离子膜电解槽的设计

《离子膜电解槽的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、抓碱工业一九九四年第七期离子膜电解槽的设计陈剑辉(北京化工机械厂研究所·子1000,摘要结合世界各国离子膜电解槽的特点对离子膜电解槽的设计问题进行论。述包;;;;;括设计原则基本参数选择槽型及基本结构组装方式材料选择及防腐。;;;;电槽结构尺寸电极设计极距设计循环方式选择安全设计等关键词离子膜电解槽设计槽型结构.,当全氟聚合物离子膜在市场上出现时,12使用寿命长可靠性高。(1)采用强度高、寿命;离子膜电解槽便也开始了研制由于离子膜长的离子膜.电解槽、、(2)采用可靠性高并且;具有能耗低产品纯度高对环境污实用的结构,、;染小等特点世界许多氯碱生产厂和工程公(3

2、)不易产生漏液漏气的结构,,司争相设计了具自己特点的离子膜电槽竞(4)考虑电解槽的腐蚀问题特别是。,使争加速了技术进步电槽各方而都不断得电化学腐蚀问题,。1.到改进其结构也趋于完善3制造成本低,(l)电解槽结构简单;在评价离子膜电解槽性能时仅仅比较。(2)减少贵重金属材料的使用量;槽电压和特定离子膜的电流效率是不够的因为电解槽的性能同时取决于离子膜和电解(3)适合大批量生产的结构,。。槽结构的性能下面仅就离子膜电解槽的结(4)具有较高的离子膜有效利用率。1·4易于、构设计中的几个问题进行讨论组装拆卸和操作,1离子膜电解槽的设计原则在设计离子膜电解槽过程中要同

3、时满,按照离子膜法生产烧碱的电解工艺,足以上原则是困难的必须综合考虑各因设计离子膜电.:素,达到离子膜电解槽的优化设计。解槽应遵循以下原则1.1,2总电能消耗低产品纯度高离子膜电解糟设计参数的选择。·(1)采用高性能的离子交换膜即选21经济电流密度的选择、,用高电流效率低电阻率能满足生产高浓一般称产品成本最低时的电解槽运行最。度、高纯度烧碱的离子膜;佳的电流密度为经济电流密度如果电流密,(2)采用低过电压的高性能阴阳极涂度愈高则每吨烧碱的电解槽折旧提成率愈,,。层并要求该阴极或阳极涂层能够较长时间低而耗电量和电费相应升高电流密度愈,。,,地保持其性能的稳定;

4、低则反之因此设计电解槽时必须选(3)减少阴阳极之间电解液和气体的定投资成本和运行成本最小的经济电流密,。;电压损失即要求尽可能小的极距度,(4)减少一类导体电压降的损失;经烧碱成本分析及推导则有以下经济,电流密度公式:(5)在电解液的循环和输送上减少所需;又能量MD。K义PxH(6)有效地利用电解时发生的热量一九九四年第七期氮碱工业:,式中一经济电流密度(单位槽结构的差异及电流密度而不同一般为Z2.9.。dm一32V左右一电解槽每平方米的综合价格(单位2·4电流密度与槽电压的关系元电流密度与槽电压呈线性直线关系,在、:一折旧提成率(包括大修费折旧实用范围内有

5、以下方程式、。。·固定资产占有率等V=V+Ki费单位%K一电:;解槽特性系数(单位%式中V一槽电压(单位V)·。一电费(单位元V一电解电压(即理论分解电压与。,H一年工作时间(单位;阴阳极过电压之和单位V),离·“由于用户的电费价格等条件的不同K一电槽特性系数(单位Vdm/子膜电m“;解槽一般均在30一40A/d的高电A)。Z。流密度下运行i一电流密度(单位A/dm)2·2总电解面积的计算其中电槽特性系数K值是指电解槽变化,根据用户对电解槽产量的不同要求应单位电流密度时所引起槽电压上升或下降的。,汁算出用户所需烧碱产量的电解槽的电解总数值K值越小说明槽电压随

6、电流密度的。:,。面积可以使用以下公式变化值也越小表示电槽性能好亦即电槽,。=1000T在较高电流密度下运行时其耗电较低M.1492x1xH火月3离子膜电解槽槽型及基本结构型式:“;,式中M一总电解面积(单位m)按照单元槽之间电的连接方式离子膜。aT一烧碱(折100%NOH)年产电解槽可分为单极槽和复极槽在单极型式t),,量(单位,中所有阳极和所有阴极是并联的形成一“;、;i一经济电流密度(单位kA/m)个大电流小电压的电解槽在复极型式H一年工作时间(单位h);,一个单元槽的阴极与相邻单元槽的阳极中。、刀一平均电流效率(单位%),以此下去即串联形成一个小电流

7、相联高。各国每万吨烧碱装置的电解总面积一般电压的电解槽广义地讲还可派生出第三种“。.“,。一在245一s02m之’lde单元槽面积为27m形式即单复极式电解槽卜面结合国外几,“。,,时一般取243一265m利离子膜电解槽说明离子膜电解槽的墓本0。23槽电压计算结构型式:·离子膜电解槽槽电压可用下式表示31单极式离子膜电解槽。V=V+Vn+n阳+”阴+IR液+IR金单极式离子膜电解槽一般分为槽框式和:。;,式中V一槽电压;V一理论分解电压盘式两种它们分别以日本旭硝子公司的D;V一离子膜的电压降AZEC一M型离子膜电解槽(如图l)和美月阳一阳极过电压;国西方技术

8、系统公司的MGC一6型离子膜电。n阴一阴极过电压,解