陶瓷膜鹽水精制技術應用

李長嶺（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063000）

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陶瓷膜鹽水精制技術應用

李長嶺
（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063000）

摘 要：介紹了陶瓷膜鹽水精制裝置在唐山三友氯堿有限責任公司的應用規程，與凱膜工藝的優缺點對比。

關鍵詞：陶瓷膜；運行工藝；故障處理

0　引言

唐山三友氯堿有限責任公司（以下簡稱“三友氯堿”）隸屬于唐山三友集團分公司，目前離子膜燒堿裝置能力為50萬t/a。2013年擴建一次鹽水裝置時，選用久吾陶瓷膜裝置2臺，2015年50萬燒堿擴建時，又增加陶瓷膜裝置一臺。現階段為凱膜和陶瓷膜工藝共同使用，通過平衡凱膜和陶瓷膜工藝的鹽水用量實現原鹽成本最低。

1　凱膜工藝和陶瓷膜工藝對比：

1.1凱膜工藝的缺陷

（1）工藝流程長： 該工藝需加壓溶氣罐加壓后經預處理器除去鎂離子，再經過反應槽反應到凱膜過濾器除去鈣離子。反應流程過長，產能越大預處理器越容易返渾。一旦出現返渾，至少需要3-7小時才能恢復，影響一次精鹽水供給。

（2）鹽質適應能力差。為節約成本，大多數廠家均采用洗鹽和原鹽混合上鹽模式。預處理器設備對原鹽的含鎂要求比較嚴格，在現有采購原鹽中，只有極少數原鹽能達到標準，多數原鹽的含鎂量均不合格。因此在生產中，原鹽的使用比例始終受限。

1.2陶瓷膜優勢及特點

（1）節省占地、投資：整個鹽水精制系統的流程短，設備數量少、體積小，占地和建筑相應投資減少。在擴產項目上，無需新增設備用地，利用現有廠房、建筑，就能提高一倍以上的一次鹽水能力。

（2）操作簡單：該工藝流程短，控制點少，可實現自動控制，大大降低了工人的勞動強度。鹽水精制時間短約0.5小時反應時間，只要保證有穩定的化鹽水即可保證精鹽水量。

（3）節省運行費用，提高鹽水質量：降低生產成本的同時也降低一次鹽水中鐵離子含量，能有效緩解精鹽水鐵離子含量高的問題。

（4）對鹽質要求低。因陶瓷膜采用“錯流”過濾模式，大大降低了對鹽質的要求，比較適合使用我公司現有原鹽。預計可提高原鹽用量16萬噸/年，年創效400萬元以上。

2　陶瓷膜運行工藝簡介

2.1過濾前精制原理

（1）碳酸鈉除鈣離子。在粗鹽水中加入碳酸鈉溶液，使其和鹽水中的Ca2+反應，生成不溶性的碳酸鈣沉淀，其反應式如下：

為了保證反應完全并將Ca2+除凈，碳酸鈉的加入量必須超過反應式的理論需要量，本工藝控制碳酸鈉的過堿量在0.2～0.7g/l左右。

（2）氫氧化鈉除鎂離子。在粗鹽水中加入氫氧化鈉溶液，使其和鹽水中的Mg2+反應，生成不溶性的Mg（OH）2沉淀，其反應式如下：

為了保證反應完全并將Mg2+除凈，氫氧化鈉的加入量必須超過反應理論需要量，本工藝控制氫氧化鈉過堿量為0.2～0.4g/l左右。

2.2工藝流程介紹

經過化鹽后的粗鹽水流入粗鹽水儲槽，粗鹽水按工藝要求加入了氫氧化鈉后用加壓泵送入反應桶，并按工藝要求加入精制劑碳酸鈉和次氯酸鈉后進入后反應桶，在后反應桶中發生精制反應，完成精制反應的粗鹽水自流進入中間槽，用無機膜過濾供料泵經粗鹽水過濾器濾除大于1.0mm的機械雜物后送往無機膜過濾單元。

