鹽水工序預(yù)處理工藝的替代

馬龍，李楊，武磊

(內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000)

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“君正化工”)22萬t/a燒堿裝置一次鹽水工序采用傳統(tǒng)的預(yù)處理+膜過濾工藝(兩條預(yù)處理管線為5臺(tái)并聯(lián)的膜過濾器供應(yīng)鹽水)，自2009年10月開車以來，未進(jìn)行過整體維修。預(yù)處理器(Vn=1 185 m3)設(shè)計(jì)使用壽命為8年，2016年檢修期間發(fā)現(xiàn)兩條管線的預(yù)處理器均腐蝕嚴(yán)重，清液管堵塞，嚴(yán)重制約一次鹽水負(fù)荷的提升，同時(shí)存在一定的安全隱患。

(1)筒體腐蝕泄漏。

預(yù)處理器內(nèi)壁玻璃鱗片防腐層大面積老化脫落，鹽水進(jìn)一步腐蝕設(shè)備筒體，造成設(shè)備外漏。主要解決方法是在設(shè)備外表面局部貼補(bǔ)焊，但由于貼補(bǔ)部位的鋼板未涂刷玻璃鱗片，僅能夠維持使用。

(2)內(nèi)構(gòu)件腐蝕變形，拉筋脫落。

內(nèi)構(gòu)件上的玻璃鱗片老化脫落，鹽水進(jìn)一步腐蝕內(nèi)構(gòu)件，造成筒體滲漏，內(nèi)構(gòu)件變形、脫落，一方面影響鹽水預(yù)處理效果，另一方面存在垮塌風(fēng)險(xiǎn)，具有較大安全隱患。針對(duì)內(nèi)構(gòu)件腐蝕變形暫無適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。

(3)清液管堵塞。

單臺(tái)預(yù)處理器出口設(shè)計(jì)有46根清液管(Φ89×6)，預(yù)處理器內(nèi)的鹽水整體采用自流，鹽水流速較慢，長(zhǎng)期運(yùn)行后清液管內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重，影響單線生產(chǎn)負(fù)荷的提升，一旦進(jìn)液流量高于清液管的出水能力，將造成鹽水溢流，由上排泥口排入鹽泥池。

2 改進(jìn)思路

針對(duì)預(yù)處理器存在的問題，決定從以下兩方面解決：過濾工藝不變，維修預(yù)處理器；更換過濾工藝。

2.1 維修預(yù)處理器

在正常生產(chǎn)期間，君正化工一次鹽水工序的A、B兩條管線中單線鹽水流量控制在130～160 m3/h。通過調(diào)研了解到，維修單臺(tái)預(yù)處理器需約60天。在維修預(yù)處理器期間，一次鹽水工序相當(dāng)于半負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)君正化工的整體生產(chǎn)計(jì)劃造成較大影響。因此，如果維修預(yù)處理器，必須配套新建1臺(tái)預(yù)處理器，將現(xiàn)有預(yù)處理器逐臺(tái)切出系統(tǒng)進(jìn)行維修。初步預(yù)算新建+維修預(yù)處理器(單臺(tái))總投資人民幣700萬元左右(新建550萬元+維修150萬元)，工期150天(新建90天+維修60天)，工期較長(zhǎng)，一次性投資較大；另外，在下一個(gè)壽命周期內(nèi)，仍然存在設(shè)備本體及內(nèi)構(gòu)件腐蝕泄漏的問題。

2.2 更換過濾工藝

隨著鹽水過濾工藝的進(jìn)步，氯堿行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)有機(jī)膜、無機(jī)膜過濾工藝。其中有機(jī)膜SST膜過濾器無需配套預(yù)處理器，該膜組安裝形式與原鹽水過濾器膜組相同，只需要通過簡(jiǎn)單配管，將原預(yù)處理器切出系統(tǒng)，并將鹽水過濾器膜組替換為SST膜，就能夠達(dá)到過濾及生產(chǎn)要求。SST膜與原鹽水過濾器膜主要性能參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1 SST膜與原鹽水過濾器膜的主要性能參數(shù)對(duì)比

由表1可以看出：與原鹽水過濾膜相比，SST膜在過濾面積、過濾通量方面有較大的優(yōu)勢(shì)。如果SST膜過濾能夠替代原有預(yù)處理+膜過濾工藝，一方面將徹底解決預(yù)處理器腐蝕泄漏及維修困難的問題，另一方面將極大縮短工藝流程，避免預(yù)處理返渾的問題。另外，由于單純采用膜過濾，對(duì)鹽水中鈣鎂配比沒有要求，對(duì)后期工業(yè)鹽摻配大有益處。

通過以上對(duì)比，君正化工確定采用SST膜進(jìn)行工藝替換。

3 SST膜分步替代實(shí)施方案

由于SST膜在內(nèi)陸地區(qū)應(yīng)用較少，大部分用于原料為海鹽的氯堿企業(yè)，海鹽粗鹽水中機(jī)械性雜質(zhì)較少，而君正化工不使用海鹽，完全替代仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)極大地影響一次鹽水的生產(chǎn)負(fù)荷。因此，提出SST膜分步替代實(shí)施方案。

君正化工共5臺(tái)鹽水過濾器，首先對(duì)其中3臺(tái)鹽水過濾器膜組進(jìn)行更換，并在檢修期間配置A線預(yù)處理器短路管線。A線預(yù)處理器切出系統(tǒng)后，觀察鹽水過濾效果及過濾器使用情況，根據(jù)過濾器出口鹽水指標(biāo)、進(jìn)口壓力、酸洗周期及單線鹽水流量驗(yàn)證SST膜在進(jìn)水水質(zhì)半返渾(A線預(yù)處理器切出系統(tǒng)，B線預(yù)處理器仍然帶入系統(tǒng))情況下的運(yùn)行效果。如果SST過濾膜無法滿足生產(chǎn)，也能夠在較短時(shí)間內(nèi)重新恢復(fù)A線預(yù)處理器配管，保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；如果運(yùn)行效果良好，則逐步替代剩余2臺(tái)鹽水過濾器的膜組，并將預(yù)處理器B切出系統(tǒng)。

