离子膜烧碱生产的防腐技术

1、离子膜烧碱生产的防腐技术离子膜制碱工艺主要由盐水精制、电解、氯氢处理、高纯盐酸等主要工序和部分辅助工序组成，其中盐水精制、电解、高纯盐酸工序的物料中主要包括饱和氯化钠盐水、30%高温烧碱、湿氯气、含游离氯的酸性淡盐水、氯化氢气体和盐酸等强腐蚀性的介质。因此，生产中使用的工艺管道、设备、仪表等的防腐工作显得尤为重要。1.盐水精制工序氯化钠盐水属于强电解质，对金属管道和设备产生电化学腐蚀，尤其对碳钢的管道和设备的腐蚀更为严重。针对这种情况，对于生产、输送和储存盐水的管线和静设备应采用钢衬硬橡胶结构，或者采用818不锈钠材料制造；对于碳钢容器内部也可采取环氧玻璃钢防腐；管道和设备上的压力表应采取不锈

2、钢膜片的隔膜压力表；阀门应采取衬胶隔膜阀或全不锈钢阀；泵类主要采用不锈钢泵或钛泵，钛泵的优点在于它不但能耐盐水的腐蚀，而且能够很好地抵抗自电解工序返回的含有游离氯的淡盐水的腐蚀。另外,对于采用泥浆循环的盐水精制工艺，对泥浆泵还有特殊要求。冀东氯碱公司氯化钠盐水管线大多采用钢衬胶管道，部分采用不锈钢管，大型容器如配水槽、澄清桶、精盐水贮槽、三层洗泥桶全部采用钢衬环氧玻璃钢结构，沙滤器、盐水过滤器、树脂塔等采用钢衬硬橡胶结构，化盐泵、精盐水泵等采用钛泵。对于泥浆泵，因为泥浆中不但含有nacl，还含有大量的caco3、baso4、mg(oh)2等硬质细小颗粒，不仅具有腐蚀性，还有很强的磨损力，所以，

3、选用了内衬软橡胶、zgj型集装式机械密封的渣浆泵。经过实践检验，它不易堵塞，不易泄漏，寿命长，性能良好。近年来，随着防腐技术的飞速发展，新工艺、新材料不断涌现。例如，鳞片树脂具有优良的耐腐蚀、耐130高温的性能，同时还具有与碳钢接近的膨胀系数。另外，施工方便、价格较低，用做大型号设备的衬里，越来越受到欢迎。2电解工序电解工序阴极系统生成的烧碱温度达88、naoh的质量分数为30%，对碳钢具有极大的腐蚀性。常用的耐腐蚀金属材料有纯镍、含碳量低于0.03%超低碳不锈钢316l（00cr17ni14mo2）以及哈氏合金等，它们能够在碱液中钝化而具有优良的抗腐蚀性能。例如，纯镍在178、naoh的质量

4、分数为50%的碱液中腐蚀速率仅为0.005/a。常用来作为密封垫的非金属材料是乙丙橡胶。电解槽的阴极进出口总管的材质为纯镍，现在使用的两种电解槽中，日本旭化成bfii型复极式电解槽的阴极材质也是镍，北京化工机械厂的mbc2.7型复极式电解槽阴极材质为316l，阴极液循环槽、循环泵、冷却器、碱液受槽等以及输送高温碱液的管道、阀门的材料均采用316l，压力表采用316l膜片的隔膜压力表，成品碱冷却器的材质为哈氏合金。冷却后的碱液腐蚀性大大下降，碳钢即可满足耐蚀要求，在常温下，碳钢在0.1%40.0%naoh中的腐蚀速度仅为0.0025/a。电解槽阳极系统的介质为88、ph值为2含游离氯的酸性淡盐水

5、和饱含水分的氯气都具有强腐蚀性，常用的金属材料是钛合金和钽等，它们在酸性条件下也能产生纯化作用。非金属材料有pvdf（聚偏二氟乙烯）、cpvc（氯化聚氯乙烯）等,常用来做密封垫片的材料是氯丁橡胶。该公司电解槽的阳极材料为钛，其中北化机电解槽阳极边框密封面的材料为钛钯合金，以防止缝隙腐蚀。阳极进出口总管、高温的氯气总管、淡盐水管、阳极液循环槽、循环泵、淡盐水受槽、淡盐水泵、脱氯塔等设备的材质均为ta2，阳极系统管道上的阀门全都是pvdf隔膜阀，压力表均为钽膜片的隔膜压力表。温度较低的淡盐水管道可采用钢衬胶管道。对于温度较低的氯气，在干燥前，采用的是环氧树脂增强的pvc管道；氯气经干燥后，水的体积

6、分数降至0.04%以下，腐蚀性大大降低，输送管道采用碳钢材质，为了密封良好，阀门采用氯气专用阀。因为钛在干燥氯气中会引起剧烈的化学反应而燃烧，不能用钛管输送干燥的氯气，钛制设备不得用于水的体积分数小于0.5%氯气场合中。近年来，cpvc管道以其成本低、安装方便等特点正逐步替代钛管道；cpvc球阀以其优良的性价比也在推广之中，衬钛阀门因其经久耐用也能代替pvdf隔膜阀。3.高纯盐酸工序高纯盐酸的生产装置多数采用三合一炉，其主体材料是不透石墨，这种材料既耐高温，又耐盐酸腐蚀，而且还具有优良的传热性能，把反应热及时带走。盐酸储罐既可以采用钢衬低钙镁橡胶结构，又可采用环氧玻璃钢增强的pvc罐。输送盐酸

