职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程案例教学内容
离子膜电解槽电解精制盐水的操作
⒈ 案例选取的内容
⑴ 离子膜电解槽型号 BiTAC
-859复极式离子膜电解槽
⑵ 电极尺寸为1400×2340mm
⑶ 阴阳极室内设计工作压差：350±20mmH 2O ⑷ 设计温度：0-100℃ （温差变化要缓慢） ⑸ 有效面积为3.276m 2
⑹ 日产100%NaOH 的量：101.5t ⑺ 运行温度：82～88℃
⑧ 板片材料 阳极：钛材（包括钛网与活性涂层）；阴极：镍材（包括镍网与活性涂层）
⑨ 工作介质 阳极室含NaCl 量为250g/l 左右的盐水，并含有NaClO 3、NaClO 和新生态的Cl 2和少量的新生态的O 2；阴极室含30%左右的NaOH 溶液，并含有新生态的H 2。

⑩ 工作地点：离子膜烧碱生产精制盐水电解生产工序 ⑾ 完成任务的工作人员：顶岗实习的学生小赵、小阚与班长乙 其整体结构见图1所示。

图1 BiTAC
-859复极式离子膜电解槽的基本结构示
紧固螺
阴极终端板
电解单元
单元取样
阳极终端
阳极液流出
盐水入槽汇总
压紧螺帽、弹性垫片
槽框横梁
槽框 阴极液流出管
碱液入槽汇总管
图2 离子膜电解槽阴阳极液气液分离装置
⒉工作任务要求
在二次盐水精制生产岗位上已经生产出含NaCl为310g/l左右，PH=8～10，总硬度为12PPb的合格盐水（Ca2++Mg2+≤20PPb），需要送入电解槽阳极室进行电解；另有合格的30%NaOH 的烧碱溶液和高纯水作为阴极室循环使用，现在准备离子膜电解开车的其他准备工作已由调度安排妥当，本岗位需要生产合格的烧碱产品。

工作时间：每天24小时连续生产。

⒊工作流程
阴极液系统中的循环碱经流量控制阀调节适当的流量，加入适量的高纯水后，使之碱液的浓度在28%～30%，通过烧碱换热器加热或冷却循环碱液，确保电解槽的操作温度保持在85～90℃，送入电解槽底部的碱液分配器，进入电解槽底部的碱液分配器，分配到电解槽的每个阴极室进行电解。

二次精制合格的盐水经盐水预热器（正常开车时很少用）预热后，调节到合适的流量与高纯盐酸、循环淡盐水在混合器中混合，使之显酸性，但PH值须大于2，然后送入电解槽底部的盐水分配器到电解槽的每个阳极室进行电解。

从电解槽流出的淡盐水通过流量控制阀加酸，调节PH值为2左右，进入阳极液接收罐后，用淡盐水泵送出，并分成两路：一部分与精盐水混合后送往电解槽，循环使用；另一部分送往脱氯塔进行脱除游离氯。

从电解槽阳极侧产生的湿氯气送到氯气总管，去氯气处理系统。

当总管Cl2压力过大，可直接高压安全水封去事故氯处理系统，避免Cl2外溢。

当总管Cl2负压过大，可由低压安全水封吸入空气，避免膜受到机械损坏。

电解槽溢流而出的烧碱依靠重力流入碱循环罐，由碱循环泵分成两路：一部分产品添加
纯水，作为循环碱返回电解槽；另一部分通过冷却器后输送到烧碱罐区或直接送往离子膜烧碱蒸发工序。

