第８期 ６ ２０１０年８月 中国氯碱 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ Ｎｏ．８ ＡＵＩＺ．．２０１０ 电解槽单槽的操作管理及优化 郝明松．刘庆芳 （江苏扬农化工集团有限公司，江苏扬州２２５０００） 摘 要：鉴于在伍迪公司ＢＭ一２．７复极式电解槽的项目设计中考虑了单槽的开、停车，在生产过程 中改进了开、停车的操作方法，对连锁单槽停车的控制进行了优化，保证了单槽的平稳操作。 关键词：伍迪电解槽；单槽；操作优化 中图分类号：ＴＱ１５１．１＋５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—１７８５（２０ｌＯ）０８—０００６—０２ Ｏｐｅｒａｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ Ｕｈｄｅ ｉｏｎｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ ＨＡ ０ Ｍｉｎｇ－ｓｏｎｇ，ＬＩＵ Ｑｉｎｇ－ｆａｎｇ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｙａｎｇｎｏｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｕｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｏｐ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ ｏｆ ＢＭ－２．７ Ｕｈｄｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｙｐｅ ｉｏｎｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ，ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｏｐ ｗａｓ ｉｎｎｏｖａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｕｈｄｅ ｉｏｎｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ；ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ １单槽开、停车 扬农集团的离子膜烧碱电解装置产能６万ｔ／ａ。 一（２）电槽进槽盐水流量低于正常操作量２０％， 在２ ｍｉｎ内整流负荷以每秒１％的速率降低。且最后 不低于４ ｋＡ，超过２ ｍｉｎ停车。 （３）电槽的阴极液温度最高设置为９２℃，在 期于２００３年９月投产，产量为３万ｔ／ａ，Ａ、Ｂ两组 电槽；二期于２００４年１１月投产，产量为３万ｔ，ａ，Ｃ、Ｄ 两组电槽。采用伍迪公司ＢＭ一２．７复极式电解槽，每 只电解槽有１１２个单元。电解槽的直流电由单台整 流器提供，设置极化整流器，４台单槽形成６万 的生产能力。项目设计过程中确定了在日后的生产 ２ ｒａｉｎ内整流负荷以每秒１％的速率降低，且最后不 低于４ ｋＡ，超过２ ｍｉｎ停车。 （４）电槽中心点电压差最高设置为１．６ Ｖ，延时 ３ Ｓ，电槽连锁停车。 中要能够实现单槽的开、停车，所以在设计配管时， 考虑了单槽的进出、循环管线、单槽盐水换热器及单 槽阴极液换热器等环节。 在正常生产过程中。因为单元槽泄漏或相应单 槽的配管泄漏需要检修时，要进行单槽的停车、检修 和再开车。为了保证安全生产，在控制方案中设置了 单槽停车的连锁控制。在伍迪电解工艺中，单槽连锁 停车主要有以下几种情况。 （５）电解槽的阴、阳极出口阀门没有完全打开， 电槽停车。 ２伍迪工艺中原有的开停车方案 在原操作手册中，单槽开、停车的操作比较简 单，尤其是单槽并网和脱网的内容描述，可操作性较 差。在单槽并网的过程中没有考虑到氯气和氢气的 压力．