7、的泵大多采用fsb型氟塑料离心泵。目前，消除了动密封的氟塑料磁力泵越来越受到青睐。输送盐酸的管道可采用钢衬胶或衬塑管道，也可采用环氧玻璃钢增强的pvc管道。阀门多采用衬胶隔膜阀和pvdf隔膜阀。目前，增强的聚丙烯球阀以其耐蚀性好、价格低廉、阻力小、寿命长、重量轻等优点正逐步取代其它阀门用在盐酸系统上。压力表应采用钽膜片的隔膜压力表。氯碱工业2010年08期同等操作条件下电解槽电压高的原因冯将军 【摘要】：第1期和第2期氯工程电解槽共用盐水供应系统,在操作条件均相同的情况下,第2期电解槽电压比第1期高。从盐水品质、开停车、操作方法、离子膜等多角度,结合电压变化曲线进行分析,结论是:第2期电解槽电

8、压高是第2期离子膜电解槽阴极活性涂层的变化引起的。【作者单位】： 四川省金路树脂有限公司; 【关键词】： 电解槽 槽电压 离子膜 阴极 涂层 怎样解决电解槽的电压越来越高？最佳答案:一，使用稳压电源直接对电解槽供电；二，原因可能是电解槽内的电阻越来越大，可以相应的减小电解槽内的电阻（主要注意电极产生隔离膜的原因，另外从电解液的温度，离子浓度入手考虑）；三，串联可调分压电阻器（相当于滑动变阻器）-这个需要进行考证与设计计算。什么叫电解槽电压波动？产生电压波动的原因有几种？电压波动怎么处理？电压波动是由于阳极、炉膛或铝液水平等因素处于不良状态时，诱使铝液面上下波动过大而产生局部极距的变动，从而导致

9、了槽电压的波动，生产上把这一现象称为“电压波动”。 产生电压波动的主要原因有： （1）设计上的不合理： （2）阳极安装位置过低或过高，底掌长包或有碎落的炭块或炭渣烧结物等； （3）炉底有沉淀结壳，或伸腿过于肥大伸入阳极投影过多，导致水平电流分量过大，在磁物作用下，使铝液涌动，在铝液水平过低时情况无为严重。（4）某处阴极软母线熔断，或破损的阴极用不导电材料修衬从而形成区域不导电，导致产生水平电流分量局部过大，引起铝液波动过大。电压波动处理方法：应根据现场检查的结果，分别采取对应的措施处理，实际生产中应以预防为主。（1）对于新换极（包括临时交换的残极），进行电流分布测定，根据测定数字进行高度修正。

10、特殊地应吊起阳极检查是否有长包及碎块或炭渣烧结物，给予清除； （2）对于炉膛状况及伸腿过于肥大的电压波动槽采用给其“拉大极距”的方法进行。a. 对于0.2伏的电压波动槽，一般计算机程序会自动将阳极提高，保持一段时间，会自动下降阳极把电压恢复，如所处理若无效，计算机会自动打印信息，由炉前操作人员进行处理； b.对于小于0.5伏的电压波动发生，则由人工抬阳极直到波动停止。然后测电流分布，发现异常阳极给予修正，但每班每槽只限一块阳极，然后每30分钟稍许下降一点阳极，若8小时内不再发生波动，电压可恢复正常，若电压抬到5伏仍不能控制波动，说明情况严重，需报告区长和生产主任进行处置。以上方法只是暂时的处理

11、办法，不能根本消除产生波动的原因，要彻底消除波动必须掌握好生产技术条件来规整炉膛，减小槽内铝液中水平电流分量，才能达到目的。离子膜烧碱电解槽电压升高之原因分析:贵州化工guizhouchaicalindustry20()5年10月第30卷第5期因此，控制盐水中ni含量尤为重要。经过调查、分析，我们认为，入槽盐水中的ni主要来自于具有ni加热设备的蒸发工序，si主要来自于盐水工序的砂滤器，而ai则主要来自于工业水。因此，生产中应加强蒸发器和砂滤器的操作管理，避免因设备泄漏而导致其含量增加。另外，对每台除槽检修的电槽，应仔细检查膜的阴极侧是否有黑色的镍污点，如果整张膜全部变黑，则表示镍污染严重，应

12、该换掉该张膜。3电流升降和开停车次数据统计，2003年6月至2004年1月，由于限电等原因，我厂离子膜烧碱生产装置共降电流52次，跳停15次，停车l5次，有时甚至一天跳停2次，电流升降和开停车次数频繁是导致我厂槽电压升高的重要原因。这是因为每一次开停车及大幅度升降电流均可能因为压差控制不好，引起离子膜的振动，使膜受损，从而导致槽电压升高。为此，我们应在日常生产中勤巡回检查，保持电槽压差稳定，尽最大努力减少电流升降和开停车频度，发现问题及时汇报解决。另外，在离子膜烧碱生产装置长期停车时，应作好离子膜的在线保护和拆槽后膜的保护。4阳极液ph值我厂离子膜烧碱生产装置使用的离子膜是全氟磺酸和全氟羧酸复

13、合膜。全氟羧酸在有一coona存在情况下，具有优良的性能，如果羧酸基变为一cooh型，它就不能作为离子膜工作了。因此，必须使阳极液ph值高于2，否则膜内部就要因发生水泡而受到破坏，使膜电阻上电槽电压就要急剧升高。但是，阳极液ph值也不能太高，否则就不能中和从阳极室反迁移过来的oh一离子，从引起阳极电流效率的下降和氯气纯度降低。由此可见，阳极液加酸不能过量且要均匀，根据有关理论和实际运行经验，阳极液ph值一般控制在235之间。我厂离子膜烧碱生产装置投运初期，我们对此问题认识不够，主观上也促成了电槽电压的升高。5离子膜及阳(阴)极涂层离子膜烧碱生产装置运行过程中，如果出现膜剥离损坏、阳极或阴极涂层

14、脱落，均会严重影响整个装置的正常运行，引起电槽电压急剧升高。因此，无论是对日常拆除下来的电槽，还是对因槽压超高等原因拆除下来的事故电槽，均应进行解体检查，查明膜是否剥离损坏、阳极或阴极涂层是否脱落，并作相应的处理。6结语离子膜电解槽电压是衡量离子膜烧碱生产装置优劣的核心指标，直接关系到企业的经济效益，生产中，我们必须时刻关注槽电压的升降，及时发现问题、解决问题，确保生产装置长周期、高效率运转。参考文献1程殿彬，等离子膜法制碱生产技术m北京：化学工业出版社，1999(收稿日期2005一o727)作者简介王顺平，男，化工工艺工程师，研究生学历，现任遵义碱厂技术中心副主任。电解槽事故处理办法预案1.

