国内氯碱企业几种常见的离子膜电解槽槽型概述
国内几种常见的离子膜电解槽槽型结构简介
液分 离后 存在 于气 液分离 室 内 ，确 保 电解室 上部 无气 泡堆 积 ，有效 通
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 Ｂ ＭＣ Ａ 一 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 ３ １ ０ ５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 Ａ Ｚ Ｅ Ｃ — Ｆ ２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
不 生绣 。
３ ． 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 锈 ，不 易变形 。 ３ ． 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 内阳极 密封 面不受 间隙腐蚀 。
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
几种常见的电解槽
几种常见的电解槽氯气和烧碱是电解氯化钠水溶液(食盐水)的“孪生”产物，其化学方程式如下：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑(1)该电解反应需要的电能跟电解过程的电流密度、外加电压、电极材料和电解槽结构有关．总的电解化学反应是由下列两个电化学反应组成的：阳极2Cl-→Cl2+2e-(2)阴极2H2O+2e-→H2+2OH-(3)根据法拉第电解定律，每通入1法拉第=96447C(A·s)的电量，产生一克当量的电解产物．按照这个关系式可算出生产每吨氯或碱的最低耗电量千瓦小时(KAH)=60kA·h/t按照Cl2和NaOH产生的方式，氯碱电解槽可分为三种类型：(1)隔膜电解槽(2)水银电解槽(3)离子交换膜电解槽．一、隔膜电解槽隔膜电解槽的图解原理如图一所示，电解时，氯气照方程式(2)在阳极发生，工业生产上的阳极是钌基或铂/铱基涂刷在钛板上制成的，称为金属阳极．在阳极产生的氯气首先溶解在电解液中直至饱和，后呈气泡放出．由于氯的溶解度是温变的函数，所以电解一般在较高的温度(95～100℃)下进行，以减少氯的溶解度，并增加溶液的电导．伴随着氯气的产生，在阳极可能发生两个副反应，一是在阳极上H2O放电而产生O2，如方程式(4)所示，另一是OCl-离子的电化学氧化而生成氯酸盐，如方程式(5)所示．2H2O→O2+4H++4e- (4)上列反应中，O2的析出是跟“阴极材料”和介质的pH有关如果采用石墨作阳极，由于产生了C→CO2的反应，而导致阳极材料的消耗C+2H2O→CO2+2H2电解质通过隔膜，从阳极区渗入阴极区，通常采用石棉或氟高聚物改性石棉为隔膜，采用真空吸附的方法沉积在多孔的阴极上(编网或多孔钢板)．在阴极区，水分子放电产生H2和NaOH，其中NaOH部分地回迁移至阳极区，跟溶解在里面的氯起反应而产生氯酸盐．如方程式(7)(8)和(9)所示．Cl2+OH-→HOCl+Cl- (7)HOCl+OH-H2O+OCl- (8)2HOCl+OCl-→ClO3-+2H++2Cl- (9)上列副反应产生影响电解的电流效率．阴极流出液中一般会有12％NaOH和15%NaCl．此类现已逐渐被淘汰二、离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽的图解示意图如图二所示．这类型的电解槽通常采用离子交换膜作为隔膜．其中一种常用的离子交换膜叫做“Naflon”，系全氟碳共聚物，由美国杜邦公司制造．电解用的纯盐水是采用离子交换的方法制备的，其中所含的Ca2+和Mg2+少于0.1ppm，该盐水送入阳极室，无离子水送入阴极室，阳极区的Na+被离子交换膜交换到阴极区，跟阴极区的OH-形成NaOH，交换膜能阻止Cl2的迁移，因而可能生成高纯度的NaOH，其浓度达50%以上，从而免去烧碱的蒸发工段．三、汞电解槽隔膜电解槽和离子交换膜电解槽中，其阳极液和阴极液的分离分别地采用隔膜或离子交换膜，而汞电解槽无隔膜．其图解示意图如图三所示：阴极本身可以达到分离的目的．Cl2在阳极产生，而Na+在阴极放电形成钠汞齐，经第二电槽与水反应生成H2和Hg2NaHg+2H2O→2NaOH+H2+Hg所产生的汞经回收循环使用．由于汞严重地污染环境，此类电解槽已被逐渐淘汰．。
氯碱工业离子膜和电槽的进展
氯碱工业离子膜和电槽的进展氯碱工业离子膜和电槽的进展氯碱工业离子膜法已被公认为是一种带有方向性的氯碱生产新工艺，其特点是节能、优质、基本无污染，生产成本及投资均较低廉。
