納濾膜在膜法除硝中的應用

周舒,趙宗強

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

新疆圣雄氯堿有限公司(以下簡稱“圣雄氯堿”)為新疆中泰化學(集團)股份有限公司的子公司的一次鹽水1#裝置于2012年10月投產，使用的是膜法除硝和冷凍脫硝相結合的方式。系統運行至今，圣雄氯堿的膜法除硝運行穩定，給納濾膜創造了最佳運行環境，1#裝置膜組件納濾膜使用壽命最長達到80個月，創造了行業內的奇跡。

1 系統介紹

圣雄氯堿電解車間1#裝置膜法除硝工藝采用膜法和冷凍法相結合，以十水硫酸鈉的形式除去鹽水中的硫酸根，2012年10月開車成功，一直運行至今。2019年7月初更換B套膜組件膜管65支，系統運行穩定，更換膜管時滲透液的質量濃度在滿足工藝運行條件的前提下均漲至2.0 g/L以上。

2 納濾膜運行條件控制

2.1 pH值的控制

圣雄氯堿膜法除硝系統加酸設計為氟泵加調節閥控制，在淡鹽水泵進口使用45°切口管道，將質量分數為4%的稀鹽酸和淡鹽水混合加入，將pH值調節為微酸性，控制在6.5±0.2，給膜創造最佳的運行環境。在正常情況下，淡鹽水的pH值波動時，加酸調節閥會自動進行調節，實現全部自動化。當淡鹽水的pH值波動較大時，調節閥不能及時調節會報警，由巡檢人員手動控制調節；無法及時手動調節時，設置有聯鎖，聯鎖條件為pH值大于8或者小于5.5，此時高壓泵停止運行，膜組件停止運行，從而保護膜的最佳滲透狀態；若停止后用高純水進行沖洗置換，沖洗前先要將濃硝側閥門微量打開，將納濾膜表面的雜質沖洗干凈，同時保證膜管中無鹽結晶。

2.2 游離氯的控制

游離氯是納濾膜的克星，微量的游離氯會使納濾膜中毒，產生不可挽回的永久性傷害。圣雄氯堿主要采用化學除氯的方法，在膜法除硝進口管道中加入質量分數為5%的亞硫酸鈉，使其與淡鹽水充分混合，在除去淡鹽水中游離氯之外還需要過量，以便于后續除去高純鹽酸中的游離氯。圣雄氯堿采用ORP氧化還原電位計進行檢測，監測點為淡鹽水泵出口(加酸后檢測)，如圖1所示。

圖1 雜質去除工藝流程圖Fig.1 Process flow of impurity removal

2.3 雜質的去除

雜質會直接影響納濾膜處理鹽水的流量，堵塞膜孔，導致納濾膜壓力增加，嚴重時導致膜過濾器變形，降低截留效果。圣雄氯堿采用布袋過濾器和保安過濾器除去脫硝鹽水中的大顆粒雜質。設備1開1備，通過布袋過濾器的壓力(取決于淡鹽水和亞硫酸鈉帶入雜質的量)來判斷布袋的更換周期，圣雄氯堿的布袋更換周期為30天。保安過濾器主要除去脫硝鹽水中的小顆粒雜質，通過壓力差來判斷保安過濾器中濾芯的更換周期。脫硝鹽水中的雜質情況決定了圣雄氯堿保安過濾器中濾芯的使用周期為6個月，因此，圣雄氯堿通過減少脫硝鹽水中的雜質，確保納濾膜的處理鹽水流量，同時降低納濾膜進口的壓力，確保膜在最佳狀態下運行。

2.4 溫度的控制

圣雄氯堿采用冷凍脫硝法回收鹽水，并進行一級換熱，再通過循環水將溫度控制在38 ℃左右；采用調節閥自動控制，確保進納濾膜的鹽水溫度在38 ℃，同時確保鹽水的流量，延長納濾膜的壽命。

2.5 壓力的控制

納濾膜嚴禁滲透側壓力大于進口側壓力，在異常情況下必須確保膜進口側壓力大于滲透側壓力，防止納濾膜鹽水倒流，損壞膜管。

2.6 停車期間納濾膜的保養

納濾膜在停止運行后需要第一時間用純水進行沖洗，確保將納濾膜及4.14 MPa膜殼中的鹽水全部置換干凈。圣雄氯堿控制純水流量為20 m3/h，沖洗時間30 min(在精制系統水量允許的情況下可增加純水流量及沖洗時間)，沖洗時富硝側閥門需要微開，目的為沖洗4.14 MPa膜殼中的雜質。短時間停車可沖洗1次，超過24 h需要多次沖洗，間隔時間不超過24 h。沖洗完成后，關閉滲透液側、濃硝側、滲透液取樣側以及純水閥門，確保納濾膜用純水全部浸泡，保證納濾膜保養完好[1]。

3 結語

圣雄氯堿在納濾膜的使用過程中不斷總結經驗，并及時進行改進，確保了一次精制鹽水中硫酸根質量濃度為3.5～5.0 g/L，為一次鹽水精制系統和電解槽的穩定運行提供了保證。通過精細化操作，穩定脫硝鹽水中的pH值、ORP值、溫度、壓力等指標控制，圣雄氯堿納濾膜使用壽命最長達到80個月，設計值為24個月，達到設計值的3.3倍。

單套膜管數量為65根，使用時間已為設計時間的3倍，膜單價為1 1000元/根，則單套膜可節約成本：65×(3-1)×11 000=143萬(元)。