国产离子膜DF988在DD350电解槽上的应用

张佳兴，齐长亮，董文虎，孙广军，孙玉堂，陈光强

（营创三征（营口）精细化工有限公司 辽宁营口 115003）

在营创三征试用国产离子膜之前，国产离子膜已在5家氯碱工厂开始了应用。营创三征及这前应用的单位和槽型见表1。

作为国内自主开发的第一代离子膜DF988，其定位特点就是高强度和安全性，若想验证DF988真正具有高强度和高安全性，最好的办法就是在DD350电解槽上试用，因为该电解槽电极有效面积3.5 m2，是目前电极面积最大，对离子膜要求最苛刻的电解槽。东岳集团国产离子膜生产企业经项目人员经过现场考察首选营创三征（营口）精细化工有限公司作为试用单位，并上报国家科技部获得批准。

1 DF988离子膜特性

DF988与国外同类型高强度离子膜物理性能对比见表2。

从表中可以看出，国产DF988与国外同类型膜物理性能相近甚至高于国外膜。

表1 国产DF988在营创三征及之前应用单位和槽型统计

表2 DF988与国外同类型高强度离子膜物理性能对比

与国外同类型高强度膜一样，DF988是无牺牲芯材的离子膜，为了发挥羧酸树脂和磺酸树脂各自优势，DF988同样用较厚的磺酸层/PTFE 网布/较薄的羧酸层复合而成，这样才能保证在较高的电流效率前提下，膜电阻最小。当然，为了降低气泡效应对槽电压的影响，性能卓越的亲水涂层也用来改善膜表面。

DF988采用了自主知识产权专利技术，全氟磺酸层和全氟羧酸层之间形成无界面融合状态，与国外膜相比，DF988大大提高了2层之间结合的牢固度，具有更优良的抗起泡能力，同时，通过层间结构的优化设计和树脂匹配，赋予离子膜突出的对盐水杂质耐受性。

2 DD350氯碱装置特性

该公司迪诺拉DD350氯碱装置烧碱生产能力20 000 t/a，共有5台电解槽组成，其DD350型电解槽技术特性如下。

电解槽形式： 复极，纯自然循环

极间距：0（膜极距）

有效电极面积：3.5 m2

单元槽数量：30

设计负载：11.7 kA

电流密度：3.35 kA/m2

最大电流运行：13 kA

最大电流密度：3.71 kA/m2

原设计离子膜选型：N966

离子膜尺寸：1 310×3 000 mm

DD350电解槽的独特的性能，也必然对配套离子膜有着极度苛刻的要求：

（1）在所有的电解槽中，DD350是有效电极面积最大的槽型，也必然对离子膜强度要求最高，原装置专利商意大利迪诺拉转让当初明确指定，唯一满足配套强度要求离子膜是杜邦N966。

（2）由于DD350电极面积大，阴、阳极液体又采用纯自然循环，不能保证整个膜面的电解液浓度分布均匀性，因此，对离子膜抗气泡能力有极高的要求，而DF988采用自主专利技术，使磺酸层与羧酸层形成无界面融合状态，理论上应有更强的抗起泡能力。

（3）循环液分布不均，能引起局部的气泡效应增强，DF988采用卓越的亲水性涂层，以降低气泡效应对槽电压的影响就显得十分的重要。

由此可见，DD350电解槽对离子膜的特殊要求，DF988的设计者都被重点考虑和给出很好的解决方案。

3 运行情况

营创三征（营口）精细化工有限公司现有两套电解装置，其中，年产4万t烧碱装置采用3台蓝星北化机ZMBCH-2.7型电解槽，为自然循环复极式电解槽。另一套装置就是年产2万t烧碱，5台DD350电解槽，为零极距复极式电解槽自然循环工艺。该套装置已运行18年，装置配有实时在线单元槽电压检测和离子膜泄漏监测系统，对离子膜的试用数据采集十分有利。

2012年1月20日，该公司DD350装置的变压器因局部绝缘老化烧坏，新做1台变压器周期需要至少50天，于是用这次更换变压器，电解槽停车检修时机，安装国产DF988膜试用，同期也将B、C 槽整台更换了进口新膜。

2012年3月9日上午，电解送直流电，开车一次成功。经过72 h 运行考核，国产DF988和进口膜性能都能达到都达到设计保证值95%以上，DF988和进口膜电流效率均保证在95%以上，装DF988膜E 槽比装进口膜的B、C 槽单元槽电压低约20 mV。

DF988运行数据统计见表3。

长期运行数据表明DF988与进口膜保持稳定一致电流效率，运行电流效率对比见图1。

运行14个月统计装DF988膜的电解槽与装进口膜电解槽的单元槽电压比见图2。

安装DF988膜和同期进口膜运行已14个月，期间停车4次，非计划停车2次，没有发现对离子膜有明显的影响。

有2张DF988膜，运行10个月，电压在线监测表现异常，检修时下线，检查发现分别有大约15 mm、20 mm 的裂口，分析认为，可能2张膜在裁剪或安装过程产生过折伤，长时间运行逐渐变成裂口。该公司采用进口膜补丁，尝试了补膜。DF988膜修补效果和以往进口膜没有什么区别，准备重新装槽，征求国产膜生产企业的意见，认为没经过检测，仅凭经验感觉就直接使用存在一定风险，有必要先经过实验室检测，再考虑装槽，于是2张膜发回东岳进行实验室检测。

表3 DF988运行数据

4 结论

DF988作为高强度离子膜研发，其检测指标已达到和部分指标已超过国外同类型膜水平。在DD350电解槽上的应用运行数据表明：

（1）在具有最大电极面积电解槽的情况来看，属于的高强度膜。从强度性能看，DF988膜将能满足当前所有电解槽对离子膜的强度要求。

（2）在最大电极面积，纯自然循环淡盐水浓度分布不均的电解槽表现优良出的抗起泡能力，将能满足其他槽型对离子膜抗起泡性能的要求。

（3）DF988比国外同类型离子膜具有较低的膜电阻。

（4）DF988电流效率与国外进口同类型膜保持同等水平。

（5）亲水涂层有利于降低槽电压，如果DF988在有极距槽型应用，为了降低气泡效应的影响，亲水涂层更是不可或缺的。

（6）DF988作为无牺牲芯材离子膜，建议在电流密度≤4.5 kA/m2的电解槽上使用。对于运行电流密度大于4.5 kA/m2的电解槽，应该考虑选用国产有牺牲芯材的离子膜DF2801。

（7）DF988膜与国外膜应该同样具有针孔和小的裂口的可修补性，希望东岳方面尽快进行国产膜的修补相关检测数据和修补方法的进一步研究。同时，也能配套提供专用的膜补丁。

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