膜法除硝裝置運行及工藝改進小結(jié)

王躍蘭，張玉璽

（昊華宇航化工有限責任公司，河南 焦作 454000）

昊華宇航化工有限責任公司沁陽工業(yè)園區(qū)24萬t/a 燒堿項目于2011年3月投產(chǎn)并一次開車成功，配套除硝裝置為某公司的500 kg/h 膜法除硝裝置，于2011年4月投運，現(xiàn)對膜法除硝裝置的運行情況、運行中出現(xiàn)的問題及針對問題進行的技改項目進行總結(jié)，供同行參考。

1 膜法除硝裝置工藝流程介紹

膜法脫硝工工流程見圖1。

該公司采用的500 kg/h 淡鹽水膜法除硝處理系統(tǒng)是將離子膜電解槽出口淡鹽水經(jīng)物理脫氯后，再加入亞硫酸鈉除去其中的余氯，進入緩沖水罐，通過鹽水增壓泵打入一二級板換降溫，中間加入鹽酸調(diào)節(jié)pH 值為5～7，再經(jīng)活性炭過濾器、保安過濾器過濾后，通過一級高壓泵送至一級膜系統(tǒng)過濾，脫硝鹽水進入化鹽水貯罐。一級濃水通過二級高壓泵進入二級膜系統(tǒng)過濾，處理后的脫硝鹽水進入化鹽水儲罐，富硝鹽水進入冷凍工序結(jié)晶槽，通過濃縮液循環(huán)泵打入冷凍換熱器，降溫后，重新進入結(jié)晶槽，循環(huán)降溫，冷源為冷水機組制成的2 ℃水，升溫的冷源通過冷水循環(huán)泵重新進入冷水機制冷。結(jié)晶槽內(nèi)混合產(chǎn)生的硫酸鈉結(jié)晶體通過結(jié)晶體輸送泵進入沉硝槽，通過離心機脫水產(chǎn)出成品十水硫酸鈉。離心脫出的水進入回水貯槽，達到一定液位后通過泵重新進入結(jié)晶槽。冷凍板式換熱器運行一定時間后，易被結(jié)晶體堵塞，冷凍板換需定期清洗，清洗液進入化鹽水貯罐。

2 膜法除硝裝置工藝指標控制

2.1 pH 值

pH 值對膜元件性能影響較大，主要決定了膜的透過性，pH 值過高，則膜的透過量大，產(chǎn)水含硝量高，降低除硝的效果，同時，淡鹽水中的金屬離子會以氫氧化物的形式存在，造成膜元件堵塞；pH 值過低，則膜的透過量低，產(chǎn)水含硝量低，產(chǎn)水流量也隨之下降。一般控制pH 值為4～7對膜系統(tǒng)比較適宜。

2.2 余氯

由于強氧化物，如次氯酸鈉、游離氯對膜元件會造成不可恢復的損壞，一般要求預處理時亞硫酸鈉過量，達到進膜前淡鹽水余氯值＜0.1 mg/L，避免對膜產(chǎn)生氧化性損害。

2.3 過量亞硫酸鈉

亞硫酸鈉一定的過量值可減少余氯含量，但若過量較多，不僅增加消耗，如果鹽水系統(tǒng)氯酸鹽含量較高，在酸性條件下易與亞硫酸鈉反應而產(chǎn)生游離氯，不僅氧化活性炭，更有損害膜元件的危險。因此，一般控制亞硫酸鈉過量值＜50 mg/L。

2.4 溫度

淡鹽水的溫度對膜元件的產(chǎn)水量有較大影響，溫度高，則產(chǎn)水量大；溫度低則產(chǎn)水量小。淡鹽水溫度每升高或降低1 ℃，系統(tǒng)產(chǎn)水量提高或降低2.9%，但溫度超過45 ℃連續(xù)運行，就會造成膜元件的損壞。為確保運行安全，嚴格控制系統(tǒng)運行溫度＜40 ℃。

