6萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置運(yùn)行總結(jié)

陸衛(wèi)國(guó)，萬(wàn)紅輝

（南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司，江蘇南通226017）

6萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置運(yùn)行總結(jié)

陸衛(wèi)國(guó)，萬(wàn)紅輝

（南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司，江蘇南通226017）

介紹了6萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置的運(yùn)行情況，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了解決措施。強(qiáng)調(diào)了為保證電槽平穩(wěn)運(yùn)行應(yīng)注意的幾個(gè)方面。

二次鹽水精制；電解；連鎖停車(chē)；運(yùn)行周期

南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司6萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置引進(jìn)部分為二次鹽水精制、電解和脫氯工序，含螯合樹(shù)脂塔、電解槽、脫氯真空泵以及界區(qū)內(nèi)的管線、閥門(mén)、自控儀表等。旭化成化學(xué)品公司提供了技術(shù)資料和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，包括樹(shù)脂塔、電解槽、蒸汽噴射泵、電解槽周?chē)帢O系統(tǒng)手動(dòng)閥、自控儀表等。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

一次鹽水工序送來(lái)的含NaCl（305±5）g/L的鹽水進(jìn)入過(guò)濾鹽水槽，然后通過(guò)泵送入離子交換樹(shù)脂塔，通過(guò)離子交換進(jìn)一步除去鹽水中的Ca2+、Mg2+等金屬陽(yáng)離子，使鹽水中的Ca2+、Mg2+總量小于0.02 mg/L，后送入鹽水高位槽。3臺(tái)離子交換樹(shù)脂塔T-160A/B/C的運(yùn)行方式為1臺(tái)再生、2臺(tái)串聯(lián)在線運(yùn)行。

精制鹽水經(jīng)精鹽水高位槽穩(wěn)壓后與少量出槽淡鹽水及高純鹽酸一起進(jìn)入陽(yáng)極室進(jìn)行電解，出來(lái)的淡鹽水送往脫氯工序處理。32%堿液經(jīng)液堿高位槽穩(wěn)壓后與補(bǔ)充的純水一起進(jìn)入陰極室進(jìn)行電解，生成的32%燒堿送往蒸發(fā)工序或直接冷卻后作為成品出售。陽(yáng)極生成的氯氣及陰極生成的氫氣則經(jīng)壓力和壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后分別送到氯氫處理工序。該裝置采用旭化成4401膜。

脫氯工序采用真空脫氯和化學(xué)脫氯相結(jié)合的方法，將電解產(chǎn)生的淡鹽水和氯處理過(guò)來(lái)的氯水完全脫氯加堿中和后送至一次鹽水工序利用。

2 裝置運(yùn)行情況

2.2 運(yùn)行情況簡(jiǎn)介

2.2.1 二次鹽水精制工序

樹(shù)脂塔在裝樹(shù)脂前后全部按照設(shè)備方要求進(jìn)行操作，樹(shù)脂經(jīng)過(guò)倍量再生后投入正常運(yùn)行，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，除個(gè)別重金屬離子超標(biāo)外，其余全部在設(shè)備方要求的范圍內(nèi)。樹(shù)脂塔在再生過(guò)程中產(chǎn)生的廢水全部送至一次鹽水使用。

2.2.2 電解工序

裝置開(kāi)車(chē)運(yùn)行1年以來(lái)，總體比較平穩(wěn)，創(chuàng)下連續(xù)運(yùn)行超百天無(wú)連鎖停車(chē)記錄。電槽經(jīng)歷了電流從11.3 kA→12.5 kA→13.6 kA→12.5 kA→11.3 kA的升降過(guò)程。通過(guò)比較，電流從11.3kA升至13.6kA時(shí)單位直流電耗由2 065 kW·h/t升高至2 132 kW·h/t，升高73 kW·h/t，電流效率基本維持在原有水平。根據(jù)日方的保證值，離子交換膜電解槽運(yùn)行1年后電流效率下降1%，而該公司的電流效率仍保持在96.5%以上（下降0.5%左右）。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表2 性能考核數(shù)據(jù)