15、阳极脱落 在预焙槽上,由于阳极质量或操作质量问题,出现个别阳极脱落、掉块(部分脱落),严重时一个槽在短时间内(几小时之内)出现多组脱落(三组以上),对电解槽的运行产生极大的破坏,甚至被迫停槽。引起阳极多组脱落的原因主要是阳极电流分布不均而引发的严重偏流。当强大的电流集中在某一部分阳极上,短时间内使碳块与钢爪连接处浇注的磷生铁或铝-钢爆炸焊熔化,阳极与钢爪或铝导杆分开,掉入槽内,随后电流又流向别的阳极,造成电流恶性传递。造成阳极偏流主要有下述原因:1）液体电解质太低(150mm以下),浸没阳极太浅,阳极底掌稍有不平,使阳极电流分布不均匀,出现局部集中,形成偏流;2）是炉底沉淀较多,厚薄不一,阴极

16、电流集中,引起阳极电流集中,形成偏流。3）抬母线时阳极卡具紧固得不一致,或有阳极下滑情况,未及时调整,也会引起阳极电流偏流,最终造成阳极多组脱落。3处理阳极多组脱落的原则是:1）先测阳极电流分布,调整未脱落阳极,使之导电尽量均匀, 控制住继续脱落现象发生2）尽快捞出脱落块,装上残极重新导电，切不可装上新阳极。3）处理过程中出现电解质干枯,沉于炉底,铝水上飘,电压自动下降时, 要及时处理脱落块,然后再从其它槽内抽取电解质灌入,边灌边抬电压，决不可硬抬电压。随后测量阳极电流分布,调整好各组极距,使电流分布均匀,阳极处于工作状态。滚铝电解槽发生滚铝时, 铝液从槽底泛上来,然后沿四周或一定方向沉下去,

17、形成巨大 的旋涡,严重时铝液上下翻腾,产生强烈冲击,甚至铝液连同电解质一起被掀到槽外。 热槽和冷槽都可能引起滚铝,但滚铝发生的根本原因是由于由于电解槽电流分布状态遭到破坏形成不平衡的磁场,产生不平衡的磁场力作用于导电铝液上,推动铝液旋转、翻滚,从而发生滚铝现象。 发生滚铝的电解槽，主要表现在以下几个方面；1）电解槽出现电压摆，火苗时冒时回。铝水会泛上槽壁。2）电解槽的炉膛不规整,炉底沉淀多,而且厚薄不均时,就会造成阴、阳极电流紊乱,破坏磁场的平衡，形成强烈偏流3）槽内铝液浅(特别在出铝后易产生滚铝),铝液中水平电流密度大; 4）阳极，阴极电流分布不均匀,尤其是阳极电流分布变化无常,阳极停止工作

18、。5）技术条件不合理要消除电解槽滚铝,必须减少铝液层中的水平电流,使其阴阳极电流分布均匀，磁场分布平衡，以减少作用于导电铝液上的不平衡磁场力。处理滚铝时可采用以下方法：1）由于热槽造成炉帮熔化，形成不规整炉膛，铝水浅而产生滚铝，可采用扎边部规整炉膛的办法，以消除铝液正常循环的障碍。若铝水太少，可适当灌入铝水，增加槽在产铝量，从而增加了运动铝水的质量，降低其运动速度，使铝水平静下来。2）由于冷槽造成的畸形炉膛，炉底沉淀多引起的滚铝，可采用测全电流分布，调整阳极电流分布，使其阴阳极电流分布均匀：或适当提高槽电压，利用电解质较大的电阻来迫使电流分布均匀，或采取扒炉底沉淀的方法，以改善阴极导电。3）发

19、生滚铝时要避免添加粉状氧化铝冰晶石防止被铝液卷入槽底形成沉淀。4）滚铝消失后，不要急于降电压，可适当延长加工间隔，以继续熔化沉淀。在铝电解生产中,由于管理和操作不当,或者设备失灵都会造成重大生产事故,甚至使整个系列生产瘫痪。当事故发生时,要及时采取正确的处理方法,避免事故的进一步扩大,将损失控制在最小。漏炉漏炉有两种情况,一种是电解槽底部或侧部破损严重,阴极钢棒熔化, 铝水和电解质从阴极钢棒孔流出，称之为炉底漏炉。另一种是炉底内衬完好，由于操作管理不当,槽温过高,或效应持续时间过长,熔化边部电解质槽帮,烧穿侧部槽壳，电解质液和铝水从侧壁碳块的局部缝隙间漏出,称为侧部漏炉。设计不合理,安装砌筑不

20、好,也会引起漏炉。漏炉时不仅该槽的运行遭到破坏,同时漏出的高温电解质或铝水可能会冲坏阴极母线烧毁槽下部设备,影响整个系列生产。因此,生产中尽量避免漏炉,不仅对正常槽需要加强操作和管理,对严重破损槽也要准确掌握破损程度,适时停槽大修,以免发生漏炉事故。漏炉事故的处理：1迅速根据漏液的部位判断出是底部若为侧部漏炉漏炉还是侧部漏炉。2安排专人监护槽电压，槽电压不得超过5v，如超过应手动降阳极。3将结壳块运至漏炉旁，若为侧部漏炉，应扎漏炉边部，边扎边加结壳块和氧化铝，扎住后吹风冷却，以便快速形成炉帮4若为底部漏炉，漏炉处滴铝时，可用镁砖碎块或镁砂进行修补。严重的炉底破损，必须紧急停槽,并组织操炉工人边

