BiTAC離子膜電解槽膜極距改造

黃志亮，劉圣才，張元堂，劉 偉

（湖北宜化化工股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

BiTAC離子膜電解槽膜極距改造

黃志亮，劉圣才，張元堂，劉 偉

（湖北宜化化工股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

介紹了離子膜燒堿裝置膜極距改造情況。改造后，單元槽電壓平均下降0.276 V，噸堿折百直流電耗平均下降211 kW·h。

電解槽；膜極距改造；經(jīng)濟(jì)效益；節(jié)能降耗

湖北宜化化工股份有限公司2003年進(jìn)入氯堿化工，目前具備10萬t/a離子膜燒堿，12萬t/a PVC生產(chǎn)能力，電解槽引進(jìn)日本氯工程公司產(chǎn)品，型號BiTAC-850復(fù)極式，6列，每列100個單元槽。目前B、C、E列電解槽已全部完成膜極距改造，節(jié)電效果顯著。

1 改造原因

電解槽供應(yīng)商對極板壽命保證一般是8～10年。該公司電解裝置自2003年7月開車以來已使用十多年，一直未更換或維修，槽電壓逐年上漲，電解效率下降，電耗逐漸上漲。部分批次膜運(yùn)行已達(dá)到了3～5年，超出離子膜預(yù)期壽命，因此，決定單列換膜的同時對陰極極板進(jìn)行膜極距改造，對陽極進(jìn)行重新涂層。

2 改造內(nèi)容及要求

2.1 改造內(nèi)容

（1）陰極側(cè)鋪設(shè)彈性網(wǎng)和面網(wǎng)改造膜極距；（2）陽極換網(wǎng)涂層。陽極網(wǎng)使用多年，已經(jīng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，更換陽極網(wǎng)；（3）陽極密封面更換為鈦鈀合金。

2.2 極網(wǎng)規(guī)格

（1）陰極面網(wǎng)。材質(zhì)為鎳絲（N6）編織網(wǎng)+涂層；有效面積為3.276 m2；使用壽命≥8年；（2）陰極緩沖網(wǎng)。材質(zhì)為N6編織網(wǎng)；有效面積為3.276 m2；使用壽命≥8年；（3）陽極網(wǎng)。材質(zhì)為TA1拉制網(wǎng)+涂層；有效面積為3.276 m2；使用壽命≥8年；（4）陽極密封面。材質(zhì)為鈦鈀合金；使用壽命≥8年。

3 電解槽改造結(jié)果討論

3.1 單元槽電壓變化情況

在實(shí)際運(yùn)行過程中，電解槽電流密度、溫度、堿濃度可能不在同一基準(zhǔn)線上，無法對槽電壓進(jìn)行準(zhǔn)確對比。因此，如電解槽實(shí)際運(yùn)行工況與基準(zhǔn)條件（電流密度4.8 kA/m2、堿濃度32%、槽溫90℃、新膜）有偏差，平均電解電壓應(yīng)按下述公式進(jìn)行修訂。

式中：V修訂值為修訂的平均單元槽電壓（V）；KT為溫度修訂系數(shù)=0.013/℃（4.8 kA/m2時）；Kc為濃度修訂系數(shù)=0.017/wt%；λ1為基準(zhǔn)運(yùn)行條件下電流密度（4.8 kA/m2）；λ2為實(shí)際運(yùn)行條件下電流密度（kA/m2）；改造前后B、C、E列電解槽的槽電壓對比表見表 1；槽電壓趨勢圖見圖1；此數(shù)據(jù)均已折算到4.8 kA/m2電流密度下。

表1 改造前后B、C、E列電解槽電壓對比表

圖1 改造前后槽電壓曲線圖

從圖1可以看出：

（1）B、C、E列電解槽經(jīng)過膜極距改造及更換離子膜后，單元槽電壓明顯下降，3列平均下降0.276 V，下降幅度最大的E列下降了0.293 V。

（2）改造前C列修正電壓明顯高于其他兩列，實(shí)際運(yùn)行電壓與其他兩列差不多，但其實(shí)際電流較其他兩列低1.0～2.0 kA。由此可見，C列運(yùn)行工況最差，且電耗相對較高，產(chǎn)量低，所以本次也是最先對C列進(jìn)行膜極距改造及換膜。