2.2.3 淡鹽水脫氯

在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，脫氯鹽水泵前加了籃式過(guò)濾器，有效阻止了陶瓷填料碎片損壞泵機(jī)葉輪的事件發(fā)生。運(yùn)行以來(lái)，將脫氯塔的真空度由原來(lái)設(shè)計(jì)的73 kPa提高至80 kPa，從實(shí)際效果來(lái)看，這個(gè)值是比較適合的，由于在一次鹽水中也要加亞硫酸鈉，為便于控制，保證脫氯淡鹽水的pH值為10.0～11.0，脫氯后不加亞硫酸鈉，只在開(kāi)停車(chē)或異常時(shí)電解稍微加一些。針對(duì)蒸汽壓力對(duì)脫氯塔真空度的影響，增加了蒸汽壓力自動(dòng)控制。

2.3 運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策

2.3.1 二次鹽水精制工序

（1）因開(kāi)車(chē)初期，一次精制鹽水的pH值一般控制在11.5左右，高于樹(shù)脂最佳螯合狀態(tài)下的pH值控制范圍10.0~11.0，并沒(méi)有出現(xiàn)硅超標(biāo)的現(xiàn)象，但二塔出口的鋁含量卻一直居高不下，在0.03~0.06 mg/L之間波動(dòng)，超出日方0.01 mg/L的指標(biāo)要求。在樹(shù)脂塔進(jìn)口取樣分析，一次精制鹽水鋁的質(zhì)量濃度為0.05 mg/L，經(jīng)2臺(tái)樹(shù)脂塔吸附后精鹽水中鋁的質(zhì)量濃度為0.04 mg/L，這說(shuō)明樹(shù)脂對(duì)鋁的吸附能力很弱。

（2）精制鹽水中鋇離子質(zhì)量濃度曾短時(shí)間達(dá)到0.06 mg/L，超出日方0.01 mg/L的指標(biāo)要求。在經(jīng)過(guò)論證后，一次鹽水采用膜法除硝工藝，使精鹽水中硫酸根離子保持穩(wěn)定，也消除了鋇離子的危害。

（3）在酸洗再生過(guò)程中由于2種均為加酸閥KV-169-2在加酸閥KV-162的水量達(dá)3.1 m3/h時(shí)才打開(kāi)，而計(jì)時(shí)器在KV-162打開(kāi)時(shí)就已計(jì)時(shí)，導(dǎo)致酸總量一直達(dá)不到額定量，而堿的總量基本上都在額定量，使得廢水槽中廢水的pH值大部分時(shí)間呈堿性?，F(xiàn)酸洗時(shí)略調(diào)大鹽酸的流量，使得酸洗充分。

（4）ICP分析時(shí)曾發(fā)現(xiàn)二塔出口的鈣鎂含量比主塔要高。分析原因?yàn)闃?shù)脂主塔絡(luò)合了大量重金屬離子，其處理能力已大幅度下降。經(jīng)對(duì)樹(shù)脂塔進(jìn)行倍量再生后沒(méi)有再出現(xiàn)此種情況。

（5）巡檢時(shí)曾發(fā)現(xiàn)運(yùn)行2塔的壓差不正常，有時(shí)超過(guò)規(guī)定的0.1 MPa，有時(shí)壓差卻又極小，甚至出現(xiàn)過(guò)負(fù)壓差的現(xiàn)象。對(duì)再生塔進(jìn)行多次大流量返洗仍無(wú)效的情況下，判斷為壓力表膜片不耐鹽水腐蝕，導(dǎo)致顯示不準(zhǔn)。經(jīng)更換后壓力顯示恢復(fù)正常。

（6）在某次開(kāi)車(chē)過(guò)程中，當(dāng)一次鹽水高位槽D-150中液位達(dá)到90%后，立即將自控閥LICA-150設(shè)定為90%并投自動(dòng)，閥門(mén)開(kāi)度接近為零，結(jié)果導(dǎo)致一次鹽水過(guò)來(lái)的管道因憋壓，將墊片漲出。因此，要求操作人員精心操作，避免大幅度調(diào)節(jié)而出現(xiàn)類(lèi)似事件的發(fā)生。

