HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

王士旭

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

【鹽 水】

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

王士旭

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

鹽水精制；一次鹽水；HVM膜過(guò)濾器；陶瓷膜過(guò)濾器

比較了HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)的特點(diǎn)及其在氯堿行業(yè)中的應(yīng)用情況。

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“唐山三友”)成立于2004年。自公司成立以來(lái)，燒堿產(chǎn)能不斷提升，截至2016年，燒堿產(chǎn)能已達(dá)51萬(wàn)t/a，全部采用離子膜電解裝置，其中燒堿系統(tǒng)分別為一線(xiàn)10萬(wàn)t/a、二線(xiàn)17萬(wàn)t/a、三線(xiàn)24萬(wàn)t/a。隨著燒堿系統(tǒng)的擴(kuò)建，一次鹽水系統(tǒng)經(jīng)歷了3次大規(guī)模配套的裝置擴(kuò)建、2次小規(guī)模裝置升級(jí)，現(xiàn)鹽水產(chǎn)能達(dá)到凱膜+預(yù)處理系統(tǒng)匹配的40萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能和陶瓷膜系統(tǒng)匹配的24萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能。

1 HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜工藝簡(jiǎn)介

1.1 HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)[1]

在出化鹽桶后的化鹽水中加入燒堿，在粗鹽水槽內(nèi)混合均勻，由加壓泵將粗鹽水送入加壓溶氣罐，在氣水混合器中與空氣混合，在壓力的作用下將空氣溶解在粗鹽水中。粗鹽水在通過(guò)文丘里混合器時(shí)與加入的絮凝劑氯化鐵混合，在進(jìn)入預(yù)處理器后，壓力突然下降，粗鹽水中的細(xì)微氣泡附著在懸浮物的表面，使懸浮物的表觀(guān)密度低于鹽水而上浮，形成的浮泥通過(guò)上排泥口排出；部分較大顆粒下沉，通過(guò)下排泥口排出；清液自清液出口流出。預(yù)處理后的粗鹽水除去了大部分(90%以上)的鎂離子和有機(jī)物，但含有大量的鈣離子。在后反應(yīng)槽中加入適量的Na2CO3，充分混合反應(yīng)30 min以上，除去鹽水中大部分的鈣離子，再進(jìn)入緩沖槽。鹽水靠重力流入HVM膜過(guò)濾器，過(guò)濾后的合格鹽水流入緩沖槽，加入亞硫酸鈉去除鹽水中的游離氯，再加入高純鹽酸和純水調(diào)節(jié)其pH值為9～11，最后流入一次鹽水儲(chǔ)罐，通過(guò)一次鹽水泵送至電解工序。

1.2 陶瓷膜系統(tǒng)簡(jiǎn)介[2-3]

來(lái)自粗鹽水儲(chǔ)槽的鹽水已按工藝要求加入了氫氧化鈉，再按工藝要求加入精制劑碳酸鈉后，由加壓泵送入反應(yīng)桶；在反應(yīng)桶中發(fā)生精制反應(yīng)，碳酸鈉與粗鹽水中的鈣離子完全反應(yīng)生成碳酸鈣結(jié)晶沉淀，氫氧化鈉與粗鹽水中的鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂膠體沉淀；完成精制反應(yīng)的粗鹽水自流入中間槽，加入次氯酸鈉后，由無(wú)機(jī)膜過(guò)濾供料泵送出，經(jīng)粗鹽水過(guò)濾器濾除粒徑大于1.0 mm的機(jī)械雜物后，送往無(wú)機(jī)膜過(guò)濾單元。無(wú)機(jī)膜過(guò)濾單元采用三級(jí)串聯(lián)“錯(cuò)流”過(guò)濾方式，用膜過(guò)濾進(jìn)料泵將粗鹽水料液送入粗過(guò)濾器，經(jīng)循環(huán)罐，再經(jīng)膜過(guò)濾循環(huán)泵送入無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器的一級(jí)過(guò)濾組件進(jìn)行過(guò)濾，自一級(jí)組件出來(lái)的濃縮液進(jìn)入二級(jí)過(guò)濾組件進(jìn)行過(guò)濾，自二級(jí)過(guò)濾組件出來(lái)的濃縮液進(jìn)入三級(jí)過(guò)濾組件進(jìn)行過(guò)濾。自無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器三級(jí)過(guò)濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例以一定的濃度排出一小部分進(jìn)入鹽泥池，其余的返回循環(huán)罐，與供料泵送來(lái)的粗鹽水混合，用于調(diào)整進(jìn)料液的固液比，實(shí)現(xiàn)控制濃縮液含固量和保證膜面流速的目的，再由過(guò)濾循環(huán)泵返回?zé)o機(jī)膜過(guò)濾器內(nèi)循環(huán)過(guò)濾。各級(jí)過(guò)濾組件過(guò)濾出的精制過(guò)濾鹽水通過(guò)無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器各級(jí)滲透清液出口排出，在靜態(tài)混合器加入亞硫酸鈉消除游離氯后，加鹽酸調(diào)整pH值；合格的精鹽水進(jìn)入原系統(tǒng)的精鹽水槽。

2 HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜系統(tǒng)對(duì)比

2.1 現(xiàn)場(chǎng)布局

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)占用空間及面積較大，匹配40萬(wàn)t/a燒堿裝置的凱膜+預(yù)處理系統(tǒng)占地面積約14 000 m2，加壓溶氣罐及精制劑高位槽高度為24.5 m。陶瓷膜系統(tǒng)占用空間及面積較小，唐山三友匹配24萬(wàn)t/a燒堿裝置的陶瓷膜系統(tǒng)占地面積約1 000 m2，陶瓷膜主體設(shè)備安裝高度為5.5 m。在粗鹽水槽前兩個(gè)系統(tǒng)工藝相同。如果陶瓷膜系統(tǒng)擴(kuò)建，可在HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

