無機(jī)陶瓷過濾膜運(yùn)行總結(jié)

劉 超

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司首期燒堿裝置于2005 年投產(chǎn)，截至2017 年燒堿產(chǎn)能達(dá)50 萬t。該公司全部采用離子膜法制堿工藝，隨著燒堿產(chǎn)能提升，一次鹽水工序也在原有建設(shè)基礎(chǔ)上，通過設(shè)備換代、技術(shù)革新、采用新工藝提高鹽水產(chǎn)能來滿足生產(chǎn)需求，目前形成預(yù)處理器+凱膜、陶瓷膜共同運(yùn)行的模式。較預(yù)處理器+凱膜生產(chǎn)模式，陶瓷膜鹽水精制系統(tǒng)的流程明顯縮短，設(shè)備數(shù)量、體積也大幅度減少，占地和建筑相應(yīng)投資減少且對(duì)原鹽的指標(biāo)要求低于預(yù)處理器+凱膜系統(tǒng)，通過陶瓷膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)凱膜預(yù)處理器產(chǎn)能，符合該公司當(dāng)前“吃粗糧”、降成本的發(fā)展要求。

1 無機(jī)膜過濾系統(tǒng)

1.1 工藝流程介紹

來自粗鹽水儲(chǔ)槽的鹽水按工藝要求加入氫氧化鈉，用加壓泵各自送入前反應(yīng)槽，并按工藝要求加入精制劑碳酸鈉后進(jìn)入后反應(yīng)桶，在反應(yīng)槽中發(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)的粗鹽水自流進(jìn)入中間槽再加入次氯酸鈉，然后用無機(jī)膜過濾供料泵經(jīng)粗鹽水過濾器濾除大于1.0 mm 的機(jī)械雜物后送往無機(jī)膜過濾單元。

無機(jī)膜過濾單元采用3 級(jí)串聯(lián)“錯(cuò)流”過濾方式，由膜過濾進(jìn)料泵送來的粗鹽水料液進(jìn)入粗過濾器經(jīng)循環(huán)罐、膜過濾循環(huán)泵先送入無機(jī)膜過濾器一級(jí)過濾組件過濾，一級(jí)組件出來的濃縮液進(jìn)入二級(jí)過濾組件過濾；二級(jí)過濾組件出來的濃縮液進(jìn)入三級(jí)過濾組件過濾。自無機(jī)膜過濾器三級(jí)過濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進(jìn)入鹽泥池，其余的回到循環(huán)罐與供料泵送來的粗鹽水混合，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，然后經(jīng)過濾循環(huán)泵回到無機(jī)膜過濾器內(nèi)循環(huán)過濾。各級(jí)過濾組件過濾出的精制過濾鹽水通過無機(jī)膜過濾器各級(jí)滲透清液出口管線排出，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，合格后的精鹽水進(jìn)入原系統(tǒng)的一次鹽水。

1.2 運(yùn)行程序

運(yùn)行程序包含粗過濾器過濾和反沖、無機(jī)膜過濾器滲透和反沖、反沖罐補(bǔ)液程序。其中，達(dá)到計(jì)時(shí)器結(jié)束時(shí)，粗過濾器逐個(gè)反沖。反沖時(shí)間間隔可根據(jù)運(yùn)行情況更改。

1.3 陶瓷膜正常滲透和反沖系統(tǒng)

滲透狀態(tài)：無機(jī)膜過濾器正常運(yùn)行狀態(tài)：一級(jí)滲透液閥、二級(jí)滲透液閥、三級(jí)滲透液開啟；一級(jí)反沖閥、二級(jí)反沖閥、三級(jí)反沖閥、膜排氣閥關(guān)閉。

反沖系統(tǒng)：共三級(jí)滲透，每級(jí)滲透均由各自滲透?jìng)?cè)出液。

一級(jí)滲透反沖：一級(jí)滲透液閥關(guān)、一級(jí)反沖閥開，反沖后一級(jí)滲透液閥開、一級(jí)反沖閥關(guān)；

二級(jí)滲透反沖：二級(jí)滲透液閥關(guān)、二級(jí)反沖閥開，反沖后一級(jí)滲透液閥開、二級(jí)反沖閥關(guān)；

三級(jí)滲透反沖：三級(jí)滲透液閥關(guān)、三級(jí)反沖閥開，反沖后三級(jí)滲透液閥開、三級(jí)反沖閥關(guān)。

（注：各級(jí)反沖時(shí)間可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整，一般控制在5～8 s）

