ICS 71. 120. 10； 75. 180. 20

HG

中华人民共和国化工行业标准

HG/T 3981—2019

代替 HG/T 3981—2007

复极式离子膜电解槽

BiPOIar membrane cells

2020-07-01 实施

中华人民共和国工业和借息化部发布

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

本标准代替HG/T 3981-2007《复极式离子膜电解槽》。与HG/T 3981—2007相比，除编辑性 修改外主要技术变化如下：

—增加了术语和定义（见3）;

—在“复极式离子膜电解槽规格参数”中增加了复极式离子膜电解槽的一种规格“NBZH-3.5”，删除了 “年产烧碱量折合100% N_aOH^M和“单元槽数量”的项目（见4.3表1, 2007年版的3.3表1）；

—一在“复极式离子膜电解槽性能指标”中增加了 '‘单位温度补偿” “单位氢氧化钠浓度补偿”， 增加了单元槽有效面积为3.5 m²的各项性能要求，删除了 “烧碱年产量折合100% NaOH^w 的要求，修改了 “氯气纯度” “常规运行电流密度”、单元槽有效面积为2.7π?的各个型号 的“直流电耗”的要求（见5. 2表2, 2007年版的4.1表2）；

——修改了电解直流电耗的试验条件，增加了 NBZH-3.5型电解直流电耗的试验条件（见

• 6.1. 2.1, 2007 年版的 5.1. 2. 1）；

——根据不锈钢材料的最新标准修改了不锈钢材料的牌号：将0Cr25Ni20修改为06Cr25Ni20, 将 0Crl8Ni9 修改为 O6Crl9NilO,将 OoCrI7Nil4Mo2 修改为 022Crl7Nil2Mo2 （见 5.3.1, 2007 年版的 4. 2.1）J

——删除了阴阳极网折弯后的长度和宽度的尺寸要求（见2007年版的4. 3. I）_S

——修改了单元槽阴、阳极的电极高度公差的表达方式和极限偏差（见5.4.5, 2007年版的

• 4. 3. 6） j

——修改了单元槽槽框长边和短边的长度公差和极限偏差（见5.4.6, 2007年版的4.3.7）；

一修改了单元槽槽框厚度公差、同一单元槽槽框厚度之差和极限偏差（见5.4.7, 2007年版的

• 4. 3. 8） J

——将单元槽的气密性试验修改为负压气密性试验，增加了 NBZH-3. 5的负压气密性试验的要 求（见 5.4.8, 2007 年版的 4.3.9）；

——修改了单元槽预组装后进行整体检漏试验压力和保压时间的要求（见5.4.9、6. 2.5, 2007 年版的 4. 3. 10, 5.2.5）；

——修改了挤压机的侧杆的起拱高度公差的要求（见5. 5, 2007年版的4.4）；

一删除了油压装置系统工作压力，修改了油压装置系统的试验压力的要求（见5. 7.1, 2007年 版的 4. 6.1）；

—修改了油压装置系统介质正常工作温度范围（见5. 7. 2, 2007年版的4.6.2）；

——删除了油缸最大行程的要求（见2007年版的4.6.3）;

——将“烧碱年产量试验”修改为“氢氧化钠产能试验”（见6.1. 1, 2007年版的5.1.1）；

——将“烧碱年产量”修改为“氢氧化钠年产能”（见6.1.1. 5, 2007年版的5. 1. 1.5）_i

—将公式（3）中“平均电解直流电耗”中“（烧碱）"修改为“（折合100% N_aOH） ” ［见

• 6.1. 2. 3 公式（3）, 2007 年版的 5.1. 2. 3 公式（3）］；

——修改了油压装置试验的要求（见6.5.1, 2007年版的5.5. 1）；

—增加了标志及包装的参照标准要求（见8.1）.

本标准由中国石油和化学工业联合会提出。

I

本标准由全国化工机械与设备标准化技术委员会(SAC/TC429)归口。

本标准起草单位：蓝星(北京)化工机械有限公司、北京化工机械有限公司、北京蓝星节能投资 有限公司。

本标准主要起草人：刘秀明、张丽蕊、宗子超、乔霄峰、陆崖青、程琨、许东全、萤志茹、李 博、杨晓丹、葛丹丹。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

——HG/T 3981—2007.

