新型鹽水濃縮技術(shù)在離子膜燒堿生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

楊興娟，史志偉

（北京中科瑞升資源環(huán)境技術(shù)有限公司，北京 海淀 100080）

新型鹽水濃縮技術(shù)在離子膜燒堿生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

楊興娟，史志偉

（北京中科瑞升資源環(huán)境技術(shù)有限公司，北京 海淀 100080）

闡述了LEMON膜蒸餾技術(shù)用于鹽水濃縮的設(shè)計(jì)原理及在離子膜燒堿裝置中的應(yīng)用研究。

燒堿；鹽水；濃縮；脫硝；應(yīng)用

1 脫氯淡鹽水處理技術(shù)

離子膜燒堿裝置是氯堿工業(yè)的核心設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)節(jié)伴有大量淡鹽水生成，該類淡鹽水經(jīng)脫氯、脫硝處理后，鹽水中NaCl濃度可維持在200～210 g/L，為滿足電解單元的電解濃度需求，只能大量添加工業(yè)鹽。工業(yè)鹽的添加，夾帶引入雜鹽離子，因此，鹽水必須經(jīng)過(guò)精制單元處理后才能再進(jìn)入電解槽電解制堿。

以10萬(wàn)t/a離子膜燒堿生產(chǎn)裝置為例，淡鹽水水量約為100～150 t/h。投加工業(yè)鹽提濃后進(jìn)入鹽水精制，再進(jìn)行電解制堿。從而導(dǎo)致大部分鹽水的重復(fù)精制，降低精制單元有效處理能力的同時(shí)，也加大生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)力消耗。

2 新型減量回用技術(shù)應(yīng)用研究

（2）低溫驅(qū)動(dòng)，低耗運(yùn)行。80～90℃低溫驅(qū)動(dòng)，可多元化利用各種低品位廢熱（熱水、蒸汽、太陽(yáng)能等廢棄熱源），減少企業(yè)廢熱外排隱患，緩解生產(chǎn)企業(yè)循環(huán)冷卻冷熱交換壓力的同時(shí)，提高能源利用率，以滿足污水處理系統(tǒng)的污水處理功耗需求。

（3）模塊集成化設(shè)計(jì)，占地面積小?？茖W(xué)選擇膜組件規(guī)格，配套完善部件，合理規(guī)劃布局，以模塊化組裝理念最大程度減少設(shè)備占地，膜塊化設(shè)備整體安裝，節(jié)省繁瑣施工，以最短時(shí)間、最小占地、最優(yōu)效果解決客戶環(huán)保難題。

（4）自控化程度高，操作維護(hù)簡(jiǎn)便。自控系統(tǒng)設(shè)置以適用、先進(jìn)為原則，且易于擴(kuò)容，使整套裝置能夠以最高效率運(yùn)行。手動(dòng)、自動(dòng)任意切換，允許用戶自行停、開(kāi)。系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行及膜塊內(nèi)部運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及異常情況報(bào)警。

北京中科瑞升資源環(huán)境技術(shù)有限公司在詳細(xì)了解離子膜制堿工藝的流程、各生產(chǎn)單元的技術(shù)原理及特點(diǎn)后，以脫氯脫硝淡鹽水詳細(xì)的水質(zhì)分析為基礎(chǔ)，結(jié)合LEMON膜蒸餾技術(shù)工藝特點(diǎn)，開(kāi)展了LEMON膜蒸餾技術(shù)對(duì)脫氯脫硝淡鹽水的濃縮研究。

2．2．1 研究水質(zhì)

脫氯脫硝淡鹽水指標(biāo)見(jiàn)表1。

2．2．2 實(shí)驗(yàn)裝置規(guī)模及圖片（見(jiàn)表2）

2.3 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備（見(jiàn)表3）

3 工藝路線及說(shuō)明

3.1 工藝路線

應(yīng)用研究工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

3.2 工藝流程說(shuō)明

表1 脫氯淡鹽水指標(biāo)

