一次鹽水預(yù)處理器返渾原因排查及改進(jìn)措施

常艷琴，姜 錦，沙 劍，葉得強(qiáng)，范亞妮，辛 丹

（金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅 金昌 737100）

由于離子膜法制堿技術(shù)要求運(yùn)行條件苛刻，必須嚴(yán)格控制入槽鹽水質(zhì)量，否則，將會(huì)影響離子膜的使用壽命、性能及產(chǎn)品質(zhì)量，一次鹽水預(yù)處理器運(yùn)行的好壞，直接影響一次鹽水的產(chǎn)量，繼而影響氯堿系統(tǒng)NaOH等產(chǎn)品的產(chǎn)量，因此，提高一次鹽水工序的生產(chǎn)操作水平，特別是預(yù)處理器的操作水平顯得尤為重要。金川集團(tuán)股份有限公司化工廠氯堿二車間40萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置（以下簡(jiǎn)稱氯堿二車間）于2009年10月開(kāi)車成功。生產(chǎn)能力由5萬(wàn)t/a逐漸擴(kuò)建到10萬(wàn)t/a，預(yù)處理為一次膜分離法的鹽水精制工藝。

1 預(yù)處理器的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 預(yù)處理器的結(jié)構(gòu)

氯堿二車間預(yù)處理器的容積為1924 m3，15.5 m×19.394 m，預(yù)處理器采用渦流澄清和漂浮澄清相結(jié)合的原理處理粗鹽水中的大量Mg（OH）2膠片絮狀沉淀。預(yù)處理器由凝聚反應(yīng)室、浮泥口、多層錐形隔板（內(nèi)部圓錐）、沉降室（下部圓錐））、沉泥斗、清液通道管及清液集水槽組成。

1.2 預(yù)處理器的工作原理

粗鹽水加NaOH后產(chǎn)生大量氫氧化鎂絮狀沉淀，這部分粗鹽水用加壓泵送到加壓溶氣罐，通過(guò)氣水混合器進(jìn)行溶氣，罐內(nèi)保持0.18～0.30 MPa壓力，使粗鹽水溶解一定量的空氣（每立方米鹽水中溶解5 L空氣），當(dāng)溶解了空氣的粗鹽水經(jīng)文丘里混合器時(shí)，第一次泄壓產(chǎn)生大量氣泡和絮凝劑三氧化鐵混合，切向進(jìn)入預(yù)處理器的凝聚反應(yīng)室完全泄壓，經(jīng)過(guò)倒置錐殼組的中央，由下向上做減速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生渦流，使氫氧化鎂沉淀的雜質(zhì)和絮凝劑充分接觸。帶著氣泡絮凝成大小不一的絮凝團(tuán)，通過(guò)粗鹽水的不斷流入，浮出錐殼中央絮凝后，相對(duì)密度較大的絮凝團(tuán)折流向下進(jìn)入倒置錐殼組的多孔道上寬下窄的環(huán)形沉降區(qū)。由于環(huán)形通道的孔徑逐漸變小，流速加快，進(jìn)入分離區(qū)后，鹽水流速驟然變慢，由于慣性原理，質(zhì)量大的物體會(huì)繼續(xù)前進(jìn)迅速沉積到泥漿區(qū).而鹽水則折流向上進(jìn)入清液層，從而達(dá)到了固液分離的目的。假比重大的氣泡絮凝團(tuán)則直接浮上浮泥層，定期排出界外鹽泥池中，達(dá)到良性運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。

2 預(yù)處理器返渾原因排查

2.1 鹽水的溫度

（1）化鹽池鹽水溫度：55～60℃；（2）2#折流槽鹽水溫度：50～55℃；（3）前反應(yīng)槽鹽水溫度：50～55℃；（4）HVM 鹽水溫度：55～60℃；（5）預(yù)處理器鹽水溫度：50～55℃；（6）后反應(yīng)槽鹽水溫度：50～55℃；

經(jīng)過(guò)此次排查，化鹽池鹽水溫度、2#折流槽鹽水溫度、前反應(yīng)槽鹽水溫度、HVM鹽水溫度、預(yù)處理器鹽水溫度、后反應(yīng)槽鹽水溫度均在規(guī)定范圍內(nèi)，所以鹽水溫度不是影響預(yù)處理器返渾的原因。

2.2 鹽水濃度

鹽水濃度控制在305±10 g/L；經(jīng)過(guò)排查，氯堿二車間精鹽水罐鹽水濃度一直控制在300～310 g/L，在規(guī)定范圍之內(nèi)，所以認(rèn)為鹽水濃度不是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.3 鹽水流量

鹽水的流量要保證連續(xù)穩(wěn)定，一般要求鹽水流量從50 m3/h增至70 m3/h在2 h內(nèi)完成，超過(guò)70 m3/h鹽水的增加速度應(yīng)每小時(shí)不超過(guò)5 m3/h。

