零極距電解槽陰陽極更新改造小結

魏昭輝，盧 鑫

（安徽華塑股份有限公司，安徽 定遠233290）

安徽華塑股份有限公司（以下簡稱“華塑”）一期32 萬t/a 燒堿（折百）項目，2011 年開始施工建設。電解裝置共有12 臺， 選用了當時先進的零極距電解槽， 其中1-6 號槽為日本旭化成公司生產(chǎn)的電解槽，7-12 號槽為藍星（北京）化工機械有限公司（以下簡稱“北化機”）生產(chǎn)的NBZ-2.7 型膜極距電解槽。

旭化成生產(chǎn)的1-6 號槽，每臺電解槽有162 個電解單元，其中1 號槽和2 號槽為2012 年9 月19日初次開車運行；3 號槽和4 號槽為2013 年4 月10日初次運行；5 號槽和6 號槽是2013 年6 月11 日開車運行。6 臺槽均配套使用旭化成F-6801 型號離子膜，后來為提升產(chǎn)能，每臺槽增加至166 片單元槽運行。

1 離子膜電解槽電極涂層壽命的影響因素

1.1 影響陰極涂層失活主要因素

（1）長期電解時形成氫化物或氫吸收進入晶格；

（2）反向電流導致活性成分的腐蝕溶出或氧化，抗反向電流的活性陰極中加入了貴金屬釕；

（3）陰極液中的金屬雜質(zhì)沉積會導致陰極涂層催化活性的衰減和中毒。

1.2 影響陽極涂層壽命的主要因素

（1）陽極上的沉積物使陽極的過電壓增大，從而影響陽極涂層的壽命；

（2）異常情況下，陽極側膜表面的堿性升高，會明顯降低涂層壽命；

（3）氯氫壓力波動、堿濃度偏高、物理損傷及鈦腐蝕引起陽極鈍化，也會影響陽極涂層壽命。

2 對陰陽極電極涂層的技術要求

2.1 對陽極涂層的技術要求

（1）低的析氯電位；

（2）低的氧氣發(fā)生特性；

（3）良好的耐堿性；

（4）較長的使用壽命；

（5）涂層具有較高的均勻度。

2.2 對陰極涂層的技術要求

（1）具有低析氫過電位；

（2）具有較長的使用壽命；

（3）具有良好的穩(wěn)定性；

（4）涂層均勻性好。

3 華塑電解槽陰陽極運行現(xiàn)狀和改造方案

華塑旭化成電槽已經(jīng)使用兩個離子膜周期，電極壽命已到后期，槽電壓越來越高，在對高電耗帶來的成本增加和電槽改造成本進行了核算后， 決定將6 臺槽的陰陽極網(wǎng)全部進行更換。 為了將停車檢修帶來的產(chǎn)量影響減到最少， 根據(jù)市場情況靈活安排每臺槽檢修時間，每停下一臺時，將其他5 臺的電流適當提高彌補停車減少的產(chǎn)量。從2020 年3 月開始逐臺進行改造， 由北化機承擔維修和陰陽極更換工作， 更換后的陰極網(wǎng)由之前的鎳帶焊接改為翻邊形式，在改造過程中，如發(fā)現(xiàn)槽框腐蝕或者泄漏現(xiàn)象，則按照常規(guī)修補辦法進行維修，并打壓確認無泄漏。1#、2# 槽分別于2020 年3 月30 日和5 月7 日開車運行并順利通過考核驗收。

4 改造和維修過程

電解槽運到北化機后，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，部分槽框的陽極密封面有不同程度的腐蝕現(xiàn)象， 個別槽框外觀有泄漏痕跡；犧牲電極大部分已經(jīng)嚴重腐蝕，經(jīng)過和北化機溝通， 對密封面出現(xiàn)腐蝕的進行修補或者更換； 對外觀有泄漏痕跡的槽框進行打壓和著色檢驗；對犧牲電極全部進行更換。對托架有損壞的進行更換。 對陰極彈性體和面網(wǎng)全部更換， 取消鎳帶焊接，改為翻邊形式。

電解槽改造完運回華塑現(xiàn)場后， 北化機人員同步到達現(xiàn)場， 對電解槽進出口總管發(fā)現(xiàn)的泄漏部位進行修補，對發(fā)現(xiàn)腐蝕的犧牲電極全部進行更換，為防止管道殘留的金屬雜質(zhì)污染系統(tǒng)， 組織人員對進出口總管和進口總管過濾器進行徹底清洗， 并經(jīng)北化機人員檢查確認。

5 電解槽開車及運行情況

1 號槽于2020 年3 月30 日送電開車，2 號槽于2020 年5 月7 日送電開車。 1 號槽改造前同樣運行條件下，平均槽電壓為3.12 V，改造后槽電壓降低到2.96 V。 開車后兩個多月槽電壓表現(xiàn)較為穩(wěn)定，運行電流為15 kA 時，一期1 號槽實測電壓情況見圖1。

一期1 號槽改造完后于2020 年3 月30 日送電開車，2 號槽于2020 年5 月7 日送電開車。

1 號槽和2 號槽通過近3 個月的運行數(shù)據(jù)分別見表1、表2、表3 和表4。

表中的校正電壓按照如下公式進行修正。

V校正值＝V實測值-KT（90-T陰極液）+KC（32-C陰極液）式中：V校正值： 校正的平均單元槽電壓，V；V實測值：實測的平均單元槽電壓，V；KT：溫度修正系數(shù)＝0.013/℃；KC：濃度修訂系數(shù)＝0.017/wt%。

由表1、表2、表3 和表4 可以看出，陰陽極網(wǎng)更新改造后的電壓數(shù)據(jù)甚至優(yōu)于原始開車初期，這不僅是因為更換陰陽極和采用新型離子膜，同時與操作人員水平也有不可或缺的關系。

圖1 一期1號槽改造前后實測電壓

表1 一期1號槽原始開車初期電壓

表2 一期2號槽原始開車初期電壓

表3 1號槽陰陽極改造后電壓

表4 2號槽陰陽極改造后電壓

6 結語

膜極距電解槽的降耗和高產(chǎn)， 已經(jīng)讓氯堿廠家享受到了它的技術優(yōu)勢和成本效益， 而改造技術還在逐年提升。從文中可以看出，改造后的電解槽性能已經(jīng)很接近全新電解槽的性能。 不過除了電解槽技術外，要想更好發(fā)揮膜極距槽的性能優(yōu)勢，鹽水質(zhì)量、操作人員水平、開停車次數(shù)以及管理水平等都要跟得上，只有全面加強電解槽壽命全周期管理，才能保證膜極距電解槽以最佳狀態(tài)運行， 給企業(yè)帶來收益，促進企業(yè)長久發(fā)展。