膜法除硝裝置改造運(yùn)行小結(jié)

周紅燕，雷 鳴

（新疆石河子中發(fā)化工有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832000）

離子膜燒堿是新疆天業(yè)股份有限公司石河子化工廠的主導(dǎo)產(chǎn)品?；邴}水精制技術(shù)的發(fā)展在氯堿行業(yè)中受到極大的重視，其中，又以硫酸根的去除為重點(diǎn)和難點(diǎn)。無(wú)論在隔膜法制堿，還是離子膜制堿的生產(chǎn)中，都存在硫酸根的累積以及去除問題。2010年10月，該公司離子膜車間新增膜法除硝裝置，此裝置是去除鹽水中的硫酸根含量的關(guān)鍵設(shè)施。

1 膜法除硝裝置工藝過程

在原料淡鹽水中加入Na2SO3，去除鹽水中的游離氯在進(jìn)入原料液罐貯存待用前，進(jìn)行冷卻降溫、調(diào)節(jié)pH值、除去大顆粒物質(zhì)至工藝所需條件。此階段為預(yù)處理過程。預(yù)處理系統(tǒng)的目的是向MDD膜（納濾膜）過濾單元提供合格的淡鹽水（200～210 g/L）。脫氯淡鹽水經(jīng)過混合器將鹽酸與脫氯淡鹽水混合，將混合溶液的pH值調(diào)至4.0～5.0。調(diào)節(jié)pH值后的脫氯淡鹽水進(jìn)入脫氯淡鹽水緩沖罐。經(jīng)鹽水泵進(jìn)口設(shè)置的ORP分析儀保證脫氯鹽水中的游離氯含量為＜200 mg/L。合格的脫氯淡鹽水再由保安過濾器去除破碎的活性炭及其他懸浮物后，進(jìn)入合格鹽水罐備用。最后，通過高壓泵和循環(huán)泵送入膜裝置，利用膜分離的特性進(jìn)行脫硝。其中，脫硝淡鹽水透過膜送至化鹽單元配水槽，部分濃縮液進(jìn)入膜系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)濃縮，部分濃縮液連續(xù)送至冷凍脫硝裝置。通過冷凍脫硝裝置回收濃縮液中的芒硝和脫硝鹽水，脫硝鹽水則通過預(yù)冷換熱器回收部分冷量后，送至化鹽單元配水槽待用。膜法除硝裝置的工藝流程示意圖見圖1。

圖1 膜法除硝裝置工藝流程簡(jiǎn)易框圖

2 主要設(shè)備

此套膜法除硝裝置的主要設(shè)備及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)見表1。裝置配套采用西門子SIMATIC：ET 200M高效集成工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，協(xié)助實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，其優(yōu)異的運(yùn)行情況、較高的生產(chǎn)效率，幫助實(shí)現(xiàn)了最高的生產(chǎn)靈活性。此系統(tǒng)特別適用于工廠自動(dòng)化和過程自動(dòng)化對(duì)如今設(shè)備和系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)的要求，輔助全系統(tǒng)的生產(chǎn)操作。自動(dòng)化程度高、操作平穩(wěn)，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。并保證了全系統(tǒng)生產(chǎn)控制的穩(wěn)定性。

表1 膜法除硝裝置主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

3 存在問題及改造方案

此套膜法除硝裝置雖在工藝設(shè)計(jì)和理論驗(yàn)證上能有效去除鹽水中的硫酸根，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中卻因種種因素頻頻被迫停車，導(dǎo)致運(yùn)行成本提高。膜法除硝裝置能否有效地穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響到鹽水中的硫酸根含量，繼而影響到電解槽的壽命、電耗及電流效率及整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

按照該公司以往的膜法除硝裝置運(yùn)行狀況，鹽水中的硫酸根含量為8 g/L左右，較電解制堿對(duì)鹽水中的硫酸根要求5 g/L，仍有較大的差距。為滿足電解工段對(duì)鹽水中硫酸根的要求并提高電解槽的壽命、電耗及電流效率，在膜法除硝既定的工作效率前提下，勢(shì)必延長(zhǎng)其穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間至72 h，以將鹽水中的硫酸根含量降低至電解制堿對(duì)鹽水中的硫酸根要求小于5 g/L左右。

3.1 異常問題及解決措施

膜法除硝裝置在日常運(yùn)行中，工藝或設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)異常問題。在預(yù)處理階段，因脫氯淡鹽水含有一定量的游離氯而造成活性炭塔塔底ORP超標(biāo)。此時(shí)，需要立刻關(guān)閉保安過濾器入口閥門，開啟鹽水循環(huán)閥門，使鹽水返回配水工序。然后，對(duì)活性炭塔入口處鹽水取樣分析，若游離氯若合格，說明有效活性炭量不足，需停車裝填；若不合格，需聯(lián)系脫氯工序進(jìn)行檢查。在膜過濾單元階段，因膜表面有沉積物或水垢、MDD進(jìn)料鹽水溫度低、pH值不在規(guī)定范圍之內(nèi)、進(jìn)料鹽水濃度增加或進(jìn)料鹽水壓力下降等因素均造成膜滲透流量低，此時(shí)，需要將膜清洗干凈，提高溫度使其位于MDD進(jìn)料鹽水規(guī)格要求范圍之內(nèi)，并校正MDD進(jìn)料鹽水pH值，并通知膜生產(chǎn)廠家關(guān)于pH值的偏差等。

