¿Cuándo es necesario reemplazar el electrolizador de membrana de intercambio iónico en el proceso cloroalcalino? Soluciones integrales de reemplazo.

La membrana de intercambio iónico electrolizador es el equipo "corazón" del sistema basado en membranas cloro-álcali proceso. Recibe salmuera purificada y produce tres productos principales: sosa cáustica, gas cloro y hidrógeno – a través de la electrólisis de corriente continua. Determina directamente la capacidad de producción, el consumo de energía, la pureza del producto y la seguridad operativa de toda la línea de producción de cloro-álcali. En comparación con los equipos químicos convencionales, los electrolizadores de membrana de intercambio iónico operan en condiciones más severas, tienen repuestos altamente monopolizados y requieren umbrales de mantenimiento mucho más altos. A medida que las plantas de cloro-álcali en etapa inicial entran en su vida útil media o tardía, los electrolizadores suelen enfrentar problemas como el aumento del voltaje de la celda, la degradación del recubrimiento del electrodo, el envejecimiento y las fugas de las membranas de intercambio iónico, costos de mantenimiento del fabricante exorbitantes, escasez de repuestos en el extranjero y la descontinuación de modelos antiguos, lo que genera costos de operación y mantenimiento de la planta persistentemente altos. Este artículo se centra en responder a la pregunta: ¿cuándo debe una planta de cloro-álcali reemplazar celdas unitarias individuales o todo el sistema de electrolizador? Analiza los puntos críticos específicos de la degradación del electrolizador, proporciona criterios de reemplazo graduales e introduce los servicios integrales de nuestra empresa que cubren el suministro de repuestos importados de marca completa para electrolizadores y el reemplazo equivalente no destructivo.

Los electrolizadores de cloro-álcali operan a largo plazo bajo alta temperatura, alta alcalinidad, alta concentración de iones cloruro y alto voltaje de CC. El medio es altamente corrosivo, los parámetros operativos requieren alta precisión, el equipo OEM es altamente exclusivo, el mantenimiento por terceros está restringido y la dificultad de operación y mantenimiento es mucho mayor que la de los sistemas convencionales. equipos de tratamiento de agua:

(I) Degradación irreversible del recubrimiento del electrodo con el aumento del consumo de energía.

El ánodo utiliza un recubrimiento de rutenio-iridio a base de titanio, y el cátodo un recubrimiento activo a base de níquel. La electrólisis prolongada de la salmuera, la erosión por iones de impurezas y las fluctuaciones de carga durante los ciclos de arranque y parada provocan el desprendimiento y la pasivación del recubrimiento catalítico. Esto conlleva directamente un aumento continuo del voltaje de la celda unitaria y una disminución de la eficiencia de corriente, lo que resulta en un incremento sustancial del consumo energético de la planta por unidad de producción de sosa cáustica. La limpieza convencional en línea no puede restaurar la actividad de los electrodos.

(II) Las membranas de intercambio iónico son propensas a sufrir daños y fallos, y los consumibles de repuesto están controlados por el fabricante de equipos originales (OEM).

Si los iones de calcio/magnesio, el sulfato o los sólidos en suspensión no se eliminan por completo durante el pretratamiento, pueden rayar directamente las membranas de intercambio iónico especiales importadas. Además, la permeación de ácidos/álcalis, el desequilibrio de presión diferencial y el choque térmico pueden causar poros, delaminación y fugas en la membrana. Las membranas de intercambio iónico OEM importadas tienen un precio elevado, con plazos de entrega de 40 a 60 días, y solo son compatibles con las celdas del fabricante original. Las membranas de diferentes marcas no se pueden usar indistintamente, lo que deja el mantenimiento de los consumibles completamente monopolizado por la marca.

(III) Las juntas y los componentes de las tuberías se corroen, lo que provoca retrasos en el suministro de repuestos del fabricante original.

El electrolito y el cloro húmedo gaseoso son altamente corrosivos. Las juntas de goma FKM, las mangueras, los ánodos de sacrificio, los conectores de barras colectoras de cobre y los conjuntos de sujeción hidráulica de las celdas unitarias son muy susceptibles al envejecimiento y la corrosión. Las piezas de repuesto no estándar de marcas específicas tienen un inventario local muy limitado. Los trámites aduaneros y logísticos transfronterizos tardan entre 8 y 12 semanas. Cuando las piezas se agotan, la planta debe detenerse y esperar los materiales, lo que genera pérdidas de producción sustanciales.