21、扎边投入电解质块,袋装氟化钙或氟化镁等原料,强行筑起边部槽帮,以堵住漏洞。8 # i- + n) f% e难灭效应 正常生产的电解槽，阳极效应会周期性的发生，处理时也很容易熄灭。当电解槽出现异常时，会发生难灭效应，即效应发生后数小时甚至十几个小时熄不灭，效应延续时间很长的现象，称之为难灭效应。难灭效应发生的原因主要是由于电解质中氧化铝过饱和，并含有悬浮的氧化铝造成的。它常常发生在炉底沉淀多、电解质水平低的非正常运行槽上。当这种槽来效应时,如果熄灭效应时机把握的不好,液体电解质中氧化铝浓度还未达到熄灭效应最低值,过早插入木棒,将炉底沉淀大量搅起进入电解质中,立即使电解质发粘,固体悬浮物增多,使得

22、投入的氧化铝难以熔化,悬浮于电解质中，同时电解质性质恶化,对阳极的润湿性不能恢复,电阻增大,产生高热量,很快使电解质温度升高而含碳,效应难以熄灭,引起恶性病槽。处理方法；1）出铝后铝水平低发生的难灭效应，应抬高阳极，向槽中灌入铝液或在沉淀少的地方加铝锭，将炉底和结壳盖住，并加入电解质或冰晶石，以稀释和溶解电解质中的过饱和氧化铝，降低温度，待电压稳定后即可熄灭。2）当电解槽来效应时，在某一部位进行效应熄灭无效时,变成了难灭效应,应重新选择突破口.新的位置一般选在两大面低阳极处,打开壳面,将木棒紧贴阳极底掌插入,对于严重者可多选一处,同时熄灭3）因炉膛不规整，炉底沉淀多引发的难灭效应，应抬高阳极，

23、局部炉帮空可用电解质块补炉邦，待电压稳定后即可将效应熄灭。4）难灭效应熄灭后,会出现异常电压(异常电压达5一6),此时不能以降低阳极来恢复电压值,否则易造成压槽,只能让电压自动恢复,一般在l一2小时内电解质会逐渐澄清, 电压自动下降。为了加快恢复速度,可打开大面结壳,在电解质表面添撒冰晶石粉,一方面降低槽温,促使碳渣分离,同时增加液体电解质加速溶解悬浮物,加快槽状态恢复。短路口放炮新电解槽启动时，由于进行人工效应,应随电解质灌入慢慢抬高电压，电压偶然抬得过高，来效应时效应电压过高，或由于阳极失控上升引发的高电压，造成短路口电弧放电，使得短路口两侧钢板，螺栓绝缘套管与螺栓错位短路通流，以致熔断螺

24、栓，螺栓熔断的瞬间相当于带负荷切断电流，造成短路口绝缘板击穿引起放炮。处理；1）当发现短路口出现弧光时,应立即降低电压,使效应熄灭,若出现起火,应用冰晶石粉扑灭火焰,并松开短路口螺丝增加一层绝缘板2）当短路口发生放炮，并严重烧坏时，应立即联系动力调度系列停电。3）迅速组织人员处理短路口，用绝缘物将两压接面紧急分离后再通电。4）若两压接面严重烧坏， 需停电23小时，对压接面补焊，挫平或更换。5）处理完毕后，人员撤离现场后方可通知供电送电。 阳极导杆与母线打火 阳极导杆工作面有凸起部位，导杆弯曲，使导杆与母线不能完全接触及卡具未拧紧等，来效应时由于阳极发生震动，引起导杆与母线结合面相对滑动，造成打

25、火现象。处理：要迅速拧紧卡具点降电压适当，迅速熄灭效应。效应熄灭后，重新校正导杆与母线使之完全接触，卡具上紧。若打火严重，烧伤母线及导杆的要从新修补处理。阳极升降失控采用计算机自动控制的电解槽常因电气原件质量问题或安装问题,出现电路串线或继电器接点粘接,电动机抱闸失灵引起控制失灵或误操作,出现恶性事故。阳极升降失控，是生产中常见的恶性事故阳极自动无限量下降,将电解质、铝水被压出槽外,造成大跑电解质。阳极自动无限量上升，直至顶坏上部阳极提升机构,使电解槽遭到破坏;,或使阳极与电解质脱离发生断路,引发电弧放电,短路口发生严重放炮事故。当发现阳极自动无限量下降时,应立即断开槽控箱的动力总电源,切断控

26、制。通知检修部门立即捡修,清除设备故障,并将跑出的电解质块及时清理干净，并适当抬高阳极，以增加电解槽的热收入。尽量不加过量的固体电解质，可以灌入液体电解质或冰晶石，以补充电解质的损失。当阳极上升到短路口严重打弧光,人巳无法进到槽前时,应立即通知紧急停槽,以防止严重爆炸事故引起重大损失。要防止设备引发的事故,关键是要采用高性能高质量的设备,并要加强设备的维护保养,定期检查,以保证设备处于正常运行中。出铝操作严重过失出铝操作过失是指出铝时全部吸出电解质使得出铝实际量大大超过指示量,或者抽错槽号造成重复吸出等。生产中严禁此种现象的发生,否则会严重破坏电解槽的正常运行。当发现吸出的是电解质而不是铝水时