補(bǔ)液程序：補(bǔ)液條件直接取決于反沖罐液位，即反沖罐液位的報(bào)警值設(shè)定后通過聯(lián)鎖程序來確定補(bǔ)液。補(bǔ)液前補(bǔ)壓閥門關(guān)閉，泄壓閥門打開。反沖罐補(bǔ)液程序啟動(dòng)，補(bǔ)液自動(dòng)閥控制。

2 陶瓷膜聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

為確保證陶瓷膜安全平穩(wěn)運(yùn)行并保護(hù)本體膜管，延長陶瓷膜運(yùn)行時(shí)間及膜管使用壽命，通過生產(chǎn)運(yùn)行總結(jié)對(duì)陶瓷膜的自動(dòng)運(yùn)行設(shè)置了相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置。鹽水陶瓷膜控制聯(lián)鎖見表1。

表1 鹽水陶瓷膜控制聯(lián)鎖

3 運(yùn)行特點(diǎn)

3.1 優(yōu)勢(shì)

（1）工藝流程短，節(jié)省占地及費(fèi)用，采用該技術(shù)，整個(gè)鹽水精制系統(tǒng)的流程大幅縮短，設(shè)備也大幅減少，占地和建筑面積小。該技術(shù)特別適用于改擴(kuò)建項(xiàng)目或擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，利用現(xiàn)有鹽水裝置的閑置場(chǎng)地及廠房、建筑，就能夠完成一次鹽水增產(chǎn)的目的。

（2）過濾鹽水質(zhì)量高，陶瓷膜過濾精度高，由于無機(jī)膜平均過濾孔徑為40 nm，且孔徑分布窄，過濾后鹽水中的Ca2++Mg2+≤1 mg/L、SS≤0.5×10-6，鹽水質(zhì)量穩(wěn)定。

3.2 缺陷或不足

（1）酸洗操作時(shí)間長、操作繁瑣，陶瓷膜酸洗操作時(shí)為保證酸洗效果，在酸進(jìn)入陶瓷膜酸循環(huán)一定時(shí)間后逐級(jí)打開滲透下排液閥，酸洗單個(gè)機(jī)腔，酸洗前后還要逐級(jí)進(jìn)行水洗操作，大大增加了操作的繁瑣與勞動(dòng)量。

（2）線性雜物易堵塞膜管進(jìn)口，影響膜組正常運(yùn)行，原鹽中附帶的許多雜物，如草根、石渣、木屑、纖維網(wǎng)絲等，在進(jìn)膜之前均安裝粗過濾器進(jìn)行攔截。粗過濾器濾網(wǎng)攔截1 mm 孔徑以上雜物，但如草根、纖維網(wǎng)絲等細(xì)長線狀雜物會(huì)有部分通過濾網(wǎng)進(jìn)入膜體。而細(xì)小絲狀物在進(jìn)入通道與碳酸鈣等形成搭橋，從而堵塞膜通道逐漸堵塞膜進(jìn)口，造成陶瓷膜進(jìn)口壓力增加、循環(huán)量減小、產(chǎn)量下降。

（3）陶瓷膜裝置的潛在風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、膜管老化或破損造成鹽水指標(biāo)不合格，單機(jī)檢修時(shí)間長。

4 結(jié)語

無機(jī)陶瓷膜過濾工藝流程短，生產(chǎn)合格鹽水周期短，短時(shí)間內(nèi)就可快速彌補(bǔ)鹽水供應(yīng)不足問題；預(yù)處理系統(tǒng)抗泥沙不溶物性能力強(qiáng)，在鹽中不溶物較多時(shí)短暫提高預(yù)處理器運(yùn)行量防止陶瓷膜堵塞淤積。如何發(fā)揮陶瓷膜短流程生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)處理系統(tǒng)形成產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)，降低一次鹽水運(yùn)行成本，維持生產(chǎn)的高效、可靠性是關(guān)鍵。通過運(yùn)行摸索，該生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益明顯。