(IV) Monopolio del fabricante de equipos originales (OEM) sobre las cualificaciones de revisión general importantes, lo que restringe el mantenimiento por parte de terceros.

Para los electrolizadores de fabricantes como Asahi Kasei y Uhde, se aplica un sistema de revisión general patentado y certificado por el fabricante. Equipos externos no autorizados tienen prohibido desmontar, volver a montar, realizar pruebas de presión o poner en marcha las celdas. Si una planta realiza por su cuenta el desmontaje, el mantenimiento o la sustitución de piezas, la garantía restante del equipo queda anulada. Los costes de mano de obra y puesta en marcha de la revisión in situ del fabricante son extremadamente elevados, y el calendario de revisiones es incontrolable.

(V) Interrupción de modelos antiguos y altos costos de modernización para unidades completas.

Muchos electrolizadores de primera generación, tanto de espacio cero como de espacio convencional, instalados antes de 2015, han sido descontinuados a nivel mundial. El fabricante original ya no produce celdas unitarias, componentes hidráulicos compatibles ni sistemas de control para estos modelos. Los electrolizadores más recientes y mejorados presentan dimensiones, sistemas de control y estructuras de canales de flujo completamente diferentes. Su adaptación para integrarlos con los sistemas existentes de pretratamiento de salmuera, tratamiento con cloro y rectificación requiere modificaciones extensas en las tuberías y los sistemas de control de toda la planta, con costos extremadamente elevados.

Entre 2018 y 2020, se pusieron en marcha a nivel mundial numerosos electrolizadores importados que pronto entrarán en su período de reemplazo de 8 años. Debido al aumento de los precios de las piezas de los fabricantes de equipos originales (OEM), los plazos de entrega más largos y las normativas de cumplimiento de consumo energético cada vez más estrictas, aproximadamente el 30 % de los proyectos de electrolizadores importados en todo el mundo iniciarán el reemplazo de celdas unitarias, el reemplazo de unidades completas equivalentes o la modernización para el ahorro de energía durante los próximos tres años. La demanda de servicios de reemplazo no destructivo y mantenimiento localizado por parte de terceros aumentará significativamente. Nueve señales de que un electrolizador necesita ser reemplazado:

Cuando se presenta alguna de las siguientes condiciones, indica que la celda unitaria o el electrolizador completo ha entrado en el período de reemplazo:

(1) Con la misma carga actual, el voltaje de la celda unitaria ha aumentado en más de 0,15 V por encima del valor estándar para celdas nuevas, y el consumo total de energía de sosa cáustica de la planta supera el límite, con costos de electricidad a largo plazo que superan con creces los costos de mantenimiento.

(2) La eficiencia actual es inferior al 92%, y la pureza del gas cloro y de los productos de sosa cáustica no cumple con las especificaciones, lo que conlleva un aumento significativo en el consumo de materiales de purificación auxiliares.

(3) La carga está restringida: la planta no puede aumentar la corriente de producción y la capacidad de producción total es inferior a la capacidad de diseño de la planta.

(4) El sustrato del ánodo de titanio o el sustrato del cátodo de níquel de la celda unitaria se han corroído y perforado, provocando fugas de electrolito del cuerpo de la celda, con riesgos de fugas cáusticas y paso de gases.

(5) Varias celdas unitarias experimentan frecuentes rupturas de membrana y cortocircuitos entre el ánodo y el cátodo, lo que requiere paradas frecuentes para el reemplazo de la membrana, con una frecuencia anual de reemplazo de membrana que supera con creces los estándares de la industria.

(6) El sistema de sujeción hidráulica ha envejecido y perdido presión, el cuerpo de la celda está deformado y las pruebas de mantenimiento de presión no cumplen con los estándares operativos a prueba de explosiones requeridos para las instalaciones de cloro-álcali.

(7) Vida útil prevista: recubrimientos de electrodos de 6 a 8 años, celdas unitarias completas de 8 a 10 años. Una vez alcanzada la vida útil prevista, el rendimiento disminuye drásticamente y se recomienda la sustitución del lote.

(8) La marca/modelo se ha descontinuado a nivel mundial y el distribuidor regional se ha retirado, sin que haya repuestos originales ni soporte técnico disponibles para la puesta en marcha o las revisiones importantes.