27、,应立即倒回槽中,.并适当提高槽工作电压,以弥补所损失的热量;但出铝时实出量超过指示量200kg时,应将多出的量倒回原槽,若出现重复吸出,必须从其他槽抽取相当的量灌入.以保证铝水平稳定,以免引发病槽。为此出铝工必须具有较强的责任心和认真的工作态度,以保证电解槽的稳定生产 4针振的判定及处理由于某种原因造成槽内铝液波动而引起的电压波动，称之为针振（电压摆）。它是判断槽子是否稳定的敏感标志。针振（电压摆）产生的原因：1）阳极设置过低，或部分卡具未上紧，阳极下滑，阳极长包等造成电流分布不均。2）炉膛不规整3）炉底沉淀过多，结壳严重。4），铝水平过低。5）系列电流不稳针振（电压摆）发生时的现象；1）槽

28、电压波动幅度0.3-2.0v2）部分阳极钢爪发红，阳极脱落。3）局部炉帮涮空，部分残极涮爪，原铝含铁量上升。4）槽温偏高，电流效率降低。5 2 ?5 p) ?0 g- e针振（电压摆）的处理：4 j# r2 db: i+ x1）轻微电压摆可以人工效应处理。2）炉帮过空，及时进行扎边部作业，规整炉帮。3）测量阳极电流分布，判断阳极是否设置不良，测量前必须上抬电压03v以上，并及时调整电流偏流的阳极，每班调整阳极不得超过两块。4）沉淀多槽温低，上次效应到现在有30小时以上，可以人工等一个效应。5）电压摆超过0。5v可缓慢上抬电压，但不得超过48v。异常电压；生产中槽电压偏离设定电压03v以上的称为

29、异常电压。发现异常电压时应采取以下措施进行处理：1加强巡视槽电压，槽况和两水平，及时调整低异常电压。2长时间出现高异常电压，要及时调整到设定电压的位置。3由于系列电流变化而出现的异常电压，待系列稳定后再做调整。阳极长包阳极底掌由于某种原因消耗不良，在底掌形成包状或锥形凸起物，称之阳极长包。阳极长包产生的原因很复杂，当阳极底掌突出的包状进入铝液,电流形成短路,造成电流空耗, 极大降低了电流效率。电解槽出现冷槽或热槽时,物料平衡遭到破坏,都会引起阳极长包,只是行程不同,阳极长包的部位有所不同,长包后电解槽的状况有所差异。发生冷槽时，伸腿长,阳极端头易接触边部伸腿,包都长在阳极靠大面端头,而且长包后

30、电解糟不显得太热。发生热槽时，由于阳极底掌上贴附碳渣块而阻碍消耗，包大部分都长在阳极底掌中部,长包后槽温很高,常常长包阳极处都冒白烟。物料平衡遭破坏后引起的阳极长包与热槽相似。阳极长包的共同点是电解槽不来效应,即使来也是效应电压很低,而且电压不稳定。长包开始时电解槽会有明显的电压摆动,一旦包进入铝液,槽电压反而变得稳定,炉底沉淀迅速增加,电解槽逐渐返热,阳极工作无力。阳极长包的处理方法：1）如果长包和铝液接触时，先将阳极提出来离开铝液,用大耙把突出部分的外皮层刮掉，使其表面导电，再放回槽内继续通电使用,使其将包自动消耗。2）包太大时，用铁钻子或钢钎打下来，实在打不下来的使用厚残极进行更换。处理

31、完后要及时测定阳极电流分布,调整好阳极设置高度,使电流分布均匀,并用冰晶石-氟化铝混合料覆盖阳极周围。防止处理不彻底出现循环长包,而转化成其它形式的病槽。压槽当极距过低时，阳极底掌压在槽底结壳或沉淀上，称之为压槽。压槽的表现为：1）火苗黄而软弱无力，时冒时回，电压摆动，有时会自动上升。2）阳极周围的电解质有局部沸腾或不沸腾。3）电解质的温度高而发粘，碳渣分离不清，向外冒白条状物，阳极气体排出困难。压槽处理：1）如果由于压低极距造成的压槽，可抬高阳极，使电解质均匀沸腾，如果槽温过高，可按一般热槽处理。2）如果阳极与结壳和沉淀接触造成的压槽，必须先抬升阳极，使之与结壳和沉淀脱离接触，清理干净阳极底

32、掌的粘附物，如电解质液低时可向槽内灌入电解质，如铝液滚动时再灌入铝液，待电压稳定时再处理沉淀，规整炉膛后按一般热槽处理。3）如果由于槽膛内型不规整，出铝时发生的压槽，应停止出铝，抬起阳极，使之脱离沉淀和结壳，如果电压摆动较大，发生效应时伴有滚铝现象，可将铝水倒回一部分并抬高阳极，使电压稳定后再检查处理。氯酸盐电解槽爆炸原因分析我国氯酸盐电解槽型号多，大部分为单室型。双室电解槽近年才得以开发。单室型电解槽在生产过程中常发生着火、爆鸣和爆炸现象，严重威胁安全生产。 1 电解槽爆炸的主要条件 (1)电解生成气体的主要成分是氢气，在正常条件下，一旦遇火源则发生爆鸣、着火。 (2)电解槽运行时间长，槽盖

33、密封失效产生漏气(微负压向槽内漏气)，空气进入槽内后改变组分，含氧量增加。空气中含氢的体积分数为475时，就构成了混合型爆炸气体，遇火源则发生爆炸。 (3)氯酸盐电解槽系无隔膜槽，所生成的气体均混合于电解槽的空间部分。此空间的气体构成上述两条件时，遇火源就会造成爆炸。 (4)电解槽火源的来源主要是阴极与阳极的接触、短路及搭接时所产生的火花。 (5)氯酸盐电解槽(单室型)的空间(气相部分)有几种情况：有阳极、阴极浸没于电解液中；有阳极也有阴极；双室型空间不同于单室型。第与第种情况比较安全，一般不发生爆炸，但第种情况多发生爆鸣、着火和爆炸。 2 电解槽爆炸的现象、原因及采取的措施 (1)爬盐。 不

