摘要：介紹中國石化齊魯分公司氯堿廠50kt/a離子膜電解槽密封墊片泄漏情況分析，分析腐蝕原因，提出密封墊片材質(zhì)和尺寸、電解槽組裝方法改進(jìn)等措施，實施后電解槽密封墊片腐蝕泄漏問題得到有效解決。
關(guān)鍵詞：電解槽;復(fù)極元件;墊片;泄漏;腐蝕
1 問題的提出
50kt/a離子膜電解槽是1999年由意大利DE NORA公司引進(jìn)的，型號為38DD350。主要由復(fù)極元件、陰陽極分布管、陰陽極密封墊片和聚四氟循環(huán)軟管等構(gòu)成，電解槽密封由16條拉桿螺栓緊固來實現(xiàn)的。裝置投產(chǎn)以來，電解槽存在的主要問題是密封墊片泄漏和復(fù)極元件腐蝕，嚴(yán)重影響到離子膜電解槽的長周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2 電解槽工藝特點及密封墊片泄漏現(xiàn)象
電解槽運(yùn)行時，陽極為微負(fù)壓(-400~-200Pa)，陰極為微正壓(2000Pa)。離子膜由于陰、陽極兩側(cè)壓力差作用，緊貼在陽極活性極網(wǎng)上。陽極的負(fù)壓是靠電解槽氣相總管上連接的鼓風(fēng)機(jī)維持和調(diào)節(jié)的，陰極的正壓是電解產(chǎn)生的氣體作用形成的。陰極和陽極的液相進(jìn)科由兩個高位槽維持恒定流量和液位差，因而38DD350電解槽能夠?qū)崿F(xiàn)自然循環(huán)，同時由于操作壓力低，安全性非常高。
電解槽密封墊片的泄漏現(xiàn)象：一是電解槽密封面的4個角局部泄漏(見圖1);二是電解槽密封面底部中間，墊片產(chǎn)生明顯的滴漏(見圖2)。
3泄漏腐蝕原因分析
3.1 復(fù)極元件局部變形
密封面局部變形，有凹陷，墊片密封彈性不足以補(bǔ)償該凹陷區(qū)域，造成電解液滲漏，并腐蝕碳鋼邊框部分。復(fù)極元件常見的泄漏及腐蝕部位見圖3。
圖3電解槽復(fù)極元件陽極密封泄漏部位示意
復(fù)極元件陽極密封面存在縫隙腐蝕，墊片與鈦金屬表面之間因局部密封不良，會形成0.025~0.10mm的微小縫隙，含游離氯的電解鹽水介質(zhì)在縫內(nèi)停滯，產(chǎn)生縫隙腐蝕。墊片腐蝕見圖4。
3.2 墊片質(zhì)量原因
EPDM(三元乙丙橡膠)橡膠配比或硫化工藝不合理，聚四氟乙烯半包覆膜寬度不足，使陽極墊片的橡膠部分直接與陽極電解液接觸，電解液中的游離氯腐蝕橡膠墊片，縮短了陽極墊片使用壽命。
3.3 墊片密封補(bǔ)償量不足
電解槽設(shè)計安裝參數(shù)：單套墊片(陰極2.6mm 陽極2.2mm)厚度4.8mm，單片復(fù)極元件厚度82.5mm，緊固框架厚度125mm，總裝配尺寸為3636mm(緊固扭矩110N.m時的設(shè)計值)，墊片設(shè)計變形量0.5mm。
緊固前的電解槽總裝配尺寸=39個單個復(fù)極元件厚度 38X(單套墊片厚度 離子膜厚度0.1mm) 2X端部緊固框厚度=39X82.5 38X4.9 2X125=3653.7mm，緊固后的墊片壓縮量=(3653.7-3636)/(38X4.9)X100%=9.5%，實際墊片變形量=4.9X9.5%=0.46mm，小于設(shè)計變形量0.5mm。因而墊片無法全部補(bǔ)償密封面缺陷，處于泄漏臨界狀況。
4解決措施
4.1 復(fù)極元件密封面的校正修復(fù)
復(fù)極元件密封面4個邊角或中縫處凹陷位置，采用專用的聚四氟軟膠填充補(bǔ)平，修補(bǔ)后的密封面要比周圍金屬高出0.2mm，以保證填充軟膠在預(yù)緊力作用下能夠補(bǔ)償密封凹陷尺寸。密封面局部腐蝕溝槽或變形嚴(yán)重?zé)o法調(diào)整的，進(jìn)行局部更換鈦密封翻邊，修復(fù)后誤差范圍在0.2mm/m內(nèi)方可使用。
4.2 陽極密封墊片的改進(jìn)
陽極墊片的橡膠部分改用日本進(jìn)口EPDM原膠，2層包覆膜厚度均減薄至0.05mm，材質(zhì)由F4(聚四氟乙烯)改為PFA(全氟乙烯)，并適當(dāng)加寬，陽極墊片的含膠量和硬度也做了改進(jìn)。陰陽極墊片改進(jìn)前后的參數(shù)對比見表1。
4.3 電解槽組裝方法的改進(jìn)
(1)增加了組裝數(shù)據(jù)的檢查調(diào)整。電解槽安裝前，對每一片復(fù)極元件密封面的厚度變化情況進(jìn)行檢查、測量和記錄，為電解槽組裝時提供了數(shù)據(jù)參數(shù);電解槽組裝時，每安裝10片復(fù)極元件，要對4個對角位置的組裝尺寸進(jìn)行測量調(diào)整。
(2)改進(jìn)了拉桿螺栓緊固次序和力矩。16條拉桿螺栓的緊固力矩按照60、90、120N.m分3次完成，待電槽升溫至75℃時，從另一側(cè)端部壓緊框按同樣的力矩再熱緊一次。
采用改進(jìn)墊片和改進(jìn)緊固方法后實測總裝配尺寸為3631~3633mm，則改進(jìn)后的墊片壓縮量為10.9%，墊片變形量為0.545mm，大于設(shè)計變形量0.5mm，達(dá)到補(bǔ)償密封面缺陷目的，有效解決了墊片泄漏問題。
5結(jié)語
采用以上方法和措施，連續(xù)組裝4臺38DD350型電解槽，密封墊片沒有出現(xiàn)泄漏問題。最早實施的單槽運(yùn)行周期接近4a，到2009年累計減少檢修電槽36臺次，節(jié)約修理費(fèi)用320余萬元。
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