(9) Se ha producido una delaminación extensa del electrodo, y el recubrimiento no puede restaurarlo; incluso si se recubre, la vida útil es inferior a un año, lo que hace que el mantenimiento no sea económicamente viable.

Soluciones integrales de nuestra empresa: suministro de repuestos para electrolizadores de todas las marcas, reemplazo no destructivo y modernizaciones para el ahorro de energía.

Para todas las series de electrolizadores de membrana de intercambio iónico importados de Asahi Kasei, Uhde, Chlorine Engineers, Bayer y otras marcas, prestamos servicio a plantas de producción de sosa cáustica, cloro líquido y álcalis de alta pureza en todo el mundo. Ofrecemos servicios integrales que incluyen suministro de piezas OEM, recubrimiento de electrodos, reemplazo de celdas unitarias y modernización de unidades equivalentes completas, todo ello compatible con los sistemas de líneas de producción existentes sin necesidad de modificaciones extensas en las tuberías o los equipos rectificadores. Nuestros servicios incluyen:

(1) Suministro transfronterizo de piezas originales OEM de gama completa

Mantenemos un inventario permanente de membranas de intercambio iónico originales de marca específica, juntas de goma FKM, mangueras electrolíticas, ánodos de sacrificio, cilindros de sujeción, barras conductoras de cobre y componentes de aislamiento especiales. También aceptamos la fabricación a medida y el despacho de aduanas para piezas no estándar obsoletas o descatalogadas, proporcionando la documentación completa para el cumplimiento aduanero, reduciendo los plazos de entrega transfronterizos y solucionando las paradas de planta causadas por la escasez de piezas.

(2) Sustitución no destructiva de celda unitaria del mismo tamaño y unidad completa equivalente

Podemos suministrar celdas de repuesto y sistemas electrolizadores completos con parámetros idénticos a los de los modelos originales importados. Las dimensiones externas, los canales de flujo de la interfaz, los parámetros eléctricos e hidráulicos son totalmente compatibles con el equipo original, lo que permite una conexión directa plug-and-play al sistema de salmuera, al armario de control del rectificador y a la tubería de gases de cola existentes, sin necesidad de obras civiles, modificaciones en las tuberías ni cambios en el sistema de control. Los clientes pueden elegir entre el reemplazo de la unidad completa original importada y el reemplazo de la unidad completa compatible de alto rendimiento, según los requisitos presupuestarios del proyecto.

(3) Adaptaciones para el ahorro de energía en electrolizadores importados antiguos

Para electrolizadores importados antiguos de alto consumo energético, ofrecemos modernizaciones de ahorro energético sin brecha, optimización del canal de flujo del cuerpo de la celda y modificaciones para la adaptación de la carga del rectificador. Tras la modernización, se reduce el voltaje de la celda y se mejora la eficiencia de la corriente, con ahorros de energía cuantificables por tonelada de sosa cáustica, lo que resulta idóneo para modernizaciones de ahorro energético y reducción de costos en plantas antiguas, impulsadas por el cumplimiento de normativas.

(4) Servicios de formación técnica a largo plazo

Ofrecemos capacitación estandarizada en línea para el personal de operaciones y mantenimiento de plantas sobre procedimientos de arranque y parada de electrolizadores, control de presión diferencial, manejo de fallas de emergencia y mantenimiento rutinario. Todo esto respaldado por soporte técnico remoto global disponible las 24 horas, los 7 días de la semana.

Preguntas frecuentes:

¿Quiénes somos?
Estamos ubicados en Anhui, China, operamos desde 2011 y vendemos a los mercados del sudeste asiático, América del Norte, Europa del Este y Asia Meridional.

¿Se puede personalizar la potencia o el voltaje nominal?
Sí, personalizar los productos es aceptable.

¿Puede su empresa proporcionar el sistema completo (pila de combustible, producción de hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno, sistema de suministro de hidrógeno)?
Sí, podemos proporcionarle los accesorios necesarios.

¿Por qué debería comprarnos a nosotros y no a otros proveedores?
Contamos con un equipo profesional y experimentado de investigación y desarrollo técnico. Capacidad para adaptar sistemas de control, realizar I+D y controlar la calidad. Ventaja de precio gracias a la integración de nuestra cadena de suministro.