零极距离子膜电解槽
零极距离子膜电解槽
零极距离子膜电解槽近年来，中国新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，离子膜法烧碱产能已占到总产能的69%，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。
近两年出现的新型零极距离子膜电解槽也开始在我国逐步推广应用，该离子膜电解槽比普通离子膜电解槽节能减排效果明显。
离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低，当极距达到最小值时，即为零极距，亦称之为膜极距。
一般用的电解槽都是窄极距的，即阴阳电极间距约2~3mm，从而避免电解单元槽挤坏离子膜，且电压也稍高一些；而零极距是在窄极距的基础上将阴极上加一层弹性缓冲网和面网，即弹性阴极，从而将阴阳电极间距缩小到离子膜的厚度，从而使电解槽的欧姆降大大减小了。
不仅提高的电流密度和产量，且电耗明显降低许多。
零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。
原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8~2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚。
与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降约127千瓦时。
此外，零极距复极式离子膜电解槽操作方便、运行平稳，可满足大规模生产工艺要求。
我国目前烧碱年产量为1850万吨，如果全部改造为零极距电解槽，年节约电能约23.5亿千瓦时。
我国已提出推广该项新技术，根据安排，2012年之前将完成300万吨烧碱产能应用零极距离子膜电解槽的目标，年可节约电能约3.81亿千瓦时。
附：相关介绍1.弹性网弹性网是由金属线材（镍）编制，由机械压花折弯使其具备一定弹性的丝网产品。
零极距离子膜电解槽运行总结
１ ０
中 国氯碱
２ ０ １ ６年 第 ｌ Ｏ期
尤其是 Ｃ ａ ２ ＋ ４ Ｍｇ 对槽 电压 的影 响较 大 ， 必 须 严格 控
制 。采 用 Ｃ ａ ２ ＋ ｘ Ｍｇ 在 线 分析 ，持 续关 注 系 统 Ｃ ａ 、
中图分 类号 ： Ｔ Ｑｌ ｌ ４ ． ２ ６ ＋ ２
Ｕ 、 ｐｅ ｒ ａｔ ・ ｉ ‘ ０ｎ Ｓ 啪
ｍ ａ ｒ Ｖ ０Ｉ ｎ Ｚ ｅ ｒ ０ ｐｏ ｌ ’ ａｒ ａｉ ＇ ● ・ ｓ ｔ ａｎｃ ｅ Ｓ ＵＤ ● ｍｅ ｍ１ Ｄｒ ａ ｎｅ
一次盐水
槽， 该 设 备 具 有 电耗 低 、 产 品质 量 好 等 优 点 。 天 能 化 工共 有 ｌ ０台零极距 离 子膜 电解槽 ， 每 台 电解槽 由
１ ８ ８台单元 槽组 成 ， 现 已运行 ６年 。 离 子膜 电解 部分生 产 流程如 下 ：一次 盐水 使 用 Ｎ ａ ２ Ｃ Ｏ ， ， Ｍｇ （ ＯＨ） 除去 大部 分钙镁 离 子后 ， 送 人螯 合
２ ． Ｔ ｉ ａ ｎ ｎ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｉ ｈ ｅ ｚ ｉ ８ ３ ２ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｚ ｅ ｒ ｏ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｕ ｂ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｏ ｎ － ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｄ ａ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｚ ｅ ｒ ｏ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ； ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ； ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ｔ ａ ｎ ｋ； ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ － ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
零极距离子膜电解槽换膜时机的选择
低氯中含氧量和淡盐水中的氯酸盐含量。离子膜运 行到后期，随着离子膜性能的下降，电解槽加酸量
逐渐增加。槽盐水的酸度控制在O.15mol/L,当酸度 超过O.15mol/L时，过高的酸度会使离子膜酸化产
