陶瓷膜鹽水精制技術(shù)應(yīng)用

李長嶺（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

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陶瓷膜鹽水精制技術(shù)應(yīng)用

李長嶺
（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

摘 要：介紹了陶瓷膜鹽水精制裝置在唐山三友氯堿有限責(zé)任公司的應(yīng)用規(guī)程，與凱膜工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對比。

關(guān)鍵詞：陶瓷膜；運(yùn)行工藝；故障處理

0　引言

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司（以下簡稱“三友氯堿”）隸屬于唐山三友集團(tuán)分公司，目前離子膜燒堿裝置能力為50萬t/a。2013年擴(kuò)建一次鹽水裝置時(shí)，選用久吾陶瓷膜裝置2臺，2015年50萬燒堿擴(kuò)建時(shí)，又增加陶瓷膜裝置一臺?，F(xiàn)階段為凱膜和陶瓷膜工藝共同使用，通過平衡凱膜和陶瓷膜工藝的鹽水用量實(shí)現(xiàn)原鹽成本最低。

1　凱膜工藝和陶瓷膜工藝對比：

1.1凱膜工藝的缺陷

（1）工藝流程長： 該工藝需加壓溶氣罐加壓后經(jīng)預(yù)處理器除去鎂離子，再經(jīng)過反應(yīng)槽反應(yīng)到凱膜過濾器除去鈣離子。反應(yīng)流程過長，產(chǎn)能越大預(yù)處理器越容易返渾。一旦出現(xiàn)返渾，至少需要3-7小時(shí)才能恢復(fù)，影響一次精鹽水供給。

（2）鹽質(zhì)適應(yīng)能力差。為節(jié)約成本，大多數(shù)廠家均采用洗鹽和原鹽混合上鹽模式。預(yù)處理器設(shè)備對原鹽的含鎂要求比較嚴(yán)格，在現(xiàn)有采購原鹽中，只有極少數(shù)原鹽能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)原鹽的含鎂量均不合格。因此在生產(chǎn)中，原鹽的使用比例始終受限。

1.2陶瓷膜優(yōu)勢及特點(diǎn)

（1）節(jié)省占地、投資：整個(gè)鹽水精制系統(tǒng)的流程短，設(shè)備數(shù)量少、體積小，占地和建筑相應(yīng)投資減少。在擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目上，無需新增設(shè)備用地，利用現(xiàn)有廠房、建筑，就能提高一倍以上的一次鹽水能力。

（2）操作簡單：該工藝流程短，控制點(diǎn)少，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。鹽水精制時(shí)間短約0.5小時(shí)反應(yīng)時(shí)間，只要保證有穩(wěn)定的化鹽水即可保證精鹽水量。

（3）節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，提高鹽水質(zhì)量：降低生產(chǎn)成本的同時(shí)也降低一次鹽水中鐵離子含量，能有效緩解精鹽水鐵離子含量高的問題。

（4）對鹽質(zhì)要求低。因陶瓷膜采用“錯(cuò)流”過濾模式，大大降低了對鹽質(zhì)的要求，比較適合使用我公司現(xiàn)有原鹽。預(yù)計(jì)可提高原鹽用量16萬噸/年，年創(chuàng)效400萬元以上。

2　陶瓷膜運(yùn)行工藝簡介

2.1過濾前精制原理

（1）碳酸鈉除鈣離子。在粗鹽水中加入碳酸鈉溶液，使其和鹽水中的Ca2+反應(yīng)，生成不溶性的碳酸鈣沉淀，其反應(yīng)式如下：

為了保證反應(yīng)完全并將Ca2+除凈，碳酸鈉的加入量必須超過反應(yīng)式的理論需要量，本工藝控制碳酸鈉的過堿量在0.2～0.7g/l左右。

（2）氫氧化鈉除鎂離子。在粗鹽水中加入氫氧化鈉溶液，使其和鹽水中的Mg2+反應(yīng)，生成不溶性的Mg（OH）2沉淀，其反應(yīng)式如下：

為了保證反應(yīng)完全并將Mg2+除凈，氫氧化鈉的加入量必須超過反應(yīng)理論需要量，本工藝控制氫氧化鈉過堿量為0.2～0.4g/l左右。

2.2工藝流程介紹

經(jīng)過化鹽后的粗鹽水流入粗鹽水儲(chǔ)槽，粗鹽水按工藝要求加入了氫氧化鈉后用加壓泵送入反應(yīng)桶，并按工藝要求加入精制劑碳酸鈉和次氯酸鈉后進(jìn)入后反應(yīng)桶，在后反應(yīng)桶中發(fā)生精制反應(yīng)，完成精制反應(yīng)的粗鹽水自流進(jìn)入中間槽，用無機(jī)膜過濾供料泵經(jīng)粗鹽水過濾器濾除大于1.0mm的機(jī)械雜物后送往無機(jī)膜過濾單元。

