离子膜电解槽槽电压影响分析
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
电解槽电压异常升高原因分析
第9期2020年9月中国氯碱China Chlor-AlkaliNo .9Sep .,20209电解槽电压异常升高原因分析王小敏(中国平煤神马集团开封东大化工有限公司河南开封475003)摘要：分析引起电解槽电压异常的各种因素，并排查原因。
关键词：电解槽；电压；盐水指标；影响因素中图分类号:TQ 114.261文献标识码：B文章编号：1009-1785(2020)09-0009-05Cause analysis of abnormal rise of electrolytic celvoltageWANG Xiao-min(China Pingmei Shenma G roup K aifeng D ongda Chemical Co ., Ltd ., Kaifeng 475003,China ) Abstract ： Analysis of the various factors causing the cell voltage,and check the reasons .Key words ： electrolytic;cell ;voltage;saltwater indicators;influence factorsl 异常现象2019年2月14日，中国平煤神马集团开封东大化工有限公司整流操作人员在进行电解槽升电流 操作时，发现同档位下，电流升不上，同时整台槽电 压较之前升高10 V 左右。
随后将电压异常情况通知 了分厂，分厂检查发现新电解5台电解槽和老电解 4台槽折标电压自2月13日至15日开始均出现了 连续升高现象。
2槽电压升高原因分析(1)造成槽电压升高的因素。
a .电流密度升高； b .氢氧化钠浓度高;c .阳极液NaCl 浓度低;d .离子膜被污染，电阻升高;e .阳极液pH 值低;f .阴阳极液循 环量低;g .阴极液温度低;h .离子膜泄漏，极网涂层脱 落；i .阴阳极压力低和压差小。
离子膜电解槽故障成因分析
第十七届氯碱技术年会论文专辑21离子膜电解槽故障成因分析李楚新 (岳阳石油化工总厂环氧树脂厂，岳阳414014)摘要以我厂2万t／a离子膜装置为例，对旭化成强制循环离子膜工艺的电解槽结构进行综述：针对电解槽在运行过程中出现的膜漏、膜穿孔、膜针孔、槽框极板击穿、槽框泄漏、垫片老化等现象的成因进行了具体分析，并提出了相应的解决问题的办法，要尜建立时离子膜电解槽表征的主要工艺参数(如：槽电压、电流效率，直流电耗)进行定期检测制度，为以后离子膜装置的工艺操作提供可操作性依据。
针对出现的问题进行及时处理．确保离子膜电槽长时期高电效、低电耗平稳运行。
关键词电解槽故障离子变换膜成因槽框前言1．2生产实际中造成的槽框故障分析离子膜电解槽是整个离子膜工艺的核心，离子膜电解槽槽框故障主要表现为：槽框离子膜电解槽的核心部件由槽框、离子交换膜、泄漏．阳极、阴极焊点松脱，阳极面板腐蚀穿垫片等附件组成。
随着离子膜装置运行时间的孔，涂层脱落等。
某厂1万“a A套离子膜装延长。
离子膜电解槽的故障也日益出现(垫片的置于1998年5月份进行了一次性全部换膜，老化脱落、槽框泄褥、膜漏、膜起泡、膜针孔、阴在换膜过程中对出现故障的梧框进行了维修阳极网的穿孔等故障)。
直接制约离子膜装置及更换，发现焊点松脱严重，特别是阳极侧，几的稳定生产。
针对电解槽故障成因进行了具体乎每块槽框均有焊点松动，这与旭化成强制循分析，为以后现场工艺调整提供参考。
环工艺有关，特别是开停车次数多的情况下，l离子膜电解槽槽框故障成因分析槽内压差变化大，易造成槽内阴、阳极扳的变1．1旭化成强制循环电解槽单元槽的结构形．使焊点松动，破坏离子交换膜。
这种单元糟舶中间隔板是一块8 rnIn厚阳极面板腐蚀穿孔，1998年8月，发现1的Ti—Fe—Sus三层复合板。
外框条是Sus 万√a B套离子膜装置的第3、19、42槽框均在316L与复合板条组组焊而成。
阳极侧的衬阳极侧靠上边缘部位被腐蚀穿孔，穿孔面积一扳、筋板、厚扳均为Ti材，阴极侧为不锈钢。
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。
氯碱化工离子膜烧碱电解槽电压测量VMS方案
氯碱化工离子膜烧碱电解槽电压测量系统一、测量离子膜电解槽单元电压的必要性目前新建离子膜烧碱项目都采用高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽，复极式电解槽是多个装有离子膜的单元槽的串联，每张离子膜在通过一定直流电流作用下而形成一定电压分布。