生水泡，同时还会腐蚀阳极液入口管道及电解槽的 牺牲阳极，在此情况下，就需要着手更换离子膜，以 免为了一时的经济效益而造成电解槽使用寿命缩 短而得不偿失。
HOU Wei, YIN Jian-ping,LIUPei-feng (Tianwei Chemical Co., Ltd., Shihezi 832000,China) Abstract: The operation cycle of ion exchange in zero polar distance submembrane electrolyzer is discussed. Due to factors such as current efficiency, electricity consumption and auxiliary material, the cost of the product is affected. In the later period of the use of ion-exchange membrane, the factors such as electricity consumption and side reaction must be taken into consideration, and a reasonable time is chosen to change the film to maximize the efficiency of production. Key words: electrolyzer; ion exchange membrane economic life;film replacement opportunity
NCZ和NCH电槽对比说明
NCZ和NCH电槽对比说明单元槽结构零极距（NCZ）单元槽的阳极和普通高电流密度电解槽（NCH）一样，和普通自然循环电解槽（NCS）相比，为了保证高电流密度运行时，电槽内部的良好循环，取消了原有的导流管结构，在单元槽的底部增加了盐水进口分布管，中上部增加了一块倾斜的导流板，在上部的气液分离室内增加了除沫装置。
零极距（NCZ）单元槽的阴极和普通高电流密度电解槽（NCH）区别较大。
主要区别在于阴极的结构，其阴极由集电板、弹性体和极网组成，集电板是和NCH（NCS）电槽阴极网一样的镍拉网，但没有活性涂层；弹性体是一种镍材的，近似清洁球一样的材料；极网是由直径为0.2 mm的镍丝编织成的，带有特殊涂层的，且经过特殊加工表面光滑的网。
极网用镍条固定在槽框上，且可拆卸。
因此电解槽阴极不但外凸且具有弹性，所以安装后，阴极、离子交换膜、阳极处于紧贴状态，实际的电极距离只有离子交换膜的厚度。
从而将电极间的距离降至最小，即零极距电解槽膜中的增强网加强了，因为与电极紧贴，这样可延长离子膜交换膜的使用寿操作方法极化整流器是在电解槽充满液，准备循环时，打开气相出口与总管相连时手动投入，送电时自动停止。
停车时当电流降到零或联锁停车时其自动投入。
需要注意的是电解槽停车，循环一定时间准备排液时，必须手动停止极化整流器后方可进行排液操作。
电解槽断电后，循环不能超过40 min，如果40 min内不能再次送电，必须进行排液、水洗。
电解槽排液前需要进行小流量短时间充液，保证所有出口软管完全溢流。
目的是排尽电解槽内的气体，特别是氯气。
在电解槽装离子膜时,因为阴极的弹性，所以每装10张，就要采取固定的措施，目的是防止离子膜脱落。
NCZ电槽由于阴极涂层的特殊性，还必须防止Fe的污染。
要求阴极液的Fe含量小于1×10-6。
因此，在阴极系统的材质选择上必须严格，一般都必须采用Cr25Ni20材质。
就此方面问题再做一定的补充如下：阴极涂层：NCZ电解槽阴极网涂层是氧化钌，主要的特点是电压低、柔软光滑，对离子膜的伤害程度小得多。
国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介
国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介摘要：本文主要介绍了目前国内离子膜电解槽常见的几种槽型结构及特点。
关键词：离子膜电解槽槽型结构国内一、常见的几种离子膜电解槽参数比较二、国内正在使用的几种单极式离子膜电解槽国内正在使用的单极式离子膜电解槽主要有以下几种：1.蓝星北化机BMCA-2.5型单极式离子膜电解槽1.1 阳极单元槽边框采用钛钯合金方管组焊结构，确保阳极单元槽不受含游离氯盐水腐蚀，密封面不产生间隙腐蚀。
1.2 阴极单元槽边框采用材质为3105的不锈钢矩形管组焊结构，确保阴极单元不受腐蚀。
1.3 阳极单元槽采用钛铜复合棒结构导电，确保阳极上电流分布均匀。
1.4 阴极单元槽采用不锈钢复合棒结构导电，确保阴极上电流分布均匀。
2.日本旭硝子AZEC-F2型单极式离子膜电解槽2.1阴阳极液采用自然循环。
