一次鹽水膜裝置優(yōu)化改造運(yùn)行小結(jié)

邵芳，周紅燕

（新疆天業(yè)化工有限責(zé)任公司，新疆石河子832000）

一次鹽水膜裝置優(yōu)化改造運(yùn)行小結(jié)

邵芳，周紅燕

（新疆天業(yè)化工有限責(zé)任公司，新疆石河子832000）

通過(guò)對(duì)原有膜法除硝裝置的工藝控制過(guò)程、安全保護(hù)裝置、膜處理運(yùn)行參數(shù)、高壓泵聯(lián)鎖等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使運(yùn)行過(guò)程更加優(yōu)化，提高設(shè)備生產(chǎn)率及利用率，有效減少操作人員配置，延長(zhǎng)了膜裝置的使用壽命。

鹽水精制；膜分離；優(yōu)化；小結(jié)

一次鹽水工藝膜裝置中，鹽水中硫酸根含量高低對(duì)離子膜的壽命有著至關(guān)重要的影響，為了延長(zhǎng)其使用壽命，系統(tǒng)內(nèi)硫酸根含量必須始終控制在最低，并將硫酸根以芒硝形式從系統(tǒng)中分離出來(lái)。新疆天業(yè)化工有限責(zé)任公司膜法除硫酸根項(xiàng)目自2009年擴(kuò)建技改，已經(jīng)運(yùn)行至今，此技術(shù)代替了原有氯化鋇溶液除硫酸根的工藝技術(shù)，工藝得到了優(yōu)化提升，減少了輔料消耗，并且得到產(chǎn)品芒硝，提高了經(jīng)濟(jì)效益。膜裝置經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在以往的運(yùn)行基礎(chǔ)上又對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)改造及提升，使自動(dòng)化控制水平得以全面適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)裝置。

該工藝改造借助現(xiàn)有的氯堿裝置，采用高壓法工藝，即膜過(guò)濾工序。膜的操作壓力高于3 MPa，濃縮液硫酸鈉的質(zhì)量濃度在80 g/L左右。但前處理工序的pH值是否穩(wěn)定、膜過(guò)濾使用壽命和后續(xù)硫酸鈉的結(jié)晶堵塞等問(wèn)題影響著膜裝置是否安全穩(wěn)定運(yùn)行，具體改造總結(jié)如下。

1 工藝改造概述

1.1 膜裝置運(yùn)行過(guò)程的生產(chǎn)現(xiàn)狀

脫氯淡鹽水經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的前處理工序后，通過(guò)進(jìn)料泵進(jìn)入膜過(guò)濾系統(tǒng)（MRO）。在膜過(guò)濾單元，鹽水被分離成滲透液和濃縮液。硫酸根含量比較少的流體屬于滲透液，在低壓下從每級(jí)膜殼中脫析出來(lái)，從每個(gè)外殼出來(lái)的滲透液匯流在一起，然后回到一次鹽水系統(tǒng)中；濃縮液的最佳質(zhì)量濃度控制在40 g/L左右，且隨著進(jìn)料中硫酸鈉濃度的增大而增大。因?yàn)閷⑴帕谐身樞虻哪?nèi)進(jìn)行逐級(jí)過(guò)濾分離，濃縮液將通過(guò)后下一道處理工序另行處理。此裝置中使用的膜具有選擇性去除硫酸根的能力，另外，膜過(guò)濾是低壓過(guò)濾，一般運(yùn)行壓力低于2 MPa。這樣的運(yùn)行壓力不僅節(jié)省了高壓泵的能耗，使運(yùn)行的能耗更低，而且保證了膜在較低壓力狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)膜壽命的延長(zhǎng)起關(guān)鍵性作用。但這種流程設(shè)計(jì)存在以下缺點(diǎn)。

（1）脫氯淡鹽水進(jìn)高壓泵之前是切斷閥，當(dāng)高壓泵開(kāi)始運(yùn)行前，系統(tǒng)中切斷閥直接打開(kāi)，由高壓變頻控制高壓泵及膜裝置的壓力由此相對(duì)較為困難，壓力升高過(guò)快。

（2）高壓泵停止運(yùn)行后脫氯淡鹽水逐步減少，返回淡鹽水貯槽，在這一過(guò)程中，還有一些淡鹽水陸續(xù)進(jìn)入膜裝置系統(tǒng)中，給膜裝置造成了較高的壓力，不利于膜裝置的運(yùn)行。

1.2 膜裝置的技術(shù)改造

為了使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，且延長(zhǎng)膜的使用壽命，將系統(tǒng)中原調(diào)節(jié)閥及切斷閥位置進(jìn)行相應(yīng)改造，減少其在系統(tǒng)中的壓力阻尼，從而使高壓泵及膜裝置更加穩(wěn)定地運(yùn)行，改造后具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）高壓泵運(yùn)行前使用調(diào)節(jié)閥，根據(jù)泵前壓力慢慢調(diào)節(jié)，使流量緩慢增長(zhǎng)，使膜裝置運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。

（2）高壓泵變頻降為0后，完全打開(kāi)切斷閥，使膜裝置中不再進(jìn)淡鹽水。

1.3 改造前后效果對(duì)比分析

改造前后流程畫(huà)面對(duì)比分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 改造前流程畫(huà)面