复极式离子膜电解槽

1范围

本标准规定了复极式离子膜电解槽的术语和定义、产品分类、型号标志、规格参数、要求、试验 方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。

本标准适用于氯碱工业用复极式离子膜电解槽。

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。

GB/T 191包装储运图示标志

GB/T 1220不锈钢棒

GB/T 2965钛及钛合金棒材

GB/T 3280不锈钢冷轧钢板和钢带

GB/T 3620.1钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T 3621钛及钛合金板材

GB/T 3623钛及钛合金丝

GB/T 5231加工铜及铜合金牌号和化学成分

GB/T 5235加工镣及镣合金化学成分和产品形状

GB/T 9460铜及铜合金焊丝

GB 11118.1 液压油（L-HL、L-HM, L-HV、L-HS, L-HG）

GB/T 11199高纯氢氧化钠

GB/T 13306 标牌

GB/T 15620镣及镣合金焊丝

GB/T 15622液压缸试验方法

GB/T 19142出口商品包装通则

HG/T 20592钢制管法兰（PN系列）

NB/T 47013. 5-2015承压设备无损检测 第5部分：渗透检测

YB/T 5092焊接用不锈钢丝

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

• 3. 1

强制循环 forced CirCUlatiOn

电解槽不具有内部循环结构且阳极液出口淡盐水回流循环至入口参与电解所占比例大于20%。

3.2

自然循环 natural CirCUlatiOn

电解槽具有内部循环结构且阳极液出口淡盐水回流循环至入口参与电解所占比例不大于20%。

3.3

低电流密度 IoW CUrrent denSity

电解槽运行电流密度不大于4千安培每平方米（kA∕m²）_o

3.4

高电流密度 high CUrrent denSity

电解槽运行电流密度大于4千安培每平方米（kA∕m²）_o

3.5

极距 electrode gap

除离子膜的厚度外，电解时阴极电极与阳极电极之间的距离。

3.6

零极距 ZerO gap

除离子膜的厚度外，电解时阴极电极与阳极电极之间的距离为零。

4产品分类、型号标志和规格参数

• 4. 1产品分类

复极式离子膜电解槽根据介质循环方式、极距大小和电解电流密度的高低分为强制循环低电流密 度电解槽、自然循环高电流密度电解槽和自然循环零极距高电流密度电解槽3种类型。

4.2型号标志

□ B □ □ - □

——单元槽有效面积（m⁵⁵）

------电解电流密度（H——高电流密度；低电流密度不加字母）

---------极距（Z——零极距；有极距不加字母）

I-----------电极连接方式为复极式

I---------------介质循环方式（N--自然循环；F--强制循环）

示例：

自然循环、复极式、零极距、高电流密度、单元槽有效面积为2.7m²的离子膜电解槽，其型号为:

NBZH-2. 7

4.3规格参数

复极式离子膜电解槽规格参数见表Io

表1复极式离子膜电解槽规格参数

5要求

• 5. 1复极式离子膜电解槽示意图

复极式离子膜电解槽示意图见图I_o

±L.........M

说明：

1—单元槽；

• 2 --挤压机；

• 3 ---总管；

4―油压装置。

图1复极式离子膜电解槽示意图

5.2性能指标

复极式离子膜电解槽性能指标应符合表2的规定。

表2复极式离子膜电解槽性能指标

5.3材料

• 5. 3. 1制造复极式离子膜电解槽所用的钛材、镣材、不锈钢材及铜材，应符合下列规定：

——所用工业纯钛TAl或1A2的化学成分和力学性能应符合GB/T 3620.1, GB/T 2965、 GB/T 3621的规定；

——所用纯镣N6的化学成分应符合GB/T 5235的规定；

——所用奥氏体型钢06Cr25Ni20、O6Crl9NilO, 022Crl7Nil2Mo2的化学成分和力学性能应符 合 GB/T 3280、GB/T 1220 的规定；

