隗 健，張 鐸

（山東東岳高分子材料有限公司，山東淄博256401）

東岳離子膜經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)積累及工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)反饋，于2016年推出了最新一代離子膜DF2806膜，新膜在保證強(qiáng)度安全前提下，離子膜綜合性能已經(jīng)完全可以應(yīng)用于膜極距電解槽。主要介紹國(guó)產(chǎn)離子膜DF2806在山東東岳氟硅有限公司北化機(jī)萬(wàn)噸級(jí)離子膜實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用。

1 裝置介紹

山東東岳氟硅材料有限公司萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置采用北化機(jī)膜極距電解槽，產(chǎn)能為1萬(wàn)t/a。該裝置2010年6月投產(chǎn)以來(lái)，一直是作為國(guó)產(chǎn)離子膜主要工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置，并且經(jīng)歷過(guò)多次東岳膜的安裝運(yùn)行的工業(yè)測(cè)試，通過(guò)在該裝置的測(cè)試收集了大量的東岳離子膜工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)，為國(guó)產(chǎn)膜的研發(fā)提供了強(qiáng)有力的工業(yè)數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，為了國(guó)產(chǎn)離子膜工業(yè)測(cè)試的數(shù)據(jù)更貼近氯堿市場(chǎng)，收集的數(shù)據(jù)更詳細(xì)有效，為能夠得到每一張膜的氯氣純度，通過(guò)與北化機(jī)的相關(guān)人員溝通交流，確定電解槽單元槽改造方案，對(duì)每個(gè)單元槽陽(yáng)極側(cè)添加氯氣取樣口，以方便檢測(cè)每張離子膜氯氣純度，提高每張離子膜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，該裝置為國(guó)產(chǎn)離子膜的研發(fā)提供真實(shí)有效的工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)。北化機(jī)萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置電解槽相關(guān)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 裝置相關(guān)指標(biāo)

2 國(guó)產(chǎn)離子膜運(yùn)行情況

東岳氯堿離子膜（DF2806）于2016年推出經(jīng)過(guò)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)，小型單極式電解槽、小型復(fù)極式電解槽的檢測(cè)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)運(yùn)行表現(xiàn)優(yōu)異，隨即準(zhǔn)備72張東岳離子膜（DF2806）在進(jìn)行萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置工業(yè)化安裝運(yùn)行測(cè)試。

2016年9月，萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置安裝72張離子膜（尺寸為 1 350 mm×2 465 mm，有效面積 2.7 m2），通過(guò)電解車間精心安裝及嚴(yán)格的離子膜試漏等工作，電解槽一次性通電開(kāi)車成功。運(yùn)行29個(gè)月，整個(gè)運(yùn)行情況安全、各項(xiàng)數(shù)據(jù)運(yùn)行平穩(wěn)。

2.1 運(yùn)行電壓走勢(shì)

DF2806膜不同電流密度下的電壓走勢(shì)圖見(jiàn)圖1（注：電密 3.3～5.0 kA/m2，中間空白為年度停車檢修）。

圖1 單槽電壓走勢(shì)

由圖1可知，離子膜隨著長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，電壓有一定上漲趨勢(shì)，但是未出現(xiàn)離子膜電壓有大幅度的變化態(tài)勢(shì)。

圖中曲線斷開(kāi)處為離子膜的長(zhǎng)時(shí)間停車，安裝DF2806膜的萬(wàn)噸級(jí)裝置經(jīng)歷過(guò)多次的開(kāi)停車及長(zhǎng)時(shí)間的停車。特別是經(jīng)歷長(zhǎng)期停車后，電壓漲幅較大，可見(jiàn)長(zhǎng)期停車對(duì)離子膜的性能影響是巨大的。目前氯堿企業(yè)都有一套長(zhǎng)期停車對(duì)電解槽及離子膜的保護(hù)方案，嚴(yán)格按方案執(zhí)行，可以最大限度的減小對(duì)離子膜性能的影響。

2.2 運(yùn)行氯氣純度走勢(shì)

圖2 氯氣純度走勢(shì)

