影响离子膜电解槽电压因素
影响离子膜电解槽电压的因素
影响槽 电压的温度包 括 电解 温度和 电解液温度 。 温度 升高 ， 槽 电压 下降 因 为温 度上 升 ， 将使膜 的 孔隙增大 ， 有 助于 提高膜 的导 电度 ， 从 而降低 槽 电压 。 同 时， 温度上 升 ， 将 使 电解液的 电导度提 高 ， 从 而降低 溶液 电压 降。 有数据 显示 ， 电 解液 温 度每增 、 减１ ℃， 离 子膜碱 的 折标直 流 电耗 减 、 增７ ｋ Ｗ＊ ｈ ／ ｔ ［ ２ ］ 。 但温 度高 于９ ０ ＂ Ｃ时 ， 水 的蒸 发量 增加 ， 使 电压 上升 。 所 以， 生 产 中控 制 电解 温度 在８ ５ —９ Ｏ
℃。
由于羧 酸层 电阻较高 ， 因此 ， 在保证 电流效率 的条件 下 ， 尽可能 地减少 羧酸 层 的厚 度 ， 有助 于降 低离 子膜 的 电压 降 ， 从 而降 低槽 电压 。 各公司的离子膜均由数层复合而成， 而在提高膜性能的同时， 都要尽量减 少膜 的厚 度 ， 以便 降低 膜 的 电压 降 。 ２、 电流 密度 对槽 电压 的影 响 膜 电压降 直接受 电流 密度的 影响 。 一般 情况 下 ， 膜 电压 降应 正 比于 电流 密 度， 并呈直 线 关系 。 稍稍偏 离直 线关 系 ， 在１ ． ５ — ４ ． Ｏ ｋ Ａ ／ ｍ ＂ 这 一 常用 电流密度 范 围内 ， 呈直 线关 系。 对 于食盐 电解来说 ， 浓度较 高 ， 温度 也较高 ， 膜的表面 附近一 般不会产 生浓差 极化 现象 。 电流密度 不仅影 响膜的 电压 降 ， 还 影响气泡效 应 、 阳 极及 阴极 的过 电位和 溶液及导 体的 电压 降 。 总的效果 是 ， 电流 密度升高 ， 槽 电压 也逐渐 升高 。 可见 ， 虽然槽 电压与 电流密度 呈正 比关系 ， 但 随着膜结构 性能 的改 变， 电压 曲线 的斜率 发生 了变 化 ， 导 致膜 电压 降 的下降 。 （ １ ） 非活性不 锈钢 阴极 ， 非亲 水性膜 ， 极距为 ３ ｍｍ的 电解 槽的 电流密度 与槽 电压 的 关系为 ： Ｖ＝ ２ ． ６ ２ ３ ＋ ０ ． ２ ７ ７ Ｉ 。 Ｉ 为 电流 密度 ， Ｖ 为膜 电压 降 （ ２ ） 活性镍阴极， 亲水性离子膜、 零极距电解槽的电流密度与槽电压的关系 为： Ｖ＝ ２ ． ４ ２ ３ ＋ ０ ． １ ７ ７ Ｉ 。 Ｉ 为 电流密 度 ， Ｖ 为 膜 电压 降 ３ 、 烧碱 浓 度对 槽 电压 的 影 响 随着 电解 过程Ｎａ Ｏ Ｈ浓度 的提 高 ， 膜 中含水 率逐渐 降 低 ， 导致 膜 电压 降升
离子膜和电解槽性能的主要影响因素
离子膜和电解槽性能的主要影响因素电解槽, 离子, 影响因素, 性能1离子膜法烧碱装置的技术改造沈阳化工股份有限公司(以下简称“沈阳化工”)5万t/a离子膜法烧碱生产装置于1995年3月21日正式开车。
在装置运行过程中，对原设计不完善的地方进行了大量改进，取得了一定的成效。
1.1增加第3台树脂塔在装置运行初期，进槽盐水钙离子、镁离子的质量分数之和平均达2.6×10-8，超出了进槽盐水工艺控制指标要求(ω(Ca2++Mg2+)≤2×10-8)，这将会缩短离子膜的使用寿命，使槽电压升高，电流效率下降。
通过认真分析二次精制系统，对盐水跟踪取样分析，决定再上1台螯合树脂塔，保证两塔串联运行，另一塔再生，增大离子交换容量，并适当延长再生酸洗、碱洗时间。
改进后，进槽盐水钙离子、镁离子质量分数之和基本可控制在1.5×10-8以内，其他金属离子及盐水中的悬浮物均大幅度减少。
1.2改变氯气盐水换热工艺将氯气盐水换热器改在一次盐水加热器之前，利用氯气的余热，加热一次盐水温度达到57℃，然后根据实际情况控制盐水温度，降低汽耗。
