專利名稱：零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，特 別是適用于高電流密度零極距離子膜電解槽電解精制鹽水制堿工藝。
背景技術(shù)：
離子膜電解法生產(chǎn)過(guò)程中，能耗是成本的重要組成部分，為了降低能耗，就要 獲得高的電流效率和低的槽電壓，要在較大的電流密度下保持低的電耗。零極距離子膜 電解法制堿技術(shù)因其具有能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高、無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而被世界公認(rèn)為生產(chǎn) 技術(shù)最先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)效益最合理的制堿方法。

零極距離子膜電解槽的陽(yáng)極和普通高電流密度電解槽一樣，但是陰極和普通高 電流密度電解槽區(qū)別較大，其陰極主要由集電板、彈性體和極網(wǎng)組成，集電板是一種鎳 拉網(wǎng)構(gòu)造，但沒(méi)有活性涂層；彈性體是一種鎳材的，近似清潔球一樣的材料，具有一定 彈性；極網(wǎng)是由直徑為0.2mm的鎳絲編織的帶有特殊涂層的網(wǎng)，經(jīng)過(guò)特殊加工且表面光 滑，極網(wǎng)用鎳條固定在槽框上。由于彈性體的存在，使電解槽陰極外凸且具有彈性，安裝離子膜后，陰極、離 子交換膜、陽(yáng)極處于緊貼狀態(tài)，實(shí)際的電極距離只有離子交換膜的厚度，從而將電極間 的距離降至最小，即零極距電解槽，通過(guò)降低極間電壓達(dá)到節(jié)能目的。為了進(jìn)一步降低電耗，零極距離子膜電解槽的陰、陽(yáng)極涂層及厚度都進(jìn)行了改 進(jìn)，但是新涂層對(duì)反向電流的耐受能力降低，因此，電解槽安裝了極化整流裝置，通過(guò) 改進(jìn)，電解槽的能耗大大降低，當(dāng)電流密度在5.5kA/m2時(shí)，電流效率可保證在96%以 上，噸堿電耗可保證在2140kW · h以下。但是，電耗降低的同時(shí)，對(duì)控制技術(shù)水平有 了更高的要求，由于零極距是由彈性體來(lái)保證的，彈性體一旦受壓就會(huì)變形，從而失去 零極距的優(yōu)點(diǎn)，因此，零極距離子膜電解槽對(duì)壓力壓差要求非?？量蹋紫?，氯氣總管 的壓力波動(dòng)不能超過(guò)士2kPa;其次，絕對(duì)不得出現(xiàn)負(fù)壓差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了已有技術(shù)中因電解槽在正常生產(chǎn)及緊急情況時(shí)壓力壓差異常而導(dǎo) 致零極距電解槽彈性體受壓變形和離子膜受損的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種能夠避免氯氣總管 的壓力波動(dòng)以及出現(xiàn)負(fù)壓差，從而有效保護(hù)電解槽的彈性體和離子膜的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采 用氯氣零壓力控制的方法；包括依次相連的零極距離子膜電解槽、氯氣安全水封、氫氣 安全水封、氯氣干燥裝置、3K氯氣壓縮機(jī)和氫氣壓縮機(jī)；零極距電解槽中的精制鹽水經(jīng) 過(guò)電解后，將電解氯氣壓力設(shè)定為(0士2)kPa，氯氣總管只設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)閥，一個(gè)去氯干 燥、一個(gè)去除害，開(kāi)關(guān)狀態(tài)與整流狀態(tài)聯(lián)鎖，正常生產(chǎn)系統(tǒng)壓力靠3K氯壓機(jī)控制，設(shè)置 開(kāi)關(guān)閥的目的是緊急停車(chē)情況下氯氣系統(tǒng)與后續(xù)工序迅速隔離改去除害，從而保證陽(yáng)極 負(fù)壓穩(wěn)定；將電解氫氣壓力設(shè)定為(4士2)kPa，氫氣總管設(shè)置一個(gè)去放空調(diào)節(jié)閥，與系統(tǒng)本身氫氣壓力調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，氫氣經(jīng)放空調(diào)節(jié)閥、系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥和整流狀態(tài)聯(lián)鎖切換，并與氯氣壓力串級(jí)控制，從而保證陰極系統(tǒng)停車(chē)后迅速與后續(xù)工序切斷。