萬(wàn)噸級(jí)電解槽氯氣純度的走勢(shì)見(jiàn)圖2（注：電解槽未加酸，中間空白為年度停車檢修），氯氣純度經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，特別是長(zhǎng)時(shí)間停車后，處于緩慢降低的趨勢(shì)，但是電解槽陽(yáng)極未進(jìn)行加酸，后面將會(huì)根據(jù)電解槽的出口酸度及pH值，來(lái)調(diào)整電解槽單槽加酸，通過(guò)加酸來(lái)減少槽內(nèi)的副反應(yīng)，來(lái)提高氯氣純度。同時(shí)加酸也是有效的保護(hù)電解槽電極不被腐蝕。

2.3 運(yùn)行電壓總匯

電解槽單槽電壓匯總見(jiàn)圖3。

圖3 東岳離子膜（電密4.8 kA/m2）單槽電壓匯總

由圖3可以看出離子膜的高低電壓差，同臺(tái)離子膜間的電壓有一定的差異。

不同電壓下離子膜數(shù)量見(jiàn)圖4。通過(guò)圖3和圖4可以看出，東岳（DF2806）離子膜通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行膜間的電壓還是有一定的差異。這也是通過(guò)在萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)裝置應(yīng)用得到東岳離子膜需要解決的問(wèn)題及改進(jìn)的方向，東岳離子膜最新一代的DF2807膜在這一方面將會(huì)有大的改進(jìn)，綜合性能得到大幅提升。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見(jiàn)表2）

通過(guò)電解槽29個(gè)月數(shù)據(jù)運(yùn)行可以看出，東岳離子膜在萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)電解槽上的電解性能表現(xiàn)穩(wěn)定。在運(yùn)行中間經(jīng)歷過(guò)多次開(kāi)停車及檢修長(zhǎng)時(shí)間停車，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)運(yùn)行穩(wěn)定，并且各項(xiàng)參數(shù)都保持在良好和安全的水平上。燒堿濃度30%～32%（開(kāi)車時(shí)堿濃度略低）；堿中含鹽≤40×10-6達(dá)到優(yōu)級(jí)品規(guī)格。雖然DF2806膜運(yùn)行過(guò)程中還是存在一點(diǎn)不足，但離子膜能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，同上代膜對(duì)比，性能提升明顯，同時(shí)為東岳離子膜持續(xù)的研發(fā)升級(jí)提供了動(dòng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)離子膜通過(guò)在萬(wàn)噸級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置 （北化機(jī)膜極距）的應(yīng)用，使東岳離子膜得到了工業(yè)應(yīng)用的第一手資料，了解了東岳膜的問(wèn)題所在，為東岳離子膜的研發(fā)改進(jìn)提供了有力的工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)支持及方向。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)離子膜在工業(yè)裝置長(zhǎng)時(shí)間的平穩(wěn)運(yùn)行有效的說(shuō)明國(guó)產(chǎn)離子膜安全性完全能夠保障氯堿工業(yè)的運(yùn)行。在氯堿工藝操作中，鹽水的質(zhì)量也是保證離子膜綜合性能的重中之 重[1，2]。

圖4 東岳離子膜電壓分類數(shù)量

表2 萬(wàn)噸運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

東岳離子膜正在不斷加大研發(fā)力度，最新開(kāi)發(fā)的新一代離子膜DF2807膜已經(jīng)在國(guó)內(nèi)氯堿企業(yè)中進(jìn)行了十幾臺(tái)套氯堿裝置的應(yīng)用，較DF2806膜在保證強(qiáng)度的前提下，電壓方面已經(jīng)有了大幅的降低，綜合性能得到了提升。同時(shí)，東岳研究院加大對(duì)離子膜的研發(fā)力度，通過(guò)優(yōu)化樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，改變涂層工藝，優(yōu)化網(wǎng)布結(jié)構(gòu)，使東岳離子膜的綜合性能盡快趕上國(guó)際上的最新一代的氯堿膜產(chǎn)品，更好的服務(wù)于國(guó)內(nèi)氯堿工業(yè)，為中國(guó)氯堿工業(yè)健康發(fā)展提供保障。