處，滯留的氯氣會(huì)與陰極墊片邊緣滯留的堿液反應(yīng)生成次氯酸鈉腐蝕陰極墊片。腐蝕原理：Cl2+2NaOH→NaClO+NaCl（膜內(nèi)析出）+H2O。零極距電解槽改造后，陰極墊片材質(zhì)都是三元乙丙橡膠，三元乙丙橡膠不耐次氯酸鈉的腐蝕，所以導(dǎo)致陰極墊片發(fā)生腐蝕形成帶狀凹槽。

（3）由于陰極墊片腐蝕致使墊片鋼絲外露，隨著時(shí)間的推移，陰極墊片的金屬絲裸露并發(fā)生腐蝕產(chǎn)生鐵離子，離子膜與陰極墊片緊密接觸，所以從電解槽取下的離子膜上部分有鐵銹出現(xiàn)，嚴(yán)重污染了離子膜，另外，墊片外露的金屬絲很容易扎壞離子膜。陽(yáng)極墊片上邊緣靠近電解槽內(nèi)側(cè)也有腐蝕現(xiàn)象，原因是陽(yáng)極墊片被腐蝕，膨脹變形，對(duì)陰極墊片產(chǎn)生力的作用，導(dǎo)致陰極墊片腐蝕，并對(duì)墊片密封的膜壓出一道道溝狀，導(dǎo)致陰極墊片側(cè)腐蝕形成帶狀凹槽。另外陽(yáng)極墊片四氟層的老化膨脹對(duì)陰極墊片也產(chǎn)生了作用力， 也是陰極墊片加速腐蝕的誘因。陰極墊片腐蝕變窄后，陰陽(yáng)極墊片粘貼要求是陰極墊片比陽(yáng)極墊片向極網(wǎng)內(nèi)側(cè)進(jìn)入3～5 mm 的規(guī)范受到破壞，從而導(dǎo)致上部墊片周邊的膜更容易形成鹽泡、水泡，一旦突然發(fā)生壓差大幅波動(dòng)，或聯(lián)鎖停車(chē)影響，水泡將破裂形成針孔，出現(xiàn)離子膜泄漏情況。

（4）陰極墊片外漏的金屬絲腐蝕生成的大量鐵離子直接對(duì)離子膜造成污染，導(dǎo)致離子膜上部受污染處劣化，強(qiáng)度下降。由于大量的鐵離子進(jìn)入離子膜，形成氫氧化鐵可能堵住膜的針孔，個(gè)別泄漏的離子膜也無(wú)法通過(guò)膜試漏檢測(cè)出。如果該臺(tái)電解槽繼續(xù)運(yùn)行下去，將增加電解槽的安全隱患。

3 電解槽出現(xiàn)問(wèn)題的處理

如果4 號(hào)電解槽繼續(xù)運(yùn)行，裸露的金屬絲會(huì)進(jìn)一步腐蝕，達(dá)到一定程度就會(huì)出現(xiàn)金屬絲扎膜的情況，甚至還會(huì)導(dǎo)致該部位陰極鎳網(wǎng)發(fā)生腐蝕。從現(xiàn)階段離子膜的狀況看，離子膜本身是能夠滿(mǎn)足繼續(xù)運(yùn)行的要求，但是部分陰極墊片上腐蝕的金屬絲裸露扎膜、污染膜、密封效果下降等因素導(dǎo)致膜的壽命會(huì)大大縮短，必須提前更換離子膜。由于陰極墊片腐蝕密封效果差，電解槽陰極液會(huì)發(fā)生漏液，發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可能導(dǎo)致電解槽接地出現(xiàn)打火事故。

從目前情況看，少部分單元槽片上邊緣鎳帶周?chē)胁糠志G毛問(wèn)題不大，查看陰極網(wǎng)面涂層沒(méi)有受損傷和腐蝕現(xiàn)象，說(shuō)明整臺(tái)單元槽片問(wèn)題不大，能夠滿(mǎn)足電解槽繼續(xù)運(yùn)行。