（7）樹(shù)脂塔在切換過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)無(wú)法切換及程控閥打開(kāi)或關(guān)閉不及時(shí)的情況，在對(duì)程控閥的開(kāi)關(guān)速度和行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)整后，未出現(xiàn)類(lèi)似情況。因此，在日常工作中對(duì)儀表的維護(hù)、保養(yǎng)和調(diào)整至關(guān)重要。

2.3.2 電解工序

（1）電解裝置從投產(chǎn)到換膜系統(tǒng)共停車(chē)29次，其中計(jì)劃停車(chē)6次，系統(tǒng)連鎖停車(chē)23次，電氣、儀表引起的連鎖停車(chē)達(dá)15次，占總停車(chē)次數(shù)的52%，占連鎖停車(chē)次數(shù)的65%。因此，選用優(yōu)質(zhì)的電氣儀表、整流設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)維修隊(duì)伍至關(guān)重要。

（2）按照日方所提供的指標(biāo)，陽(yáng)極液出口pH值應(yīng)控制為2.0~2.5，開(kāi)車(chē)初期按照該指標(biāo)對(duì)電槽進(jìn)行加酸，發(fā)現(xiàn)加酸量逐月上升，而同期氯中含氧未見(jiàn)明顯降低，一直為0.4%左右。分析并結(jié)合同行業(yè)實(shí)際情況認(rèn)為，應(yīng)在保證氯中含氧不超標(biāo)（≤0.5%）前提下控制電槽加酸量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，電槽出口酸度基本控制在0.000 1~0.005 0，電槽的加酸量得到了有效控制。2007年下半年，氯中含氧有所上升，陰、陽(yáng)極液中氯酸鹽有上升趨勢(shì)，逐步增加電槽的加酸量，陰、陽(yáng)極液中的氯酸鹽得到有效控制。

（3）電槽剛開(kāi)車(chē)一段時(shí)間，燒堿濃度一直在32.0%~33.0%之間波動(dòng)，幅度較大。對(duì)引起燒堿濃度波動(dòng)的原因進(jìn)行分析，查出主要原因有：二次鹽水、燒堿溫度隨環(huán)境溫度變化；高純水調(diào)節(jié)燒堿濃度的效果比較滯后，為了能控制好濃度，有時(shí)人為頻繁調(diào)節(jié)高純水流量，由此產(chǎn)生連鎖反應(yīng)；電解槽入口陽(yáng)極液的流量通過(guò)鹽水流量調(diào)節(jié)閥與電流串級(jí)調(diào)節(jié)，而陰極液流量通過(guò)2#閥手動(dòng)調(diào)節(jié)，因此，陽(yáng)極液的流量比較穩(wěn)定，而陰極液的流量受燒堿泵出口流量和壓力波動(dòng)的影響，在一定程度上引起了燒堿濃度的波動(dòng)。根據(jù)上述情況，采取了4項(xiàng)措施：對(duì)二次鹽水、燒堿管道進(jìn)行保溫；通過(guò)一次鹽水溫控閥的蒸汽閥門(mén)開(kāi)度來(lái)穩(wěn)定控制進(jìn)槽鹽水溫度；根據(jù)每天的環(huán)境溫度變化趨勢(shì)及堿液密度計(jì)的變化趨勢(shì)，主動(dòng)提前調(diào)節(jié)高純水流量；巡檢人員及時(shí)調(diào)節(jié)入槽燒堿的流量。采取上述措施后，燒堿濃度一般穩(wěn)定在32.0%~32.3%。

（4）DCS崗位曾發(fā)現(xiàn)堿液流量調(diào)節(jié)閥（LCV-273）開(kāi)度突然為零，而燒堿高位槽液位有持續(xù)增高的趨勢(shì)，巡檢現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)儀表空氣管斷，便立即手動(dòng)關(guān)小LCV-273前手動(dòng)閥，控制好燒堿高位槽液位，維持生產(chǎn)。

（5）零點(diǎn)電位（EDIZA-230B）曾出現(xiàn)-0.5 V報(bào)警，同時(shí)該零點(diǎn)電位差仍向負(fù)位移動(dòng)，DCS崗位立即將EDIZA-230B投入旁路，巡檢至現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極液取樣盤(pán)在取樣后傾倒，誤撞開(kāi)該槽27號(hào)閥門(mén)，導(dǎo)致陽(yáng)極液滲漏。