影响槽电压的因素较多，例如氢氧化钠浓度、阴/阳极液循环量、操作温度、盐水中杂质、阳极液PH值、阳极液中氯化钠浓度等。
电解槽电压正常与否代表着膜的性能好坏以及单元槽阳极阴极活性状态，为了使离子膜能够长期稳定地保持较高的电流效率和较低的槽电压，降低直流电耗，延长离子膜的使用寿命（离子膜昂贵），不因误操作而使膜受到损害，同时最大限度地减少电槽管理费用（不用人工进行测量测量每个单元槽电压，从而降低人工测量所需的成本）。
现在许多离子膜烧碱厂家实施了对每个膜上的电压或者膜分组的电压测量。
精确测量到离子膜槽电压后，可以指导操作人员或电槽管理人员更加优化电解系统工艺操作，使电解槽在最佳状态运行，这样不但能提高成品碱质量，最主要的好处能使每张膜上的电压降升高减慢，长期优化运行会节省大量直流电耗，也能延长膜的使用寿命。
降低电耗以及延长膜的使用寿命等于为企业创造效益。
所以很有必要对每个单元槽电压及时检测及记录，以便加强电槽数据准确分析提高生产管理水平，进而极大提高经济效益。
目前众多已经建成的离子膜厂家都很重视这项工作，从生产面来讲都把这项工作纳入技改或大修项目来实施，对于新建项目在基本建设阶段就已经作了设计，工程建设阶段加以实施。
二、现状经过调查国内众多离子膜烧碱企业，在2005年以前建设的项目很少对每个单元槽电压进行详细的自动测量，只是粗略对整个电解槽进行两段式测量，即把整个单元槽平均分成两组，采用电桥原理测量不平衡电压，这样很难准确判断某个单元槽和离子膜使用好坏，出现问题也很难及时准确找到故障位置。
虽然每班有人工用万用表的测量，但毕竟是是断续的，测量精度很低，测量危险而且需要人力资本的长期投入。
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
- 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)。
离子膜槽电压的影响因素
• 五、其它
• 1、氯氢压差控制影响(氢气大于氯气压差 3~4kpa,阳极液的气液比大于阴极液，且盐水电 阻率（1.90 Ω.cm)比烧碱电阻率（0.83 Ω.cm) • 控制压力提高，汽泡体积小，可降压；提高5kpa, 可降10mmV. • 2、阳阴极液位的控制影响
2、电度密度影响： 膜有电阻，电流高，膜电压（IR）升高，槽电 压上升；膜电压与电流密度成正比Vb=kI。从节 电角度，可降低电流（电密）。 3、阴极液浓度影响： 阴极液浓度越高，膜含水率下降，膜电阻上升， 槽电压上升。1wt%可影响17~30mmV 。 4、膜的老化(老化、起泡、分层、针孔等）pH值影 响，不得低于2
离子膜槽电压的影响因素
• 一、膜电压的影响而使槽电压上升： • 1、进料杂质的影响（使Vb膜电压升高） （1）进槽盐水中杂质，Fe、Mg、Ni、Hg影响 大; AL、Ca、Sr、Ba、I、TOC次影响
(2)高纯酸中TOC、 Fe、Mg、 Ca (3)高纯水中 Ca 、 Mg
离子膜槽电压的影响因素
离子膜槽电压的影响因素
• • • • • • • • 槽电压的构成： V=Va+Vb+V阳+V阴+V金+V液 Va理论分解电压2.2~2.3V Vb膜电压<0.6V V阳:阳极过电压<0.12V V阴:阴极过电压<0.12V V金:金属电极导体产生的电压降IR<0.1V V液:电解液的电压降<0.6V
离子膜槽电压的影响因素
• 三、阴极过电压的影响 1、阴极有镍、铜、不锈钢，涂有活性涂层，析氢极 过电压（＜120mmV)。 2、杂质中毒：F e、Ca、Mg、Ni、含N、S 的有 机物附积在活性阴极表面 3、反电流影响 活性阴极被氧化或溶解
离子膜槽电压的影响因素
• 四、金属导体V金和电解液V液 二、阳极过电压的影响 1、阳极多为钛基材，涂有Ru+Ti+Ir三元活性涂层， 可降低阳极过电压（＜120mmV)。 2、阳极失活：涂层冲刷脱落，过电压升高 3、阳极中毒： 盐水中氟离子腐蚀Ru；BaSO4沉积在涂层表面 4、电流强度波动： 电流波动影响极片寿命，过电压升高
• 1、电解结构(零极距）及接触电阻、材料影响导体电阻； 如铜、不锈钢、镍 • 2、温度升高使槽电压降低：因为温度升高，溶液电导率 增加，电压降低。同时温度高，降低膜电压降。温度上升1℃，
槽电压可下降7~10mmV.
• 3、阳极液浓度影响：盐水浓度高200~220G/L，溶液电 导率上升，槽电压降低.但超高，膜收缩或超低 （170G/L），膜分层，槽电压会急聚上升。 • 4、电解液流量影响：电解液循环量少时，气泡在膜上附 加量增加，导致槽电压上升。