電解槽的加酸優(yōu)化及pH值控制技術(shù)宜賓海豐和銳有限公司氯堿廠現(xiàn)有2套膜極距電解裝置，采用藍(lán)星(北京)化工機(jī)械有限公司自然循環(huán)高電流密度復(fù)極槽。電解槽不加酸時(shí)曾出現(xiàn)槽電壓上漲快，電流效率急劇下降，淡鹽水氯酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)，氫氧化鈉產(chǎn)品中氯酸鹽超標(biāo)的現(xiàn)象，分析原因是離子膜出現(xiàn)針孔穿孔，燒堿和氯發(fā)生副反應(yīng)所致，給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工作帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。經(jīng)與電解槽廠家、離子膜廠家和燒堿行業(yè)技術(shù)交流，為保護(hù)電解槽和離子膜，降低運(yùn)行成本，防范風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)電解槽加酸和單槽pH值控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改造。1進(jìn)槽鹽水加酸的必要性電解槽運(yùn)行期間離子膜受原料品質(zhì)、壓力、溫度、負(fù)荷等影響出現(xiàn)針孔而破損，此時(shí)陰極側(cè)的OH反遷移至陽(yáng)極室，引起陽(yáng)極室pH值升高，陽(yáng)極受堿腐蝕，涂層脫落甚至膜穿孔，會(huì)使極片和離子膜壽命大大降低。同時(shí)Cl?與反遷移來(lái)的OH發(fā)生副反應(yīng)，使Cl2純度下降，氯中氧含量升高，陽(yáng)極液中次氯酸鹽及氯酸鹽含量上升，腐蝕陽(yáng)極墊片。在離子膜電解槽中，陽(yáng)極系統(tǒng)內(nèi)Cl?與反遷移來(lái)的OH發(fā)生的主要副反應(yīng)有：陽(yáng)極不加酸時(shí)，次氯酸加熱或光照分解產(chǎn)生氧的副反應(yīng)如下：向電解槽陽(yáng)極室加入鹽酸是阻止上述副反應(yīng)的重要技術(shù)措施，其目的就是中和從陰極室反遷移到陽(yáng)極室的OH,降低Cl?在鹽水中的溶2電解槽加酸不足或過量的影響向電解槽陽(yáng)極室加酸量不足或過量都會(huì)對(duì)電解槽及裝置運(yùn)行造成不利影響，生產(chǎn)中陽(yáng)極液pH值宜控制在3.0~3.5。2.1電解槽加酸不足的影響電解槽加酸不足，主要會(huì)出現(xiàn)4種問題。(1)NaCl0增加會(huì)影響螯合樹脂的使用壽命。NaC10具有很強(qiáng)的氧品堿中的NaC10?含量增加，造成成品堿質(zhì)量不合格。(2)隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，離子膜的陽(yáng)極表面會(huì)逐漸被Fe(OH)?附著，使槽電壓上升。同時(shí)Fe(OH)?隨陽(yáng)極液流出附影響陽(yáng)極液溢流狀態(tài)觀察和判斷。極活性涂層有一定的破壞作用，使陽(yáng)極電位上升、壽命縮短。(4)副反應(yīng)產(chǎn)生NaCl0,對(duì)墊片具有極強(qiáng)的腐蝕性，導(dǎo)致單元槽泄2.2電解槽加酸過量的影響電解槽加酸過量過多，同樣會(huì)造成一系列的問題。對(duì)電解槽的危害：過量酸會(huì)加速電解槽內(nèi)材料的腐蝕，尤其是金對(duì)離子交換膜的危害：離子膜交換基是Na型的，離子交換基與液pH值低于2時(shí)離子膜陰極側(cè)的羧酸層會(huì)質(zhì)子化而失去導(dǎo)電性能，最終使離子交換膜出現(xiàn)針孔，膜無(wú)法使用。3電解槽加酸的指標(biāo)要求高純鹽酸質(zhì)量指標(biāo)如下：<0.07mg/L;p(Fe3+)<0.3p(Si?+)<1mg/L;p(蒸發(fā)殘?jiān)?<15mg/L;p(游離氯)<5mg/L。(1)鹽酸中雜質(zhì)超標(biāo)會(huì)污染離子膜，導(dǎo)致離子膜性能下降。(2)加酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%(配入一定量的純水),室溫下NaCl的溶解度約為36g,即飽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為26.5%。