保安過濾器改型及濾芯清洗回用

潘玉強，曲曉紅，孫在勇，寧尚海，李磊明

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

山東海化股份有限公司純堿廠老線鹽水車間鹵水納濾生產(chǎn)采用超濾+納濾雙膜法工藝，通過超濾膜去除鹵水中的懸浮物、泥沙、細(xì)小微粒、膠體和大分子有機物等，然后通過保安過濾器再進(jìn)入納濾膜，分別得到鈣、鎂、硫酸根濃縮的納濾濃水和氯化鈉純度較高的精制鹵水。精制鹵水代替海水直接用于純堿廠生產(chǎn)化鹽，減少了純堿生產(chǎn)中固體原鹽的使用量，節(jié)省了鹽水除雜中的石灰石、焦炭、純堿耗用量，降低了鹽水的精制費用，實現(xiàn)了純堿生產(chǎn)的降本增效。同時硫酸根離子大幅降低，可減少純堿系統(tǒng)結(jié)垢使蒸餾塔運行周期大大延長，對純堿穩(wěn)定生產(chǎn)起到了有利作用。

其中保安過濾器作為納濾膜前最后一道保障過濾設(shè)備，起到了防止超濾膜斷絲造成的污染物進(jìn)入納濾膜，對防止納濾膜污染，延長納濾膜使用壽命起到重要作用。我車間一期納濾系統(tǒng)分為3套，每套設(shè)置保安過濾器3臺，每臺保安過濾器安裝9支濾芯，濾芯精度為5 μm。保證濾芯運行情況下采用適合的通量及有效過濾面積是后續(xù)納濾生產(chǎn)的重要保證，正常情況下濾芯的壓差到達(dá)0.1 MPa則需要更換濾芯，濾芯的有效使用周期的長短決定了濾芯的更換頻次，對納濾生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定及生產(chǎn)成本具有一定的影響。

1 項目實施背景

通過長時間運行發(fā)現(xiàn)，原料鹵水質(zhì)量受供水線路調(diào)度、原鹽生產(chǎn)、風(fēng)力等外界因素影響較大，造成鹵水中出現(xiàn)懸浮物增加、微生物滋長、鹵水中鈣鎂離子和有機物含量的突然升高等情況。

特別是少量泥沙也進(jìn)入超濾系統(tǒng)，造成超濾系統(tǒng)產(chǎn)量下降，化學(xué)清洗頻繁，超濾膜絲存在破損情況，部分大顆粒物進(jìn)入保安過濾器，造成5 μm濾芯堵塞嚴(yán)重，濾芯更換周期大幅降低。同時更換新濾芯后使用周期較短，其中水質(zhì)較差時不到10天就達(dá)到使用壓差極限，嚴(yán)重時甚至只有5天，并且更換下的濾芯難以沖洗恢復(fù)，沖洗后使用周期也只能達(dá)到3～5天，大大增加了停車及更換濾芯的次數(shù)，不僅影響納濾生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且增加了生產(chǎn)成本費用。

2 改進(jìn)措施

對堵塞的保安過濾器濾芯進(jìn)行解剖檢測。由圖1可見，濾膜折皺處含黃色雜質(zhì)，但白色部分較多，可見濾芯過濾極不均勻，只有一部分過濾面積的膜堵塞，這充分說明了該款濾芯存在大量過濾面積未能充分利用的情況。

外層導(dǎo)流 PP膜 內(nèi)層導(dǎo)流(無紡布) 最內(nèi)層導(dǎo)流(只繞中心桿一圈)圖2 解剖后濾芯外觀圖

分析原因判斷為設(shè)計使用流量過大，而這也是該款保安過濾器濾芯壽命短的主要原因。

在進(jìn)一步通過對更換后的濾芯進(jìn)出口尺寸研究分析，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計保安過濾器濾芯中心孔為400 mm，經(jīng)計算水流流速達(dá)6.85 m/s，進(jìn)而造成保安過濾器濾芯初始壓降大，其過濾面積難以完全利用。更換更大中心孔孔徑、更大過濾面積的大流量濾芯，可解決此問題。

需對原保安過濾器進(jìn)行改造，其中擴大保安過濾器濾芯中心孔到700 mm，可使單支濾芯流速下降到2.2 m/s左右的正常流速，同時對管板、筒體進(jìn)行配套改造。