——所用加工铜牌号T2的化学成分应符合GB/T 5231的规定；

—已经证明同样适用的原材料。

• 5. 3.2制造复极式离子膜电解槽所用焊接材料，应符合下列规定：

—所用钛焊丝TAl或TA2应符合GB/T 3623的规定；

——所用镣焊丝应符合GB/T 15620的规定；

——所用不锈钢材焊丝H0Cr21Nil0应符合YB/T 5092的规定；

—所用铜焊丝HSCU应符合GB/T 9460的规定；

——已经证明同样适用的焊接材料。

5.4单元槽

• 5. 4. 1阴、阳极网与筋板点焊后不应有焊疤；阴、阳极网面上不应有剌伤离子膜的毛刺、断丝等缺 陷。网面应平整，其平面度公差应不大于I-Omm_e

• 5. 4.2阴、阳极网涂层后，表面不应有划伤及涂层剥离基体的现象。

• 5. 4.3钛材、镣材的焊接接头均应呈现银白色或金黄色，局部允许蓝色。所有焊接接头焊接后，表 面不应有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，并不应有熔渣及飞溅。

• 5. 4.4有涂漆要求的零部件，应按图样规定选择油漆种类，且涂刷厚度应均匀，无起皮、褶皱、脱 4

落现象，漆膜应平整、光亮。

• 5. 4.5单元槽阴、阳极的电极高度公差应不大于1.0 mm,极限偏差士0.5 mm；允许不超过测量点 总数5%的单元槽的阴、阳电极高度公差不大于1. 5 mm.

5.4.6单元槽槽框长边和短边的长度公差应不大于1. Omm,极限偏差为±0.5 mm；允许不超过测 量点总数5%的槽框长边和短边的长度公差不大于2. 0 mm.对角线差应不大于2. 0 mm。

5.4.7单元槽槽框厚度公差应不大于1. Omm,极限偏差为±0.5 mm,但同一单元槽槽框厚度之差 应不大于0. 5 mm_o

5.4.8单元槽应进行负压气密性试验，不应出现渗漏。

• 5. 4.9单元槽预组装后，应在开车前进行整体检漏试验，介质为水，保压Ih后不应出现渗漏。

5.5挤压机

挤压机各部件加工合格后，应进行预组装。两侧杆的直线度公差应不大于1. Omm,两侧杆的跨 度公差应不大于1.5 mm,侧杆的起拱高度公差应不大于1. Omm,固定端头的垂直度公差应不大于 0.5 mm,侧杆与两端头组装后的对角线之差应不大于0.5 mm.

5.6总管

• 5. 6. 1总管上任意连接管中心距公差应不大于1. 5 mm,高度公差应不大于1. Omm,垂直度公差应 不大于1. 5 mm_o

• 5. 6.2总管加工完成后应进行耐压试验和气密性试验，均不应有渗漏。

• 5. 6.3阴极液和阳极液入口总管和出口总管的活套法兰应符合HG/T 20592的要求。

5.7油压装置

• 5. 7. 1油压装置系统应进行耐压试验且不应有渗漏。

• 5. 7.2系统介质正常工作温度范围：15P~55*C°

6试验方法

• 6. 1性能试验

• 6. 1. 1氢氧化钠产能试验

• 6. 1.1.1氢氧化钠日产量应按公式（1）计算.

×24×10^-3               ..................... （1）

t

式中：

M——氢氧化钠（IoO% NaOH）日产量的数值，单位为吨每天（t∕d）;

V—-性能保证考核期间电解槽产生的阴极液总量的数值，单位为立方米（m3）（阴极液总量的 计算应符合6. 1.1.2的规定）；

C—性能保证考核期间电解槽产生的阴极液氢氧化钠浓度（质量分数）（其计算应符合

• 6.1.1. 3的规定）；

P——性能保证考核期间电解槽产生的阴极液的平均密度的数值，单位为千克每立方米（kg∕_π?） （其计算应符合6.1.1. 4的规定）；

t——性能保证考核期间的时间的数值，单位为小时（h）（一般4=72）.