34、论石墨阳极槽、二氧化铅阳极槽和金属阳极槽，在气相部分的阴阳极缝隙中常发现有淡黄色结晶存在。这是因为电解液表面水分不断蒸发，氯酸盐浓度增高，结晶不断析出。当结晶增大到一定程度时，其阴极与阳极发生连接，晶体本身是导电体，当电流、电压适宜时便产生放电火花，提供了火源，电解槽立即爆炸。当以氯酸钾母液和氯化钾溶液作为电解质时，因其氯酸钾浓度不断提高，最易发生这种现象。解决这个问题的办法是提高电解温度达80，改石墨阳极为金属阳极；把两种电极人为地遮蔽1种，防止短路。 (2)错接。 目前，氯酸盐电解槽采用笼式电极组结构仍然很多，其阴极导线与阳极导线均分别连接在槽盖的母线上，1个槽多则七八十支，少则二三十支。

35、安装操作中误把阴极连接到阳极上，人为地造成两极接触，通电后错接的电极导线立即被烧红，形成明火引起电解槽中气体着火，甚至是爆炸。因此要求安装完电解槽要有专人认真检查有无错接现象，确认无错接现象后，再通知送电。当发现错接烧红现象后，应立即停电重接。 (3)遮蔽。 目前，我国还有一部分石墨阳极和二氧化铅阳极电解槽，它们的气相空间中有阴极和阳极同时存在。正常情况下，两种电极中有1种电极必须进行遮蔽，与相对应的电极实行保护，电解便安全地进行。但没有遮蔽、遮蔽物破裂脱落等，因产生放电火花，仍能引起电解槽爆炸。国内多采用阴极遮蔽，简单易行，安全可靠。 (4)雷击。 氯化盐电解槽副产氢气，大部分生产厂家经吸收

36、处理，除掉少量氯气后排放；也有作燃料烧掉或用于合成双氧水。氢气排空的方法基本有两种：一种是每个电解槽上都有1个排气管直接放空；另一种是由1根总管集中排放。这些方法在雷雨季节极不安全。某厂因雷击造成电解槽连锁爆炸，损失严重。所以，电解室要设避雷装置，严格考虑保护角度。应逐步改变放空方法，尽量回收利用，节约能源，保证安全。 (5)放槽。 氯酸盐生产的电解过程分为连续电解及间歇电解，国内一些小型厂仍实行间歇电解。间歇电解是周期性放槽，其放槽程序是先通知停电，停电后由放槽工人逐个槽放液，放完为止。 (6)外界。 某厂为解决电解生成气的排放，曾利用埋入地下的管路由引风机抽出，通过水封排放。维修人员在排放

37、口平整地面，由于施工器具的撞击产生火花，立即引起排放口氢气燃烧，并顺回路返入电解槽，造成一批电解槽爆炸。排放口设在地平面上不符合安全要求，理想的办法是回收氢气用于燃烧或用于加氢产品的生产。 (7)加酸。 氯酸盐生产厂为调节电解液酸性，保持酸度适中，特别是停电后再开电和刚开电的电解槽，要向电解液中加浓盐酸，以便尽快地恢复液性。但实际操作中加酸速度快，盐酸浓度高，促使发生化学反应：2naclo3+4hcl?邛c1o2+cl2+2nacl+2h2o。产生了易燃、易爆气体二氧化氯，此时有噼叭声，实际上是二氧化氯爆鸣。具备了引爆条件，电解槽随时可能爆炸，是很危险的。应控制加酸量，其浓度应不大于4mol，

38、电解过程中要减少停电次数，最好是不停电，防止液性变化，降低电流效率。 (8)静电。 电解槽密封不好，随生成气体的排除，部分空气进入电解生成气系统，改变了排气系统的气体组分，成为混合型爆炸性气体。这种气体在塑料排气管中流动，摩擦产生静电，引起管路爆炸，同时引爆电解槽。国内发生两次类似的爆炸事故，造成了较大的损失。要解决静电问题，难度较大，需从电解槽密封着手，采用合适的电流密度，防止氧含量增加，不使气体在爆炸极限之内。排气塑料管应设有接地线，以消除静电的产生，保证生产的安全进行。 (9)液面。 电解槽运行时，液面控制在一定的位置上，保持一定容量会得到应有的电解产物，同时也是保证电解槽安全运行的措施

39、。但是，由于电解蒸发液面的下降，在电解过程要不断补入酸盐水，并保持一定的液面。有时电解槽漏液，忘记补液造成的液面下降，同样会使阴阳极产生火花而发生爆炸。事实上在同行业中因液面下降造成的电解槽爆鸣、爆炸现象较其他原因的多，都是因检查不够，责任心不强造成的。因此要严格控制液面及时补液，最好实现连续补液，使蒸发量与补液量平衡，以免当液面降低到一定程度而来不及补液。 (10)断裂。 石墨和二氧化铅阳极都有断裂现象，特别是石墨阳极，断电极倒伏于阴极之上，开始可能因阴极表面附着大量沉积物而不会立即短路。但在特定条件下，石墨阳极严重倒向阴极，尽管在液态中发生接触，也会发生爆炸。 3 小结 为避免爆炸发生，还

40、应在以下几个方面得以加强： (1)加强对电解槽的密封，选择好的封料可起到良好的密封作用，减少空气进入槽内，杜绝混合型爆炸气体产生。 (2)严格控制液面，液面计上应设有标志，便于检查时可以发现液面的变化。 (3)为防止连锁爆炸，在电解槽设计时，单槽可设防爆器、防爆膜。 (4)石墨阳极和二氧化铅阳极的电流密度不能太大(根据电解槽的结构确定适宜的电流密度)，防止电解生成气中的氧含量增加。离子膜电解槽电压检测方案及其优化 企业：杭州和利时自动化有限公司日期：2010-11-11领域：电源点击数：283 作者简介：高国光（1968），男，河南人，高级工程师，本科，长期从事自控专业的维护、设计、安装、调试