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造

2.1 高壓泵工藝聯(lián)鎖自動(dòng)化改造

4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化原則：模塊化原則要求整個(gè)系統(tǒng)的功能均應(yīng)得到清楚劃分，用戶界面也應(yīng)確保簡(jiǎn)潔易懂，為操作人員的管理及用戶的使用提供便利。

該公司于2013年將一次鹽水系統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)由原來(lái)的西門(mén)子PLC 300系統(tǒng)更換為橫河CS3000DCS控制系統(tǒng)。現(xiàn)CS3000系統(tǒng)共有2個(gè)節(jié)點(diǎn)單元，模擬量輸入卡件5塊，模擬量輸出卡件3塊，開(kāi)關(guān)量輸入卡件2塊，開(kāi)關(guān)量輸出卡件1塊，PT100卡件2塊。更改后的系統(tǒng)軟件和硬件點(diǎn)數(shù)余量較大，并且增加硬件及軟件控制點(diǎn)數(shù)時(shí)，在系統(tǒng)中操作設(shè)置都很方便。膜裝置的運(yùn)行狀況除了鹽水質(zhì)量外，很大程度上由高壓泵的運(yùn)行狀況決定，原有高壓泵的聯(lián)鎖有10個(gè)運(yùn)行參數(shù)分別會(huì)導(dǎo)致高壓泵狀態(tài)立即停止，在這個(gè)過(guò)程中膜裝置中的壓力由1700kPa直接變?yōu)榱?，?dǎo)致壓力下降過(guò)快，大大影響了膜裝置的使用壽命，因此，高壓泵聯(lián)連控制改造勢(shì)在必行。

2.2 高壓泵運(yùn)行控制程序的改造

此改造在本著維護(hù)高壓泵和膜裝置設(shè)備安全和各運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)變化的原則，最大程度消除隱患，減少人員手動(dòng)干預(yù)操作，通過(guò)系統(tǒng)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)高壓泵的自動(dòng)開(kāi)啟、自動(dòng)停止、聯(lián)鎖跳停。通過(guò)CS3000中的ST16功能塊實(shí)現(xiàn)高壓泵和膜裝置的控制聯(lián)鎖。

（1）導(dǎo)致高壓泵跳停聯(lián)鎖在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加11.12項(xiàng)。使聯(lián)連更加完整。

（2）高壓泵聯(lián)鎖停車(chē)由原來(lái)的變頻控制直接從75 Hz調(diào)整降為0，更改為分時(shí)段慢慢降，變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)聯(lián)連如下。

a.聯(lián)鎖停車(chē)5 s后高壓泵變頻BF-8201.PV=70；

b.聯(lián)鎖停車(chē)10 s后高壓泵變頻BF-8201.PV=60；

c.聯(lián)鎖停車(chē)15 s后高壓泵變頻BF-8201.PV=50；

e.聯(lián)鎖停車(chē)25 s后高壓泵變頻BF-8201.PV=20；

f.聯(lián)鎖停車(chē)30 s后高壓泵變頻BF-8201.PV=0。

（3）增加高壓泵的一鍵啟動(dòng)和一鍵停車(chē)程序，在流程畫(huà)面上顯示為按鈕，方便人員操作。

2.3 高壓泵自動(dòng)化改造前后效果分析

此項(xiàng)改進(jìn)不僅提升了自動(dòng)化水平，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是在高壓泵開(kāi)停車(chē)過(guò)程中系統(tǒng)自動(dòng)緩慢調(diào)節(jié)變頻器的頻率，達(dá)到了穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的效果，保護(hù)了膜裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，延長(zhǎng)了裝置的使用壽命，使生產(chǎn)工藝過(guò)程更加安全，更加平穩(wěn)高效的為企業(yè)的效益做出貢獻(xiàn)。改造前高壓泵跳停泵前曲線見(jiàn)圖3，改造后高壓泵跳停泵前曲線見(jiàn)圖4。

圖2 改造后流程畫(huà)面

圖3 改造前高壓泵跳停曲線

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)膜裝置的工藝管線及其聯(lián)鎖控制改造，有效解決了設(shè)備結(jié)晶堵塞、壓力控制不穩(wěn)定等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。在一定程度上提高了生產(chǎn)裝置運(yùn)行效率，改造前膜裝置的使用壽命平均為2年，改造后，由于停車(chē)過(guò)程中壓力實(shí)現(xiàn)了緩慢地下降，大大提高了膜裝置的使用壽命。在生產(chǎn)過(guò)程中只有通過(guò)不斷地積累、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)工藝及裝置的不斷優(yōu)化和精細(xì)化改進(jìn)，才能適應(yīng)市場(chǎng)變化，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

Optimization operation summary of brine membrane device

SHAO Fang，ZHOU Hong-yan
（Xinjiang Tianye Chemical Co.,Ltd.,Shihezi 832000，China）

Such as the technology，the process control of original membrane，the safety protection devices，the parameters of membrane processing and high-pressure pump production have be improved.Using the optimal control scheme，the system could arrive to high efficiency and quick control effect.The membrane method was more economic.

brine refining；membrane separation；optimization；summary

圖4 改造后高壓泵跳停曲線

TQ114.26+1

：B

：1009－1785(2017)05-0009-02

2016-11-24