1.3真空装置系统冷却水由工业水改为纯水离子膜真空系统冷却器的作用是冷却真空系统的氯水，以保证真空泵正常运行，保证物理脱氯效果。
原冷却水为工业水，硬度大，易结垢，容易堵塞滤网，导致真空泵停泵检修。
将冷却水改为纯水，减少了真空泵的检修次数。
2影响离子膜运行性能的主要因素2.1盐水质量对离子膜性能的影响(1)盐水中金属离子含量的影响。
过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升，长时间会造成离子膜过早失效，其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面，离子膜表面产生凹坑和孔洞。
镁离子含量超标时，槽电压上升严重，但不影响电流效率。
其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。
这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于2×10-8，锶离子、钡离子均低于10-6，铁离子低于10-6，镍离子低于10-8，锰离子低于5×10-8。
解析离子膜电解槽电压升高的原因
解析离子膜电解槽电压升高的原因摘要：本文通过槽电压的引入，对离子膜电解槽电压升高的原因进行了深入细致的分析，同时提出了预防改进的措施。
关键词：离子膜电解槽电压升高原因分析考核离子膜电解槽运行性能的重要技术经济指标是槽电压，是电解生产是否正常的考核标志。
它与能耗密切相关，与离子膜的生产成本有着直接影响，因此在操作中要求尽量低的槽电压。
为保证电解槽在低压下稳定运行，对影响电压的因素进行以下分析。
一、槽电压的结构槽电压的计算公式为:V=Va+Vb+η阴+η阳+I（R金+R液），式中，V表示单槽电压V；Va表示理论分解电压V；Vb表示膜电压V；η阴为阴极过电压V；η阳为阳极过电压V；I为电流强度A；R金、R液分别表示金属导体、溶液的电阻Ω。
其中Va是不变的，V的大小取决于其他项。
二、分析槽电压升高的原因1.阴阳极性能不同程度的退化影响着单元槽电压以前生产的离子膜厚度大，膜电压较高，但膜的强度也高，保护了阴阳极涂层。
近年来，在高电流密度电解装置的运行控制自动化程度上已有了很大的提高，但配置的离子膜厚度小，强度较低，但要求的操作水平较高，一旦运行压力和压差失控发生故障，会严重的损伤离子膜，也不能有效地保护阴阳极涂层，甚至破坏性地腐蚀阴阳极基网。
当电解槽完成了一个膜寿命周期运行以后，即使更换了新膜，也不可能将单元槽电压恢复如初。
这都源于阴阳极性能的逐步退化和网面是否平整以及膜极距弹性下降曾在以前运行中受到的意外影响变差造成的。
阴阳极涂层的有效使用期为6-8年。
有效期过后，因阴阳极损坏而使单元槽电压上升达到250 mv以上。
通常如果离子膜由于携带的杂质进入造成的电压明显上升或电流效率明显下降而膜的物理损伤并不严重，其阴阳极属于自然劣化，阴阳极寿命应损失1/4，如此情况下，电压上升一般在50~70 mv左右。
然而，电解装置的管理者为进行换膜工作，一般都会选择性能状态较差、电解电压也相对较高的电解槽，因离子膜受物理损伤和渗透严重而不得不进行换膜。
影响离子膜电解槽的因素与应对措施
影响离子膜电解槽的因素与应对措施【摘要】本文研究了离子膜电解槽生产中的多种影响因素，如电流分布、电极涂层、开停车频率等。
同时为了避免因素的影响提出了相应的预防措施，达到了维持离子膜电解槽的稳定运行、提高电解效率的目的。
【关键词】氯碱；离子膜；电解槽；影响因素；应对措施陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)80万吨/年离子膜烧碱装置包括2010年建成投入使用的一期40万吨/年与2012年建成的二期40万吨/年两期。
其中核心电解槽装置伍德复极式自然循环电解槽24台，另外每台还设有二百个单元槽，离子膜采用的是全氟磺酸/羧酸复合膜。