容易导致装置因氯气、氢气失压致使氢氯压差 波动而连锁停车，并且在国内采用的伍迪工艺中，没 有成功进行单槽开停车的操作经验。 （１）电槽的阴极液流量低于正常操作量２Ｏ％， 在２ ｍｉｎ内整流负荷以每秒１％的速率降低，且最后 不低于４ ｋＡ，超过２ ｍｉｎ停车。 ３改进后的操作方法 经过实践操作，该公司首先细化了各步骤的操 第８期 郝明松，等：电解槽单槽的操作管理及优化 ７ 作法，提高了单槽开停车的可操作性。将单槽开停车 的操作纳入到岗位正常操作中，能根据操作规程进 行规范作业，同时保证其余电槽的稳定运行。为保证 操作的安全性，使用氮气作为电槽升压的载体，既保 证了电槽阴阳极室的压差，也对整个系统的稳定运 行起到至关重要的作用。 ３．１ 单槽开车操作 单槽开车时，关键操作是对电槽的升压及并网， 操作过程中要确保氢气、氯气的总管压力不会有大 的波动、压差平稳、保证装置的正常运行。单槽升温 结束后，将电槽的盐水、阴极液循环停止，关闭单槽 的循环管线阀门．利用电槽充氮管线，通过氮气对电 槽进行升压．待开车单槽的阳、阴极侧的压力与总管 压力一致后，再打开单槽的氯气、氢气隔断阀。将单 槽并人大系统后，开始盐水、阴极液循环，此时，单槽 具备了送电开车的条件。 ３．２单槽停车操作 单槽停车的操作比较简单，重点是在脱网时，保 证氢气、氯气的压力稳定，防止氯气、氢气进入单槽 管线而引发总管的压力波动。在负荷降为ｌ ｋＡ时， 关闭充氮气前的隔离阀，将氯气总管单槽停车的连 锁屏蔽。待电流降到零后，极化整流器电流降为零， 停止电槽阴、阳极液循环，慢慢关闭阴、阳极液管 道上的出口隔离阀，打开阴、阳极液出口旁通阀，通 过单槽进料管线进行电解液循环，单槽加水２ ｍｓ、 并进行电槽氮气的冲洗、投极化。单槽脱网结束．可 以进行降温、排液等操作。电槽周边的相关阀门见 图１。 气 气 图１ 电解槽周边阀门示意图 ４连锁单槽停车的控制优化 在离子膜装置一期时，装置只有２台单槽，装置 发生异常而导致单槽停车时，由于瞬间氯气、氢气量 都下降为原有气量的５０％，在正常生产过程中的控 制值波动后，自动调节恢复的可能性非常小，所以会 引起整个装置的停车。 ２００４年下半年，离子膜项目二期工程投运，整 个装置的电槽数增加为４台，一台单槽的气量占比 只有２５％．为单槽连锁停车后整个装置不停车提供 了可能。但在离子膜正常生产过程中，氯气、氢气总 管上的调节阀都处于自动控制状态，单槽连锁停车 后．会因为频繁调节导致氯气、氢气总管压力及氢 氯压差大幅度波动，引发氯氢压差达到最低，连锁 停车。并且在此情况下，无法进行人为干预，避免在 操作过程中调节不及时，引起氯氢压差过大，对电 槽及膜产生损伤，进而再发生安全风险。在发生单 槽突然停车后，实行监控，无法进行手动调节，只能 自动控制。从二期工程投运后的情况来看，能够恢 复的比例约为２５％，多数情况下仍会因为单槽的停 车，系统氯氢压差调节滞后而引发整个装置停车，给 装置本身以及后续精细化工生产的安全性与稳定性 带来风险。 根据单槽停车后引发整个装置停车的ＤＣＳ过 程报告进行分析，同时在总管上的２个主调节阀的 ＰＩＤ参数不同。氯氢压差控制主要区别在于比例积 分（ＰＩ）控制规律。比例控制的作用是普遍常用的调 节控制．能够迅速克服干扰的影响．使系统恢复稳 定，但是由于输入信号与输出信号比例固定，系统达 到稳定后还存在残值；积分控制的作用滞后于偏差 的存在，不能及时克服干扰的影响。使得调节过程缓 慢、不易稳定；微分调节的好处在于，偏差尽管不大， 但在偏差开始剧烈变化的时刻能自动产生一个强大 的调节作用，但微分调节与偏差的变化速度有关．所 以不单独使用［１］。主调节阀的ＰＩＤ参数见表１。氯、氢 调节阀的参数不同，主要是为了适应压力波动时的 稳定性与调节过程中的灵敏性 表１主调节阀的ＰＩＤ参数 从ＰＩＤ数据来看，氯气的调节阀更加强调的是 调节的稳定性，不会过多、过快地进行调节：而氢气 总管的调节阀主要调节的参数是氢氯压差，是保证 装置稳定及电槽与膜安全的重要参数。 