2.2 除雜方式及原鹽指標(biāo)要求

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)利用預(yù)處理器先除鎂，再用凱膜除鈣。即先除鎂后除鈣，最佳鈣鎂含量比例的要求為2∶1。HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)排泥方式為間歇性排泥，即通過(guò)上排泥及下排泥將粗鹽水中的鎂、有機(jī)物及泥沙排出系統(tǒng)，凱膜通過(guò)反沖及排渣將鈣排出系統(tǒng)。陶瓷膜系統(tǒng)同時(shí)去除鈣鎂，對(duì)原鹽中的鈣鎂指標(biāo)沒(méi)有要求。陶瓷膜系統(tǒng)排泥方式為持續(xù)性排泥，為保證陶瓷膜系統(tǒng)出液正常，陶瓷膜含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)須保持在10%～20%，因此，須持續(xù)性地外排濃縮液，保證陶瓷膜運(yùn)行穩(wěn)定。

2.3 鹽水產(chǎn)量穩(wěn)定性

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)中的后反應(yīng)槽雖然是反應(yīng)槽，但形成的碳酸鈣顆粒較大，導(dǎo)致部分碳酸鈣沉降，造成反應(yīng)槽出液管道堵塞。管道清理周期約1年1次，可利用大修時(shí)間進(jìn)行停車(chē)清理。陶瓷膜系統(tǒng)的無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，因膜表面的污染可能會(huì)導(dǎo)致通量變化，進(jìn)而使其過(guò)濾能力下降，須對(duì)膜表面進(jìn)行再生，使膜通量得到恢復(fù)，使膜過(guò)濾能力達(dá)到起始狀態(tài)。再生的方式為化學(xué)清洗?；瘜W(xué)清洗采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%的鹽酸對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗，使膜面徹底清潔，完全恢復(fù)過(guò)濾通量，清洗周期為15天1次，每次酸洗時(shí)間為5 h。

2.4 系統(tǒng)排水量

(1)HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)。預(yù)處理器每班每臺(tái)每次上排泥10 m3，上排泥量為120 m3/d；每班每臺(tái)每次下排泥20 m3，下排泥量為120 m3/d。預(yù)處理器排泥總量(V1)為：

V1=120+120=240(m3/d)。

凱膜排渣廢水量(V2)為：

V2=1.2×(24÷1.5)×10=192(m3/d)。

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)排泥總量(V3)為：

V3=V1+V2=240+192=432(m3/d)。

(2)陶瓷膜排泥廢水(V4)。陶瓷膜滿(mǎn)負(fù)荷情況下3N-402AB排泥量為25 m3/h，3N-402C排泥量為25 m3/h，則：

V4=(25+25)×24=1 200(m3/d)。

須注意：陶瓷膜排泥量受鹽質(zhì)變化影響較大。

3 HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)總結(jié)

3.1 HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)[2]

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)有如下5方面：①工藝流程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，與傳統(tǒng)工藝相比，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；②過(guò)濾精度穩(wěn)定、鹽水質(zhì)量穩(wěn)定；③處理能力大；④檢修或更換膜組不影響系統(tǒng)流量；⑤系統(tǒng)排污量低。

3.2 陶瓷膜系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)[3]

陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)有如下5方面：①優(yōu)質(zhì)鹽水中的ρ(Ca2+)+ρ(Mg2+)<1 mg/L，ρ(SS)<0.5 mg/L；②無(wú)需絮凝劑，節(jié)約成本，減少雜質(zhì)的帶入量；③占地面積小(新項(xiàng)目可減少30%以上的一次鹽水投資費(fèi)用)；④對(duì)原鹽中鈣鎂含量要求較低，能處理鎂含量嚴(yán)重高于鈣含量的原鹽；⑤反應(yīng)流程短，無(wú)需浮上桶，同時(shí)加入兩堿，直接過(guò)濾。

4 結(jié)語(yǔ)

HVM膜過(guò)濾系統(tǒng)與陶瓷膜系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，氯堿企業(yè)可根據(jù)自身情況選擇適宜的一次鹽水精制工藝。

[1] 張家杰.膜分離技術(shù)在鹽水精制中的應(yīng)用[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2006(6)：8-9.

[2] 王強(qiáng)，孫占瑞，韓飛.陶瓷膜鹽水精制技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)氯堿，2010(6)：5-6.

[3] 李繼周，李樂(lè)舜，馬英峰，等.陶瓷膜鹽水精制裝置運(yùn)行總結(jié)[J].中國(guó)氯堿，2009(10)：10-12.

[編輯：費(fèi)紅麗]

Characteristics and applications of HVM membrane filtration system and ceramic membrane filtration system

WANGShixu
(Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co., Ltd., Tangshan 063305, China)

brine refining; primary brine; HVM membrane filter; ceramic membrane filter

The characteristics of HVM membrane filtration system were compared with those of ceramic membrane filtration system. The applications of the two systems in chlor-alkali industry were summarized.

王士旭(1987—)，男，助理工程師，2011年畢業(yè)于河北科技大學(xué)，現(xiàn)就職于唐山三友氯堿責(zé)任有限公司。

2016-12-27

TQ114.261

B

1008-133X(2017)04-0006-02