為防止酸與鹽水的匯合(3)指標(biāo)的控制。電解槽進(jìn)槽鹽水酸度≤0.4電解槽加酸工藝改造方案4.1電解槽進(jìn)槽鹽水加酸方案電解槽。同時(shí)在17%稀酸管道的遠(yuǎn)端設(shè)置壓力檢測(cè)點(diǎn)，通過泵回流管進(jìn)槽鹽水高純鹽酸和純水配酸系數(shù)見表1。表1進(jìn)槽鹽水高純鹽酸和純水配酸系數(shù)采樣參數(shù)設(shè)定4.3采樣及流量調(diào)節(jié)閥門的選擇本設(shè)計(jì)采樣開關(guān)閥采用DN25氣動(dòng)襯氟切斷球閥，口徑和采樣管流體介質(zhì)為淡鹽水(含游離氯),為了防止腐蝕，選用內(nèi)襯四氟乙烯的氟塑料襯里耐腐閥門。同理流量調(diào)節(jié)閥也采用DN25氣動(dòng)襯氟調(diào)節(jié)閥。采樣閥門實(shí)物如圖4所示。圖4現(xiàn)場(chǎng)采樣閥門實(shí)物圖4.4淡鹽水pH值分析儀、流量計(jì)和溫度變送器的選擇本系統(tǒng)的在線pH值分析儀采樣原理是通過測(cè)量傳感器在流體中的振動(dòng)頻率來(lái)測(cè)定流體密度以及測(cè)量流體的體積，計(jì)算出流體濃度。它具有準(zhǔn)確度高、響應(yīng)快、經(jīng)久耐用、維護(hù)成本低、價(jià)格合理、體積小、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。其中pH值分析儀如圖5所示，換熱設(shè)備如圖6所示。圖5現(xiàn)場(chǎng)pH值分析儀圖6換熱設(shè)備圖4.5單臺(tái)分析儀檢測(cè)分析多臺(tái)電解槽的采樣自控設(shè)計(jì)2#采樣閥打開并關(guān)閉其余采樣閥門，使2#電解槽出槽淡鹽水進(jìn)行pH值檢測(cè)分析，等待延遲時(shí)間T2后，把分析儀顯示數(shù)值賦值給2#電解槽出清零并開始計(jì)時(shí)，等到計(jì)時(shí)大于采樣切換時(shí)間T1后進(jìn)入第3步。以此類推，直到切換到最后一臺(tái)槽，然后又從1#電解槽判斷和程程序進(jìn)入初始化。單個(gè)pH計(jì)多組電解槽檢測(cè)分析程序邏輯圖如圖75進(jìn)槽鹽水加酸的操作要求(1)在開車過程中，不能過早加酸，當(dāng)單槽電流升至6kA時(shí)才可逐(2)向電解槽加入鹽酸時(shí)，要逐漸、緩慢地加入。氯氣在陽(yáng)極室的溶解度受酸度的影響較大，加入量過多會(huì)造成氯氣壓力波動(dòng)，有時(shí)導(dǎo)致氯氫壓差急劇波動(dòng)而導(dǎo)致停車。(3)為避免加酸產(chǎn)生氣泡而使管線內(nèi)壓力增大，可長(zhǎng)期微開單槽槽尾串聯(lián)的2個(gè)排氣閥。開始否否否是是參數(shù)設(shè)定參數(shù)設(shè)定是T1大于設(shè)定值并且投入自動(dòng)采樣否結(jié)束(4)由于自動(dòng)調(diào)節(jié)波動(dòng)大，進(jìn)槽鹽水加酸一般是手動(dòng)控制，并設(shè)置pH值及加酸流量的高低報(bào)警值，報(bào)警時(shí)要立即調(diào)節(jié)，使其在正常范圍(5)電解槽在第一次加酸、停車檢修后再次開車或其他異常情況標(biāo)逐步提升加酸量，避免加酸過量造成膜酸化。(6)密切注意高純鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，正常范圍31.5%~32%,當(dāng)鹽酸濃度變化大時(shí)，及時(shí)調(diào)整酸和純水流量比值。停或大聯(lián)鎖時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉各單槽加酸調(diào)節(jié)閥，長(zhǎng)期停槽時(shí)要關(guān)閉調(diào)節(jié)(8)新膜投入使用后，第1年基本不加酸，之后根據(jù)單槽出槽鹽水NaC10含量和pH值實(shí)時(shí)加酸。(9)定期校正pH計(jì)。6改造效果電解槽進(jìn)槽鹽水加酸和單槽出槽淡鹽水pH值分析檢測(cè)和精準(zhǔn)控氯酸鹽和次氯酸鈉含量。目前淡鹽水中氯酸鹽質(zhì)量濃度小于4g/L,次氯酸鈉質(zhì)量濃度小于2g/L;同時(shí)緩