（6）因一次鹽水儀表電源UPS損壞，導(dǎo)致脫氯淡鹽水去一次鹽水的自控閥關(guān)閉，淡鹽水無(wú)法外送，脫氯塔（T-310）液位漲至90%后，連鎖引起鹽水液位控制閥（LCV-260）關(guān)閉，淡鹽水槽（D-260）液位持續(xù)增高。立即通知一次鹽水人員手動(dòng)打開(kāi)該自控閥，通知巡檢打開(kāi)脫氫塔控制閥和LCV-260的旁路閥并穩(wěn)定好液位，由于處理及時(shí)，避免了一次連鎖停車(chē)。

（7）為保證離子膜電槽的安全平穩(wěn)運(yùn)行，電槽的日常維修和保養(yǎng)工作很重要。鹽水和鹽酸管道均采用PVDF隔膜閥，實(shí)際應(yīng)用中，鹽酸管道上的隔膜閥螺栓腐蝕嚴(yán)重，每隔幾天就要換一批，輕者停酸處理，重者停車(chē)。曾嘗試用尼龍棒加工成螺栓，但因強(qiáng)度不夠，容易劃絲，未能推廣。選用316L材質(zhì)的螺栓后，使用效果比較理想。

（8）曾經(jīng)受雷擊而使系統(tǒng)連鎖停車(chē)，陰、陽(yáng)極循環(huán)停止約1.5 h左右，在電源、儀表恢復(fù)正常后整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)重新開(kāi)車(chē)，但對(duì)電槽的運(yùn)行狀況影響比較大。

（9）曾發(fā)生大修開(kāi)車(chē)時(shí)未將氫氣壓力控制閥（PCV-226）的旁路閥全關(guān)，在升電流調(diào)節(jié)的過(guò)程中因動(dòng)作過(guò)大，導(dǎo)致氯氫壓差超過(guò)8.829 kPa而系統(tǒng)連鎖跳停，因此，在開(kāi)車(chē)前要嚴(yán)格按照操作規(guī)程上的步驟確認(rèn)所有閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。

（10）停車(chē)對(duì)電槽運(yùn)行的影響，失24 V直流電引起連鎖停車(chē)時(shí)，由于電槽運(yùn)行時(shí)間較短，對(duì)電槽的影響還未顯現(xiàn)出來(lái)。突失動(dòng)力電后導(dǎo)致電流效率下降，直流電耗、槽電壓上升。

（11）計(jì)劃停車(chē)對(duì)電槽的影響。2006年6月29日，氯總管盲板處氯氣泄漏比較嚴(yán)重，危及到安全生產(chǎn)，故降電流停車(chē)進(jìn)行更換墊片處理，計(jì)劃停車(chē)對(duì)電槽的影響很小。有計(jì)劃的系統(tǒng)停車(chē)將在一定程度上減少對(duì)電槽性能的影響。

（12）雷擊對(duì)電槽的影響。由于雷擊導(dǎo)致連鎖停車(chē)，陰、陽(yáng)極液循環(huán)也停止。

（13）單元槽框泄漏的影響。2009年上半年電槽運(yùn)行過(guò)程中，在A、B槽上發(fā)現(xiàn)有單元槽框泄漏，停車(chē)更換后檢查發(fā)現(xiàn)，在陽(yáng)極框下部三氯化釕防腐層已無(wú)，鈦材腐蝕穿孔。日方認(rèn)為造成此種情況的原因可能是鹽水中氯酸鹽含量過(guò)高而腐蝕槽框。

（14）鹽水變送器處嚴(yán)重積鹽的影響。積鹽的原因是鹽水中氯酸鹽過(guò)高而影響鹽的溶解度。2009年9月大修時(shí)新上1套氯酸鹽分解裝置，運(yùn)行至今未出現(xiàn)類(lèi)似情況。

2.3.3 淡鹽水脫氯

（1）開(kāi)車(chē)初期由于冷卻器下料管偏小，氣液夾帶嚴(yán)重，造成脫氯塔真空度低，實(shí)施多項(xiàng)改進(jìn)措施后得以解決。