2.3過濾原理與操作控制

（1）過濾原理。膜的過濾方式一般分為終端過濾和錯(cuò)流過濾。凱膜過濾器就是終端過濾方式，陶瓷膜采用的是錯(cuò)流過濾方式。

（2）出液流量控制。保證出液正常，就要控制整個(gè)陶瓷膜系統(tǒng)的含固量，通過排出部分濃縮液控制系統(tǒng)內(nèi)含固量變化，一般控制了30-40%之間。

（3）反沖時(shí)間與方法。陶瓷膜進(jìn)行反沖時(shí)，根據(jù)原鹽的好壞反沖時(shí)間也不相同，一般在15-30分鐘反沖一次，反沖程序也是DCS自動(dòng)控制進(jìn)行，不需要人為參與。因陶瓷膜運(yùn)行時(shí)密閉帶壓式，所以反沖的鹽水壓力要比運(yùn)行壓力大，一般在0.5-0.6MPa。通過壓縮空氣加壓，反沖時(shí)打開自動(dòng)閥門將反沖液壓入膜內(nèi)進(jìn)行反沖。

（4）聯(lián)鎖與設(shè)定原因。為保證陶瓷膜本體膜管的使用安全，本裝置設(shè)置了相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置。主要為：進(jìn)口壓力：低低值為0.19MPa，高高值為0.4MPa延時(shí)60秒。原因是陶瓷膜進(jìn)口壓力太低，影響循環(huán)量，造成膜壁堵塞減少一次鹽水產(chǎn)量。進(jìn)口壓力太高，減少使用壽命，易造成膜管破裂。酸洗操作陶瓷膜運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著膜孔逐漸堵塞，膜的通量也變小產(chǎn)量降低，此時(shí)需對膜進(jìn)行酸洗操作。主要流程為將陶瓷膜切出系統(tǒng)，進(jìn)行放液水洗。然后用鹽酸泵將15%的鹽酸打進(jìn)膜內(nèi)酸洗膜壁后再回到酸罐內(nèi)，循環(huán)清洗。期間保證酸洗壓力在0.2左右，酸洗時(shí)間不低于30分鐘。結(jié)束后，在水洗置換，最后進(jìn)鹽水循環(huán)開車。

3　陶瓷膜改進(jìn)方向

3.1酸洗操作復(fù)雜

陶瓷膜酸洗操作是帶壓密閉式酸洗，為保證酸洗效果在酸洗前后還要水洗操作，大大增加了操作的難度與勞動(dòng)量。該酸洗操作完全可以通過增加自動(dòng)閥自動(dòng)設(shè)置完成，減少勞動(dòng)量同時(shí)也減少誤操作帶來的事故。但要增加許多調(diào)節(jié)閥，成本會(huì)增加很多。

3.2雜物堵塞膜進(jìn)口

原鹽在生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)冗^程因環(huán)境因素，會(huì)產(chǎn)生許多雜物，如草根、石渣、木屑、纖維網(wǎng)絲等。在傳統(tǒng)凱膜工藝中，雜物會(huì)在預(yù)處理器上下排泥過程排出系統(tǒng)，而陶瓷膜工藝在進(jìn)膜之前只有一道粗過濾器進(jìn)行攔截。雖然濾網(wǎng)攔截1mm孔徑以上雜物，但如草根、纖維網(wǎng)絲等細(xì)長形狀雜物會(huì)有部分通過濾網(wǎng)進(jìn)入膜體。從而逐漸堵塞膜進(jìn)口，造成陶瓷膜循環(huán)量減小、進(jìn)口壓力增加、產(chǎn)量下降。

3.3換膜、拆裝復(fù)雜

一臺陶瓷膜一般是有9組筒體原件組成，每組筒體原件由61根膜管。若泄漏一根膜管，就需將一組筒體整體拆裝，工作量較大。所幸膜只要正常運(yùn)行，5年內(nèi)一般不會(huì)出現(xiàn)損壞，我公司陶瓷膜運(yùn)行3年還未出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

4　結(jié)語

陶瓷膜鹽水精制工藝作為新一代一次鹽水處理設(shè)備，借助其自身優(yōu)點(diǎn)，將逐步替代凱膜精制工藝。雖然現(xiàn)在產(chǎn)品已更新到第三代，設(shè)計(jì)趨于成熟，過濾能力也較強(qiáng)，但目前存在的缺陷也是十分尖銳，尤其是前處理設(shè)備粗過濾器不能有效攔截纖維絲等雜物，導(dǎo)致膜進(jìn)口經(jīng)常堵塞問題，大大降低一次鹽水產(chǎn)能。如前期處理改用多級過濾或類似預(yù)處理器澄清設(shè)備將纖維絲類雜物去除，將有效增加陶瓷膜使用周期，保證一次鹽水穩(wěn)定供應(yīng)。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.033

作者簡介：李長嶺（1984-），男，河北衡水人，大專，助理工程師，主要從事：工藝設(shè)計(jì)。