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活性阴极改性隔膜电槽的使用

放大字体  缩小字体发布日期:2008-08-04  浏览次数:622

摘要:采用活性阴极改性隔膜技术对普通隔膜电槽进行改制,降低了槽电压、节电效果显著。

中图分类号:TQ114.26       文献标识码:B 文章编号:1009-1785(2006)10-0016-02

烧碱生产主要有隔膜法和离子膜法。近年来,离子膜技术发展极为迅速,特别是新投产的烧碱装置基本都采用清洁生产的离子膜法,但隔膜法烧碱因投资小、存在时间长、易管理等特点在制碱技术中仍占有一定比例。

目前,各隔膜法制碱企业都在努力寻求节能降耗的新途径,以降低隔膜法烧碱成本,增强企业竞争力。利用活性阴极和改性隔膜便是降低电耗的有效途径。

改性隔膜吸附技术已在许多厂家使用,其节电效果明显。中石化南京化工厂有156台16型金属阳极电解槽。从2003年起对普通隔膜电解槽进行改造,使用活性阴极和改性隔膜技术,经过近两年的运行,已摸索出成熟的吸附技术,在使用中降低了槽电压,节电效果明显,取得了良好的经济效益。

1理论依据

槽电压直接影响电槽电耗。槽电压与直流电耗的关系如下式所示。

w=1000V/1.492×η

式中:

w—直流电耗,kW·h/t;

V—槽电压,V;

η—电流效率,%。

由上式可见,降低槽电压是节电的有效途径。

1.1"改性隔膜技术

改性隔膜是加入一定量的耐高温、耐化学腐蚀和耐磨损的聚合物,经吸附、干抽、烘膜及烧结后形成高强度、高致密度、均匀的隔膜。这种膜有溶胀小、强度高、空隙率高的特点,采用改性隔膜电槽,槽电压可降低0.02~0.05V。

 

1.2小极距电槽

普通金属阳极与阴极之间的极距(δ)通常约为.5mm。由于使用改性隔膜吸附技术,隔膜溶胀变小。使用6.5mm的小极距电槽,能使电槽电压降低.04~0.0

V,节电30~40kW·h/t。

1.3活性阴极技术

活性阴极由316L板冲孔而成,开孔率为38%,采用碱腐蚀法生产。由于采用活性阴极,降低阴极过电位0.1左右。

盐水质量

因改性隔膜电槽孔隙率大,孔径小,一旦堵塞无法挽救,因而要严格控制盐水中Ca2+、和Mg2+的SS含量。一般要求Ca2+、Mg2+的质量浓度为3mg/L,SS<3mg/L。目前该厂使用预处理器和戈尔过滤器,正常运行时SS≤3mg/L,Ca2+、Mg2+基本检不出,盐水质量满足了改性隔膜的要求,为改性隔膜的使用提供了良好的条件。

活性阴极改性隔膜电解槽制备

采用改性隔膜吸附后,对原有的吸附工艺进行改造,新增2台改性隔膜苛化池和1台固化炉,增加真空搅浆过程,并制定了新的改性隔膜吸附工艺。

3.1"石棉绒和改性剂的选择

高品质的隔膜必须是杂质少,有较高的强度与韧度,耐碱性好。经过比较,使用杭州津岩公司的GX1、GX2和GX3棉,在吸附中按比例搭配使用。改性剂采用杭州津岩公司质量分数为60%的聚四氟乙烯乳液。

3.2"改性隔膜吸附

在苛化池中对石棉进行苛化48h以上,吸附前,把苛化池中的石棉浆液放入制浆槽中,加入3~4kg改性剂,对浆液真空翻浆0.5~1.0min。将清洗后的阴极箱吊入制浆槽中进行动态吸附5~8min(第一次吸附),吸附结束后起吊阴极箱,将隔膜表面抹平、清洁。起吊阴极箱6~8min后进行第二次吸附约一分钟,起吊阴极箱进行干抽4h,最后将阴极箱送至蒸汽烘房进行烘膜,控制温度为90~100℃,烘干二十四小时左右即可。