2.3過濾原理與操作控制

（1）過濾原理。膜的過濾方式一般分為終端過濾和錯流過濾。凱膜過濾器就是終端過濾方式，陶瓷膜采用的是錯流過濾方式。

（2）出液流量控制。保證出液正常，就要控制整個陶瓷膜系統的含固量，通過排出部分濃縮液控制系統內含固量變化，一般控制了30-40%之間。

（3）反沖時間與方法。陶瓷膜進行反沖時，根據原鹽的好壞反沖時間也不相同，一般在15-30分鐘反沖一次，反沖程序也是DCS自動控制進行，不需要人為參與。因陶瓷膜運行時密閉帶壓式，所以反沖的鹽水壓力要比運行壓力大，一般在0.5-0.6MPa。通過壓縮空氣加壓，反沖時打開自動閥門將反沖液壓入膜內進行反沖。

（4）聯鎖與設定原因。為保證陶瓷膜本體膜管的使用安全，本裝置設置了相應的聯鎖裝置。主要為：進口壓力：低低值為0.19MPa，高高值為0.4MPa延時60秒。原因是陶瓷膜進口壓力太低，影響循環量，造成膜壁堵塞減少一次鹽水產量。進口壓力太高，減少使用壽命，易造成膜管破裂。酸洗操作陶瓷膜運行一段時間后，隨著膜孔逐漸堵塞，膜的通量也變小產量降低，此時需對膜進行酸洗操作。主要流程為將陶瓷膜切出系統，進行放液水洗。然后用鹽酸泵將15%的鹽酸打進膜內酸洗膜壁后再回到酸罐內，循環清洗。期間保證酸洗壓力在0.2左右，酸洗時間不低于30分鐘。結束后，在水洗置換，最后進鹽水循環開車。

3　陶瓷膜改進方向

3.1酸洗操作復雜

陶瓷膜酸洗操作是帶壓密閉式酸洗，為保證酸洗效果在酸洗前后還要水洗操作，大大增加了操作的難度與勞動量。該酸洗操作完全可以通過增加自動閥自動設置完成，減少勞動量同時也減少誤操作帶來的事故。但要增加許多調節閥，成本會增加很多。

3.2雜物堵塞膜進口

原鹽在生產、運輸等過程因環境因素，會產生許多雜物，如草根、石渣、木屑、纖維網絲等。在傳統凱膜工藝中，雜物會在預處理器上下排泥過程排出系統，而陶瓷膜工藝在進膜之前只有一道粗過濾器進行攔截。雖然濾網攔截1mm孔徑以上雜物，但如草根、纖維網絲等細長形狀雜物會有部分通過濾網進入膜體。從而逐漸堵塞膜進口，造成陶瓷膜循環量減小、進口壓力增加、產量下降。

3.3換膜、拆裝復雜

一臺陶瓷膜一般是有9組筒體原件組成，每組筒體原件由61根膜管。若泄漏一根膜管，就需將一組筒體整體拆裝，工作量較大。所幸膜只要正常運行，5年內一般不會出現損壞，我公司陶瓷膜運行3年還未出現損壞現象。

4　結語

陶瓷膜鹽水精制工藝作為新一代一次鹽水處理設備，借助其自身優點，將逐步替代凱膜精制工藝。雖然現在產品已更新到第三代，設計趨于成熟，過濾能力也較強，但目前存在的缺陷也是十分尖銳，尤其是前處理設備粗過濾器不能有效攔截纖維絲等雜物，導致膜進口經常堵塞問題，大大降低一次鹽水產能。如前期處理改用多級過濾或類似預處理器澄清設備將纖維絲類雜物去除，將有效增加陶瓷膜使用周期，保證一次鹽水穩定供應。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.033

作者簡介：李長嶺（1984-），男，河北衡水人，大專，助理工程師，主要從事：工藝設計。