在生产过程中存在诸多影响离子膜电解槽正常运行的因素，采取有效预防措施日渐重要。
1 离子膜电解的基本原理在离子膜电解槽生产工序当中，会将具有一定选择渗透特点的阳离子交换膜安装至阴阳极半壳当中。
当通电的情况下，此时位于阳极室的盐溶液就会与阴极室内的水溶液发生电解反应，阴极室内生成氢气、氯气与氢氧化钠溶液。
阳极：2Cl-→Cl2+2e-阴极：2H2O+2e-→H2+2OH-化学反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2由于位于阳极室盐水当中的氯化钠在电解的作用下会分解为钠离子与氯离子，而氯离子在阳极室当中电子丢失后变为氯气，并且钠离子会在电流的作用下经过离子交换膜到达阴极室，而因为阴极室当中的水在电解作用下形成氢离子与氢氧离子，氢离子在阴极室获得电子变为氢气，同时由阳极室转移的钠离子和氢氧离子进一步形成氢氧化钠物质。
因为电解溶液内部的钠离子会被离子膜选择性渗透，所以就会得到纯度较高的烧碱物质。
2 影响离子膜电解槽的因素2.1 溶液影响2.1.1 阳极液浓度实际生产中如若阳极液内部氯化钠溶液浓度偏低，那么水与钠离子的反应就相应增多，导致水电解加快。
阴极室中氢氧离子会出现反向渗透至阳极室，使得电流效率降低。
同时阳极室内部氯离子转移到阴极室，就会使得碱液中含盐量加大。
SiO2和Al对离子膜电解槽的影响
（ 东铝业公 司氯碱 厂 ， 东 淄博 ２ ５ ５ ） 山 山 ５ ０２
摘
要： 分析 了盐水 系统 ｅｓｏ 和 Ａ 的来源 。 初 步探 讨 了它们 对槽 电压 和 电流效 率 的影响 ， ｅ ｉ２ ｌ 介绍 了
处理 方法和 效 果。
关键词 ： 氧化硅 ； ； 电压 ； 二 铝 槽 电流 效 率 ； 影响
１ 盐水生产工艺及运行概况
１１ 盐水 生产 工艺 简介 ．
山东 铝业 公司 氯碱 厂盐水 生 产采用 传 统 的 “ 沉
外 ， 余指 标 均控 制在 合格 范 围 内 ， 其 见表 １ 。
２ ＳＯ 和 Ａ 的来源 分析 及整改措施 ｉ： ｌ
发 现 ＳＯ 和 Ａ 含 量 超 标 后 ， 原 盐 、 次 水 、 ｉ ｌ 对 一
维普资讯
第 ８期 ２ ２０ ０ ６年 ８月
中 国 氯碱
Ｃｈ ｎａ Ｃｈ ｏ —Ａｌ ａ ｉ ｉ ｌｒ ｋｌ
Ｎｏ ８ ． Ａｕ ， ０ ６ ｇ． ０ ２
ＳＯ 和 Ａ 对 离子膜 电解槽 的影 响 ｉ２ ｌ
何 冠平 ， 辛成 ， 王 杨 森
量 大幅上 升 。经 过采 取措施 严 防 雨水 等地 面水 进入
碱 溶 液 、 酸钠 溶 液 ， 别 与 粗 盐 水 中 的 Ｃ 、 碳 分 ａ Ｍｇ
等杂 质 离子反 应 。反应 后 的粗 盐水 从反 应 罐溢 流经 折流 槽 ，加入 聚丙烯 酸 钠絮凝 剂 和助 沉盐 泥后 流人
沉 降器 。 降后 的清盐 水 经分配 槽进 入砂 滤 器过滤 ， 沉
砂 滤后 的盐水 进入 一次 盐水罐 ，最 后用 一 次盐 水泵
系 统后 ， 控 制 ＳＯ 和 Ａ 含 量 升 高具 有 一定 效 果 ， 对 ｉ ｌ 但 仍 然没 有从 根本 上 解决 问题 ，因此排 除 了外部 环
离子膜电解槽槽电压上升原因探析
离 子膜 是一 种性 能 优 良的选择 性 透 过膜 ，它 的 电 阻的 大小 直接 影 响着 槽 电压 。 目前 我 们 的 电解 槽 采 用 的 是 Ｆ一 ９ ７ ５全氟 羧 酸离 子交 换 膜 ， 在此 我 们 只 对外 界影 响 因素进 行分 析 。
２ １ １ 进槽 盐 水质 量 的 影响 ． ．
２ ２ ３ 电 流 强 度 波 动 ． ．
高 。 而 金 属 导 体 的 电压 主要 决 定 于 检 修 质 量 的 好
槽 电压是 电解 槽运 行 的主要 经 济指 标 之一 ，其 高低 直 接 反 映 出电槽 的状 况 好坏 ，也 影 响 着经 济效 益 。其 主 要构 成 可用 下式 表 示 ：