所述的一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，氯氣和 氫氣總管分別設(shè)置安全水封，水封高度根據(jù)壓力設(shè)定值及系統(tǒng)聯(lián)鎖值計(jì)算，水封可以在 出現(xiàn)全系統(tǒng)停儀表氣或其他極為罕見(jiàn)的造成自動(dòng)閥不能正常動(dòng)作時(shí)成為最后一道保護(hù)。所述的一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，將氯氣 設(shè)為零壓后，經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，氯氣總管后續(xù)氯氣壓力使用3K氯壓機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在 3K氯壓機(jī)的進(jìn)出口分別加裝壓力調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)機(jī)前機(jī)后壓力，又增加一大一小兩個(gè)系統(tǒng) 回流自控閥，使開(kāi)停車(chē)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。所述的一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，對(duì)控制 和聯(lián)鎖方案進(jìn)行了優(yōu)化，采用大集中的DCS控制系統(tǒng)，所有的操作界面互通，氫氣和氯 氣系統(tǒng)壓力可自動(dòng)化調(diào)節(jié)；在零極距電解槽上采用全數(shù)字化整流控制裝置，保證了供電 電流平穩(wěn)，避免了電流波動(dòng)對(duì)電槽沖擊造成膜和電極的損害。本發(fā)明通過(guò)將零極距離子膜電解槽電解精制鹽水后生成的氯氣壓力設(shè)定為(0士2)kPa，氫氣壓力設(shè)定為(4士2)kPa，解決了離子膜裝置在正常生產(chǎn)及緊急情況時(shí)氯 氣總管壓力壓差異常及出現(xiàn)負(fù)壓差而導(dǎo)致彈性體和離子膜發(fā)生意外傷害的難題，降低了 設(shè)備運(yùn)行成本，提高了設(shè)備使用效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于離子膜法 制堿工藝中，特別是高電流密度零極距離子膜電解槽制堿方法中。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例工藝流程圖；圖1中1為零極距離子膜電解槽、2為氯氣正壓水封、3為氯氣負(fù)壓水封、4 為氯氣干燥裝置、5為3K氯壓機(jī)、6為氫氣正壓水封、7為氫氣負(fù)壓水封、8為氫氣壓縮 機(jī)；
具體實(shí)施例方式參照附圖1，本實(shí)施例包括依次相連的零極距離子膜電解槽1、氯氣正壓水封 2、氯氣負(fù)壓水封3、氯氣干燥裝置4、3K氯壓機(jī)5、氫氣正壓水封6、氫氣負(fù)壓水封7、 氫氣壓縮機(jī)8;零極距電解槽中的精制鹽水經(jīng)過(guò)電解后，將電解氯氣壓力設(shè)定為(0士2) kPa、氯氣總管只設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)閥，一個(gè)去氯干燥、一個(gè)去除害，設(shè)置開(kāi)關(guān)閥的目的是緊 急停車(chē)情況下氯氣系統(tǒng)與后續(xù)工序迅速隔離改去除害，從而保證陽(yáng)極負(fù)壓穩(wěn)定，氯氣經(jīng) 干燥裝置處理后進(jìn)入3K氯壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；將電解氫氣壓力設(shè)定為(4士2)kPa， 氫氣總管增加一個(gè)去放空調(diào)節(jié)閥，以保證陰極系統(tǒng)停車(chē)后迅速與后續(xù)工序切斷，氯氣經(jīng) 氫氣壓縮機(jī)處理后進(jìn)入下一道工序；氯氣和氫氣總管分別設(shè)置安全水封，水封高度根據(jù) 壓力設(shè)定值及系統(tǒng)聯(lián)鎖值計(jì)算。另一實(shí)施例不同之處在于將電解氯氣壓力設(shè)定為OkPa，將電解氫氣壓力設(shè)定為 4kPa ；另一實(shí)施例不同之處在于將電解氯氣壓力設(shè)定為_(kāi)2kPa，將電解氫氣壓力設(shè)定為 2kPa ；