氯堿二車間一直要求鹽水流量從50 m3/h增至70 m3/h在2 h內(nèi)完成，超過(guò)70 m3/h鹽水的增加速度應(yīng)每小時(shí)不超過(guò)5 m3/h，崗位員工嚴(yán)格按照要求提升鹽水流量，所以鹽水流量不是影響預(yù)處理器返渾的原因。

2.4 后反應(yīng)槽中碳酸鈉的過(guò)堿量

氯堿二車間要求后反應(yīng)槽中碳酸鈉的過(guò)堿量≤0.5 g/L，經(jīng)過(guò)化驗(yàn)室和崗位員工的自己滴定的數(shù)據(jù)來(lái)看，碳酸鈉的過(guò)堿量基本控制在≤0.5 g/L，所以后反應(yīng)槽中過(guò)堿量不是影響預(yù)處理器返渾的原因。

2.5 原鹽質(zhì)量

原鹽中氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于95%，Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25%，Mg2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15%。要保證預(yù)處理器不返渾，原鹽質(zhì)量必須滿足以下2個(gè)基本條件：（1）原鹽中鈣鎂不能倒置；（2）原鹽中鎂不能超標(biāo)。

氯堿二車間共使用2種鹽：民勤鹽和雅布賴鹽。民勤鹽中鎂離子含量較高，雅布賴鹽中鎂離子含量相對(duì)較少。在此次排查過(guò)程中，在化鹽池中全部加入民勤鹽，無(wú)論三氯化鐵的加入量過(guò)多或過(guò)少，或者是按鹽水流量的要求加入，預(yù)處理器都會(huì)返渾，所以認(rèn)為民勤鹽的質(zhì)量是引起預(yù)處理器返渾的一個(gè)原因。

2.6 加壓溶氣罐的液位及壓力

加壓容氣罐的液位60%～70%，工藝風(fēng)壓力0.25～0.30 MPa。在正常生產(chǎn)過(guò)程中，加壓溶氣罐的液位和工藝風(fēng)的壓力均在控制范圍內(nèi)，所以不是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.7 三氯化鐵的濃度

三氯化鐵的濃度控制為0.9%～1.5%。三氯化鐵的濃度一直配置的不太穩(wěn)定，上下幅度比較大。所以在此次排查過(guò)程中，認(rèn)為三氯化鐵加入量多少與三氯化鐵的濃度不穩(wěn)定有一定的關(guān)系，而預(yù)處理器的返渾與三氯化鐵加入量的多少又存在著一定的關(guān)系，故認(rèn)為三氯化鐵的濃度有可能是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.8 三氯化鐵加入量

三氯化鐵加入量控制在進(jìn)預(yù)處理入口鹽水流量的5‰～8‰，觀察預(yù)處理器上面浮泥顏色，正常顏色為土黃色。在排查過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整三氯化鐵的加入量來(lái)看預(yù)處理器的返渾情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽水流量增大，三氯化鐵加入量未按相應(yīng)比例加入時(shí)會(huì)引起預(yù)處理器返渾。所以初步認(rèn)為三氯化鐵加入量的多少是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.9 上鹽比例

上鹽比例5∶1（雅布賴鹽為原生鹽和再生鹽的混合鹽），鹽水流量128 m3/h，鹽水澄清，三氯化鐵加入量為5‰～7‰；上鹽比例6∶1（雅布賴鹽為原生鹽和再生鹽的混合鹽），鹽水流量130m3/h，鹽水澄清，三氯化鐵加入量為5‰～7‰；上鹽全部為雅布賴鹽，鹽水流量130 m3/h，鹽水澄清，三氯化鐵加入量為5‰～7‰。

經(jīng)過(guò)此次排查，上鹽全部為民勤鹽時(shí)，不論三氯化鐵加多少，預(yù)處理器都會(huì)返渾；而民勤鹽比例為3或4時(shí)，預(yù)處理器也會(huì)返渾；所以上鹽比例是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.1 0 前反應(yīng)槽的過(guò)堿量

前反應(yīng)槽的過(guò)堿量一直控制在≥0.2 g/L，上下變化幅度不大，所以認(rèn)為前反應(yīng)槽的過(guò)堿量不是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.1 1 加壓泵出口壓力

加壓泵出口壓力控制為0.5～0.6 MPa。從現(xiàn)場(chǎng)的記錄本的數(shù)據(jù)來(lái)看，加壓泵的出口壓力一直穩(wěn)定控制為0.5～0.6 MPa，沒(méi)有較大的變動(dòng)幅度，故不認(rèn)為加壓泵出口的壓力是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.1 2 氣水混合器

