n-BiTAC电槽运行总结

n-BiTAC电槽运行总结

田佳

航锦科技股份有限公司辽宁葫芦岛125000

摘要：n-BiTAC是一种先进的复极式电解槽，结构简单、独特。电解槽的槽电压是反应电解装置运行状况好坏的主要指标之一，直接影响电解产品的生产成本。现航锦科技股份有限公司12万t/a烧碱装置，已运行至第二个膜周期，但在运行过程中发现，第二个膜周期槽电压升高速度比第一个膜周期快，且最高电压已超过第一个膜周期的最高电压。

关键词：电槽；膜周期；电压

1、引言

航锦科技股份有限公司12万t/a烧碱装置于2014年5月投产，采用n-BiTAC复极式电解槽，配备F-8080离子膜。现该套装置于2018年7月更换了8台电解槽的离子膜，截止到2019年4月第二个膜周期平均运行11.6月。但在运行过程中发现，第二个膜周期槽电压升高速度比第一个膜周期快，且最高电压已超过第一个膜周期的最高电压。现对两个膜周期的电槽运行情况总结。

2、n-BiTAC电解槽特点和优点介绍

n-BiTAC是一种先进的复极式电解槽，结构简单、独特。外观上电解槽类似一个板式热交换器。它是由一系列交错的阳极和阴极单元槽组成，以及阴极和阳极之间的具有选择性的离子交换膜组成。n-BiTAC较传统的离子膜电解槽相比有很多突出的优点，具有低电耗，更加安全、更高的电流密度（6～7KA/㎡），且阳极材料采用钛材，阴极材料采用镍材而具有足够的耐用性。n-BiTAC电解槽利用了膜上约90%的有效区域，而其他类型的电解槽大约利用了81-82%。

3、第一个膜周期

n-BiTAC电槽的额定电流18.08KA，额定电密5.52KA/㎡，最大电流19.89KA，电解槽投产后，电流一直为18.08KA，自2017年6月电流由18.08KA提升至19KA。截止到2018年7月份第一个膜周期平均运行47.5月。在生产中电槽出现如下现象：电槽在长时间停车检修期间，按照电解单元操作手册进行操作后，每次电槽电耗最多能降低20kwh/t。电压降低原因分析：电槽停车期间的淡盐水、淡碱的储存及淡盐水、碱循环相当于对离子膜和极片进行了清洗，将运行1年以来沉积在离子膜孔道内及表面的部分杂质清洗出来，对附着在极片表面的部分杂质冲刷或溶解掉。使离子膜的膜电压、极片电压下降是此次单元电压下降的主要原因。但随着电槽的运行，单元电压会逐渐升高。若电槽在一段时间内无停车，降低后的电压能维持3个月左右，后缓慢升高。但若电槽有短时间的停车，电压会较难长时间维持降低后的电压。

4、第二个膜周期

2018年初，离子膜电解槽运行超过了44个月，随着运行周期的增加，电耗升高，垫片腐蚀严重，单元槽出现泄漏等情况。因此自2018年初进行修槽工作，陆续组织电解槽更换新膜F-8080A。

表一：电流为19KA时，槽温电解液浓度，淡盐水浓度变化

在第二个膜周期的运行过程中，槽压上升速度明显增加，在电流密度相同的情况下，平均膜龄10.6个月（第二个膜周期）的电槽与平均膜龄47.5个月的相比，单槽平均电压超出更换离子膜前同负荷下的电压0.29V。且随着运行周期的增加，每周电压上涨速度仍在增加。在槽温、电解液浓度、淡盐水浓度等变化不大的情况下，电压升降情况如下表：

表二：电流为19KA时，两个膜周期电压变化

5、电压升高主要原因分析

1）膜电压直接受到电流密度的影响。一般来说，膜电压将正比于电流密度，并呈线性关系。电流密度不仅影响膜的电压降，而且影响气泡效应，影响阳极和阴极的过电压，影响溶液及导体电降，总的效果是随电流密度升高槽电压也逐渐升高。因此一般情况下，生产上若无特殊要求，电槽要开电槽要开正常密度。目前运行电流密度超过额定电流密度，因此为降低电压，已将电流密度恢复至额定电密。

2）更换离子膜前后，通过对二次盐水品质、阴阳极液浓度、氯气纯度等指标全部在控制指标范围内，所以可以排除二次盐水中钙镁等金属离子超标引起槽电压升高的因素。

3）2018年电槽无任何非计划停车，且计划停车时均按照电槽操作手册操作，因此可排除因电槽停车频次较多或者操作不当引起槽电压升高的因素。

4）电解涂层的活性层直接影响槽电压。通过对备用单元槽的检测，平均运行46个月的单元槽阳极涂层含量为50%左右，少部分平均运行57个月的单元槽阳极涂层含量低于30%，达到阳极涂层运行终点，已不具备继续使用条件。由此可以判断部分单元因阳极涂层含量降低，使得单元电压升高。因此，在以后电槽的运行中，根据单元电压的上升情况，将逐步更换新极网。

6、结语

电槽第二个膜周期的运行过程中，单元电压持续增加，待单元电压接近最高临界值时，为了保证电槽运行安全，同时保证生产稳定，首先可采取降低运行电流的措施，但并不能根本解决根本问题，还需根据电解槽运行情况对其更换电槽极框阴阳极网。

参考文献：

[1]刘伟.离子膜电解单元槽电压升高的原因分析[J].辽宁化工，2003.

[2]王奋斗.离子膜电解槽运行9年总结[J].氯碱工业，2015.

[3]程殿彬.离子膜法制碱生产技术[M].化学工业出版社，1997.

[4]杨鸿.离子膜电解槽阴阳极极片涂层调研[J].氯碱工业，2002.