4 號(hào)電解槽大部分單元槽陰極墊片受到腐蝕，出現(xiàn)的狀況是一個(gè)惡性循環(huán)的過(guò)程，一旦量變發(fā)生成質(zhì)變，電解槽將無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。該臺(tái)電解槽離子膜已運(yùn)行2 年半多，也快到換膜周期了，4 號(hào)電解槽整臺(tái)槽更換零極距電解槽陰極專(zhuān)用包氟墊片和離子膜，然后整臺(tái)槽做槽試漏和膜試漏，符合開(kāi)車(chē)條件后，再繼續(xù)開(kāi)車(chē)運(yùn)行。在今后的操作過(guò)程中，盡量不要頻繁升降電流，維持槽溫穩(wěn)定，避免加劇墊片的劣化，氯酸鹽含量在指標(biāo)范圍內(nèi)低限控制。做好運(yùn)行電解槽的監(jiān)控工作，加強(qiáng)分析Cl2中含H2，分析NaOH 含NaCl，測(cè)量單元電壓等。一旦停車(chē)，一定要嚴(yán)格按零極距停車(chē)要求及時(shí)置換陽(yáng)極側(cè)氯氣，避免氯氣滯留。

4 零極距電解槽停車(chē)時(shí)注意事項(xiàng)

（1）零極距電解槽停車(chē)操作要求十分嚴(yán)格，陽(yáng)極側(cè)要進(jìn)行大流量并長(zhǎng)達(dá)50 min 以上新鮮鹽水置換，目的是使溶解在鹽水中的游離氯徹底置換掉。

（2）停車(chē)時(shí)由于操作不當(dāng)或閥門(mén)內(nèi)漏導(dǎo)致氯氣倒吸入陽(yáng)極室，氯氣與堿液發(fā)生反應(yīng)，生成次氯酸鈉，也可能腐蝕陰極墊片。

（3）停車(chē)時(shí)特別注意不能出現(xiàn)壓差失控和異常，要杜絕出現(xiàn)負(fù)壓差，氯氣壓力最佳控制為20 kPa，氫氣壓力最佳控制為24 kPa，槽內(nèi)壓差控制為4 kPa，且高高9 kPa、低低0 kPa 進(jìn)入單槽聯(lián)鎖跳閘。在開(kāi)、停車(chē)時(shí)，一旦出現(xiàn)較大負(fù)壓差有可能損壞離子膜。

（4）嚴(yán)格按照二次鹽水中的各項(xiàng)指標(biāo)要求，二次鹽水中Ca2＋、Mg2＋含量在10×10-9以下，陰極含鐵量在100×10-9以下，及時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確分析，避免離子膜受到污染。

（5）因零極距電解槽的特點(diǎn)，在以后電解槽的管理及運(yùn)行中盡可能少停車(chē)，避免頻繁地升降電流和濃度，頻繁開(kāi)停車(chē)、升降電流和升降濃度會(huì)大大降低離子膜及電解槽的性能和減少壽命。

5 零極距電解槽防止Ni 污染膜

陰極室存在Ni 或Ni 離子與膜接觸， 根據(jù)pH值情況，有時(shí)會(huì)造成Ni 沉積于膜內(nèi)，發(fā)生電流效率下降。

（1）膜平衡槽內(nèi)，使用過(guò)后的膜與新膜混合浸泡。

（2）電解槽水洗，長(zhǎng)期放置。

（3）酸性水的混入，當(dāng)氯氣殘留或鹽析出，有時(shí)會(huì)造成陰極腐蝕。

Ni 污染膜示意圖見(jiàn)圖1，Ni 污染膜的原理示意圖見(jiàn)圖2。

（4）電解槽試漏檢查、停車(chē)后水洗、長(zhǎng)期停車(chē)時(shí)的膜濕潤(rùn)，陰極側(cè)必須用堿水水洗（pH 值＞13），陽(yáng)極用純水水洗，以防止Ni 污染膜。

（5）為了防止離子膜安裝后的Ni 溶出，原則上采用0.4%NaOH 的膜平衡液進(jìn)行膜平衡。

圖1 Ni 污染膜示意圖

圖2 Ni 污染膜的原理示意圖

6 結(jié)語(yǔ)

零極距電解槽改造后，雖然具有節(jié)能降耗和多產(chǎn)燒堿的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著一些缺點(diǎn)和不足，只有運(yùn)用好條件，精心操作，減少開(kāi)、停車(chē)次數(shù)，零極距電解槽陰極側(cè)采用專(zhuān)用包氟墊片，才可以使改造后零極距電解槽長(zhǎng)周期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。