2.2离子膜电解槽与槽间铜排相连。
2.3阴极框筋板上设有弹簧，使阴极网安装后有弹性并趋向于阳极侧。
2.4导电铜排配置复杂，相对耗铜量较大[1]。
三、国内正在使用的几种强制循环离子膜电解槽国内正在使用的强制循环离子膜电解槽主要有以下几种[1]：1.蓝星北化机MBC-2.7型离子膜电解槽1.1边框采用不锈钢方管组焊结构，确保槽框在使用寿命期限内不生绣。
1.2阳极室密封面使用钛钯合金板材，确保槽框在使用寿命期限内密封面不发生间隙腐蚀。
1.3阴阳极室密封面采用刚性结构，确保槽框在受挤压力时不易变形。
1.4阳极室下部安装有电解液进液分散板，确保电解室内各位置能及时补充新鲜电解液，保持浓度均匀。
2.日本旭化成FC型离子膜电解槽2.1 阴极室材质为镍，阳极室材质为钛，对相应的电解质均有极强的耐腐蚀性能，因而大大提高了单元槽的寿命。
2.2 阳极为多孔板结构，小孔均匀密布，对膜的损伤较小。
2.3 在单元槽的上部均装有阴极堰板和阳极堰板，减少了气泡效应，防止膜的上部出现干区。
2.4外框架采用碳钢条，整体结构刚性好、加工精度及单元槽关键尺寸易于保证。
高电流密度零极距离子膜电解槽的应用
０．０００ ４８
３４．４６
２３０
０．０５２
０．０００ ８６
电槽
ＮＣＺ ＮＣＨ ＮＣＨ
平 均 单 槽 电 压／Ｖ
实际
Ｅ４７９０
３．０５
２．８０７
３．２３
２．９５４
３．２２
２．９４１
表４ 考核结果计算
电 流 效 率／％
电耗／（ ｋＷ·ｈ）
阳极
阴极
实际
Ｅ４７９０
９７．８
２ １２８．３ ２ ０７６．４
９７．９
２ 单元槽结构
零极距（ ＮＣＺ） 单元槽的阳极和普通高电流密度 电解槽（ ＮＣＨ） 一样 ， 和 普 通 自 然 循 环 电 解 槽 （ ＮＣＳ） 相比， 为了保证高电流密度运行时， 电槽内部的良好 循环， 取消了原有的导流管结构， 在单元槽的底部增 加了盐水进口分布管， 中上部增加了 １ 块倾斜的导 流板， 在上部的气液分离室内增加了除沫装置。
２７．１７
２００
２７．３１
２００
２７．０７
２００
进口酸度／（ ｍｏｌ·Ｌ－１） ０．０５５ ０．０５６ ０．０５５
出口酸度／（ ｍｏｌ·Ｌ－１） ０．００３ ９ ０．００５ ４ ０．００５ ９
电槽
ＮＣＺ ＮＣＨ ＮＣＨ
平 均 单 槽 电 压／Ｖ
实际
理想
２．９２９ ２．８１５
３．０６３ ２．９４０
３．０５４ ２．９３０
１ 前言
离子膜电解法制碱技术因其具有节能、产品质 量高、无污染等诸多优点而被世界公认为技术最先 进和经济最合理的制碱方法。近年来， 不论是盐水的 精制方法、电解槽型、电极材料， 还是离子膜本身的 性能都有了飞跃发展。
在能源日益紧缺的今天， 离子膜电解制碱法更 以成本低的特点而突出。离子膜电解生产过程中， 能 耗是成本的重要组成部分。为了降低能耗， 就要获得 高的电流效率和低的槽电压， 要在较大的电流密度 下保持低的电耗。随着离子膜电解工艺技术的日趋 完善及操作水平、管理水平的不断提高， 节能降耗的 途径主要集中在电解槽结构、材质的改进以及膜性 能的提高等方面， 以获得较高的电流效率和低的槽
零极距离子膜电解槽全程换膜操作及注意事项
（ ２ ） 拆除进 出 口软管螺 丝时 ， 若遇 到个别螺丝 无法松动时 ， 严禁强行拆 除 ， 可利用热水（ 或低 压蒸
汽） 浇灌 螺丝 的方 法解 决 。 （ ３ ） 电解 槽 平 稳 停 车 以后 ， 阴、 阳极 电解 液 循 环 ３ ０ 分钟 ， 以 置换 电解 槽 内残余 的气 体 ， 然后 排 净 电
生产过程 中整 台电解槽离子膜换膜的操 作运行 及
注意 事项 进行 了总 结 。
１ 换膜 前 准备 工作
１ ． １ 确认 是 否需 要更换 离 子膜 １ ． １ ． １ 通过 分析 电解 槽运 行状 态 离 子 膜 电解 槽 运 行 指 标 一 般 有 电解 槽 出 口淡 盐水 中游 离 氯 含 量 、 出 口淡 盐水 中氯 酸 盐 含 量 、 氯
运行过程 中全程换膜的操作方法和注意事项， 以确保 电解槽 系统连续安全平稳运行 ， 无泄漏事故发 生， 降低
企 业 生产运 行成 本及 产 品质量 。
关键词
零极距 离子膜； 电解槽 ； 换膜操作 吨碱电耗将过 高， 生产成本变高 ， 此时 ， 应及时更换
离 子膜 。
中 图分 类号 ： Ｔ Ｑ Ｉ １ ４ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ８ － ０ ８ ９ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ － ０ ０ ５ ０ － ０ ２
（ １ ） 根据氯碱行业实践经验进行判定 。一般来
及其他非专业人员禁止上电解槽 ， 以免发生触电危
险。 １ ． ３ 单 元 槽 的清理 及检查 拆 除 单元 槽 上 的 旧离 子膜 及废 旧垫 片后 ， 用 刮 板 清 理 干净 密 封 面 上 的胶 及 残 留垫 片， 用 沾有 有 机