离子膜法技术的进展是离子膜从磺酸膜到羧酸膜及羧酸－磺酸复合膜，电槽从单极式到复极式，极间距进展到小极距或“零”极距。
1．离子交换膜的进展离子交换膜是氯碱工业膜法制碱的核心，目前应用于食盐水溶液电解的阳离子交换膜，根据其离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜和全氟羧酸膜和全氟羧酸－磺酸复合膜。
美国杜邦（Dupont）公司于1938年起开始研制氟化学品，首先三制成功聚四氟乙烯，1960年研制成功耐氯碱的全氟磺酰氟（XR）树脂，并首次应于于燃料电池，之后又研制了Nafion系列膜，1975年Nafion－315膜被日本旭化成公司成功地用于延冈工厂生产烧碱，第一次实现了工业化离子膜法的氯碱生产。
Nafion－100、300、400系列适合生产低浓度烧碱，Nafion －300系列是一种增强复合离子膜，为了获得高电压率率，其阴极侧采用低吸水层，为了获得低电压，其阳极侧采用高吸水层，这种膜在生产稀碱时电耗较低；Nafion－400系列是一种物理耐久性较好的增强离子膜；Nafion－900系列在保持性能稳定而长期生产高浓度烧碱方面，兼有高电流效率和低电压的特点，Nafion－901膜可用来直接生产浓度为32％的碱液，电流效率接近96％；国际上认为Nafion－90209及Nafion－961运转效益尚好，新问世的NX－966膜，其机械性能比N－90209提高近一半，寿命较长且更安全，碱浓度为30％～35％时，NX－966的槽电压下降了150mV。
1976年日本旭化成公司用全氟羧酸膜取代了杜邦公司的全氟磺酸膜，接着又开发了羧酸－磺酸复合膜。
全氟羧酸膜具有很强的阻止OH透过的性能，在较广泛的烧碱浓度范围内（20％～40％）都可以超过90％的电流效率，并且碱浓度为20％～30％内有较低的槽电压，因而可以显著地节省电耗，然而全氟羧酸膜在酸性条件下会成为非异体。
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。
氯碱离子膜电解基础知识2014..
电解工序基础知识
金属离子在电极上放电的过电位一般不大，但 是如果在电极上发生气体反应，则过电位就比大。 过电位的大小，主要取决于电极材料和电流密度。 氢的过电位可以用塔菲尔公式表示：
其中i为电流密度；a，b为经验常数。过电位在 电解技术上的应用很重要，由于氯在钌钛金属阳 极上的过电位比在石墨阳极上的低。因此金属阳 极电槽比石墨电槽节省电约10-15%，这样生产 每吨烧碱可以节电150度左右。另外，由于氧气 在石墨电极
电解工序基础知识
过电位比氯气高很多，因此虽然氧气的平衡析出电位比 氯低，但电解时在阳极上获得的却是氯气而不是氧气。 而在钌钛金属阳极上氯和氧的过电位相差不大，所以在 放氯气的同时也有少量氧气放出。 3、第一类导体中的电压降 电压降服从：U=IR，因此，要降低第一类导体的 电压降，可以选用电阻率低的材料做导体。并且控制导 体温度不能过高。 4、电解质溶液中的电压降 电压降也服从欧姆定律。为了减少电解质溶液中的 电压损失，应尽量缩短两极之间的距离。但是，在实际 生产中，两极之间的距离不能太短，因为在电解时有大 量气泡充于溶液中，如果极间距过短，则溶液的充气度 就会增大，溶液的电导率也随之下降，这样反而会增加
电解工序基础知识
在电解时，根据电解质的电化当量，电流强度，通电 时间和运行电槽数，就可以计算出理论产量。 例：现有电槽100只串联, 电流强度为18000A，求 每日理论上可以生产出多少吨烧碱、氢气和氯气。
电解工序基础知识
（五）电流效率 在电解过程中，由于在电极上要发生一系列副反 应，溶液中的一些杂质离子也要在电极上放电，以及 电路漏电等因素，电解时的实际产量比理论产量低。 实际产量和理论产量之比，称为电流效率。
电
解
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序
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中国式离子膜电解槽情况简介[1]
![中国式离子膜电解槽情况简介[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/72484416650e52ea55189814.png)
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的 阴 阳 极 即 同现 在 沧 化 的 电槽 阴 阳 极 是 相 同 的)
。
然 后 我 们 在 大沽 化 工 厂 和 北京 化 工
,
。
的特 色 从 软 指 标 上 看 是 按世 界 先 进 水平 进
0 行 设 计 的 离子 膜 的 有 效 利用 率 达 到 9 %
.