同時進(jìn)一步針對濾芯污染物成分進(jìn)行多次分析，情況如表1。

表1 第1次5 μm大流量濾芯雜質(zhì)元素(重量%) 分析測試結(jié)果

由表1可知，本次污染物主要是微生物膠體類雜質(zhì)多，其次應(yīng)為硅類剛性雜質(zhì)，無機鹽雜質(zhì)較少。

由表2可知，此次污染物成分與上次不同，基本無微生物，堵塞物主要是硅酸鹽和鐵鹽等。更換后的舊濾芯，最初通過加藥浸泡、水沖清理后再投入使用，以減少成本費用，但效果較差，對使用壽命延長不大，并且更換仍較頻繁。為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，車間根據(jù)污染物組成，通過研究、選擇、配伍、試驗清洗藥劑及清洗流程，制作在線清洗設(shè)備，對使用過的濾芯進(jìn)行在線清洗，提高清洗效果，使清洗后濾芯具備再利用價值。

表2 第2次5 μm大流量濾芯雜質(zhì)元素(重量%)分析測試結(jié)果

3 實施情況

1)對3臺一期保安過濾器進(jìn)行改造，增加過濾通量。

通過計算，更換、改變管板結(jié)構(gòu)，增大管板9個中心流孔，即每個中心孔由400 mm擴大到700 mm；改變管板與濾芯的原有壓緊式連接方式，即改變增設(shè)每個濾芯底座與管板孔螺紋連接，每支濾芯與底座螺紋連接，增加濾芯的穩(wěn)固性，防止濾芯串動而形成介質(zhì)短路，降低過濾作用。同時方便了底座、濾芯的更換；經(jīng)過測繪與計算，增加設(shè)備筒體高度130 mm，在保證過濾參數(shù)的情況下更換較長的大通量濾芯，保證設(shè)備與濾芯的整體配套及大流量通量。

2)設(shè)計與制作1套移動式在線濾芯清洗裝置，制定了濾芯化學(xué)清洗操作流程。

圖2 移動式在線濾芯清洗流程圖

選用耐酸堿腐蝕UPVC材料制作清洗管線及濾芯盛裝體1個，設(shè)正反洗切換及調(diào)節(jié)管路、閥門、壓力指示，自加工移動式裝置構(gòu)架，設(shè)耐腐蝕循環(huán)泵1臺，配藥PE桶1個。利用保安過濾器原排污口及排氣口，對接清洗裝置，利用配藥桶進(jìn)行配藥，做好清洗液的指標(biāo)控制，正反循環(huán)進(jìn)行清洗。

4 功能效果

表3 技改項目實施效果對比分析

1)保安過濾器改型，保安過濾器濾芯中心孔由400 mm增加大700 mm，選擇了更適合鹵水體系的大通量濾芯，初始壓差由50 kPa下降到接近0 kPa，在過濾過程中避免了污染物僅僅堵塞在濾芯表面的缺點，在保證過濾效果的同時，過濾面積得到了充分利用，因此其使用壽命大幅延長，大大降低了濾芯更換頻次。

2)通過在線清洗使已經(jīng)達(dá)到使用壓差的濾芯重復(fù)利用，有效地提高了濾芯清洗質(zhì)量，解決可使用后的濾芯無法清洗的弊端，經(jīng)過清洗后的濾芯在過濾指標(biāo)符合要求的情況下，能再次投入生產(chǎn)使用，可再延長濾芯使用壽命50%左右。

以上兩項實施后濾芯使用壽命平均由10～30天增加到20～50天以上。

圖3 保安過濾器改型前后壓差變化曲線圖

項目實施后每立方米精制鹵水濾芯單位成本降低了0.22元，改造后年精制鹵水產(chǎn)量為2 378 108 m3，故總節(jié)約成本52.32萬元。

5 建 議

1)鑒于鹵水成分較為復(fù)雜，保持超濾及其前處理的穩(wěn)定，對納濾保安過濾器濾芯使用壽命具有重要意義。

2)建議進(jìn)一步研究濾芯清洗藥劑配伍及清洗方法組合，提高清洗效果，提高濾芯回用率，持續(xù)降低生產(chǎn)成本。