3 裝置運行情況、存在問題及采取的措施

3.1 運行情況及存在問題

膜法除硝裝置于2011年4月20日投運，初期裝置運行較穩(wěn)定，一、二級產(chǎn)水中≤2 g/L，鹽水系統(tǒng)中≤5 g/L，因系統(tǒng)開車初期負荷較低，而除硝裝置處理能力較大，基本處于運行7天，停運5天的狀態(tài)。2011年10月20日分析脫硝總產(chǎn)水中升至3.56 g/L，經(jīng)與除硝裝置供應廠家技術(shù)人員聯(lián)系溝通，將脫硝預處理單元的鹽水pH 值由6～8調(diào)整至4～6，濾膜產(chǎn)水恢復正常，總產(chǎn)水中降至1.74 g/L。12月6日鹽水系統(tǒng)逐步升高達6.08 g/L，脫硝一級1# 膜組產(chǎn)水達7.19 g/L，2# 膜組產(chǎn)達9.49 g/L，二級膜組產(chǎn)水達4.39 g/L。雖經(jīng)除硝裝置供應廠家技術(shù)人員對濾膜進行酸化處理，但仍不能達到產(chǎn)水要求。

3.2 原因分析

2012年2月25日在對濾膜進行更新時，發(fā)現(xiàn)SRO 膜性能下降的原因為物理損傷。檢查膜的流道明顯漲大開裂，原因是在冬季頻繁停機時沒有徹底清洗膜，在膜流道內(nèi)積存芒硝結(jié)晶體，造成流道堵塞，引起該段膜壓差過大，從而造成膜流道漲大開裂。因淡鹽水預處理脫氯不完全，造成SRO 膜被氧化，過濾能力下降。

3.3 采取措施

（1）修訂除硝裝置停機清洗操作方案，完善脫硝裝置操作規(guī)程，杜絕冬季停機后芒硝結(jié)晶體在膜進口析出，避免其對膜的物理傷害。同時，加強生產(chǎn)調(diào)控，根據(jù)鹽水系統(tǒng)的含量，及時調(diào)整除硝鹽水流量，保持的含量穩(wěn)定達標，盡量避免頻繁開停裝置。確需長時間停運時，先用純水將濾膜全面徹底地清洗后，再用配置好的1%亞硫酸鈉溶液清洗浸泡濾膜，避免鹽水中的殘余游離氯對濾膜造成損壞。

（2）對淡鹽水預處理脫氯工藝進行改進，在淡鹽水增壓泵之前，增加亞硫酸鈉的加入點，經(jīng)泵輸送后，達到混合均勻，反應完全，除凈余氯的效果，避免膜的化學損傷。

（3）增加制堿脫氯后ORP 值與除硝裝置淡鹽水總進水閥的連鎖控制程序，一旦，制堿返回淡鹽水游離氯高，在線監(jiān)測ORP 值會隨之升高，當脫氯淡鹽水的ORP 值達到一定數(shù)值，有可能影響除硝裝置的淡鹽水預處理效果時，除硝裝置淡鹽水總進水閥會自動連鎖關(guān)閉，杜絕游離氯高的鹽水進入除硝裝置，造成污染SRO 膜的化學損傷。

經(jīng)過采取以上措施后，脫硝系統(tǒng)恢復正常運行，未出現(xiàn)過因頻繁開停機或余氯問題造成的膜元件損壞的情況。

4 膜法除硝裝置工藝改造

膜法除硝裝置在采取有效措施之后，運行基本穩(wěn)定，但工藝方面仍然存在制約生產(chǎn)的情況。

（1）在裝置預處理階段，加鹽酸調(diào)節(jié)pH 值采用計量泵輸送的方式，計量泵的輸送過程并非連續(xù)性的，造成鹽水pH 值在1.0～2.0范圍內(nèi)波動，不容易控制，對濾膜的穩(wěn)定性造成不良影響。而且計量泵易損壞，維修率高。

（2）二級高壓泵沒有備用泵，如設(shè)備出現(xiàn)異常，裝置需停車，影響裝置的穩(wěn)定運行。

為此，實施了以下的工藝改造。

（1）將壓力穩(wěn)定的供酸管道直接增加至去除硝裝置預處理系統(tǒng)中，在淡鹽水輸送泵前加入鹽酸，連續(xù)穩(wěn)定地供應鹽酸。改造后，pH 波動范圍減小為0.5左右，穩(wěn)定了預處理鹽水的pH 值。

（2）將一級濃水管道并入二級濃水去結(jié)晶槽管道上，一級2套系統(tǒng)濃水通過二級濃水管道進入結(jié)晶槽冷凍處理。即便二級高壓泵停運，一級膜過濾系統(tǒng)仍然能正常維持系統(tǒng)運行。

5 結(jié)語

通過針對除硝裝置在運行中出現(xiàn)的問題，進行分析，并制定完善的操作規(guī)程，再通過相應技術(shù)改進，不僅使鹽水系統(tǒng)含量穩(wěn)定達標，也延長了設(shè)備的使用周期，穩(wěn)定了生產(chǎn)系統(tǒng)的運行。