ICS83.120 G31 中华人民共和国国家标准 GB/T30297—2013 氯 碱工业用全氟离子交换膜 应用规范 Perfluorinatedion-exchangemembraneforchlor-alkaliindustry— Specificationonapplication 2013-12-31发布 2014-08-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 《氯碱工业用全氟离子交换膜》系列国家标准包括以下3个标准: ———GB/T30295—2013《氯碱工业用全氟离子交换膜 通用技术条件》; ———GB/T30296—2013《氯碱工业用全氟离子交换膜 测试方法》; ———GB/T30297—2013《氯碱工业用全氟离子交换膜 应用规范》。 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国分离膜标准化技术委员会(SAC/TC382)提出并归口。 本标准起草单位:山东东岳高分子材料有限公司、上海交通大学、蓝星(北京)化工机械有限公司、中 盐常州化工股份有限公司、沧州大化集团黄骅氯碱有限责任公司、沈阳化工集团有限公司、山东东岳氟 硅材料有限公司、青岛海晶化工集团有限公司、营口三征新科技化工有限公司、天津膜天膜工程技术有 限公司。 本标准主要起草人:张恒、王学军、张永明、于昌国、王伟红、杨振伟、孙国庆、黄海涛、张英民、 张佳兴、房绍霞、魏军海。 ⅠGB/T30297—2013 氯碱工业用全氟离子交换膜 应用规范 1 范围 本标准规定了氯碱工业用全氟离子交换膜(以下简称氯碱离子膜)电解应用相关的术语和定义、预 处理与裁剪、安装、检漏与拆卸、运行与维护及使用性能评价。 本标准适用于氯碱离子膜法生产氢氧化钠或氢氧化钾工艺过程全氟离子交换膜的应用规范。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB209 工业用氢氧化钠 GB/T1919 工业氢氧化钾 GB21257 烧碱单位产品能源消耗限额 HG/T3981 复极式离子膜电解槽 3 术语和定义 GB21257界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 离子膜电解槽 ion-exchangemembraneelectrolyzer 用氯碱离子膜将阴极室和阳极室隔开的电解槽。根据电解槽电极连接方式不同,可分为单极式电 解槽和复极式电解槽。 3.2 单元槽 elementcell 由相邻的阴阳极盘、电极、附属构件和阴阳极间的氯碱离子膜组成的电解单元装置。 3.3 单元槽电压 voltageofelementcell 电解时,与同一片氯碱离子膜相邻的阴、阳极盘之间的电压降,单位为伏特(V)。 3.4 保护电流 protectioncurrent 为保护阴极涂层和防止反向电流对膜和电极的损害而通过膜的正向电流。 3.5 电流效率 currentefficiencyofproduct 电解时,产品的实际生成量与理论生成量之比,以百分比(%)表示。 3.6 烧碱电解单元单位产品直流电耗 theDCelectricconsumptionofECUperunitproductof causticsoda 用电解碱折100%烧碱或氢氧化钾单位产量表示的直接消耗的直流电量,即电解单元工艺电耗,不 1GB/T30297—2013 包括动力设备等的耗电量,单位为千瓦时每吨(kW·h/t)。 4 预处理与裁剪 4.1 预处理 4.1.1 预处理应在预处理槽中进行。预处理槽的材质为塑料、不锈钢,或内衬塑料膜的木制槽。预处 理槽的内表面光滑无毛刺,尺寸应能够容纳平铺展开的氯碱离子膜,槽深为10cm~60cm。 4.1.2 预处理前,应用纯水将预处理槽清洗干净。纯水应符合附录A中表A.1规定的质量要求。 4.1.3 预处理溶液为pH值约12的氢氧化钠(生产钾碱时为氢氧化钾)溶液,溶液温度应保持在5℃~ 40℃之间。 4.1.4 从包装中取出的氯碱离子膜应浸没在预处理溶液中,并保证氯碱离子膜在预处理槽中放置的标 记方向一致。 4.2 裁剪 4.2.1 经过预处理后的氯碱离子膜在湿润状态下方可进行裁剪。 4.2.2 将整张氯碱离子膜平整地置于干净、平滑的工作台上。用锋利的小刀(刀片)和直尺进行裁剪。 工作台四角应保持圆滑。操作人员在裁剪时应做好安全防护措施。 5 安装、检漏与拆卸 5.1 安装 5.1.1 安装前,应仔细检查电极和吊装氯碱离子膜的吊钩,除去表面的凸起或毛刺,电极应用纯水 湿润。 5.1.2 将氯碱离子膜从预处理槽中取出并立即安装。取装氯碱离子膜时至少需要两人操作。 