唐雄
重庆飞华环保科技有限责任公司 重庆 长寿 401220
摘要：近几年，氯碱及盐酸电解工艺的发展受到了广泛关注，为了提升其应用安全性，要对工艺流程中电解槽的运行质量予以控制，其中电解槽的槽电压的变化是重要的监控指标之一。针对槽电压异常升高问题展开对应的调查分析，从而落实相应的处理措施，减少对工艺质量和效果产生的不良影响，提高经济效益。
关键词：电解槽；槽电压升高；原因；处理建议
在分析电解槽槽电压异常升高的过程中，要全面评估其运行质量和运行状态，有效落实完整的试验分析，从而获取相应的信息，以确保制定的处理措施更加有效。
1 电解槽槽电压的构成
若是从理论层面对离子膜电解槽槽电压予以解读，主要分为绝对电压、相对电压、平均电压等，电压参数和电流参数、电流密度参数息息相关。在完成对应处理工序的过程中，要对工艺控制要点进行综合处理，其中主要包括盐酸质量、进料温度等，从而保证对应参数的合理性和规范性。
值得一提的是，对生产中槽电压产生影响，使得槽电压升高的原因中，主要包括如下几点：1）盐酸中存在杂质；2）电解槽压差现象；3）阴阳极极网涂层寿命、ODC膜寿命、离子膜寿命、进料管喷嘴是否堵塞；4）电解槽温度参数[1]。
2 电解槽槽电压升高的原因
在电解槽电压升高问题处理工作中，要从多角度落实相应的分析工作，确保能全面处理隐患因素，从而优化其运行质量。如图1某厂电解槽槽电压变化趋势图为例。
.png)
由此可见随着装置运行时间的增加，进料盐酸中金属离子的含量也在增加，其中Ti离子尤为明显（单元槽涂层和ODC膜主要由钛钯合金构成），而它主要是设备腐蚀和老化造成的。2019年通过工艺技改、外卖盐酸等方法缓解了系统金属离子的累积，所以金属离子得到了有效控制。
第二，在盐酸电解工艺中阳极侧涂层腐蚀，主要原因有盐酸浓度高、反应温度高、未按工艺指标完成涂层处理等。如图2所示其中一片较高的单元槽槽电压取出后的情况。
.png)
更换前165#单元槽在11.7KA工作时的槽电压为1.583V，更换后在12.1KA工作时槽电压为1.485V，后者运行负荷高一些反而槽电压低（运行负荷越高槽电压越高），可见更换效果十分显著。
第三，电解槽内的离子膜出现堵塞的问题，使得整个系统的电阻数值增高或者是离子膜出现穿孔的现象，对应的极网涂层存在脱落的可能性。
第四，电解槽盐酸进料管喷嘴堵塞，导致单元槽进酸量不足，引起电解盐酸浓度、温度变化，造成槽电压偏差大。如图4 电解槽盐酸进料管喷嘴堵塞情况
.png)
（二）从浓度、质量层面分析
为了更好地了解电解槽电压升高产生的原因，对盐酸浓度和盐酸质量进行了全面的调研分析。在逐项排查工作中了解到整个系统的盐酸质量对系统存在重大影响。
盐酸中Ti、Fe离子的控制一般会在2ppm内，若是出现数值高的问题，则会造成离子膜的堵塞现象，离子膜的通透性也会降低，相当于在电流不变的情况系，电阻增大槽电压自然会升高。
在计算电解槽槽电压时，通过Uelement =Uo+ki来计算理论值，其中Uo=0.77V，k= 0.125V/(kA/m2)，如果温度（T）、浓度（c）或电流密度测量在操作过程中偏离,这测量的电解电压必须)通过校正因子转化为标准化电解电压 (在参考条件):UStd= Uo+（U–Uo）*5/i–（50–T）*0.009 +（13.5–c）*0.013，例如，测量电解电压在5.0kA/m2,从12.5%到13.5%盐酸浓度修正: +0.013V，从52到50℃温度修正: +0.018V，温度及浓度修正值+0.031V，因此，0.031V必须加到测量值。所以进槽盐酸的浓度过高过低都会对其应用运行将产生很大影响，为此，要合理性调控盐酸的浓度，维持应急处理效果的基础上，保证电解槽生产的平稳度[2]。
（三）从实际数据层面分析
.png)
从表3可以看出1#、2#槽电压的确高于其它6片，与之前的推测一致，因此电解槽运行时的必须严格控制好工艺温度，如果遇到单片或几片阳极液出口温度过高（槽电压过高），就要逐一分析其影响的因素来解决温度（槽电压）过高的问题。
（四）从性能层面分析 在传统电解槽结构中，离子膜的厚度较大，对应的膜电压也较高，但是其综合强度较好，为阴阳极涂层提供了较好的保护力。在技术不断发展的时代背景下，自动化技术全面进步，配置的离子膜逐渐缩小厚度，对应的强度也在降低，这就对操作过程中的操作效果提出了新的挑战，若是运行压力或者是压差不能控制在标准范围内，必然会造成离子膜的损坏。而对应的换膜工作要选择性能和状态较差的电解槽，一般都是受到了物理损伤或者是渗透较为严重的状态才会进行换膜，其网面状态较差，尽管能支持常规工作，但是会逐渐出现电压升高的问题。
3 电解槽槽电压升高后的处理建议
在充分分析电解槽电压升高的原因后，就要结合实际情况和应用环境落实对应的控制机制，从而减少不良操作和性能因素造成的经济损失。
首先，要保证电解工艺操作中，相关参数都在规范数据应用范围内，按照严格标准的控制方案对工艺流程予以监管，电解工艺当中要保证电解槽盐酸进料的温度在40℃到41℃之间，浓度在14%左右，盐酸电解槽出口要确保温度在52℃左右，从而有效维持电压的稳定性。
其次，要保证员工操作的流畅性和规范性，避免电流较大波动或者是较大的压差，标准化操作模式才能大大提升电极极片的使用寿命。
最后，技术部门要结合电解槽应用情况对设备进行优化改良，强化盐酸质量的基础上，维持对应浓度参数，全面减少对设备产生的腐蚀作用。与此同时，要配合标准化检修工序，提升检修工作的综合质量，维护电解槽电压控制管理的效果。
结束语：
总而言之，为了提升电解槽应用质量，要整合具体方案，全面分析电解槽槽电压升高原因后，及时进行处理和更换，避免对整体操作造成影响，有效改善电解槽应用质量，为综合效益的全面提升奠定基础。
参考文献：
[1]黄尧生.离子膜电解槽电压升高因素的探讨[J].中国氯碱,2018(5):4-5.
[2]王乐.基于数据挖掘的铝电解过程槽电压智能优化控制策略研究[D].广西:广西大学,2017.