3.3烧结

将烘干的阴极箱送至固化炉烧结,控制好恒温和升温的时间(即升温曲线),特别是在320~360℃时,必须对固化炉进行排气,并有足够长的升温时间和恒温时间,使聚四氟乙烯乳液能均匀地渗透到隔膜上,保证改性隔膜的强度和使用寿命。

运行分析

目前使用的活性阴极改性隔膜电槽指标良好。与普通隔膜相比,槽电压下降达0.17V,氯中含氢低。表1、表2列出了普通隔膜电槽、活性阴极改性隔膜电槽的部分平均运行数据。

 

4.1数据分析、对比

(1)活性阴极改性隔膜电槽较普通隔膜槽电压下降0.17V。

(2)活性阴极改性隔膜电槽H2/Cl2较普通隔膜槽要好。

(3)活性阴极改性隔膜电槽O2/Cl2较普通隔膜槽上升0.13%。O2/Cl2上升0.13%,依氯碱生产技术中虎克公式则可认为阳极效率下降0.26%,相当于电流效率下降0.26%。

 

4.2"经济效益评价

依据:槽电压每降低0.1V,节电70kW·h/t;电流效率提高1%,节电20kW·h/t;年生产烧碱6万t;电价0.42元/kW·h,则:(1)活性阴极改性隔膜电解槽比普通电解槽平均降低电压0.17V,年节电价值约三百万元。(2)活性阴极改性隔膜电解槽较普通电解槽O2/Cl2上升0.13%,多消耗直流电折13万元/a。使用活性阴极改性隔膜电解槽年节约电费287万元,一年多即可收回阴极箱改制费用,取得了良好的经济效益。

 

运行状况

目前运行电流已达32kA(2kA/m2),改性隔膜电槽槽电压基本为2.90~3.35V,2004年1月运转电流在28kA时,未经改制的普通阴极电槽槽电压基本都达到了3.35V,而改性隔膜电槽基本在2.85~3.30V,从而可以看出活性阴极改性隔膜电槽的节电优势。但是经过2a的运行,活性阴极改性隔膜电槽也出现了一些弊端。(1)开车流量大。由于改性隔膜空隙率大且停车后电槽温度下降,开车时电槽流量极大,现有盐水加入量在开车时明显不够,开车电槽脱液面现象严重,增加了开车难度。(2)氯中含氧高。改性膜对盐水质量要求高,一次盐水正常运转时电槽数据良好,但盐水系统出现误操作或生产不稳定时,电槽数据恶化严重,主要表现在槽电压升高,氯中含氧升高,增加了直流电耗,并且提高了除槽的频率。(3)活性阴极生锈。在使用过程中,活性阴极生锈严重,一般使用两到三期后,活性阴极电槽整片已生锈,并且不易清洗锈斑。最终只能对活性阴极进行酸洗,清洗了锈斑,但也丢失了部分活性成分,导致阴极过电位有所上升,在使用过程中,酸洗过的阴极较正常活性阴极改性隔膜电压上升0.05~0.08V,直流电耗上升。

结语

(1)活性阴极改性隔膜电槽在两到三期之内节电效果非常明显。在相同电流密度下,活性阴极改性隔膜电槽电压可下降0.10~0.18V,节电达100kW·h/t。

(2)改性隔膜电槽氯中含氢极低,改变了氯中含氢高的问题,确保了安全生产。

(3)活性阴极生锈经酸洗处理后,槽电压虽有所上升,但仍较普通阴极低0.02~0.05V,节电依然有优势。

(4)改性隔膜活性阴极电槽氯中含氧偏高,需要加强对电槽气体分析,含氧过高时应及时除槽。

最新行业新闻2008年08月04日更新

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