離子膜制燒堿工藝降低能耗技術(shù)優(yōu)化

林向俊(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆吐魯番838100)

離子膜制燒堿工藝降低能耗技術(shù)優(yōu)化

林向俊(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆吐魯番838100)

核心的設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)過程，電解槽能耗較高，如何更為有效的降低能耗，成為了目前降低生產(chǎn)成本的突破口。通過優(yōu)選效果更好的電解槽改造設(shè)備，進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。

離子膜燒制堿；電解槽；能耗；工藝優(yōu)化

氯堿工藝在國內(nèi)起源于上世紀(jì)90年代，氯堿產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于人們的日常生活和國防經(jīng)濟(jì)建設(shè)中。所采用的原料容易獲取，工藝技術(shù)生產(chǎn)過程時(shí)間短，產(chǎn)能量大，電解法得到的次生產(chǎn)品也可應(yīng)用于諸多行業(yè)[1]。但該工藝在生產(chǎn)過程，面臨著兩大問題，一個(gè)是市場(chǎng)需求與實(shí)際產(chǎn)能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)發(fā)生產(chǎn)能過剩時(shí)，產(chǎn)生的附帶產(chǎn)品氯氣等，具有有毒、易燃、易爆、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，而該類產(chǎn)品在大量存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程，勢(shì)必要投入大量的成本，并且具有很高的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)市場(chǎng)產(chǎn)能不足時(shí)，將影響其它化工行業(yè)的原材料供應(yīng)問題。另一個(gè)問題則是在電解法制燒堿過程能耗巨大，電力供應(yīng)和供電成本影響了企業(yè)的生產(chǎn)成本[2]。因此目前許多企業(yè)都在尋求能更好的降低能耗的新技術(shù)設(shè)備，來降低生產(chǎn)成本。

近年來離子膜電解法成為了主流了制燒堿工藝技術(shù)，具有生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高、設(shè)備投資及占地面積小，能持續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)能大等優(yōu)點(diǎn)[3]。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的零極距電解槽，陰陽極極板與離子膜之間的距離幾乎為0。減小了極距的電解槽，有效的降低了電子城陰極側(cè)的電壓降，可以達(dá)到良好的降低能耗的目的。

1 降低工藝能耗分析

1.1 能耗問題

氯堿化工工藝是一個(gè)高耗能的技術(shù)，急需要解決的就是降低能耗，降低生產(chǎn)成本。整個(gè)工藝技術(shù)核心部分是電解槽，膜極距工藝技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上有效的降低了能耗，因此，越來越多的氯堿企業(yè)開始推廣并采用膜極距電解槽設(shè)備來進(jìn)行燒堿的生產(chǎn)。

1.2 影響能耗因素

降低能耗主要通過兩個(gè)方面，一是降低用電的電量損耗，二是提高氯堿產(chǎn)量。能耗由功率和時(shí)間決定，在生產(chǎn)過程電流穩(wěn)定，工作時(shí)間固定，因此電能消耗的高地在于通過電壓調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。離子膜電解槽分解電壓部分有：離子膜電壓降、陽極過電壓、陰極過電壓、溶液歐姆電壓降、金屬導(dǎo)體中歐姆電壓降和電解產(chǎn)物與電解反向的電池電動(dòng)勢(shì)[4]。

因此得到電解槽、電解液以及電解產(chǎn)物都會(huì)對(duì)電解槽總體電壓產(chǎn)生極大的影響，進(jìn)而影響總體的能耗。

2 技術(shù)優(yōu)化改造

2.1 膜極距的改造

將不同廠家改造的膜極距安裝在同一臺(tái)電解槽上，用同一穩(wěn)定電流進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用同意鹽水材料，分析在操作過程中電解槽電壓大小。經(jīng)過對(duì)比分析，三家改造公司改造的膜極距使得電解槽電壓都有所下降，但總體來講，氯工程公司改造的膜極距電解槽電壓下降更大（表1）。

表1 三家公司膜極距改造電壓降幅

安凱特江陰宏氯工程148 155 162 109 113 119 125 129 136

2.2 改造過程

改造過程主要通過對(duì)陰極網(wǎng)和電解槽兩個(gè)部分進(jìn)行，下面分別介紹。

（1）陰極網(wǎng)改造。增加一層彈性原件到拉網(wǎng)式陰極部件上，彈性原件可使得離子膜向電解槽的陽極更加的靠近，更加降低了陰極和陽極之間的間距。使得電解液中歐姆電壓降低，從而降低電解槽的電壓，達(dá)到降低能耗的目的。

（2）電解槽改造。陰極系統(tǒng)材質(zhì)的更換，膜極距電解槽更換為釕系金屬材質(zhì)作為陰極涂層，在電場(chǎng)的作用下，鐵離子會(huì)在陰極表明覆蓋，使得析氫電位提高。同時(shí)對(duì)所有不銹鋼材質(zhì)的管線設(shè)備進(jìn)行更換，改換為鎳材質(zhì)，達(dá)到更好保護(hù)電解槽陰極涂層的作用。另一方面，對(duì)鹽水質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少鹽水內(nèi)雜質(zhì)，保證進(jìn)入系統(tǒng)處理的鹽水都是合格的原料，推薦再安裝一套樹脂塔設(shè)備，來進(jìn)一步對(duì)鹽水進(jìn)行除雜。

同時(shí)改造后對(duì)工藝過程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和跟蹤分析，并做好記錄，利用信息化集成的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、實(shí)時(shí)記錄，并與以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析生產(chǎn)過程的詳細(xì)情況。

3 改造后結(jié)構(gòu)變化

對(duì)電解槽的改造，使得兩極板與例子之間增加一層彈性鎳網(wǎng)，對(duì)兩板間電勢(shì)影響較大，金屬導(dǎo)電性能遠(yuǎn)好于液體導(dǎo)電效果，使得電勢(shì)降低、電壓降低，主要結(jié)構(gòu)變化見表2。

表2 改造前后結(jié)構(gòu)變化

4 結(jié)語

通對(duì)三家不同廠家的電解槽膜極距改換設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)分析，優(yōu)化出降低電壓效果較好的設(shè)備。并對(duì)電解槽進(jìn)行改造，預(yù)期改造后的電解槽將有效的降低壓力、降低能耗，也能更好的保障電解槽的高效運(yùn)行。

[1]馬彥軍,劉毓?jié)?張毅剛.離子膜燒堿生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)化探討[J].化工管理,2015,(35):208.

[2]張春霞.離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)化探討[J].黑龍江科技信息,2014,(02):70.

[3]張立超,王永康.離子膜燒堿生產(chǎn)工藝淺析[J/OL].科技與企業(yè),2013,(24):348.

[4]王琦,陳斌,黃曉賓.淺議離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)化[J].化工管理,2013,(24):237.

林向?。?987-），男，漢族，助理工程師，從事氯堿工藝技術(shù)工作。