41、、dcs系统组态、研发等工作。 摘要： 迅速精确地检测离子膜的单元槽电压是发现离子膜破漏、缩短开车时间的关键。然而原有的检测方案并不能完全满足单元槽电压检测的及时性和准确性要求。通过开发专用槽电压检测模块sm413，和利时macs系统实现了对单元槽电压检测的优化，解决了这一技术难题。 关键词： 离子膜；槽电压检测；macs；优化 1. 单元槽电压检测的必要性 1.1 电解工艺简介 离子膜法电解制烧碱和氯气的原理如图1所示。离子膜由羧酸层和磺酸层组成，含有带负电荷的固定离子（so3）和带正电荷的对离子（na+）的活性基团，有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子及气体通过。因而起到了防止

42、阳极产物cl2与阴极产物h2相混合而导致爆炸的危险，还起到了避免cl2与阴极另一产物naoh反应而生成naclo影响烧碱纯度的作用。当离子膜出现破漏时不仅影响产品质量，更会危及到安全生产。所以生产运行中必须保证离子膜的完好。 图1 离子膜电解原理 1.2 单元槽电压的构成 每台复极式离子膜电解槽由多个装有离子膜的单元槽串联组成，如图2所示。电解槽升电流后，相邻两个单元槽之间的电压（简称单元槽电压）构成如表1所示（电流密度4ka/m2）。影响单元槽电压的因素较多，例如电解电流、氢氧化钠浓度、阴/阳极液循环量、电解槽温度、盐水中杂质、阳极液ph值、阳极液中氯化钠浓度、氯氢气总管的压力等。这些因素在

43、生产中都有控制指标，以及检测仪表在线检测，控制比较平稳，单元槽电压也比较稳定。如果离子膜在运行中出现破漏，膜电阻就会降低，直接反映到单元槽电压的变化。 1.3原有槽电压检测方案及其不足 为了通过检测槽电压的变化来及时掌握离子膜及电解槽的性能，通常采用两种方案。 槽电位差检测（方案一）：其原理是把整个电解槽（包含150个单元槽）平均分成前后两组，采用电桥原理测量前后两组的不平衡电压。如图3所示。ediza-230a即是电解槽r-230a的槽电位差，当电解槽温度稳定两小时后通过调节可变电阻使ediza-230a为0，如果有离子膜破漏ediza-230a就会改变。它检测的是电解槽前后两组电压差的变化

44、，并且检测结果作为单台电解槽联锁停车的一个关键参数。该方案简单经济也能对电解槽起到保护作用，但如果电解槽前后两部分同时出现等电压的变化，ediza-230a就反应不出来。 分组检测（方案二）：把单元槽按顺序等分成若干组，测量每一组的槽电压。当某一张膜出现破漏或电极涂层脱落时，组电压就会变化。早期多为10个一组（十点检测），后来有3个一组的（三点检测）。分组检测虽然也能在线连续测量和记录每组的槽电压，但当每组的单元槽数越多时测量的精度就越低。 方案一在开车过程中就失去了作用，不能对故障的出现做出报警。这两种方案有相同的不足：不能准确定位发生故障的离子膜或电解槽的具体位置，也不能测量单元槽电压也就

45、不能反映每张膜的性能。 1.4 单元槽电压检测的必要性 单元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，在线检测单元槽电压的变化可以及时准确的发现离子膜的破漏，特别是在装置开车升电流期间，可以大大缩短开车时间。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），开车时不因延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，降低人工测量的成本及人工测量不可避免的差错，以及保证产品质量，确保安全生产，就必须对单元槽电压实行在线检测及记录。 2. 单元槽电压检测的难点 从离子膜法电解制烧碱的工艺原理和复极式电解槽的结构可以

46、看出测量单元槽电压的难点。测单元槽电压时，测量回路前一个信号引线的正端，是下一个回路引线的负极，其共模电压逐步累计，越到后段共模电压越高。现在一台电解槽一般装150个单元槽，后端共模电压可达500vdc。一般的测量仪表转换器测量电路不能抗如此高的共模电压，举例来说，测05vdc是容易简单的，但测500505vdc是对电路有特殊要求。所以如何抑制共模直流电压是技术关键点。 3 单元槽电压检测方案 检测单元槽电压的引线必需经过保险丝后方可接入检测系统的输入回路，检测装置可以放置在电解厂房附近，最好与电解厂房隔开。若放置在电解厂房内，则采用防爆机柜。方案大致有以下三种。 方案1：把电解槽的直流电压信

47、号（分组或单点）用电压转换器(如m5系列)转换成标准4-20ma信号，然后再接入dcs系统的i/o模块。 方案2：把电解槽的直流电压信号（分组或单点）接入到数据采集系统（如横河的mw100系统），数据采集系统通过485口用modbus协议与dcs系统通讯。系统连接示意图如图4所示。 方案3：把电解槽的直流电压信号（分组或单点）直接接入dcs系统i/o模块。 三种方案对比很明显，方案三简单可靠，是对前两种方案的优化，但是由于槽电压检测的难点使一般厂家的dcs模块无法直接完成此电压信号的采集。在此着重介绍方案3的配置方案与优点（以和利时公司macs-s系统为例）。 4 macs-s系统对单元槽电压

48、检测的优化 4.1开发专用槽电压检测模块sm413 和利时公司针对离子膜单元槽电压检测的特殊需求开发了专用模块sm413。该模块为8 通道（路间隔离）电压型模拟量输入模块，通过软件组态有05v信号输入和010v 信号输入两个量程可供选择。对3个单元槽一组、2个单元槽一组或单个单元槽电压都可以进行检测。具体参数如表2所示。 该模块为防腐模块，在华泰集团东营协发化工有限公司50万吨离子膜烧碱等多个项目上有成功的应用业绩。 4.2专用槽电压检测偏差报警功能块的开发 除了常规的dcs系统具有的功能外，和利时公司针对槽电压检测做了专用的偏差报警软件功能块。由于电压和电流并非线性关系，在功能块中还考虑了电

