陆卫国，万红辉

（南通江山农药化工股份有限公司，江苏南通226017）

6万t/a离子膜烧碱装置运行总结

陆卫国，万红辉

（南通江山农药化工股份有限公司，江苏南通226017）

介绍了6万t/a离子膜烧碱装置的运行情况，对运行过程中出现的问题提出了解决措施。强调了为保证电槽平稳运行应注意的几个方面。

二次盐水精制；电解；连锁停车；运行周期

南通江山农药化工股份有限公司6万t/a离子膜烧碱装置引进部分为二次盐水精制、电解和脱氯工序，含螯合树脂塔、电解槽、脱氯真空泵以及界区内的管线、阀门、自控仪表等。旭化成化学品公司提供了技术资料和基础设计，包括树脂塔、电解槽、蒸汽喷射泵、电解槽周围阴极系统手动阀、自控仪表等。

1 工艺流程简述

一次盐水工序送来的含NaCl（305±5）g/L的盐水进入过滤盐水槽，然后通过泵送入离子交换树脂塔，通过离子交换进一步除去盐水中的Ca2+、Mg2+等金属阳离子，使盐水中的Ca2+、Mg2+总量小于0.02 mg/L，后送入盐水高位槽。3台离子交换树脂塔T-160A/B/C的运行方式为1台再生、2台串联在线运行。

精制盐水经精盐水高位槽稳压后与少量出槽淡盐水及高纯盐酸一起进入阳极室进行电解，出来的淡盐水送往脱氯工序处理。32%碱液经液碱高位槽稳压后与补充的纯水一起进入阴极室进行电解，生成的32%烧碱送往蒸发工序或直接冷却后作为成品出售。阳极生成的氯气及阴极生成的氢气则经压力和压差调节系统调节后分别送到氯氢处理工序。该装置采用旭化成4401膜。

脱氯工序采用真空脱氯和化学脱氯相结合的方法，将电解产生的淡盐水和氯处理过来的氯水完全脱氯加碱中和后送至一次盐水工序利用。

2 装置运行情况

2.2 运行情况简介

2.2.1 二次盐水精制工序

树脂塔在装树脂前后全部按照设备方要求进行操作，树脂经过倍量再生后投入正常运行，在整个运行过程中，除个别重金属离子超标外，其余全部在设备方要求的范围内。树脂塔在再生过程中产生的废水全部送至一次盐水使用。

2.2.2 电解工序

装置开车运行1年以来，总体比较平稳，创下连续运行超百天无连锁停车记录。电槽经历了电流从11.3 kA→12.5 kA→13.6 kA→12.5 kA→11.3 kA的升降过程。通过比较，电流从11.3kA升至13.6kA时单位直流电耗由2 065 kW·h/t升高至2 132 kW·h/t，升高73 kW·h/t，电流效率基本维持在原有水平。根据日方的保证值，离子交换膜电解槽运行1年后电流效率下降1%，而该公司的电流效率仍保持在96.5%以上（下降0.5%左右）。

表1 主要技术经济指标

表2 性能考核数据

2.2.3 淡盐水脱氯

在原设计的基础上，脱氯盐水泵前加了篮式过滤器，有效阻止了陶瓷填料碎片损坏泵机叶轮的事件发生。运行以来，将脱氯塔的真空度由原来设计的73 kPa提高至80 kPa，从实际效果来看，这个值是比较适合的，由于在一次盐水中也要加亚硫酸钠，为便于控制，保证脱氯淡盐水的pH值为10.0～11.0，脱氯后不加亚硫酸钠，只在开停车或异常时电解稍微加一些。针对蒸汽压力对脱氯塔真空度的影响，增加了蒸汽压力自动控制。

2.3 运行过程中出现的问题及对策

2.3.1 二次盐水精制工序

（1）因开车初期，一次精制盐水的pH值一般控制在11.5左右，高于树脂最佳螯合状态下的pH值控制范围10.0~11.0，并没有出现硅超标的现象，但二塔出口的铝含量却一直居高不下，在0.03~0.06 mg/L之间波动，超出日方0.01 mg/L的指标要求。在树脂塔进口取样分析，一次精制盐水铝的质量浓度为0.05 mg/L，经2台树脂塔吸附后精盐水中铝的质量浓度为0.04 mg/L，这说明树脂对铝的吸附能力很弱。

（2）精制盐水中钡离子质量浓度曾短时间达到0.06 mg/L，超出日方0.01 mg/L的指标要求。在经过论证后，一次盐水采用膜法除硝工艺，使精盐水中硫酸根离子保持稳定，也消除了钡离子的危害。

（3）在酸洗再生过程中由于2种均为加酸阀KV-169-2在加酸阀KV-162的水量达3.1 m3/h时才打开，而计时器在KV-162打开时就已计时，导致酸总量一直达不到额定量，而碱的总量基本上都在额定量，使得废水槽中废水的pH值大部分时间呈碱性。现酸洗时略调大盐酸的流量，使得酸洗充分。