鹽水流量≤140m3/h，開(kāi)2臺(tái)氣水混合器，每臺(tái)加氣量37.5 L，總加氣量為75 L；鹽水流量140～210 m3/h，開(kāi)3臺(tái)氣水混合器，每臺(tái)加氣量37.5～36.7 L，總加氣量為 75～110 L；鹽水流量 210～260 m3/h，開(kāi) 4 臺(tái)氣水混合器，每臺(tái)加氣量36.7～33.8 L，總加氣量為110～135 L；

排查過(guò)程中，氣水混合器的加氣量是按照每升鹽水中加氣量為5 L加入的，而且從預(yù)處理器的頂部看氣泡情況，預(yù)處理器的氣浮效果是比較好的，而且一般我們的加氣量在每升鹽水5 L氣的基礎(chǔ)上再多加5 L氣，所以氣水混合器的加入量不是引起預(yù)處理器返渾的原因。

2.1 3 排泥周期

鹽水流量≤140m3/h，上、下排泥周期為每班2次；鹽水流量140～210 m3/h，上、下排泥周期為每班3次；鹽水流量210～260 m3/h，上、下排泥周期為每班4次；預(yù)處理器進(jìn)行排泥時(shí)，必須先進(jìn)行上排泥后再進(jìn)行下排泥。

針對(duì)預(yù)處理器返渾的現(xiàn)象，車間對(duì)預(yù)處理器的上下排泥次數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，規(guī)定上下排泥次數(shù)為一班4次。

2.1 4 排泥時(shí)間

正常的排泥時(shí)間控制在40±10 s。通過(guò)一段時(shí)間的觀察，調(diào)整下排泥的時(shí)間，規(guī)定下排泥的時(shí)間為40 s。延長(zhǎng)下排泥的時(shí)間，對(duì)處理預(yù)處理器的返渾有一定的效果。

3 預(yù)處理器返渾現(xiàn)象的處理措施

（1）原鹽質(zhì)量。用質(zhì)量較好的原鹽化鹽（雅布賴鹽），減少粗鹽水中鎂泥產(chǎn)生量，保證預(yù)處理器下排泥每次都是清液。對(duì)于鎂泥多而導(dǎo)致返渾，有2種解決辦法：降流量，然后增加排泥量，原則上直到排出清液為準(zhǔn)；系統(tǒng)停車，讓預(yù)處理器停止靜置沉降2～3 h，然后一次性把預(yù)處理器里沉積的鹽泥全部排出（如有2臺(tái)預(yù)處理器的，可以單線運(yùn)行，單線停車處理）。這種方法見(jiàn)效快，澄清以后平穩(wěn)運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)。

（2）三氯化鐵的濃度。出現(xiàn)預(yù)處理器返渾后，氯堿二車間規(guī)定三氯化鐵溶解池每24 h溶解8袋（每袋50 kg），這樣三氯化鐵的濃度比較穩(wěn)定，從而預(yù)處理器中加入三氯化鐵的量也比較穩(wěn)定。

（3）三氯化鐵加入量。三氯化鐵加入量為進(jìn)預(yù)處理入口鹽水流量的5‰～8‰。預(yù)處理器返渾，一開(kāi)始認(rèn)為是三氯化鐵加少了，將三氯化鐵的加入量增加到15‰～20‰，可預(yù)處理器返渾并未得到解決。后來(lái)經(jīng)有關(guān)資料顯示，三氯化鐵加多了不但不利于預(yù)處理器返渾，還有可能導(dǎo)致預(yù)處理器返渾。所以又降低了三氯化鐵的加入量，經(jīng)過(guò)運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，三氯化鐵加入量為進(jìn)預(yù)處理入口鹽水流量的8‰時(shí)預(yù)處理器返渾現(xiàn)象解決了。

（4）上鹽比例。氯堿二車間現(xiàn)在規(guī)定上鹽比例為雅布賴鹽：民勤鹽=5∶1，在這個(gè)上鹽比例下，鹽水返渾現(xiàn)象大大減少。

4 結(jié)論

預(yù)處理器的運(yùn)行情況直接影響對(duì)鎂離子的除去效果，進(jìn)而影響后序凱膜的運(yùn)行效果，影響整個(gè)精制鹽水的生產(chǎn)質(zhì)量及整個(gè)氯堿系統(tǒng)的產(chǎn)能。根據(jù)對(duì)預(yù)處理器的研究、使用和對(duì)預(yù)處理器返渾現(xiàn)象的處理，已經(jīng)摸索出一套使預(yù)處理器平穩(wěn)運(yùn)行的生產(chǎn)方案，保證了鹽水工段平穩(wěn)高效地產(chǎn)出質(zhì)量合格精鹽水，滿足電解工段精鹽水的最大使用量，保證了電解工段滿負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)而為滿負(fù)荷生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)最大化。