（2）脫氯塔在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中受蒸汽壓力變化的影響較大，當(dāng)蒸汽壓力下降至0.45 MPa以下時(shí)，脫氯塔真空度直線下降，此時(shí)會(huì)影響到脫氯塔液位的穩(wěn)定，同時(shí)，為了保證氧化還原電位而增大加酸加堿的量，導(dǎo)致往一次鹽水送的脫氯淡鹽水pH值不穩(wěn)定和游離氯超標(biāo)，加重了一次鹽水的負(fù)擔(dān)。蒸汽壓力進(jìn)行自動(dòng)控制后，保證了真空度為73~80 kPa。

（3）依照日方的要求進(jìn)行操作控制，由于儀表取樣點(diǎn)管道比較長(zhǎng)，滯后效應(yīng)非常明顯，尤其是PHCV-314，因受淡鹽水流量、脫氯塔真空度及淡鹽水pH值等因素的影響，波動(dòng)幅度特別大，導(dǎo)致OIA-314經(jīng)常超標(biāo)，在自動(dòng)和手動(dòng)模式下都難以保證脫氯后淡鹽水的pH值。針對(duì)此種情況進(jìn)行了優(yōu)化，在保證OIA-314的前提下，可以將PHCV-312和PHCV-314控制方式均調(diào)為自動(dòng)，脫氯淡鹽水的pH值也基本穩(wěn)定在11以下，酸堿的消耗量控制在一個(gè)比較合理的水平。

2.4 整體換膜過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

（1）旭化成電解槽陽(yáng)極槽框?yàn)殁?，外涂三氯化釕防腐。將槽框墊片全部撕下后，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極槽框下部三氯化釕防腐層已腐蝕，部分槽框已出現(xiàn)麻點(diǎn)，后由日方重新進(jìn)行防腐，出現(xiàn)麻點(diǎn)的部位進(jìn)行修補(bǔ)。

（2）陽(yáng)極墊片包PFA處已全部腐蝕，是使用的墊片為單面包所至。

3 運(yùn)行總結(jié)

從開(kāi)始運(yùn)行至整體換膜共運(yùn)行了46個(gè)月，整個(gè)運(yùn)行周期共更換了40張膜。通過(guò)對(duì)這一運(yùn)行周期的總結(jié)，以下幾點(diǎn)對(duì)電槽的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。

（1）陰陽(yáng)極壓力穩(wěn)定，特別不能出現(xiàn)負(fù)壓差。

（2）操作人員操作能力要強(qiáng)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題能及時(shí)、準(zhǔn)確判斷和處理。

（3）對(duì)儀表要定期維護(hù)、保養(yǎng)，確保其工作穩(wěn)定、有效。

（4）嚴(yán)格實(shí)行操作票制度，杜絕經(jīng)驗(yàn)操作，從而降低誤操作的概率。

（5）根據(jù)電槽的運(yùn)行情況，不定期對(duì)操作人員進(jìn)行業(yè)務(wù)知識(shí)的培訓(xùn)，對(duì)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)防演練。

（6）加強(qiáng)電槽管理，對(duì)電槽在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位采集、分類(lèi)、匯總和分析，對(duì)電槽運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而保證電槽運(yùn)行在比較理想的狀態(tài)。

（7）對(duì)裝置的動(dòng)靜設(shè)備定期進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)及保養(yǎng)，使其一直處于完好狀態(tài)，減少計(jì)劃外停車(chē)次數(shù)。

（8）樹(shù)脂塔再生時(shí)，一定要對(duì)塔內(nèi)鹽水置換充分，防止在酸洗時(shí)與鹽水中氯酸鹽反應(yīng)生成氯氣而氧化螯合樹(shù)脂，使樹(shù)脂的吸附能力下降。

Operation summary of 60kt/a ionic membrane caustic soda device

LU Wei－guo，WAN Hong－h(huán)ui
（Nantong Jiangshan Agrochemical＆Chemicals Co.，Ltd.，Nantong，226006.China）

The operation status of 60 kt/a ionic membrane caustic soda devices were introduced,and the improvement measures was put forward;dechlorinated salt water;

refining process of secondary brine;electroanalysis;interlock stop;operation cycle

TQ114.26

B

1009－1785(2011)03-0018-04

2010-04-14