摘要：本文主要介绍了氯碱企业离子膜电解槽相关使用状况以及长久使用会出现的问题，并且分析了利用氯碱企业现有离子膜电解槽适合进行开发的几种新产品。
关键词：氯碱；离子膜；电解槽；新产品；
前言
当前，很多氯碱企业普遍采用离子膜电解槽生产烧碱，主要使用日本旭化成电解槽、旭硝子电解槽和氯工程电解槽。现以烧碱装置日本旭化成电解槽为例，讲述离子膜电解槽的使用情况，及以现有离子膜电解槽适合开发的几种新产品，主要有四甲基氢氧化铵、丁二酸、香兰素等新产品。
一、离子膜电解槽使用情况
某公司离子膜电解槽共有4台，每台有164个复极单元槽框，运行已有3年之久，目前，运行稳定，电流稳定在13.5KA，电压稳定在515.12V，槽温86℃左右，气相压差4KPa，每小时产碱13.5吨左右、液氯10.2吨左右，高纯盐酸4吨左右。 但是随着使用时间的增加，离子膜电解槽会出现电压升高的现象，影响设备的正常运行。下述文中对离子膜电解槽电压过高的几点原因加以说明。
1.1电解槽温度的差异影响着单元槽电压
如果是多台电解槽的装置，只更换其中一台或一部分电解槽的膜，那么更换过新膜的电解槽电流效率就会大大提高，电解性能优于其它旧膜槽，该电解槽的槽内温度会明显比旧膜槽低，其电解电压被电解温度所影响。
相关数据表明，电解槽温度每降低l℃，单元槽电压就会升高10 mv左右。在同一循环体系统中，一般新膜槽会比旧膜槽温度低2~4℃左右，假如受此影响，新膜单元槽电压可能会虚高显示30~50 mv，这种情况很常见。此时，应注意适当提高新膜槽、降低旧膜槽的运行电流，从而达到新旧膜槽运行温度满足生产运行方案的平衡，将新膜槽效率高电耗低的性能优势有效的发挥出来，减小或避免旧膜槽效率低电耗高的缺点，有效地提高经济效益，降低运行成本。
事实上，以上温度平衡运行方案的应用，对新膜槽电流提高后的电压并没有明显的变化，因为本应上升的槽电压部分抵消了槽温上升后降下来的电压，而旧膜槽电流降低后电压却会明显下降，这样便有效地降低了装置的整体电耗和运行成本。
1.2膜的结构状态差异影响着电解电压
如果离子膜在使用初期，电解槽曾频繁地开停车，在短期内经过多次充排液和水洗的离子膜进行难以完全自行逆转的伸展膨胀，疏松状态的离子膜电流效率会急剧下降。但以上情况都有可能会同时伴有膜电阻和膜电压的降低，导致本应正常上升的槽电压随着使用时间的延续而上升减缓甚至下降。
另外，当离子膜被硫酸根、碘和钡等有害杂质污染后，也会有电流效率明显下降而电压并无明显上升的迹象。因此，当新旧膜的电压较相近时，新膜较高的电流效率优势往往会更明显。
所以说，膜的使用寿命并不只考核膜电压，其重要判定指标而是电流效率。此时，我们应注意及时准确考核电流效率，从电流效率上进行判定新旧膜的性能优劣，给出综合的评价。
当确定膜的伸展膨胀较严重时，可采取在一定时间内适当改变碱浓度或降低槽温等补救方法和措施，使离子膜逐渐收缩，部分恢复或有效逆转电流效率。
而当膜被有害杂质污染使电流效率明显下降时，上述方法就不会起到有效的作用了。必须在装置停车时，分析有害杂质的成分，对受污染的膜进行化学清洗。
2.3出槽碱浓度的差异影响着单元槽电压
如果同一装置系统中有多台电解槽，只更换了其中一台或一部分电解槽的新膜，由于换了新膜的电解槽的电解性能远远高于未进行换膜处理的电解槽，新膜的电流效率比旧膜高，则该电解槽的槽内碱浓度也比旧膜电解槽高，较高的槽内碱浓度也会使电压稍高一些，但也给我们带来了较高的产量。
二、新产品开发
针对以上问题，某公司为了提高其离子膜电解槽的不足之处，对其进行了新产品开发，主要有四甲基氢氧化铵、丁二酸以及香兰素等新产品。
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2.1丁二酸的用途以及生产方法
