离子膜槽电压升高的原因分析及思考

王奋斗，孟宪忠，王记孝，席引尚

（陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 榆林 718100）

盐水质量的好坏，直接影响到离子膜的使用寿命，而进电解槽的其他介质，如盐酸、纯水的质量同样对离子膜有着重要的影响，一旦出现超标，离子膜将受到污染，因此，对进电解槽各种物料进行管理以及指标出现超标时，在最短时间内发现并处理，对延长离子膜的使用寿命有着重要的意义。

1 运行经过

该企业有两套离子膜电解装置，电解槽采用加酸工艺，盐酸全部为二线盐酸吸收生产，进入专用盐酸储槽供电解使用。2018年1月1日，电解工段当班人员发现进电解槽盐酸颜色发黄，于是立即停止一二线电解槽加酸，并从电解槽加酸口、盐酸吸收器下酸口以及供电解盐酸出口取样分析，分析结果全部合格，但为确保离子膜安全运行，对颜色发黄的盐酸进行了置换，分析结果分别见表1、表2、表3。

从表1-3看出，无论是颜色发黄的盐酸还是置换合格的盐酸，质量分析全部合格。在确认盐酸质量合格后，1月1日下午恢复二线电解槽加酸，15时50分恢复一线电解槽加酸，运行至17时左右，发现一二线槽电压出现整体同步快速上升，槽电压升高了约5～7 V。数据分别见表4、表5。

表1 颜色发黄后盐酸分析结果10-6

表2 盐酸分析结果10-6

表3 颜色恢复正常后盐酸分析结果10-6

表4 一线加酸前后电压变化趋势V

表5 二线加酸前后电压变化趋势V

2 排查经过

针对两套装置槽电压短时间内同时出现快速升高现象，判断为系统共性问题，由于分析盐酸是合格的，暂时排除了盐酸质量超标的可能性。

2.1 二次盐水质量排查

运行至1月2日对一二线二次盐水进行分析，分析结果见表6，二次盐水质量全部合格，可以排除。

表6 1月2日一二线二次盐水质量分析10-6

2.2 纯水质量排查

在一二线电解界区内纯水总管取样分析，纯水质量合格，所以可以排除，数据见表7。

表7 1月2日一二线电解槽配酸用纯水质量分析数据10-6

2.3 盐酸分析

针对之前对盐酸质量的分析，1月2日再次对盐酸取样进行分析，质量合格，见表8。

运行至1月3日8时30分在电解取样分析盐酸，分析结果超标，见表9。

于是立即停止一二线电解槽加酸，在电解槽停止加酸后，发现一二线电解槽电压出现同步下降，并逐步恢复至正常，下降幅度见表10和表11。

表8 1月2日盐酸分析结果10-6

表9 1月3日盐酸分析结果10-6

表10 一线电槽停酸前后槽电压变化趋势V

表11 二线电槽停酸前后槽电压变化趋势V

由于之前槽电压出现升高后，分析盐酸质量一直合格，为进一步确认盐酸质量是否超标，再次从盐酸储槽出口取样分析，结果钙镁铁含量严重超标，分析结果见表12。

表12 1月3日盐酸分析结果10-6

由此判断槽电压升高的原因应该还是盐酸质量超标造成的，因为在槽电压出现升高前后，盐酸工序并未进行任何操作，一直采用二线吸收做酸，由此判断可能是石墨吸收器泄漏，但从吸收下酸处分析盐酸浓度来看，与之前无明显变化。随后对吸收消耗纯水进行排查，发现吸收水从1月1日开始单耗出现降低，这与槽电压开始升高的时间吻合，所以进一步确定了盐酸超标是由石墨吸收器泄漏，循环水漏入盐酸造成的二线石墨吸收纯水消耗见表 13、图 1。

表13 槽电压出现升高前后二线石墨吸收器消耗纯水对比

图1 槽电压升高前后D吸收水单耗趋势图（V）

根据上述分析，立即停止吸收做酸，进行查漏确认，当吸收停止做酸后，发现石墨吸收器Ⅰ段下酸视镜中有大量水流下，判断为Ⅰ段吸收器泄漏，第二天对二线石墨吸收器进行解体检查，将拆下的石墨块进行打压试漏，发现从底部向上第3块石墨块孔气孔与水孔串通。

与此同时，为保证公司自用酸量，将二线氯化氢通过点炉分配台进入一线吸收做酸，并分析吸收下酸质量，合格后直接进入盐酸储槽进行反复置换，直至合格，分别见表14和表15。