另一實(shí)施例不同之處在于將 解氯氣壓力設(shè)定為2kPa，將電解氫氣壓力設(shè)定為 6kPa。
權(quán)利要求
1.一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，其特征在于包 括依次相連的零極距離子膜電解槽、氯氣安全水封、氫氣安全水封、氯氣干燥裝置、3K 氯氣壓縮機(jī)和氫氣壓縮機(jī)；零極距電解槽中的精制鹽水經(jīng)過(guò)電解后，將電解氯氣壓力設(shè) 定為(0士2)kPa，氯氣總管只設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)閥，一個(gè)去氯干燥、一個(gè)去除害，開(kāi)關(guān)狀態(tài)與 整流狀態(tài)聯(lián)鎖，正常生產(chǎn)系統(tǒng)壓力靠3K氯壓機(jī)控制，設(shè)置開(kāi)關(guān)閥的目的是緊急停車(chē)情況 下氯氣系統(tǒng)與后續(xù)工序迅速隔離改去除害，從而保證陽(yáng)極負(fù)壓穩(wěn)定；將電解氫氣壓力設(shè) 定為(4士2)kPa，氫氣總管設(shè)置一個(gè)去放空調(diào)節(jié)閥，與系統(tǒng)本身氫氣壓力調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，氫 氣經(jīng)放空調(diào)節(jié)閥、系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥和整流狀態(tài)聯(lián)鎖切換，并與氯氣壓力串級(jí)控制，從而保證 陰極系統(tǒng)停車(chē)后迅速與后續(xù)工序切斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方 法，其特征在于在氯氣總管上3K氯壓機(jī)的進(jìn)出口分別安裝壓力調(diào)節(jié)閥和系統(tǒng)回流自控 閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1或2所述的零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的 方法，其特征在于氯氣和氫氣總管分別設(shè)置安全水封。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)3所述的零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方 法，其特征在于水封高度根據(jù)氫氣和氯氣壓力設(shè)定值及系統(tǒng)聯(lián)鎖值計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方 法，其特征在于氫氣和氯氣壓力采用DCS聯(lián)鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方 法，其特征在于在零極距離子膜電解槽上采用全數(shù)字化整流控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種零極距離子膜電解槽制堿工藝采用氯氣零壓力控制的方法，包括依次相連的零極距離子膜電解槽、氯氣安全水封、氫氣安全水封、氯氣干燥裝置、3K氯氣壓縮機(jī)和氫氣壓縮機(jī)，通過(guò)將零極距離子膜電解槽電解精制鹽水后生成的氯氣壓力設(shè)定為(0±2)kPa，氫氣壓力設(shè)定為(4±2)kPa，解決了離子膜裝置在正常生產(chǎn)及緊急情況時(shí)氯氣總管壓力壓差異常及出現(xiàn)負(fù)壓差而導(dǎo)致彈性體和離子膜發(fā)生意外傷害的難題，降低了設(shè)備運(yùn)行成本，提高了設(shè)備使用效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于離子膜法制堿工藝中，特別是高電流密度零極距離子膜電解槽制堿方法。
文檔編號(hào)G05D16/20GK102021603SQ201010270058
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者馮新建, 吳作強(qiáng), 吳彬, 周延紅, 唐紅建, 李朝, 楊軍, 王志勇, 秦明月, 馬海濱, 魏勇 申請(qǐng)人:天辰化工有限公司