Ｖ＝ ＋ ＋ －阴＋ － ｑ ｑ阳＋， Ｒ 水 率 的
在 正 常生 产状 况 下 ，只要保 证 三 元涂 层 的完 整 性， 阳极 的过 电压 就不 会 上升 。但 是 ， 过 阳极 液 长 经 期 冲刷 ， 基材 结 合不 牢 的部 分 涂层 可 能 脱去 ， 出 与 露 钛 基材 ， 会使 露 出部分 的钛 发 生 氧化 ， 成 二氧 化 就 生 钛钝 化 膜 ， 导致 电流 分布 不均 匀 ， 使 电压 升 高 。涂 致
式 中 ：卜
— —
单槽 电压 ；
理 论分 解 电压 ； 膜 电压 ；
—
—
７刚 — 阴极 过 电压 ； ７— ７ ７ —— 阳极 过 电压 ；
目前 离 子膜 电解槽 所 使用 的 阳极 极 片 中 ，大 多
数 都 使用 钛 基材 ，上 面 涂有 Ｒ —Ｔ— Ｉ三 元涂 层 作 ｕ ｉ ｒ
维普资讯
第 ６期
４
中 国氯碱
Ｃｈｉ ａ Ｃｈ ｏ ｎ ｌｒ— Ａｌ ａ ｉ ｋｌ
离子膜电解槽运行中出现的问题及解决方法
下降 ０ ． １ ５ ％。 降低 电槽运 行槽 温 ， 提高碱 浓度 的处 理 取 得 了显著 效果 ， 避 免 了经济 损失 。
１ 。 ３ 处 理 依 据
浓 度等 影 响 ｐ Ｈ一 ２ ６ ４上 升 的指 标 ，发 现 均在 正 常控
制 范 围 内。 大 约半小 时后 电槽 电压开始 上 升 。 影 响槽
第 ４期
２ ０ １ ３年 ４ 月
中国氯碱
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｃｈ ｌ ｏ ｒ － Ａｌ ｋ ａ ｌ ｉ
Ｎｏ ． ４ Ａｐｒ ． ， ２０１ ３ ５
离子膜 电解槽运行 中出现 的问题及解决 方法
李兆源， 董 雷 （ 黑龙 江昊华 化 工有 限公 司 ， 黑龙 江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ３ ３ ）
ｐ Ｈ一 ２ ６ ４值 超 出正 常控 制 指标 ２ ． ０ ～ ２ ． ５的 ２ ． ５上 限并 且 快速 上升 ，主控人 员 立刻 检查 电槽 加酸 量及 盐酸
均 匀调 控 。在新 指标 运行 １ 周后 ， 电槽槽 电压 恢 复至 未 污染 前 、 电流 效 率 恢 复 至 ９ ４ ． ８ ５ ％． 较 污染 前 效 率
（ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｈ ａ ｏ ｈ ｕ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ １ ６ １ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｉ ｏ ｎ－ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｅ ｌ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
离子膜电解槽电压升高因素的探讨
Ｈ ＵＡ ＮＧ Ｙａｏ——ｓｈｅｎｇ
（Ｇｕａｎｇｘｉ Ｌｉｕｈｕａ Ｃｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５６００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｗｉｌｌ ｃｏｍ ｂｉｎｅ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ａｂｎｏｒｍ ａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｃｅｌｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｅｌｌ；ｖｏｌｔａｇｅ ｒｉｓｅ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ
第 ５期
黄 尧 生 ：离子膜 电解 槽 电压升 高 因素的探 讨
５
中严格 控制 电槽 压差 ，让 离 子 膜 向 阳极 一 侧 下 压 ，从 而使获得 的槽 电压值较低。手册 中记载的阳极液与 阴 极 液 的 电 阻 率 分 别 为 １．９０ Ｑ·ｃｍ 和 ０．８３ １ ２·ｃｍ。 由于 压差 不 足 ，或 者 负压 差 现象 的产 生都 会 造 成槽 电压 的 明显 升 高 ，如 果 负 压 差 过 大 ，还 会 导 致 离 子 膜 产生 撕 裂现 象 。 ２．３ 氯气 、氢气 的压 力变 化
在 电解 时 ，氯 气 为 电槽 阳极 区产 物 ，氢 气 为 阴 极区产物 ，产生对槽 电压影 响作用的是气泡。 目前 ， 一 种 方 法 是 在 离 子 膜 的磺 酸 层 和 羧 酸 层 进 行 无 机 惰 性涂 料 的表层 涂 抹 ，或 者 用 机械 打 磨 的 办法 ，让 离 子 膜 的表 面 变得 更 加粗 化 ，这 种 亲 水性 处 理 方法 可 以让 氢 气 和 氯气 所产 生 的气 泡 避 免 过 多 的 黏 连 在 膜上 ，这 样便 消 除 了气泡 所带 来 的影 响 ；另 一种 方 法 可 以在工 艺控 制 中 ，对 较高 的氢 气及氯 气 进行有 效控 制 ，让其 缩小 气泡 体积 ，以此来 降低槽 电压 。通 过 观察 发 现 ，气 相 压 力 每增 加 ５ ｋＰａ，便 可观 察 到 不 超 过 ０．０１０ Ｖ的槽 电压 下 降 。 ２．４ 电槽温 度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
万方数据
万方数据
万方数据
影响离子膜电解槽电压因素
作者：梅冬艳， MEI Dong-yan
作者单位：唐山冀东氯碱有限公司,河北,唐山,063021
刊名：
中国氯碱
英文刊名：CHINA CHLOR-ALKALI
年，卷(期)：2005(4)
被引用次数：1次
1.辛经萍.XIN Jing-ping浅析离子膜电解槽电流效率的影响因素[期刊论文]-氯碱工业2005(10)
2.耿庆鲁.GENG Qing-lu氯碱企业整流设备的检查和维护[期刊论文]-氯碱工业2008,44(1)
3.崔亦星.朱玉菡.公克利.Cui Yixing.Zhu Yuhan.Gong Keli浅谈电解槽电流效率的测定及影响因素[期刊论文]-中国氯碱2002(3)
4.许敬荣.刘树娟.王新锋.XU Jing-rong.LIU Shu-juan.WANG Xin-feng隔膜电解槽电压高的原因分析及降低措施[期刊论文]-氯碱工业2006(2)
5.任建芬离子膜电流效率计算公式的探讨[期刊论文]-中国氯碱2003(7)
6.郝亮降低离子膜出碱温度提高45%碱质量[期刊论文]-中国氯碱2002(11)
7.张爱华.曹长青SQP并行优化算法在离子膜烧碱生产中的在线优化[期刊论文]-氯碱工业2003(11)
8.葛平.张洪林.GE Ping.ZHANG Hong-lin离子膜电解槽技术改造后的节能分析[期刊论文]-电力需求侧管理2009,11(2)
9.冯缅红.袁新.钟玉华.周艳玲.FENG Mian-hong.YUAN Xin.ZHONG Yu-hua.ZHOU Yan-ling30DD350型电解槽电压的影响因素[期刊论文]-氯碱工业2006(4)
10.宣庆国影响槽电压的因素及降低措施[期刊论文]-中国氯碱2003(1)
1.郭春平离子膜电解种分铝酸钠溶液的新方法研究[学位论文]硕士 2007
引用本文格式：梅冬艳.MEI Dong-yan影响离子膜电解槽电压因素[期刊论文]-中国氯碱 2005(4)。