5.1.3 安装过程中,氯碱离子膜应保持平整无褶皱,避免被外来物质污染或损伤。 5.1.4 安装过程中,氯碱离子膜应保持湿润,必要时用预处理液对氯碱离子膜进行喷洒。 5.1.5 安装过程中,应将氯碱离子膜缓慢贴在阳极网上,确保标有“阴极(CATHODE)”一面朝向阴极, 或“阳极(ANODE)”一面朝向阳极。 5.1.6 安装完成后,将电解槽压紧装置调整至规定值,使单元槽密封。 5.1.7 安装过程中,操作人员应佩戴防护手套和防护眼镜,以防预处理液对人体造成伤害。 5.2 检漏 5.2.1 氯碱离子膜安装好以后,分别从电解槽的阴、阳极入口管注入纯水,液面应达到入口软管高度的 一半。 5.2.2 打开阳极出口管,往阴极室通入(5.0±0.2)kPa的氮气,压力稳定后,在每个阳极出口管口进行 肥皂液检验并等待15s,如果有肥皂液鼓泡并破裂,应进一步用气体流量计检测该膜是否有漏点存在。 5.2.3 根据电解槽类型,选择U型压差计法或气体流量计法对每个单元槽内的氯碱离子膜进行检漏: a) 在氯碱离子膜的阳极出口处接1个U型压差计,观察并记录30s内U型压差计的最大读数, 若30s内压差达到或超过30mm水柱,则该氯碱离子膜有漏点,应更换该张氯碱离子膜(见 图1)。 2GB/T30297—2013 说明: 1———阳极出口总管; 2———U型压差计; 3———阳极出口接管; 4———阳极液入口总管; 5———纯水; 6———入口软管; 7———阳极室; 8———阴极室; 9———氯碱离子膜; 10———阴极液入口总管; 11———阴极出口接管; 12———阴极出口总管; 13———压力调节阀; 14———安全水封; 15———氮气; 16———工艺水。 图1 气相检漏之U型压差计法示意图 b) 在阳极出口管接气体流量计(将图1中的U型压差计改为气体流量计),稳定30s后读取数 值,如每平方米膜面积的流量大于3.7L/h时,就应更换该张氯碱离子膜。 5.2.4 电解槽在更换完有漏点的氯碱离子膜后应重新进行检漏,直到全部合格为止。 5.3 拆卸 5.3.1 拆卸过程中,应始终保持氯碱离子膜呈湿润状态,并防止氯碱离子膜被损伤。 5.3.2 拆卸下的氯碱离子膜应立即放入预处理液中存放。 5.3.3 拆卸过程中,操作人员应佩戴防护手套和防护眼镜,防止预处理液对人体造成伤害。 6 运行与维护 6.1 通用条件 6.1.1 运行中,氯碱离子膜应始终保持湿润。 6.1.2 运行中,氯碱离子膜阳极侧只能注入盐水或纯水。除盐水浓度按工艺要求调整外,盐水的其他 质量指标应符合附录A中表A.2规定的盐水质量要求。 6.1.3 运行中,氯碱离子膜阴极侧只能注入碱溶液或纯水。除碱浓度按工艺要求调整外,碱溶液的其 他指标在生产氢氧化钠时应符合GB209的IL-IT级工业氢氧化钠质量要求,在生产氢氧化钾时应符合 GB/T1919的Ⅰ类一等工业氢氧化钾质量要求。 6.1.4 当有电流通过氯碱离子膜时,阳极侧盐水的浓度应为190g/L~310g/L、温度应为50℃~ 95℃、pH值应为2.0~4.5;阴极侧氢氧化钠(生产氢氧化钾时为氢氧化钾)浓度应为28.0%~32.0%、 3GB/T30297—2013 温度应为60℃~95℃。 6.1.5 在无运行电流通过氯碱离子膜时,阳极侧盐水浓度应为190g/L~310g/L、温度应为10℃~ 95℃,pH值应为6.0~9.0,阴极侧氢氧化钠(生产氢氧化钾时为氢氧化钾)浓度应为25.0%~32.0%、 温度应为10℃~95℃。 6.1.6 通过氯碱离子膜的电流方向应从阳极侧到阴极侧,运行电流密度应不小于2.0kA/m2,保护电流 密度应为10A/m2~100A/m2,保护电流运行时间应不长于4h。 6.1.7 开车时初始电流密度小于1.0kA/m2时,应在3h内升到3.0kA/m2以上,电流提升速度应不 高于2kA/(m2·h)。 6.1.8 在电解槽内膜阴极侧的液体或气体压力应不小于阳极侧,压差应为0kPa~8kPa,压力波动范 围应小于1kPa。 6.1.9 氯碱离子膜两侧的温度差应不大于30℃,氯碱离子膜两侧液体温度变化速度应小于1℃/min。 6.1.10 有电流通过氯碱离子膜时,应实时监控电解出的阳极气体中的氯气和氢气含量,以及阴极气体 中的氢气和氧气含量。 6.1.11 在通入运行电流前和运行电流停止后,应用氮气置换氯碱离子膜阴极侧室的气相部分,直到排 出气体中的氮气纯度达到98%以上。 6.2 第一次使用 6.2.1 开车时阴极液温度为60℃~80℃,阳极液温度为50℃~70℃。 6.2.2 初始开车电流密度应为1.0kA/m2~1.5kA/m2,之后4h内电流密度应缓慢提升到2.0kA/m2,并 同步提高阴、阳极液温度;再将电