a P
:
33
阴 阳极 室 压 差
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中 国 式 离子 膜 电 解 槽 情 况 简 介
北 京化 工 机械 厂
冯忠贵
今年
7
月 由 我 厂 设 计 制 造 的 国 内 第一
,
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了考 验
。
套 年 产 万 吨 烧 碱 的 离 子 膜 电解 槽 在 沧 州 化 工 厂 正 式 开 车 成 功 标 志 着 我 国 应 用 离子 膜
199 1
年
4
月 化 工 部 化工 司 主持 在 广
00
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2 2 7 o kw h / t 一 0 0
离子膜法烧碱电解槽比较和选择
离子膜法烧碱电解槽比较和选择作者：李果来源：《中国科技博览》2018年第02期[摘要]烧碱（氢氧化钠）是一种常见的化工产品，可以溶于乙醇和甘油，作为碱性清洗剂进行水处理，也可以与酸类物质发生中和作用，生成水和盐。
烧碱产品的制备方法有很多，离子膜法是比较常用的一种，与其他方法相比有着许多优势，也受到了技术人员的重视。
在离子膜法烧碱中，电解槽是核心设备，做好电解槽的选择，对于烧碱生产效率和产品质量都有着不同忽视的影响。
本文从离子膜法烧碱的内涵和优点出发，以北京化工机械有限公司的电解槽产品为例，对离子膜法烧碱电解槽的槽型以及技术方案进行了比较和选择，希望能够找出最为节能环保的方案。
[关键词]离子膜法；烧碱；电解槽；比较；选择中图分类号：S801 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0091-02前言：电解法制烧碱在实际应用中存在着三种比较常见的方法，一是隔膜法，这种方法在电解后得到的碱液浓度过低，而且含有大量盐分，需要进一步经过蒸发、浓缩和除盐后才能形成可以销售的产品，而且纯度不高，无法满足人造纤维等工业生产的需求，能耗高，许多工艺同样面临淘汰，；二是水银法，可以得到高质量的产品，不过能耗偏高，而且环境污染问题严重，已经基本被淘汰；三是离子膜法烧碱，属于最新的制碱工艺，产品纯度好、质量高，生产过程能耗低，也不会产生污染物，是氯碱工业发展的主流方向。
1 离子膜法烧碱概述离子膜法烧碱，是指采用离子交换膜法，通过电解食盐水的方式来制备烧碱（氢氧化钠）。
离子膜法的基本原理，是利用相应的阳离子交换膜本身具备的选择透过性，在允许阳离子顺利通过的情况下，阻挡阴离子和气体，避免了阳极产物与阴极产物混合可能引发的爆炸危险，也可以保证烧碱的纯度。
离子膜法烧碱主要生产流程为：经过精制的饱和盐水进入到阳极室中，加入适量烧碱溶液的纯水则进入阴极室，电解槽通电后，阴极表面放电，电解水生成氢气，阳极室中的钠离子则会穿过离子膜，同样进入阴极室，氯离子则会在阳极表面放电，生成Cl2。
离子交换膜电解槽槽型的选择
槽实际运行的电流密度有关 。 电槽所使用的离子交
换膜的寿命一般可达到 3 年 。
2 离子交换膜电解槽选型的原则
2 .1 单极槽与复极槽的选择 各种离子膜电解槽的工作原理相同 , 但其构造
不尽相同 。 按照电槽结构上存在的差异 , 离子膜电 槽的槽型基本分为单极式和复极式两种形式[ 1] 。
两种槽型的结构特性决定了复极槽整变电系统
密度 。 2 .4 .2 电极寿命
电极是离子膜电槽最重要的基本组成元件 。电 极在高电流密度下运行的寿命也直接关系到投资者 的根本利益 。
以阳极为例 , 为降低析氯电位 , 阳极上涂有贵金 属涂层 , 按照国际上一般水平 , 在正常的运行条件下 (电流密度为 4 kA/ m2), 阳极涂层寿命为 6 ～ 8 年 。 但随着运行电流密度的提高 , 阳极上的贵金属涂层 必然会加快消耗 。因此 , 在高电流密度下运行的离 子膜电槽的阳 极涂层寿命保证值是十 分值得关注 的 。这就要求投资者对阳极涂层在一般电流密度下 运行及在高电流密度条件下运行的寿命保证时间 , 以及阳极涂层再次制造的价格进行计算 。 如果在高 电流密度条件下运行 , 投资者所节省的设备投资费 用尚不及阳极 涂层寿命保证时间降低 所造成的损 失 , 则该种高电流密度电槽的采用对用户无实质性 的收益 。
1 国内离子交换膜电解槽应用概述
1 .1 电槽制造厂家 目前国内应用于氯碱生产的离子交换膜电解槽
主要由日本旭化成公司 、日本氯工程公司(含日本旭 硝子公司)、英国 IC I 公司 、美国西方技术系统公司 、 伍迪公司(即德国伍德公司与意大利迪诺拉公司合 作)和中国北京化工机械厂设计制造 。 其各自市场 份额见表 1 。 1 .2 槽型应用比率状态
在国产复极槽推出的初期(即 1993 年), 由于在 电槽材质选择 、电槽结构设计及加工工艺等诸方面 的经验不足 , 电槽存在着单元槽泄漏 、电极刺破膜等 严重问题 , 不能满足用户对离子膜电解槽的长周期 稳定运行的要求 , 使得国产复极槽的推广面临巨大 的困难 。 但随着国产复极槽的不断得到改进 , 尤其 到近几年 , 在其推出初期所存在的问题已全面得以 解决 。其中单元槽的泄漏率已趋于零 , 且由于电极 及电极结构设计形式的改进消除了电极刺破膜的现 象 , 从而实现了国产复极槽长周期稳定运行的目标 , 并且其平稳长周期运行状态得到越来越多用户的认 可。