膜法脫硝工藝在離子膜燒堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

彭祥燕，張中華，王興華，鄒先軍

（中鹽湖南株洲化工集團(tuán)有限公司，湖南 株洲412004）

1 淡鹽水脫硝技術(shù)簡(jiǎn)介

目前， 國(guó)內(nèi)的淡鹽水脫硝成熟技術(shù)主要有氯化鋇法和納濾膜法。氯化鋇法脫硝是投加二水氯化鋇，將硫酸根以硫酸鋇的形式除去， 其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少、流程短、缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用高、氯化鋇有劇毒、廢渣產(chǎn)生二次污染。 納濾膜法是利用在高壓下納濾膜的“Donnan”效應(yīng)，在高濃度氯化鈉鹽水中（NaCl 含量約為200 g/L）， 納濾膜對(duì)二價(jià)硫酸根離子有高效的截留作用[2]，將硫酸根濃縮富集后進(jìn)入冷凍，硫酸根以十水芒硝形式除去并可作為副產(chǎn)品出售， 其優(yōu)點(diǎn)是避免使用有毒的氯化鋇，沒(méi)有硫酸鋇鹽泥排放，運(yùn)行費(fèi)用低于氯化鋇法，缺點(diǎn)是投資較高，流程較長(zhǎng)。

中鹽株化現(xiàn)有18 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿生產(chǎn)裝置，始建于2004 年，原脫硝方式采用氯化鋇法，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，其高額的年運(yùn)行費(fèi)用（最高達(dá)650 萬(wàn)元）、氯化鋇毒性、 堆積的鹽泥已嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 尤其是日益提升的環(huán)保要求形成了較大的壓力。為此，該公司采用納濾膜法脫硝工藝替代氯化鋇法脫硝工藝。

2 改造設(shè)計(jì)依據(jù)

2.1 項(xiàng)目改造設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

脫氯淡鹽水指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 脫氯淡鹽水指標(biāo)

2.2 項(xiàng)目改造設(shè)計(jì)裝置能力

裝置能力指標(biāo)見(jiàn)表2。

3 工藝流程方案

3.1 預(yù)處理單元

為保證膜在安全工況下運(yùn)行， 由ORP 計(jì)和pH計(jì)在線(xiàn)檢測(cè)控制進(jìn)膜裝置的淡鹽水指標(biāo)， 當(dāng)這2 個(gè)指標(biāo)中有1 個(gè)超標(biāo)，膜分離膜塊連鎖自動(dòng)停車(chē)。

表2 裝置能力指標(biāo)表

3.2 膜濃縮單元

在模塊內(nèi)，鹽水被分離為滲透液和濃縮液。 滲透液從每一級(jí)過(guò)濾組件中流出與結(jié)晶上清液和離心母液一同至滲透液貯槽， 通過(guò)計(jì)量后， 返回鹽水系統(tǒng)。 淡鹽水中的硫酸鈉經(jīng)過(guò)串聯(lián)的過(guò)濾組件逐級(jí)濃縮后，濃度不斷增加，達(dá)到設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)后送出膜分離器模塊至冷凍脫硝工序。

3.3 冷凍脫硝單元

在濃硝鹽水中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)為堿性，并降溫至工藝要求溫度，進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶，用泵送入離心機(jī)分離出固體十水芒硝。 增稠器清液和離心母液均回到結(jié)晶器內(nèi)循環(huán)使用。

3.4 膜清洗及膜活性恢復(fù)單元

包括膜芯在線(xiàn)清洗及活性恢復(fù)系統(tǒng)， 以提供膜芯在特殊情況下被污染堵塞或氧化失效時(shí)的清洗或活性恢復(fù)， 使得膜芯對(duì)硫酸根的分離效率及滲透量均恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

項(xiàng)目改造設(shè)計(jì)方塊流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目方塊流程圖

4 主要設(shè)備

主要設(shè)備見(jiàn)表3。

5 運(yùn)行效果

（1）保障鹽水質(zhì)量。SO2-4含量均低于5 g/L，基本穩(wěn)定在3～4 g/L，有效地保證了燒堿的正常生產(chǎn)。

（2）穩(wěn)定性好。 由于自動(dòng)化程度高，避免了原鋇法脫硝在添加藥劑時(shí)的人為操作變化因素， 脫硝系統(tǒng)可穩(wěn)定達(dá)到工藝要求。 運(yùn)行一個(gè)月未出現(xiàn)鹽水質(zhì)量異常。

表3 主要設(shè)備表

表5 18 萬(wàn)t/a燒堿脫硝經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比

（3）降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 由于自動(dòng)化程度高，只需要一二個(gè)人值守， 較原鋇法脫硝需四五人進(jìn)行崗位操作，在勞動(dòng)強(qiáng)度上大大降低。

（4）電耗有所增加。由于電力設(shè)備數(shù)量較原鋇法脫硝有所增加，因而，動(dòng)力電消耗有所增加，約增加耗電230 萬(wàn)kW·h/a。

6 效益分析

分析對(duì)比情況見(jiàn)表5。

原鋇法除硝每年產(chǎn)生鋇泥三千四百多噸只能外運(yùn)堆放，其原料藥劑氯化鋇為劇毒物品。采用膜法脫硝，每年產(chǎn)生芒硝4 720 t，可全部作為產(chǎn)品出售，無(wú)新的污染產(chǎn)生。

7 結(jié)語(yǔ)

膜法脫硝工藝較鋇法脫硝工藝， 脫硝效果好、穩(wěn)定性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低、運(yùn)行費(fèi)用大幅降低、減排效果明顯，是離子膜燒堿生產(chǎn)中脫工藝的最佳選擇。

［1］邢家悟.離子膜法制燒堿操作問(wèn)答.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［2］付軍鳳.納濾膜法除硫酸根技術(shù)進(jìn)展.氯堿工業(yè)，2009（1），7～10.