• 6. 1. 1.2阴极液总量由设置在成品碱液管道上经校正并由供需双方认可的积累式流量仪测定，由性 能保证考核开始时和结束时流量仪指示的数值之差求出阴极液总量。

• 6. 1. 1.3每2 h从氢氧化钠产出液取样品，采用中和滴定法分析氢氧化钠浓度，取其算术平均值。

• 6. 1.1.4阴极液的平均密度值根据其浓度和温度记录仪指示的温度，在附录A的表A.1中査出。

• 6. 1.1.5氢氧化钠年产能应按公式（2）计算，每年运转时间按8 OOOh计算。

式中：

N——氢氧化钠（100⅝ N_aOH）年产能的数值，单位为吨（t）.

• 6. 1.2电解直流电耗试验

• 6. 1. 2. 1电解直流电耗的试验应分别在下列条件下进行：

a） 型号FB-2.7：电流密度小于4kA∕π√,氢氧化钠温度为90 ⁰C ,氢氧化钠质量分数为32%；

b） 型号NBH-2.7. NBZH-2.7、NBZH-3. 5：电流密度不大于5 kA∕m^z,氢氧化钠温度为 90 P ,氢氧化钠质量分数为32%；

C）型号NBZH-2. 7、NBZH-3. 5：电流密度不大于6 kA∕m²,氢氧化钠温度为90 P ,氢氧化钠 质量分数为32%,

CI）型号NBZH-2. 7、NBZH-3. 5：电流密度大于6 kA∕m²且不大于7 kA∕m² ,氢氧化钠温度为 90 P ,氢氧化钠质量分数为32%。

• 6. 1.2.2当在阴极液出口温度低于90笔情况下进行考核时，温度每下降1P,平均电解直流电耗值 相应升高12 kW ∙ h/t；当在阴极液氢氧化钠质量分数不等于32%的情况下进行考核时，氢氧化钠质 量分数每升高1%或降低1%,平均电解直流电耗值相应升高16 kW ∙ h/t或降低16 kW ∙ h/t.

• 6. 1.2.3每吨氢氧化钠的电解直流电耗按公式（3）计算，每天运转时间按24h计算。

  

式中：

Φ——平均电解直流电耗的数值，单位为千瓦小时每吨（折合100⅜ NaOH） （kw∙h∕t）;

0——性能保证考核期间电解直流电耗的数值，单位为千瓦小时（kW∙h）°

• 6. 1.2.4在性能保证考核期间（一般为72h）,每2 h测定一次供给电解槽的电流和电解槽两端之间 的电压差值，电解直流电耗®按公式（4）计算。

^πl ⁿ2

Θ = ∑∑（E_i√₀>×2            .................. （4）

i=lj≈l

式中：

nɪ--电解槽台数；

n₂——测量次数；

E——电解槽两端之间的电压差值的数值，单位为伏特（V）;

I——单元槽的电流的数值，单位为千安（kA）.

6

6.1.3氢氧化钠浓度试验

氢氧化钠浓度试验应按GB/T 11199的规定进行。

6.1.4常规运行电流密度试验

常规运行电流密度试验在变压整流器上直接调节，用准确度等级为1.5级〜2.5级的电流表 测定。

6.1.5氢气纯度、氯气纯度、氯中含氧试验

氢气纯度、氯气纯度、氯中含氧试验用气相色谱仪测试。

6.2单元槽试验

• 6. 2. 1阴、阳极网涂层后的划伤、涂层剥离等外观缺陷可用目测方法检査。

6.2.2钛材、镣材的焊接接头颜色可用目测方法进行检查。所有焊接接头的裂纹、气孔、弧坑、夹 渣等缺陷应用目测和渗透检测方法检査。渗透检测应符合NB/T 47013. 5-2015中I级的规定。

• 6. 2.3对零部件的涂漆质量用目测方法进行检査。

6.2.4单元槽气密性试验采用负压气密性试验（见图2）。试验压力：FB-2. 7型为一0. 05 MPa, NBH-2. 7型、NBZH-2. 7型、NBZH-3. 5型为一0.04 MPa；介质为空气和水；保压时间为IOmin_ 应无渗漏现象。试验应用两个量程相同的真空表，其量程在试验压力的2倍左右为宜，真空表的准确 度等级为1.6级。

说明：

• 1— 可视板，

• 2— —密封垫；

3--单元槽.

