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电解槽垫片腐蚀泄漏原因分析
添加:2017-10-11 15:35:02    游览:1519    来源:网络

  摘要:介绍中国石化齐鲁分公司氯碱厂50kt/a离子膜电解槽密封垫片泄漏情况分析,分析腐蚀原因,提出密封垫片材质和尺寸、电解槽组装方法改进等措施,实施后电解槽密封垫片腐蚀泄漏问题得到有效解决。

  关键词:电解槽;复极元件;垫片;泄漏;腐蚀

  1 问题的提出

  50kt/a离子膜电解槽是1999年由意大利DE NORA公司引进的,型号为38DD350。主要由复极元件、阴阳极分布管、阴阳极密封垫片和聚四氟循环软管等构成,电解槽密封由16条拉杆螺栓紧固来实现的。装置投产以来,电解槽存在的主要问题是密封垫片泄漏和复极元件腐蚀,严重影响到离子膜电解槽的长周期经济运行。

  2 电解槽工艺特点及密封垫片泄漏现象

  电解槽运行时,阳极为微负压(-400~-200Pa),阴极为微正压(2000Pa)。离子膜由于阴、阳极两侧压力差作用,紧贴在阳极活性极网上。阳极的负压是靠电解槽气相总管上连接的鼓风机维持和调节的,阴极的正压是电解产生的气体作用形成的。阴极和阳极的液相进科由两个高位槽维持恒定流量和液位差,因而38DD350电解槽能够实现自然循环,同时由于操作压力低,安全性非常高。

  电解槽密封垫片的泄漏现象:一是电解槽密封面的4个角局部泄漏(见图1);二是电解槽密封面底部中间,垫片产生明显的滴漏(见图2)。

图1阳极垫片角部泄漏

图2电槽底部的密封垫片滴漏

  3泄漏腐蚀原因分析

  3.1 复极元件局部变形

  密封面局部变形,有凹陷,垫片密封弹性不足以补偿该凹陷区域,造成电解液渗漏,并腐蚀碳钢边框部分。复极元件常见的泄漏及腐蚀部位见图3。

  图3电解槽复极元件阳极密封泄漏部位示意

 图3电解槽复极元件阳极密封泄漏部位示意

  复极元件阳极密封面存在缝隙腐蚀,垫片与钛金属表面之间因局部密封不良,会形成0.025~0.10mm的微小缝隙,含游离氯的电解盐水介质在缝内停滞,产生缝隙腐蚀。垫片腐蚀见图4。

 图4阳极垫片局部严重腐蚀

  3.2 垫片质量原因

  EPDM(三元乙丙橡胶)橡胶配比或硫化工艺不合理,聚四氟乙烯半包覆膜宽度不足,使阳极垫片的橡胶部分直接与阳极电解液接触,电解液中的游离氯腐蚀橡胶垫片,缩短了阳极垫片使用寿命。

  3.3 垫片密封补偿量不足

  电解槽设计安装参数:单套垫片(阴极2.6mm 阳极2.2mm)厚度4.8mm,单片复极元件厚度82.5mm,紧固框架厚度125mm,总装配尺寸为3636mm(紧固扭矩110N.m时的设计值),垫片设计变形量0.5mm。

  紧固前的电解槽总装配尺寸=39个单个复极元件厚度 38X(单套垫片厚度 离子膜厚度0.1mm) 2X端部紧固框厚度=39X82.5 38X4.9 2X125=3653.7mm,紧固后的垫片压缩量=(3653.7-3636)/(38X4.9)X100%=9.5%,实际垫片变形量=4.9X9.5%=0.46mm,小于设计变形量0.5mm。因而垫片无法全部补偿密封面缺陷,处于泄漏临界状况。

 4解决措施

  4.1 复极元件密封面的校正修复

  复极元件密封面4个边角或中缝处凹陷位置,采用专用的聚四氟软胶填充补平,修补后的密封面要比周围金属高出0.2mm,以保证填充软胶在预紧力作用下能够补偿密封凹陷尺寸。密封面局部腐蚀沟槽或变形严重无法调整的,进行局部更换钛密封翻边,修复后误差范围在0.2mm/m内方可使用。

  4.2 阳极密封垫片的改进

  阳极垫片的橡胶部分改用日本进口EPDM原胶,2层包覆膜厚度均减薄至0.05mm,材质由F4(聚四氟乙烯)改为PFA(全氟乙烯),并适当加宽,阳极垫片的含胶量和硬度也做了改进。阴阳极垫片改进前后的参数对比见表1。

表1改进前后阴阳极垫片参数对比

  4.3 电解槽组装方法的改进

  (1)增加了组装数据的检查调整。电解槽安装前,对每一片复极元件密封面的厚度变化情况进行检查、测量和记录,为电解槽组装时提供了数据参数;电解槽组装时,每安装10片复极元件,要对4个对角位置的组装尺寸进行测量调整。

  (2)改进了拉杆螺栓紧固次序和力矩。16条拉杆螺栓的紧固力矩按照60、90、120N.m分3次完成,待电槽升温至75℃时,从另一侧端部压紧框按同样的力矩再热紧一次。

  采用改进垫片和改进紧固方法后实测总装配尺寸为3631~3633mm,则改进后的垫片压缩量为10.9%,垫片变形量为0.545mm,大于设计变形量0.5mm,达到补偿密封面缺陷目的,有效解决了垫片泄漏问题。

  5结语

  采用以上方法和措施,连续组装4台38DD350型电解槽,密封垫片没有出现泄漏问题。最早实施的单槽运行周期接近4a,到2009年累计减少检修电槽36台次,节约修理费用320余万元。

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