（4）ICP分析时曾发现二塔出口的钙镁含量比主塔要高。分析原因为树脂主塔络合了大量重金属离子，其处理能力已大幅度下降。经对树脂塔进行倍量再生后没有再出现此种情况。

（5）巡检时曾发现运行2塔的压差不正常，有时超过规定的0.1 MPa，有时压差却又极小，甚至出现过负压差的现象。对再生塔进行多次大流量返洗仍无效的情况下，判断为压力表膜片不耐盐水腐蚀，导致显示不准。经更换后压力显示恢复正常。

（6）在某次开车过程中，当一次盐水高位槽D-150中液位达到90%后，立即将自控阀LICA-150设定为90%并投自动，阀门开度接近为零，结果导致一次盐水过来的管道因憋压，将垫片涨出。因此，要求操作人员精心操作，避免大幅度调节而出现类似事件的发生。

（7）树脂塔在切换过程中曾出现过无法切换及程控阀打开或关闭不及时的情况，在对程控阀的开关速度和行程开关进行调整后，未出现类似情况。因此，在日常工作中对仪表的维护、保养和调整至关重要。

2.3.2 电解工序

（1）电解装置从投产到换膜系统共停车29次，其中计划停车6次，系统连锁停车23次，电气、仪表引起的连锁停车达15次，占总停车次数的52%，占连锁停车次数的65%。因此，选用优质的电气仪表、整流设备和专业的技术维修队伍至关重要。

（2）按照日方所提供的指标，阳极液出口pH值应控制为2.0~2.5，开车初期按照该指标对电槽进行加酸，发现加酸量逐月上升，而同期氯中含氧未见明显降低，一直为0.4%左右。分析并结合同行业实际情况认为，应在保证氯中含氧不超标（≤0.5%）前提下控制电槽加酸量。经过一段时间的运行，电槽出口酸度基本控制在0.000 1~0.005 0，电槽的加酸量得到了有效控制。2007年下半年，氯中含氧有所上升，阴、阳极液中氯酸盐有上升趋势，逐步增加电槽的加酸量，阴、阳极液中的氯酸盐得到有效控制。

（3）电槽刚开车一段时间，烧碱浓度一直在32.0%~33.0%之间波动，幅度较大。对引起烧碱浓度波动的原因进行分析，查出主要原因有：二次盐水、烧碱温度随环境温度变化；高纯水调节烧碱浓度的效果比较滞后，为了能控制好浓度，有时人为频繁调节高纯水流量，由此产生连锁反应；电解槽入口阳极液的流量通过盐水流量调节阀与电流串级调节，而阴极液流量通过2#阀手动调节，因此，阳极液的流量比较稳定，而阴极液的流量受烧碱泵出口流量和压力波动的影响，在一定程度上引起了烧碱浓度的波动。根据上述情况，采取了4项措施：对二次盐水、烧碱管道进行保温；通过一次盐水温控阀的蒸汽阀门开度来稳定控制进槽盐水温度；根据每天的环境温度变化趋势及碱液密度计的变化趋势，主动提前调节高纯水流量；巡检人员及时调节入槽烧碱的流量。采取上述措施后，烧碱浓度一般稳定在32.0%~32.3%。

（4）DCS岗位曾发现碱液流量调节阀（LCV-273）开度突然为零，而烧碱高位槽液位有持续增高的趋势，巡检现场检查，发现仪表空气管断，便立即手动关小LCV-273前手动阀，控制好烧碱高位槽液位，维持生产。

（5）零点电位（EDIZA-230B）曾出现-0.5 V报警，同时该零点电位差仍向负位移动，DCS岗位立即将EDIZA-230B投入旁路，巡检至现场检查发现，阳极液取样盘在取样后倾倒，误撞开该槽27号阀门，导致阳极液渗漏。

（6）因一次盐水仪表电源UPS损坏，导致脱氯淡盐水去一次盐水的自控阀关闭，淡盐水无法外送，脱氯塔（T-310）液位涨至90%后，连锁引起盐水液位控制阀（LCV-260）关闭，淡盐水槽（D-260）液位持续增高。立即通知一次盐水人员手动打开该自控阀，通知巡检打开脱氢塔控制阀和LCV-260的旁路阀并稳定好液位，由于处理及时，避免了一次连锁停车。

（7）为保证离子膜电槽的安全平稳运行，电槽的日常维修和保养工作很重要。盐水和盐酸管道均采用PVDF隔膜阀，实际应用中，盐酸管道上的隔膜阀螺栓腐蚀严重，每隔几天就要换一批，轻者停酸处理，重者停车。曾尝试用尼龙棒加工成螺栓，但因强度不够，容易划丝，未能推广。选用316L材质的螺栓后，使用效果比较理想。