图2负压气密性试验示意图

6.2.5单元槽预组装后整体检测时，试验压力为0.05 MPa,试验介质为水，保压时间为lh。应无 渗漏现象。试验应用两个量程相同的压力表，其量程在试验压力的2倍左右为宜，压力表的准确度等 级为1.6级。

6.3挤压机试验

挤压机预组装后，用专用量具及≠0. 5 mm钢丝、千分表检査侧杆直线度，用卷尺检查侧杆跨度 及对角线，用线坠及20Omm钢板尺检查固定端头垂直度，用水平仪检査侧杆的起拱高度。

6.4总管试验

总管加工完成后进行耐压试验。耐压试验压力均为0.30 MPa,介质为水。水压试验时，压力应 缓慢上升，达到规定压力后保压时间应不少于30 min.应无渗漏现象.

总管耐压试验合格后再进行气密性试验•气密性试验压力均为0.20 MPa,介质为空气。FB-2.7 型总管的保压时间应不少于30 mins NBH-2. 7型、NBZH-2. 7型、NBZH-3. 5型总管的保压时间应 不少于10 min_O应无渗漏现象。

6.5油压装置试验

6. 5. 1油压装置的耐压试验介质应为GBlIII8.1中L-HM46 （普通）抗磨液压油，试验应符合 GB/T 15622 的规定。

• 6. 5.2油压装置正常工作72 h后，用水银温度计测量系统介质温度。

7检验规则

• 7. 1出厂检验

出厂检验的项目、抽样及判定规则见表3°

7.2型式检验

• 7. 2.1新设计产品定型时需进行型式检验，性能检验在用户生产现场进行。

• 7. 2.2型式检验的项目、抽样及判定规则见表3。

表3检验项目、抽样及判定规则

8标志、包装、运输和贮存

8.1标志

• 8. 1. 1产品标志

产品标志釆用铭牌，并固定在挤压机上。

铭牌应用耐腐蚀材料制作，符合GB/T 13306的相关规定，注明下列内容：

a） 制造厂名称；

b） 产品名称及型号；

C）商标；

d） 产品编号和出厂日期；

e） 产品基本参数：

--外形尺寸（mm）;

--单元槽有效面积（r∏2）;

—-运行电流（kA）。

f）重量.

• 8. 1.2包装标志

• 8. 1. 2. 1包装标志可使用木制标牌，或直接在包装箱外立面中心位置喷印下列内容：

a） 发货站及制造厂商名称；

b） 包装箱外形尺寸及毛重；

C）产品名称、型号及产品编号；

d）收货站及收货单位名称。

8. 1.2.2在包装箱上应标注重心、由此吊起、怕雨和向上标志图形，并符合GB/T 191的规定，出 口产品包装还应符合GB/T 19142的相关规定。

8.2包装

8. 2.1包装前对所有进、出口法兰应进行保护。

8. 2.2每台电解槽的单元槽、总管、挤压机、油压装置应分开，单独包装•

8. 2.3装箱清单应先装入防水袋内，再装入包装箱内。

8. 2.4交付产品时应向用户提供产品合格证、质量证明书、使用说明书、安装图等技术文件。

8. 2.5包装箱为铁皮箱。设备用防水塑料袋封包，并固定在底座上，包装应具有防潮、防晒和防震 动功能。

8.3运输

复极式离子膜电解槽运输时，应有防止震动或碰撞造成产品或包装箱损坏的措施。

8.4贮存

复极式离子膜电解槽的贮存方式为单放；贮存条件为存放在清洁、干燥、通风的库房内；室外存 放时应有相应的防护措施。胶垫单独存放时环境温度应不低于4*C°

电解槽贮存期间，需对电极进行防护，确保环境干燥、清洁，避免存放在高温、潮湿或有酸性气 体的环境中。

IO

附录A

（规范性附录）

氢氧化钠温度-浓度-密度数据表

阴极液平均密度值应根据表A. 1采用内差法查出。

表A. 1氢氧化钠温度-浓度-密度数据表

单位为克每立方厘米

≡ A. 1 （续）

单位为克每立方厘米

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