高电密离子膜电解槽零极距节电改造
中 图分 类号 Ｔ Ｑ１ ５ １ ． ２
文献标识码 Ｂ
Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ６ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ６ ８ ２ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ２
某厂 离子 膜法 电解 制碱 装 置共 有 ４套离 子膜 法
电解 装置 。其 中二期 电解 装置 产 能为 １ ３ ０ ｋ ｔ ／ ａ ， 共 有
・
４ ８・
李 华 等 高 电密离子 膜 电解槽 零极距 节 电改造
经验 交 流
为 了确保 电解 槽停 车 时极化 整流 器 的及时 启动
以及 电解槽 的 正 常循 环 ，需 要 增 加 Ｕ Ｐ Ｓ及 配 电装 置， 对极 化整 流器 和精 盐水 泵 、 阴极液 泵 、 淡 盐水 泵 、
表 １ 二 期 电解 槽 改 造 前 运 行 情 况
Ｔ ａ ｂ １ Ｒｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ⅱｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ
活性 涂 层 的脱 落 ， 造成 槽 电压较 快 上升 。因此 ， 改 造
后 的零极 距 电解槽 需要 配 套极化 整 流器 ，在 电槽停
车 初期 ． 保证 极 化 整流 器 及 时开 启 ， 产 生 正 向 电流 ，
防止 停 车时产 生 的反 向 电流损伤 阴极 的活 性涂层 １ １ 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ２ — １ ８
填充 将 每个 电解 单元 的极 距缩 小 的膜 的厚度 ．从 而 将原 有 电解槽 改 造成零 极 距 电解 槽 。
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零极距离子膜电解槽
近年来，中国新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，离子膜法烧碱产能已占到总产能的69%，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。
近两年出现的新型零极距离子膜电解槽也开始在我国逐步推广应用，该离子膜电解槽比普通离子膜电解槽节能减排效果明显。
离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低，当极距达到最小值时，即为零极距，亦称之为膜极距。
一般用的电解槽都是窄极距的，即阴阳电极间距约2~3mm，从而避免电解单元槽挤坏离子膜，且电压也稍高一些；而零极距是在窄极距的基础上将阴极上加一层弹性缓冲网和面网，即弹性阴极，从而将阴阳电极间距缩小到离子膜的厚度，从而使电解槽的欧姆降大大减小了。
不仅提高的电流密度和产量，且电耗明显降低许多。
零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。
原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8~2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚。
与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降约127千瓦时。
此外，零极距复极式离子膜电解槽操作方便、运行平稳，可满足大规模生产工艺要求。
我国目前烧碱年产量为1850万吨，如果全部改造为零极距电解槽，年节约电能约23.5亿千瓦时。
我国已提出推广该项新技术，根据安排，2012年之前将完成300万吨烧碱产能应用零极距离子膜电解槽的目标，年可节约电能约3.81亿千瓦时。
附：相关介绍
1.弹性网
弹性网是由金属线材（镍）编制，由机械压花折弯使其具备一定弹性的丝网产品。
2.极网
极网由纯镍线材编制加工，有特殊涂层（各个公司有自己不同专利）是膜极距电解槽电极重要组成部分。
3.保护网
保护网是保护膜极距电解槽电极产品，也是由金属线材编织防止电极弹性网、极网脱落。
4.零极距电解槽生产厂家
零极距电解槽生产厂家有中国的蓝星北化机和日本的旭化成公司。
另外，德国伍迪公司的伍德电解槽极距较之零极距多0.04mm
其不采用弹性阴极，也是一种比较节能的选择。
5.零极距电解槽的操作要求以及其他工艺指标可以控制为与高电流密度自然循环电解槽一样。
因此还可以自己购买弹性阴极网在相关厂家的指导下将其改造为零极距电解槽。