分析结论是，在单槽连锁停车后，氯气压力、氢 气压力都下降，氯气压力下降幅度大于氢气压力下 降的幅度，氢氯压差加大，同时由于氯气调节阀所设 置的ＳＶ正常为２０ ｋＰａ， （下转第１５页） 第８期 ２－３．２折盒用透明片材加工试验 张新华。等：ＱＳ一８００Ｆ树脂的开发及应用研究 表１２ ＰＶＣ ＱＳ一８０ｏＦ半硬质薄膜的性能 １５ 折盒用ＰＶＣ透明片材对透明性、鱼眼数和杂质 数要求很高。在扬州某公司进行的加工试验表明， ＱＳ一８００Ｆ树脂生产工艺稳定，生产的片材颜色比较 鲜亮。杂质很少，片材性能满足国标ＧＢ／Ｔ １５６２７—９４ 或行业标准ＹＢＢ００２１—２００５的指标要求。加工试验 生产的透明片材的性能检测结果见表ｌ１。 表１１ ＰＶＣ ＱＳ一８００Ｆｉｔ￣明片材的性能 转移剂和终止剂等的调整，缩短了聚合时间、提高了 转化率、改善了树脂的颗粒形态及粒径分布、降低了 树脂的聚合度、提高了树脂的老化白度。 （２）ＱＳ一８００Ｆ树脂不仅具有较高的增塑剂吸收 值，表观密度也较高。试验从树脂颗粒的微观结构和 增塑剂吸收能力进行了分析并给出了合理的解释。 研究结果表明．ＱＳ一８００Ｆ树脂吸收增塑剂的速度和 ２．３．３ ＰＶＣ半硬质薄膜加工试验 吸收能力较强。有利于树脂混合料更加均匀的分散， 由于ＱＳ一８００Ｆ树脂具有良好的增塑剂吸收性 改善了树脂的加工塑化性能。 能，对生产半硬质薄膜类产品比较有利。苏州某公司 （３）ＱＳ一８００Ｆ树脂具有优异的光学性能，透明片 进行半硬质薄膜的加工试验表明。ＱＳ一８００Ｆ树脂在 材的透光率、雾度和黄色指数等性能与国内同类型 生产半硬质薄膜（增塑剂质量分数为２５％）时表现 树脂基本相当。 出良好的塑化性能，薄膜表面杂质少．无大颗粒呈 （４）￣１ＩＳＥ应用试验表明，Ｑｓ一８００Ｆ树脂具有良好 现，产品具有良好的拉伸性能和抗撕裂性能．厂家 的加工性能，各项性能满足相应产品的标准要求．达 认为Ｑｓ一８００Ｆ树脂比较适合半硬质薄膜产品的生 到了用户的使用要求。 产。半硬质薄膜的拉伸性能和撕裂性能的测试结果 参考文献： 见表１２。 【１］刘岭梅．提高悬浮法ＰＶＣ产品白度的技术研究．中国氯碱，２００１， ３结论 （９）：１８． ［２】潘祖仁，邱文豹，王贵恒．塑料工业手册（聚氯乙烯）．北京：化学工 （１）通过对引进ＱＳ一８００Ｆ树脂生产技术中的聚 业出版社．１９９９． 合配方和工艺中引发剂、分散体系、体系ｐＨ值、链 收稿日期：２００９－０９—２７ （上接第７页）氢氯压差的ＳＶ为４ ｋＰａ，所以，氯气 连锁停车时，再也没有发生过整个装置因调节不佳 调节阀与氢气调节阀同时作用，分别对氯气总管压力 连锁停车的现象。如果是计划性停单槽，则可将这 和氢氯压差进行调节。如果在调节过程中，使调节幅 一内部逻辑控制进行屏蔽，避免对系统的干扰。 度一致或接近，能够将参数调节正常．保证装置不会 ５单槽开、停车管理优化的意义 连锁停车，否则，装置会因为压差的连锁而停车。 （１）节约了装置开车恢复的时间。 针对这一分析，提出在ＤＣＳ的控制逻辑中增加 （２）减少了运行成本，避免了整个装置停车。 一个控制。单槽连锁停车后，由ＤＣＳ直接控制将氯 （３）单槽连锁停车后，稳定压力控制．减少氢氯 气总管的压力控制值ＳＶ设置为１６ ｋＰａ，这一指标 压差的波动，减少膜与极网之间的摩擦。保证了电槽 的确定也是根据多次停车过程中的ＤＣＳ记录报告 与膜的安全。 总结出来的，而氢氯压差的控制不变。当单槽停车稳 （４）伍迪电槽换膜时间较长，控制优化后，在电 定后，再缓慢地将氯气总管压力提升到２０ ｋＰａ。并在 槽换膜时可以一台电槽停车换膜，其余电槽开车，大 此过程中保证氢氯压差的稳定。 大减少了停车时间。 经过优化，在单槽停车后，氯气总管与氢气总 参考文献： 管的调节阀能够基本保持原有的阀门开度．不会发 【１】张毅，等．自动检测技术及仪表控制系统．北京：化学工业出版 生调节无效的情况。当４台电槽同时运行发生单槽 社．２００４． 收稿日期：２０１０－０２－０１