表14 一线B吸收下酸分析结果10-6

表15 一线B槽盐酸分析结果10-6

在确认盐酸储槽盐酸合格后，再次开始向一线电解槽ABC开始加酸，流量500 L/h，加酸后槽电压未出现之前上涨现象，加酸后槽电压变化见表16。

表16 1月10日一线ABC槽加酸后槽电压变化趋势V

加酸连续运行至24 h后，对D、E、F槽开始加酸，加酸后槽电压也未出现升高现象，见表17。

表17 一线DEF槽加酸后槽电压变化趋势V

随后对二线4台电解槽也开始加酸，加酸后槽电压也未出现升高现象，见表18。

表18 二线4台电解槽加酸后槽电压变化趋势V

1月12日二线石墨吸收器堵漏完成后，开始安装，并开始做酸，从下酸口分析盐酸合格后直接切换进入盐酸B槽，并开始供电解，槽电压未出现升高现象，见表19。

表19 二线D吸收下酸分析结果10-6

3 原因分析

综合上述，造成一二线电解槽槽电压急剧升高原因是D吸收Ⅰ段吸收器泄漏，循环水漏入盐酸中造成盐酸质量超标引起的，质量不合格的盐酸污染了离子膜。但根据离子膜电解原理、结构及金属杂质在膜中的沉积机理，并结合实际运行经验，离子膜一旦被钙镁等金属离子污染后，通过水洗，会出现一定的降低，但不能恢复到正常值。而此次槽电压升高后并未进行洗槽，只是停止加酸后，槽电压便出现下降并恢复至正常值。因此，造成本次槽电压升高的原因有可能是循环水中的有机物（循环水中加有各种药剂）超标引起的，当其与盐酸进入电解槽后，会产生以下影响。

（1）在阳极液中产生泡沫，从而造成阳极室中气液比增加、阳极液电阻增大、电流分布不均匀，最终造成槽电压升高。

（2）有机物进入电解槽后覆盖了阳极涂层，降低阳极的活性区域，电流分布变差，限制氯离子接近阳极，造成槽电压升高。

（3）有机物进入离子膜，被离子膜吸收被氧化后，造成离子膜溶胀，其排斥阴离子的能力将下降，从而导致电流效率下降。

当停止加酸后，有机物对电极及离子膜的影响消失，可能是有机物作用的时间短，没有对离子膜造成损伤，所以在停止加酸后出现槽电压降低并恢复正常的现象。

4 结语

电槽管理主要数据有槽电压、电流效率、电耗、盐水质量、盐酸质量、纯水质量、出槽盐水质量、成品碱质量等，这些数据基本靠现场实测或取样人工分析，然后进行人工记录或DCS采集后进行计算得出。而盐水质量、盐酸质量、纯水质量一旦出现超标，最终通过槽电压、电流效率、电耗表现出来，而这也只能在参数出现大的异常变化时才能发现，对于在短时间出现微小异常不易及时发现，不能准确快速查找到原因，例如电压短时间内上涨、电效突然下降等，且存在滞后性，并受分析误差、技术人员工作能力及经验限制，分析判断问题存在局限性。

如果将影响槽电压、电流效率、电耗等直接或间接的指标例如二次盐水质量、纯水质量、盐酸质量、盐酸吸收水单耗等数据导入数据库中，实现DCS、PLC等数据与数据库数据同步记录。并对具备电槽运行数据异常预警，数据对比分析，异常工况原因快速分析等功能，根据不同负荷情况，对影响电解运行的参数设定正常波动范围，并设置上下限报警值，起到异常状态下提前预警的作用

吸收器出现轻微泄漏时，最早出现变化的参数应该是吸收水的消耗量，由于变化较小，操作人员在短时间内是无法发现的，但如果通过数据库管理，对吸收水的单耗设定在线实时计算报警，当吸收水出现降低趋势时，系统立即发出报警，判断为吸收器漏水，操作人员可立即停止吸收做酸，进而停止电解槽加酸，接下来再对盐酸质量进行分析，这样的话，就可以避免上述问题的发生或将问题限制在最短的时间内发现、处理，不至于造成严重的影响。

收稿日期：2018-05-22

湖北严控新上煤电项目化工项目须进园区

近日，湖北省发改委（省能源局）印发污染防治攻坚战工作实施方案，提出到2020年完成国家下达的钢铁、煤炭、小火电等行业过剩产能压减任务，燃煤火电机组基本完成超低排放改造，能源消费总量控制在1.89亿t标准煤以内，单位生产总值能耗比2015年下降16%。

该实施方案提出，严禁新增粗钢冶炼产能；钢铁、水泥、玻璃等产能过剩行业的新、改、扩建项目，必须实行等量或减量置换。建立违法违规钢铁项目有奖举报制度，加大查处力度，严防退出产能恢复生产，严厉打击取缔地条钢。

严格新建工业项目布局，不符合政府核准的投资项目目录的项目，一律不予核准或备案。长江干流及主要支流岸线一公里范围内不再新建重化工及造纸行业项目，一公里外的石油化工和煤化工项目必须进园区，按照程序批复后实施。加快推进老工业区151家工业企业搬迁改造工作。

优化能源结构，严控新上煤电项目，全省市州城市建成区严禁新建除上大压小、热电联产外的燃煤电厂。严格执行国家标准，对达不到当年国家标准的煤电机组予以关停。及时关停拆除“僵尸机组”，两年以上不运行的机组不再安排优先发电量计划；三年以上仍不运行机组，动员企业主动申请关停并核销容量。鼓励小型供热机组尽早退出运行，加快推进火电机组超低排放改造，全省新建燃煤火电机组全部执行超低排放标准，到2020年，全省燃煤火电机组基本完成超低排放改造。