49、解槽前后不同区域温度、压力及流量等因素的差别，根据不同的电流及运行状态进行偏差报警。在开车升电流的过程中，偏差报警功能块能及时准确定位发生故障的电解槽，不需要操作工到电解槽现场拿着电压表对每个槽进行测量，避免了人工测量不可避免的差错，大大提高了开车的效率，缩短了开车时间。槽电压出现严重异常时可启动联锁保护系统，在最短时间内对问题做出适时的处理，减少了停车时间，最大程度地避免损失。 4.3 硬件优化配置方案 以15万吨离子膜烧碱项目（6台电解槽，每台槽150个单元槽）为例，其配置情况如下： 单点检测时硬件配置如表3所示。两个单元槽一组进行检测时配置表数量减半。三个单元槽一组进行检测sm413及s

50、m3310为表中的三分之一。 一、 控制站 如图5所示，每个单元槽连接一根2.5平 聚氯乙烯绝缘铜线，线缆直接接到dcs现场i/o柜内的保险端子，然后接到sm413模块。 图5 单元槽电压信号与dcs系统的连接方式 4.4 优化配置方案的特点 （1）槽电压信号直接进入dcs模块，省去中间转换模块，提高测量精度，减少了故障点； （2）modbus 通讯速率慢，同时避免了modbus 通讯的不稳定，通过冗余的工业以太网直接连到中央控制室离子膜烧碱dcs系统，通讯速率高、稳定可靠； （3）dcs i/o柜直接放在电解厂房附近，节省部分电缆； （4）偏差报警、历史记录在线或离线查询、历史趋势对比分析、

51、故障点准确定位等管理功能强大； （5）不需要为槽电压检测增加操作站电脑，可节省投资及维护费用； （6）有成熟的应用业绩，性价比高。 50万吨离子膜烧碱项目中单点检测的其中一幅在线画面如图6所示，i槽、j槽电流均为14.86ka。 图6 5 结语 为了缩短电解开车时间，使离子膜电解槽长期安全稳定经济的运行，对单元槽电压的检测的非常必要，在当前氯碱企业也有了成功的应用。和利时macs系统对槽电压检测的优化方案使得检测硬件精度高、稳定可靠、配置灵活，软件技术先进，管理功能丰富实用，有较高的性价比。此方案值得国内离子膜烧碱企业参考借鉴。氯碱装置氢气干管爆炸处理及事故原因分析作者 金浩氯碱装置电解槽停电

52、后系统怎么会发生爆炸?回顾几年前参与某氯碱厂的一起事故调查至今心有余悸：当时电解车间操作人员对已停车的电解槽补加盐水维持单槽液面时，氢气干管突然发生了爆炸，爆炸的气浪将氢气干管上连接的43根氢气支管中35根炸破，白色烟雾从管内窜出。事后检查电解槽隔膜也受到一定损伤，爆炸虽未造成人员伤害，但为什么停车后会发生爆炸，爆炸性气体是怎么形成的，引爆源是什么，引爆点在哪里?值得人们深思。一、现场情况该氯碱厂电解装置分新、老2部分，电解槽为30-型金属阳极槽。10月4日这天老电解装置生产，10时新电解装置停车，停车的新电解装置分南、北两排电解槽，每排43台共计86台。22时20分，操作工发现南排有的电解槽

53、液面需补加盐水，便打开干管盐水阀，22时25分正在调整液面较低的单槽时，氢气干管突然发生爆炸。爆炸将南排43台电槽中35根氢气断电、橡胶支管炸破，南排氢气干管端头一通氮的小阀门炸飞，但电解槽盖未见移动，也未伤及人员。事后，为摸清电槽损坏情况，将炸开和未炸开的橡胶管的电槽揭盖检查，比较发现，未炸破橡胶管的电槽隔膜损伤要比炸破管的电槽大。主要特征是：有密布的、明显的一些透气孔，从隔膜阴极箱铁丝网向外展，大小比针眼大，而炸破管的电槽未见明显损伤。二、恢复生产处理为防止受损伤的电槽投入使用，一是通过揭盖检查隔膜状况直接剔除，二是通过查定上槽时间及灌盐水时流量测定判断，南排43台电槽中拆除了14台。为开

54、车准备，临时新组装6台电槽，从北排移过来4台电槽，使得每排保持39台运行。爆炸虽然未造成隔膜大的和明显的损伤，也未伤及阳极片，但爆炸后再开车，是否能一次成功，为此，要有充分的估计。该厂多次分析研究，认为可能出现的情况主要有： (1)电槽液面保持不住； (2)单槽氯含氢高； (3)干管氯含氢高； (4)单槽轻微爆鸣。如若发生以上情况，研究制定商量的处理原则是： 氯气支管、干管、总管均以氯内含氢为控制指标，单槽氯内含氢1%时可采取放空、灌泥浆方法；南排干管含氢高时，因新老系统共用1套氯气处理装置，无法实行单抽，当氯内含氢超过1%时(情况特殊控制在1.5%)，可采取管内通氮气的方法，降低氯内含氢的有效浓度。电槽液面保持不住，可采取加大盐水流量、增加直接插底盐水管、灌泥浆等措施无效后直至除槽等。单槽轻微爆鸣，应根据现场情况确定，原则上不停车，跳开爆鸣槽。如情况变化，应依实际而定。同时要求送电后，对单槽流量要特别注意，重点是新上槽、未炸开橡胶管的电槽，从起始电流送电0.5h开始，就要对氯内含氢取样分析，在起始电流开车未发生什么异常后，可考虑将电流升1倍，在此电流下稳定一定时间，同时继续分析氯气