2.1.1 用途
主要用于制备琥珀酸酐等五杂环化合物。 也用于制备醇酸树脂、油漆、染料、食品调味剂、照相材料等。
医药工业中可用它生产磺胺药、维生素A、维生素B等抗痉挛剂、松痰剂、利尿剂和止血药物。作为化学试剂，用作碱量法标准试剂、缓冲剂、气相色谱对比样品。还可用作润滑剂和表面活性剂的原料。 主要用于制取丁二酸酐、丁二酸酯类等衍生物，用作涂料、染料、粘合剂、药物等的原料。
2.1.2生产方法
电解氧化法，苯酐与硫酸和水按1：0.5：4比例，在电解槽中电解，可得丁二酸。电解法合成的原料为顺丁烯二酸或顺酐，阴、阳极液用稀硫酸，由阳离子膜隔开，阴、阳极一般均用铅板，通常用板框式电解槽合成。
2.2四甲基氢氧化铵的物理化学性质和生产方法
2.2.1物理化学性质
简称TMAH，无色结晶，极易吸潮，有一定的氨气味，具有强碱性，在空气中能迅速吸收二氧化碳，形成碳酸盐为有机强碱，具有较强的腐蚀性。通常制10%、25%的水溶液，含5分子结晶水的四甲基氢氧化铵为无色潮解性针状结晶，熔点63℃，沸点120℃，加热到沸点时易分解成三甲胺和甲醇，比重1.00（25/4℃。
2.2.2生产方法
离子膜电解法是将电解和离子膜结合在一起，得到高纯度的TMAH，能够满足电子工业的应用要求。具体应用时，此方法根据所选用的阳离子膜或阴离子膜以及用离子膜的数量，选用不同的电解槽。应用一张离子膜的电解槽称为两室一膜电解槽，应用一张阳离子膜和一张离子阴膜的电解槽称为三室两膜电解槽，要得到纯度更高的TMAH溶液可以再增加阴阳膜的数量。
根据某公司现有离子膜电解槽可以直接使用，只需更换适合生产TMAH的阳离子膜，可以在确保烧碱正常生产的同时，先使用一台电解槽进行试验。
2.3香兰素的用途和生产方法
2.3.1用途
香兰素，又名香草醛，为一种广泛使用的可食用香料，可在香荚兰的种子中找到，也可以人工合成，有浓烈奶香气息。广泛运用在各种需要增加奶香气息的调香食品中，如蛋糕、冷饮、巧克力、糖果；还可用于香皂、牙膏、香水、橡胶、塑料、医药品。
2.3.2生产方法
通过使用电解槽电解草酸，生成乙醛酸之后合成生成香兰素。
乙醛酸法：在乙醛酸溶液中依次加入愈创木酚、氢氧化钠溶液和碳酸钠，并在30～33℃下缩合生成3-甲氧基-4-羟基苯基羟乙酸。用溶剂萃取出未反应的愈创木酚后，加入氢氧化钠溶液，在问硝基苯磺酸和氢氧化钙存在下，加热至100℃进行氧化裂解得香兰素。氧化产物经中和后用二氯乙烷萃取香兰素，粗品经减压蒸馏和重结晶提纯得成品。亚硝基法 将30%的盐酸166kg和水200kg加入反应釜，冷却至l0℃后，在2h内滴加二甲基苯胺61.5kg，温度不超过25%，之后继续搅拌20min。冷却至6℃后滴加75kg亚硝酸钠配成的25%的水溶液，温度控制在7～10℃下继续搅拌1h。滤出对亚硝基二甲基苯胺盐酸盐，再加入一定量的乙醇和浓盐酸，以稀释固体，得对亚硝基二甲基苯胺。
结束语
综上所述，为了改变氯碱企业目前单一的产品结构，提高产品附加值，利用现有电解槽开发新的产品给企业带来更大的经济利益。
参考文献
[1]肖娜, 张伟. 氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究[J]. 中国化工贸易, 2014(24).
[2]钱伯章. 新型离子膜电解槽节能显著[J]. 中国氯碱, 2007(10):46-46.
[3]刘存玉. 离子膜氯碱电解槽电压的影响因素[J]. 氯碱工业, 1998(lj):14-16.
论文作者:高荣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：电解槽论文; 离子论文; 电压论文; 电流论文; 效率论文; 氢氧化铵论文; 氯碱论文; 《基层建设》2017年第19期论文;