3.2 因鹽水崗位現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)滯后，調(diào)整滯后

此裝置投入運(yùn)行后，為調(diào)整鹽水指標(biāo)，根據(jù)膜法除硝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作的方法極為滯后，且使生產(chǎn)存在不穩(wěn)定因素。經(jīng)與儀表技術(shù)人員商議后，制定了一套完整的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和傳輸方案，購(gòu)置了檢測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備，從而將現(xiàn)場(chǎng)鹽水測(cè)量數(shù)據(jù)ORP與pH值實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接顯示在鹽水崗位，避免了因數(shù)據(jù)傳輸滯后而導(dǎo)致的檢測(cè)質(zhì)量問題。

3.3 冷量不足，鹽水溫度偏高

在運(yùn)行中，還出現(xiàn)總冷量不足的問題，主要是安置在公用工程的大連冷凍機(jī)廠生產(chǎn)的YSKF220鹽水冷凍機(jī)組因距離較長(zhǎng)，其間管線較多，從而導(dǎo)致冷量不足?，F(xiàn)將此臺(tái)冷凍機(jī)組移至膜法除硝裝置現(xiàn)場(chǎng)，并在除硝裝置冷凍單元加裝鹽水循環(huán)罐。采取此措施，可使原處理濃縮液容量由1.5 m3提升至3.0 m3。并成功將低硝鹽水降溫至-5℃，達(dá)到所需工藝指標(biāo)。

3.4 鹽水儲(chǔ)罐液位高，鹽水pH值呈現(xiàn)分層現(xiàn)象

自除硝裝置運(yùn)行以來(lái)，車間對(duì)此套裝置穩(wěn)定運(yùn)行以及鹽水pH值有嚴(yán)格要求。通過不定時(shí)、不定層對(duì)鹽水儲(chǔ)罐中的鹽水pH值進(jìn)行分層取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鹽水pH值存在一定程度的分層現(xiàn)象，經(jīng)觀察，在給實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的鹽水加酸量存在波動(dòng)時(shí)，可以導(dǎo)致鹽水儲(chǔ)罐中的鹽水pH值出現(xiàn)分層現(xiàn)象。解決措施為，必須嚴(yán)格監(jiān)控鹽水儲(chǔ)罐液位（滿量程為3 m），使之從原來(lái)控制要求在2.5 m以上降低至1.0 m以下，根據(jù)pH值檢測(cè)儀反映的數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整加酸量。按此控制方法操作，使得鹽水pH值穩(wěn)定在4.0～ 5.0之間，并能及時(shí)調(diào)整。從而保證整個(gè)除硝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.5 入膜裝置前鹽水ORP無(wú)法控制

以往，入膜裝置前的鹽水ORP指標(biāo)控制由脫氯后加入5%亞硫酸鈉溶液進(jìn)行控制。但當(dāng)電解崗位出現(xiàn)開停車時(shí)，由于儀器傳輸數(shù)據(jù)和DCS系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的不協(xié)調(diào)及滯后性，導(dǎo)致在一定時(shí)間范圍內(nèi)向膜裝置返送的鹽水ORP超標(biāo)，而鹽水崗位無(wú)法控制。為保護(hù)膜裝置不受鹽水ORP超標(biāo)帶來(lái)?yè)p害，只有將裝置做停車處理。將5%亞硫酸鈉溶液的加入調(diào)節(jié)點(diǎn)改設(shè)在鹽水崗位，以便該崗位根據(jù)鹽水ORP的波動(dòng)，及時(shí)處理，從而，避免了停車處理。

3.6 因人員培訓(xùn)力度不夠，應(yīng)急事故處理不到位

在裝置運(yùn)行之初，常因操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作不熟悉，而造成一些操作異?，F(xiàn)象。車間依據(jù)一些常規(guī)故障現(xiàn)象對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)管理；努力加強(qiáng)操作人員責(zé)任意識(shí)。要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢到位，對(duì)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理；編寫《一次鹽水除硝操作規(guī)程》結(jié)合本裝置的運(yùn)行特點(diǎn)等來(lái)強(qiáng)化操作工的操作技能和技巧；針對(duì)崗位操作綱領(lǐng)，掌握和演練應(yīng)急事故的處理；邀請(qǐng)了有豐富經(jīng)驗(yàn)的操作工，講解操作要領(lǐng)和經(jīng)驗(yàn)交流，提高了操作工的綜合素質(zhì)水平。

4 實(shí)施效果

此套膜法除硝裝置是相對(duì)環(huán)保的裝置，工藝控制比較容易且穩(wěn)定。很少需要人工干預(yù)，節(jié)能減排效果明顯，在前期處理工序中，將一些可能帶入離子膜系統(tǒng)的而導(dǎo)致污染的可能因素降到最低，對(duì)離子膜的穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過改造后，技術(shù)人員對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證，并且根據(jù)運(yùn)行記錄進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。按照每次運(yùn)行平均時(shí)間原為48 h為例，改造后延長(zhǎng)膜法除硝裝置可成功運(yùn)行至72 h，大大提高了生產(chǎn)效率與工藝質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

此套脫硝裝置實(shí)施后改造，工藝較為合理，且操作十分便捷，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間有效延長(zhǎng)，生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性方面都得到了有效提高，減少了裝置的開停車頻率，降低了崗位操作的工作強(qiáng)度。取得了良好的節(jié)能降耗效果，為企業(yè)技術(shù)平臺(tái)的提升打下了很好的基礎(chǔ)。