（8）曾经受雷击而使系统连锁停车，阴、阳极循环停止约1.5 h左右，在电源、仪表恢复正常后整个系统循环重新开车，但对电槽的运行状况影响比较大。

（9）曾发生大修开车时未将氢气压力控制阀（PCV-226）的旁路阀全关，在升电流调节的过程中因动作过大，导致氯氢压差超过8.829 kPa而系统连锁跳停，因此，在开车前要严格按照操作规程上的步骤确认所有阀门的开关。

（10）停车对电槽运行的影响，失24 V直流电引起连锁停车时，由于电槽运行时间较短，对电槽的影响还未显现出来。突失动力电后导致电流效率下降，直流电耗、槽电压上升。

（11）计划停车对电槽的影响。2006年6月29日，氯总管盲板处氯气泄漏比较严重，危及到安全生产，故降电流停车进行更换垫片处理，计划停车对电槽的影响很小。有计划的系统停车将在一定程度上减少对电槽性能的影响。

（12）雷击对电槽的影响。由于雷击导致连锁停车，阴、阳极液循环也停止。

（13）单元槽框泄漏的影响。2009年上半年电槽运行过程中，在A、B槽上发现有单元槽框泄漏，停车更换后检查发现，在阳极框下部三氯化钌防腐层已无，钛材腐蚀穿孔。日方认为造成此种情况的原因可能是盐水中氯酸盐含量过高而腐蚀槽框。

（14）盐水变送器处严重积盐的影响。积盐的原因是盐水中氯酸盐过高而影响盐的溶解度。2009年9月大修时新上1套氯酸盐分解装置，运行至今未出现类似情况。

2.3.3 淡盐水脱氯

（1）开车初期由于冷却器下料管偏小，气液夹带严重，造成脱氯塔真空度低，实施多项改进措施后得以解决。

（2）脱氯塔在整个运行过程中受蒸汽压力变化的影响较大，当蒸汽压力下降至0.45 MPa以下时，脱氯塔真空度直线下降，此时会影响到脱氯塔液位的稳定，同时，为了保证氧化还原电位而增大加酸加碱的量，导致往一次盐水送的脱氯淡盐水pH值不稳定和游离氯超标，加重了一次盐水的负担。蒸汽压力进行自动控制后，保证了真空度为73~80 kPa。

（3）依照日方的要求进行操作控制，由于仪表取样点管道比较长，滞后效应非常明显，尤其是PHCV-314，因受淡盐水流量、脱氯塔真空度及淡盐水pH值等因素的影响，波动幅度特别大，导致OIA-314经常超标，在自动和手动模式下都难以保证脱氯后淡盐水的pH值。针对此种情况进行了优化，在保证OIA-314的前提下，可以将PHCV-312和PHCV-314控制方式均调为自动，脱氯淡盐水的pH值也基本稳定在11以下，酸碱的消耗量控制在一个比较合理的水平。

2.4 整体换膜过程发现的问题

（1）旭化成电解槽阳极槽框为钛，外涂三氯化钌防腐。将槽框垫片全部撕下后，发现阳极槽框下部三氯化钌防腐层已腐蚀，部分槽框已出现麻点，后由日方重新进行防腐，出现麻点的部位进行修补。

（2）阳极垫片包PFA处已全部腐蚀，是使用的垫片为单面包所至。

3 运行总结

从开始运行至整体换膜共运行了46个月，整个运行周期共更换了40张膜。通过对这一运行周期的总结，以下几点对电槽的平稳运行至关重要。

（1）阴阳极压力稳定，特别不能出现负压差。

（2）操作人员操作能力要强，对出现的问题能及时、准确判断和处理。

（3）对仪表要定期维护、保养，确保其工作稳定、有效。

（4）严格实行操作票制度，杜绝经验操作，从而降低误操作的概率。

（5）根据电槽的运行情况，不定期对操作人员进行业务知识的培训，对可能出现的情况进行预防演练。

（6）加强电槽管理，对电槽在运行过程中的运行数据进行全方位采集、分类、汇总和分析，对电槽运行状况进行实时调整，从而保证电槽运行在比较理想的状态。

（7）对装置的动静设备定期进行预防性维护及保养，使其一直处于完好状态，减少计划外停车次数。

（8）树脂塔再生时，一定要对塔内盐水置换充分，防止在酸洗时与盐水中氯酸盐反应生成氯气而氧化螯合树脂，使树脂的吸附能力下降。

Operation summary of 60kt/a ionic membrane caustic soda device

LU Wei－guo，WAN Hong－hui
（Nantong Jiangshan Agrochemical＆Chemicals Co.，Ltd.，Nantong，226006.China）

The operation status of 60 kt/a ionic membrane caustic soda devices were introduced,and the improvement measures was put forward;dechlorinated salt water;

refining process of secondary brine;electroanalysis;interlock stop;operation cycle

TQ114.26

B

1009－1785(2011)03-0018-04

2010-04-14