超高電流密度離子膜電解槽開發(fā).pdf

1、氯堿行業(yè)屬于基礎(chǔ)化工原材料行業(yè)，通過電解氯化鈉產(chǎn)生氫氧化鈉、氯氣和氫氣，為很多行業(yè)提供了工業(yè)原料。我國氯堿產(chǎn)能大約4000萬噸，占世界氯堿產(chǎn)能的一半左右，是我國化工基礎(chǔ)材料的主要支柱之一。中國氯堿行業(yè)迅速發(fā)展始于2000年以后，受制于當(dāng)時(shí)的電解結(jié)構(gòu)和離子膜性能，開始每臺電解槽最大產(chǎn)能為2萬噸，每套裝置最大不超過10萬噸，后期每臺電解槽最大產(chǎn)能提升到3萬噸，每套裝置最大不超過25萬噸。目前早期整套裝置已經(jīng)到了更新?lián)Q代的階段，在不提高能耗的

2、前提下，提高單臺和整套裝置的產(chǎn)能，可以為客戶節(jié)約一次固定資產(chǎn)投入。單臺電解槽的產(chǎn)能主要取決于電解槽運(yùn)行電流密度、電解面積等，目前國內(nèi)主流電解裝置的設(shè)計(jì)電流密度在6KA/m2。通過本課題的研究，將設(shè)計(jì)電流密度提高到7KA/m2，再將電解面積適當(dāng)擴(kuò)充，將每臺電解槽最大產(chǎn)能擴(kuò)充到4.5萬噸。
　　本文重點(diǎn)研究目標(biāo)為電解裝置電流密度的提升，涉及到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電面積、氣液分離、膜的利用率、內(nèi)部循環(huán)和泄漏電流等五個方面展開研究。運(yùn)行電流密度的

3、提升，勢必會造成電解槽電壓的升高，通過對導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的核算，有效控制電解槽的結(jié)構(gòu)電壓降;超高電密下大量的氣液混合生成物在電解室內(nèi)集中，良好的氣液分離結(jié)構(gòu)可以有效引導(dǎo)生成物及時(shí)分離并排出電解室;合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以大大提高離子膜的利用率，也是產(chǎn)能提升的一個有效手段;電解反應(yīng)越劇烈，越需要更多的電解液補(bǔ)充，也需要更加合理的內(nèi)部循環(huán)結(jié)構(gòu)使電解液傳質(zhì)更加均勻;降低泄漏電流，可以增加電流的利用率，同時(shí)保護(hù)設(shè)備的使用壽命。在進(jìn)行以上研究的同時(shí)，對電解結(jié)構(gòu)