烧碱浓度由浓度分析指示仪监测，使浓度保持在32%左右。

电解槽阴极侧产生的湿氢气送到氢气总管，去氢气处理系统。

为了避免电解槽内的离子膜受到阴阳极室间过大的压力差而导致机械损伤，当氢气压力过大时，可直接从氢气安全水封处放空。

在开停车时，所有的氢气都要通过氢气安全水封排放。

⒋完成任务的操作过程（总体操作步骤）
⑴开车前的准备工作
检查工序、设备情况
1) 确认公用工程部分（水、电、汽、气）具备开车条件。

2) 确认各管路、阀门、设备严密无泄漏。

3) 确认DCS已经调试好，具备开车条件。

各仪表确认各联锁状态设定正确、开关灵活。

4) 确认盐水系统、循环碱系统、高纯水系统及脱氯系统正常运转，具备开车条件。

5) 分析检测精盐水中的杂质，盐水及烧碱浓度均合格。

6) 联系氯氢处理DCS确认事故氯系统运行正常（事故氯循环碱浓度≥8%），离子膜烧碱工艺管线上的氯气水封加水。

7) 确认所有的氢气系统用氮气置换完毕。

8) 确认氢气安全水封加水，水封高度符合要求。

9) 确保各泵完好，运转后出口管内物料压力正常
⑵开车过程操作步骤：
1)通知各部门准备开车，由调度通知整流操作人员向电解槽送电。

2) 以1KA/分钟的速率开始升电流，电解电流升至3KA后停止极化电流。

3) 随着电流上升，观测阳极液流经溢流管的颜色应为黄色。

4) 通过向阳极液罐加入盐酸，降低阳极液的PH值。

5) 维持氯氢气压差保持平稳(气液分离后氯氢气管上的U型压差计，氢气与氯气的差压为350±20mmH2O)。

6)检测单元槽电压是否正常(展示。

7) 检测出槽盐水浓度，调整精盐水流量，使之阳极液保持在180g/l～210g/l之间。

8) 根据出槽烧碱浓度加入适量的纯水，使入槽碱液的浓度维持在28%～30%之间。

9) 以1kA/min的速率继续将电流升至5KA。

10) 把氯气管道由废气处理切换至氯气处理部分。

11)慢慢升电流至所要求的电流，观察调整各参数，同时到生产现场巡检。

⑶停车过程操作步骤：
1) 由调度联系好氯氢处理工序等相关生产工序后，可以进行正常停车。

2) 以1kA/min的速率把电流降至3KA。

3) 降低纯水流量。

4) 把精盐水流量降到9.1m3/h。

5) 用氮气吹扫氢气管道。

6)向电解槽通入16KA的极化电流。

联系调度、氯氢处理将氯气切到事故氢处理。

7) 把电流负荷降到最小后，停止整流器，联系调度、氯氢处理工序准备将氢气放空。

8) 打开氢气阀，慢慢打开去氢气总管的氮气阀给氢气总管充氮置换。

打开电槽上的氮气阀给电槽进行充氮处理。

9) 阳极液从电解槽溢流后，停止循环盐水。

10) 打开阳极室Cl2取样阀，关闭向入口槽碱液加纯水流量调节阀，停止向进槽碱液加纯
水。

11) 调节盐酸流量，控制电解槽出口的盐水溶液pH在2左右。

12) 现场检查电解液溢流后，慢慢关闭循环淡盐水流量调节阀，现场关闭循环淡盐水流量调节阀前的手阀，停止淡盐水循环，开始冲洗电槽。

13) 保持进电槽的碱液为规定流量为26m3/h。

14) 当电槽温度低于70℃时，联系电气调节极化电流电槽电压恒定在200V。

当电槽温度低于40℃时，调节极化电流在20A。

15) 按工艺控制要求，检查电解槽周围的阀门，处于正确状态。

16) 按工艺控制要求调节过程控制回路流量。

17) 若停车时间较长，把电解槽温度冷却到40℃以下，打开阳极室所有氯气取样阀。

18) 停止氮气吹扫。

停车完毕。

⒌通过完成本案例所获得知识与技能分析
⑴离子膜电解槽的选择
按供电方式分类：按供电方式分为单极式和复极式电解槽。

其性能比较见表1所示。

按极间距大小的分类：常极距膜电解槽；小极距电解槽；零极距电解槽；膜-电极一体化。

从表1可知，离子膜电解槽单极式电解槽的性能不如复极式电解槽优越，所以国内欣赏离子膜电解槽生产烧碱的厂家，绝大多数均选用了低电流、高电压、电流效率高、占地面积小、便于管理、节能降耗效果明显的复极式电解槽
⑵离子膜电解槽开车的准备工作
离子膜电解槽开车的准备工作主要考虑离子膜电解槽开车后需要稳定长期运行的目标，而且需要的整流操作、公用工程操作、外循环盐水与碱液的联动性强以及其产品烧碱与氯气的接受处理的可靠性问题，因此认真理做好各项准备工作。

理解做好准备工作的意义。

⑶离子膜电解槽开车前要用循环碱和循环盐水对膜与电极进行冲洗与浸泡，达到洁净无杂物。

同时要检查仪表气阀和电解槽上进出口阀门的开关准确性。

⑷离子膜电解槽运行过程
离子膜电解槽在运行过程中，要着重考虑循环泵的出口压力、物料的出口温度、阴极室内氢气与阳极室内氯气的压差要稳等，并根据各项控制指标要求及时地进行调整，按时做好操作运行原始记录。

⑸离子膜电解槽停车操作
在停车操作过程中，要按照本岗位生产安全要求停车，要一切行动服从离子膜电解槽整体运行安全的需要。

停车后要进行槽内盐水和碱液置换处理，氢气系统要进行冲N2置换，如果不需要排液处理，则应对电解槽送上极化电流，同时要检查电槽上氯气废气出口阀门是否已打开。

但是若是长期停车就要停下极化电流，还要对槽内的碱液和盐水排放，分别用纯水和2%的碱液置换处理后浸泡，以防离子膜出现干燥撕裂现象。

⒍案例讨论
离子膜电解槽的开停操作具有较好的相似性，只能对一类电解槽实现开停车操作，对于其它相同或不同类型的离子膜电解槽设备，可以参照该种设备开停车操作方法，再结合其它类型的离子膜电解槽操作说明书，就可以完成不同类型离子膜电解槽操作，因为该类电解槽的工作要求十分相似，只要严格控制各项操作条件即可。