同時(shí)，為了進(jìn)一步確保鹽水過濾效果，可根據(jù)需要對(duì)原預(yù)處理器進(jìn)行簡(jiǎn)單維修(拆除內(nèi)構(gòu)件，在筒體內(nèi)壁重新涂刷玻璃鱗片)并帶入系統(tǒng)，起澄清作用，進(jìn)一步延長(zhǎng)鹽水過濾器的過濾時(shí)間和酸洗周期。

4 實(shí)施及調(diào)試過程

4.1 A線預(yù)處理器切出系統(tǒng)的實(shí)施及調(diào)試

根據(jù)前期制定的分步實(shí)施方案及各臺(tái)鹽水過濾器膜組運(yùn)行情況，2019年6—8月，君正化工將1#、2#、5#鹽水過濾器膜組更換為SST膜，并在2019年8月檢修期間完成A線預(yù)處理器短路管線的配置。為保證膜組強(qiáng)度，避免SST膜因過濾壓力過高而受損，君正化工在SST膜內(nèi)安裝了龍骨。預(yù)處理器短路管線配置如圖1所示。

P-404A/B/C/D—粗鹽水泵；Z-402A/B—加壓溶氣罐；V-405A/B—預(yù)處理器；R-401A—反應(yīng)槽。

一次鹽水裝置正常開車投用后，8月23日，由于預(yù)處理器清液彎頭泄漏，B線停車，A線單獨(dú)運(yùn)行。粗鹽水流量穩(wěn)定在260 m3/h，最高300 m3/h，5臺(tái)過濾器(3臺(tái)更換了過濾膜，2臺(tái)未更換)滿足生產(chǎn)要求。各臺(tái)鹽水過濾器進(jìn)口壓力穩(wěn)定，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。分析各臺(tái)鹽水過濾器出水指標(biāo)，均達(dá)到要求，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表2 各臺(tái)鹽水過濾器進(jìn)口壓力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由于取消了預(yù)處理器，鹽水過濾器酸洗周期縮短至7天。在酸洗過程中，觀察到3#、4#鹽水過濾器花板以下污物較多，1#、2#、5#過濾器污物較少，說明1#、2#、5#鹽水過濾器膜組(SST膜)抗污染能力較強(qiáng)。1#、2#、5#任一臺(tái)鹽水過濾器膜組在酸洗過程(約30 min)中，如1#鹽水過濾器進(jìn)行酸洗，由于總體過濾通量不足，2#～5#鹽水過濾器進(jìn)水流量偏大，導(dǎo)致緩沖槽液位上漲，最高漲至80%左右。為保證運(yùn)行鹽水過濾器過濾壓力小于84 kPa，一次鹽水裝置須降量運(yùn)行，最低鹽水流量降至130 m3/h，系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大，對(duì)一次鹽水罐的液位有一定的影響。

表3 各臺(tái)鹽水過濾器出水指標(biāo)

調(diào)試結(jié)論：SST膜安裝后，鹽水過濾器過濾面積、過濾通量有極大的提升，SST膜抗污染能力較強(qiáng)，在正常運(yùn)行期間能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)處理器的完全替代；但在SST膜鹽水過濾器(1#、2#、5#)酸洗期間，過濾通量無法滿足生產(chǎn)要求。

4.2 3#、4#鹽水過濾器膜組替換及備用鹽水管線的實(shí)施

粗鹽水泵出口管路中，由于存在Mg(OH)2、Ca(OH)2和CaCO3，長(zhǎng)期運(yùn)行過程中管路內(nèi)壁結(jié)垢，堵塞嚴(yán)重，須定期清理。為避免粗鹽水管路堵塞影響系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，2020年8月，君正化工重新配置預(yù)處理器B短路管線，實(shí)現(xiàn)粗鹽水A、B線管路的切換，保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。

為了解決1#、2#、5#鹽水過濾器酸洗期間過濾通量不足導(dǎo)致緩沖槽液位上漲，一次鹽水降量運(yùn)行的問題，君正化工逐臺(tái)將3#、4#鹽水過濾器進(jìn)行SST膜替換。3#、4#鹽水過濾器SST膜替換完成后，由于過濾通量增大，酸洗期間緩沖槽液位穩(wěn)定在低位，無上漲趨勢(shì)。

這樣，君正化工完成全部鹽水過濾器SST膜的更換，實(shí)現(xiàn)了膜過濾工藝對(duì)預(yù)處理+膜過濾工藝的整體替代，并徹底解決了預(yù)處理器壽命到期、維修困難的問題。另外，膜過濾器對(duì)于粗鹽水中的鈣鎂雜質(zhì)比例沒有要求，擴(kuò)大了君正化工的工業(yè)鹽采購(gòu)范圍，為降低生產(chǎn)成本提供了條件。

5 結(jié)語

君正化工采用分步實(shí)施的方式，實(shí)現(xiàn)了SST膜過濾工藝對(duì)預(yù)處理+膜過濾工藝的整體替代，避免了預(yù)處理器壽命到期、維修困難對(duì)生產(chǎn)的影響。SST膜在君正化工已連續(xù)運(yùn)行3年，過濾壓力、鹽水流量、過濾鹽水指標(biāo)穩(wěn)定，該改造項(xiàng)目對(duì)于推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。