表2 實(shí)驗(yàn)裝置規(guī)模

表3 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備表

圖1 應(yīng)用研究工藝流程圖

（1）按圖1系統(tǒng)流程圖準(zhǔn)備虛線框之外的水罐、管道及閥門(mén)；（2）將待處理的原水裝入原料罐，如無(wú)需循環(huán)濃縮，打開(kāi)閥門(mén)V1．1，關(guān)閉閥門(mén)V1、V2、V2．1、V3，正常操作系統(tǒng)，定時(shí)監(jiān)測(cè)濃水和蒸餾水水質(zhì)；（3）如需循環(huán)濃縮，打開(kāi)閥門(mén)V1，關(guān)閉閥門(mén)V1．1、V2、V2．1、V3，正常操作系統(tǒng)，定期從取樣口V1．1和V3取樣分析濃水濃度和蒸餾水的水質(zhì)；（4）當(dāng)循環(huán)濃水達(dá)到目標(biāo)濃度時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)V1，完全打開(kāi)閥門(mén)V1．1，收集或排放最終濃液；（5）操作過(guò)程中，如需要清水沖洗或化學(xué)清洗，在清洗罐中加入清水或化學(xué)清洗溶液，關(guān)閉閥門(mén)V1、V1．1、V2．1、V3，打開(kāi)閥門(mén)V2，正常操作系統(tǒng)，定時(shí)從取樣口V2．1和V3取樣分析清洗液和蒸餾水的水質(zhì)以檢測(cè)清洗效果。

主要考察指標(biāo)：清水產(chǎn)生量、產(chǎn)水水質(zhì)、濃水濃度及狀態(tài)，除加熱器以外的電力能耗。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）

表4 淡鹽水兩段濃縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)摘要

4.2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明

（1）隨著鹽水逐級(jí)濃縮，濃水NaCl含量逐漸提高，最終高達(dá)307 g/L，達(dá)到理想濃縮濃度；（2）產(chǎn)水電導(dǎo)率約為110～135 μs/cm，小于200 μs/cm；（3）隨著原水NaCl含量的提高，LEMON系統(tǒng)潤(rùn)濕現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，但產(chǎn)水水質(zhì)基本不受影響。PTFE核心組件經(jīng)干燥處理后，膜性能基本可得到恢復(fù)，重復(fù)試驗(yàn)濃縮效果基本一致。

4.3 應(yīng)用研究分析

淡鹽水原水NaCl含量205～210g/L，經(jīng)LEMON減量濃縮后，濃水NaCl含量平均達(dá)到（305±5）g/L。

（1）鹽水濃縮減量，鹽分濃度得到提高，滿足電解裝置濃度要求，無(wú)需精制可直接進(jìn)入電解槽；（2）無(wú)需預(yù)處理單元，無(wú)其他物質(zhì)添加，無(wú)二次污染產(chǎn)生，滿足企業(yè)安全環(huán)保要求；（3）生成優(yōu)質(zhì)產(chǎn)水，電導(dǎo)率小于200 μs/cm，達(dá)到新鮮水水質(zhì)要求；（4）長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定，LEMON設(shè)定清洗環(huán)節(jié)，確保裝置的高效穩(wěn)定的運(yùn)行，由于裝置過(guò)流部件為PTFE材質(zhì)，有效清洗過(guò)后，可恢復(fù)濃縮減量能力；（5）可利用現(xiàn)場(chǎng)低品位廢熱，即廠區(qū)廢閥氣或熱水（80～90℃），除熱源能源外，LEMON單元的電耗，可維持在2～5kW·h；（6）LEMON單元采用模塊化設(shè)計(jì)理念，布局緊湊，占地面積小，尤其適合用地緊張的改造項(xiàng)目。

5 應(yīng)用效益預(yù)測(cè)（見(jiàn)表5）

表5 應(yīng)用和效益預(yù)測(cè)

電費(fèi)以0．6元/kW·h計(jì)算，年運(yùn)行時(shí)間按8 000 h計(jì)算。

濃縮減量后的鹽水含量提濃至 （305±5）g/L可直接進(jìn)入電解槽電解，無(wú)需進(jìn)入精制單元，無(wú)需額外添加工業(yè)NaCl提高濃度，降低一次鹽水精制單元負(fù)荷的同時(shí)，延緩樹(shù)脂塔再生周期，大幅度降低了離子膜燒堿運(yùn)營(yíng)成本，特別針對(duì)采用鹵水制堿工藝的企業(yè)，節(jié)約了大量的工業(yè)鹽使用量，成本節(jié)省可觀。

6 結(jié)語(yǔ)

Application research of new brine concentration technology in production of ion-exchange membrane caustic soda

YANG Xing-juan，SHI Zhi-wei
（Beijing China Science R esources and Environment Technology Co．,Ltd．,Beijing 100080，China）

Descibed the design principles of LEMONmembrane distillation technology for brine concentrated，and its application in the ionic membrane caustis soda installtion．

caustic soda；brine；concentrate；application

TQ114．26+1

B

1009－1785(2016)12－0008－03

2016－08－12