离子膜制烧碱工艺降低能耗技术优化

林向俊(新疆圣雄氯碱有限公司，新疆吐鲁番838100)

离子膜制烧碱工艺降低能耗技术优化

林向俊(新疆圣雄氯碱有限公司，新疆吐鲁番838100)

核心的设备，在实际生产过程，电解槽能耗较高，如何更为有效的降低能耗，成为了目前降低生产成本的突破口。通过优选效果更好的电解槽改造设备，进行优化改造，实现降低能耗的目的。

离子膜烧制碱；电解槽；能耗；工艺优化

氯碱工艺在国内起源于上世纪90年代，氯碱产品广泛应用于人们的日常生活和国防经济建设中。所采用的原料容易获取，工艺技术生产过程时间短，产能量大，电解法得到的次生产品也可应用于诸多行业[1]。但该工艺在生产过程，面临着两大问题，一个是市场需求与实际产能的对应关系，当发生产能过剩时，产生的附带产品氯气等，具有有毒、易燃、易爆、腐蚀性强等特点，而该类产品在大量存储和运输过程，势必要投入大量的成本，并且具有很高的风险。当市场产能不足时，将影响其它化工行业的原材料供应问题。另一个问题则是在电解法制烧碱过程能耗巨大，电力供应和供电成本影响了企业的生产成本[2]。因此目前许多企业都在寻求能更好的降低能耗的新技术设备，来降低生产成本。

近年来离子膜电解法成为了主流了制烧碱工艺技术，具有生产的产品纯度高、设备投资及占地面积小，能持续生产，产能大等优点[3]。在此基础上发展起来的零极距电解槽，阴阳极极板与离子膜之间的距离几乎为0。减小了极距的电解槽，有效的降低了电子城阴极侧的电压降，可以达到良好的降低能耗的目的。

1 降低工艺能耗分析

1.1 能耗问题

氯碱化工工艺是一个高耗能的技术，急需要解决的就是降低能耗，降低生产成本。整个工艺技术核心部分是电解槽，膜极距工艺技术的应用，在一定程度上有效的降低了能耗，因此，越来越多的氯碱企业开始推广并采用膜极距电解槽设备来进行烧碱的生产。

1.2 影响能耗因素

降低能耗主要通过两个方面，一是降低用电的电量损耗，二是提高氯碱产量。能耗由功率和时间决定，在生产过程电流稳定，工作时间固定，因此电能消耗的高地在于通过电压调节来实现。离子膜电解槽分解电压部分有：离子膜电压降、阳极过电压、阴极过电压、溶液欧姆电压降、金属导体中欧姆电压降和电解产物与电解反向的电池电动势[4]。

因此得到电解槽、电解液以及电解产物都会对电解槽总体电压产生极大的影响，进而影响总体的能耗。

2 技术优化改造

2.1 膜极距的改造

将不同厂家改造的膜极距安装在同一台电解槽上，用同一稳定电流进行运转，并采用同意盐水材料，分析在操作过程中电解槽电压大小。经过对比分析，三家改造公司改造的膜极距使得电解槽电压都有所下降，但总体来讲，氯工程公司改造的膜极距电解槽电压下降更大（表1）。

表1 三家公司膜极距改造电压降幅

安凯特江阴宏氯工程148 155 162 109 113 119 125 129 136

2.2 改造过程

改造过程主要通过对阴极网和电解槽两个部分进行，下面分别介绍。

（1）阴极网改造。增加一层弹性原件到拉网式阴极部件上，弹性原件可使得离子膜向电解槽的阳极更加的靠近，更加降低了阴极和阳极之间的间距。使得电解液中欧姆电压降低，从而降低电解槽的电压，达到降低能耗的目的。

（2）电解槽改造。阴极系统材质的更换，膜极距电解槽更换为钌系金属材质作为阴极涂层，在电场的作用下，铁离子会在阴极表明覆盖，使得析氢电位提高。同时对所有不锈钢材质的管线设备进行更换，改换为镍材质，达到更好保护电解槽阴极涂层的作用。另一方面，对盐水质量进行严格控制，减少盐水内杂质，保证进入系统处理的盐水都是合格的原料，推荐再安装一套树脂塔设备，来进一步对盐水进行除杂。

同时改造后对工艺过程的生产数据进行统计和跟踪分析，并做好记录，利用信息化集成的数据统计平台，对数据进行实时分析、实时记录，并与以往的数据进行对比，分析生产过程的详细情况。

3 改造后结构变化

对电解槽的改造，使得两极板与例子之间增加一层弹性镍网，对两板间电势影响较大，金属导电性能远好于液体导电效果，使得电势降低、电压降低，主要结构变化见表2。

表2 改造前后结构变化

4 结语

通对三家不同厂家的电解槽膜极距改换设备进行试验分析，优化出降低电压效果较好的设备。并对电解槽进行改造，预期改造后的电解槽将有效的降低压力、降低能耗，也能更好的保障电解槽的高效运行。

[1]马彦军,刘毓涛,张毅刚.离子膜烧碱生产工艺技术的优化探讨[J].化工管理,2015,(35):208.

[2]张春霞.离子膜烧碱生产工艺的优化探讨[J].黑龙江科技信息,2014,(02):70.

[3]张立超,王永康.离子膜烧碱生产工艺浅析[J/OL].科技与企业,2013,(24):348.

[4]王琦,陈斌,黄晓宾.浅议离子膜烧碱生产工艺的优化[J].化工管理,2013,(24):237.

林向俊（1987-），男，汉族，助理工程师，从事氯碱工艺技术工作。