（3）改造后三四個月各列槽電壓較穩(wěn)定，4個月過后槽電壓呈現(xiàn)逐步緩慢上升趨勢。

3.2 改造后節(jié)能降耗情況

在4.8 kA/m2電流密度下，在燒堿產(chǎn)量不變的情況下，根據(jù)電表統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得出表2。

表2 改造前后噸折百堿電耗表

由表2可以看出：

（1）B、C、E列電解槽整體換膜及膜極距改造后，噸折百堿直流電耗下降明顯，平均電耗下降211 kW·h/t。其中B、E列電耗下降幅度較大，分別為233.3 kW·h/t、248.5 kW·h/t；C 列電耗下降幅度稍小為151.7 kW·h/t。原因是為減少停車時間，借用外單位極板進(jìn)行改造，極板狀況不佳。之后B、E列電解槽更換的極板都是公司自身極板，改造效果明顯。

（2）改造后，每年節(jié)約用電1 056萬kW·h，折標(biāo)煤量為1 298 t，年減排二氧化碳量為3 236 t，節(jié)能降耗效果明顯。

3.3 投資及效益分析

該公司離子膜燒堿裝置，單列更換離子膜及膜極距改造投資約322萬元。按平均電價0.59元/kW·h，測算經(jīng)濟(jì)效益。

（1）噸折百堿平均直流電耗下降211 kW·h/t，三列電解槽折百堿產(chǎn)量按5萬t/a計算，全年可創(chuàng)效622萬元。

（2）年投資回報率高，總投資966萬元，投資回收期1.6年。

4 結(jié)論

（1）電解槽改膜極距后，噸折百堿直流電耗平均下降211 kW·h/t，節(jié)能降耗效果顯著。

（2）改造經(jīng)濟(jì)效益方面，總投資966萬元，節(jié)電年創(chuàng)效622萬元，投資回收期1.6年。

Summary of Zero-gap transformation of BiTAC ion-exchange membrane electrolyzers

HUANG Zhi-liang，LIU Sheng-cai，ZHANG Yuan-tang，LIU Wei

（Hubei Yihua Chemical Industry Co.，Ltd.，Yichang 443000，China）

The zero-gap remodeling of ion-exchange membrane electrolyzers for caustic soda was introduced.After transformation，the average of the unit cell voltage dropped by 0.276 V，the average drop of DC power consumption was 211 kW·h per ton of caustic soda on 100%purity basis.

electrolyzer；zero-gap transformation；economic benefit；energy-saving and cost-reducing

TQ114.26+1

B

1009－1785(2017)12-0001-02

2017-10-10

蘭太實(shí)業(yè)擬逾29 億元獲注氯堿化工等資產(chǎn)

蘭太實(shí)業(yè)近日公告，公司擬以不低于10.82元/股發(fā)行股份并支付現(xiàn)金10 億元，向公司控股股東吉蘭泰集團(tuán)購買其持有的氯堿化工100%股權(quán)、高分子公司100%股權(quán)、純堿業(yè)務(wù)經(jīng)營性資產(chǎn)及負(fù)債，并向不超過10 名特定投資者發(fā)行股份募集配套資金不超過117 000 萬元。標(biāo)的資產(chǎn)合計預(yù)估值291 074.07 萬元。

交易完成后，上市公司將在現(xiàn)有業(yè)務(wù)上增加燒堿業(yè)務(wù)、聚氯乙烯樹脂（PVC）業(yè)務(wù)、聚氯乙烯糊樹脂業(yè)務(wù)、鹽酸業(yè)務(wù)等，純堿業(yè)務(wù)產(chǎn)能將進(jìn)一步提升，在鹽化工領(lǐng)域產(chǎn)品范圍進(jìn)一步豐富，實(shí)現(xiàn)鹽化工產(chǎn)品鏈的延伸。本次交易將解決吉蘭泰集團(tuán)下屬純堿業(yè)務(wù)與上市公司純堿業(yè)務(wù)的同業(yè)競爭問題。