离子膜法电解系统加酸探讨

王庆春，王步刚（山东海化氯碱树脂有限公司，山东潍坊262737）



离子膜法电解系统加酸探讨

王庆春，王步刚
（山东海化氯碱树脂有限公司，山东潍坊262737）

摘要：探讨了阳极液加酸的作用、脱氯塔加酸量及电解槽加酸的控制和需注意的事项。

关键词：离子膜；脱氯；加酸

山东海化氯碱树脂有限公司将旭化成NBH-2.7改造为NBZ-2.7，为保证电解槽离子膜在最佳环境下运行，对改造后的电解槽加酸进行了优化。

1　加酸的原因

离子膜阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑

阴极反应：2Na+2H2O+2e→2NaOH+H2↑

因为离子膜的效率不是100%，离子膜的羧酸层不能完全阻挡OH-反迁，在盐水中氯气溶解在水中水解为Cl-和ClO-，反迁过去的OH-与H+中和，致使ClO-浓度升高，当ClO-浓度升高到一定程度时发生以下反应：

生成的氯酸钠在脱氯系统中通过加酸可以反应但需要消耗大量盐酸，方程式：

6HCl+NaClO3→2NaCl+3Cl2+3H2O

电解槽阳极析氧会造成阳极钝化，使槽电压升高，耗电量升高。采用向电解槽加酸可中和阴极反迁OH-，并降低Cl2在盐水中的溶解度，降低ClO-浓度，延长阳极涂层使用寿命。

2　加酸点及加酸量

根据不同需要，可以有不同的加酸点。（1）D-170处加酸可去除氯气中的二氧化碳，通过盐水总流量估算盐酸加入量；（2）电解槽阳极液入口加盐酸31%（盐酸∶纯水=1.05∶1）只有保证配比才能防止盐结晶，才能估算阳极入口酸度，电解槽加酸摩尔量除以盐水单槽流量可计算出酸度；（3）脱氯塔加酸根据进槽精盐水总流量乘以0.675计算出出槽进脱氯塔盐水流量，为保证脱氯效果，根据操作规程0.02 mol/L可计算出盐酸最少加入量，也可计算出脱氯后加碱最小流量。

3　电解槽加酸量精确控制

加酸量与盐水流量成正比，电流效率越低加酸量越多。下面以旭化成NBZ-2.7电解槽92张膜为例计算出电解槽加酸量。电解槽理论产碱量为1.715 t/h，按照新膜初装时效率97%，每下降1%，反迁OH-摩尔质量为428 mol，需加酸428 mol方能中和；31%盐酸42.8 L，稀释盐酸约84 L，电解槽出口最佳控制酸度为0.003 mol/L，若出口酸度为0.008 mol/L，则电解入口需减少盐酸量，计算方法为：入口盐水为12.5 kA时盐水流量18.0 m3/h，则出槽盐水为18×0.675= 12.15（m3），多余H+为60.75 mol，盐酸量为6.075 L，稀释盐酸为11.86 L。

4　加酸不足及过量的影响

电解槽加酸不足的影响包括：（1）电解槽产生的氯酸盐增多，加大了对电解槽垫片的腐蚀，影响使用寿命；（2）氯气含氧升高增加不凝气的量，液化压力增高，增加了动力消耗、降低了设备使用寿命；（3）液化尾气盐酸炉烧气量增大，增加氯气、氢气消耗；（4）电解槽生成的部分氯酸盐在脱氯塔中需与过量H+反应，需消耗大量盐酸，若盐酸不足易生成ClO2，出现安全事故，因此需过量，脱氯后加碱消耗相应升高，找到平衡点可降低自用碱消耗。

电解槽加酸过量的影响包括：（1）离子膜酸化的酸度旭化成操作规程设为0.15 mol/L，当超过设计浓度时离子膜被酸化，当新旧离子膜同时使用时入口酸度建议不超过0.10 mol/L；（2）过高的入口酸度会溶解电解槽入口牺牲阳极（须与电化学腐蚀区分）。

5　电解槽加酸必须注意的问题

（1）电解系统在线pH计较多，要定期对pH计校正，使其具有参考价值。

（2）电解加酸要关注盐酸浓度及杂质离子含量。

（3）新膜使用初期适当添加盐酸保证出口酸度合格。

（4）电解槽中途换膜时最好不使用新膜，使用性能接近的修补膜。

6　结语

向电解槽加酸是必要的，只有通过加酸控制阳极副反应，才能保证离子膜电解槽在最优环境下运行。

Discussion on acid adding in ion-exchange membrane system

WANG Qing-chun，WANG Bu-gang
（Shandong Haihua Chlor-alkali Resin Co.，Ltd.，Weifang 262737，China）

Abstract：The role of anode solution acid，de-chlorinator plus acid，acid control of electrolysis cell and to be aware of problems were discussed.

Key words：ionic membrane；de-chlorination；adding acid

中图分类号：TQ114.26+2

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）04-0007-01

收稿日期：2015-12-01