段成義，陳尚敬，盧麗萍，李國驍

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶401221）

重慶市映天輝氯堿化工有限公司10 萬t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目配套42 m3/h 淡鹽水膜法回收 （除硫酸鈉）處理系統(tǒng)。 將經(jīng)離子膜電解槽后的淡鹽水（含硫酸鈉），通過工藝分離膜系統(tǒng)進(jìn)行分離，分離后的產(chǎn)水含微量硫酸鈉，直接回到淡鹽水蒸發(fā)工序進(jìn)行濃縮。膜分離后的濃水含有氯化鈉和硫酸鈉（60～80 g/L），通過-5 ℃冷凍，使硫酸鈉過飽和析出，經(jīng)過離心機(jī)分離，得到成品芒硝（十水硫酸鈉）。結(jié)晶和離心后的母液含氯化鈉和小于7 g/L 的硫酸鈉， 經(jīng)過換熱升溫，可以回到淡鹽水蒸發(fā)工序濃縮。 2011 年底離子膜淡鹽水蒸發(fā)裝置建成投產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全鹵制堿， 鹵水硫酸根含量平均為5.5～6.0 g/L。 原有膜法除硝裝置不能滿足全鹵制堿工藝，2012 年3 月， 開始實(shí)施對膜法除硝進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)改造。 處理能力由313 kg/h 提升至626 kg/h。

1 工藝改造情況

此次改造的目的是擴(kuò)產(chǎn)及節(jié)能。 膜處理單元擴(kuò)產(chǎn)， 對冷凍除硝部分由-5 ℃直接冷凍脫硝改造為5 ℃冷凍水間接冷卻加結(jié)晶槽沉降的工藝。 在原有42 m3/h 淡鹽水膜法脫硝的基礎(chǔ)上， 加裝1 套SRO系統(tǒng)及冷凍脫硝系統(tǒng)等。 將經(jīng)離子膜電解槽后的脫氯淡鹽水（含硫酸鈉），通過并列的2 套SRO 膜系統(tǒng)進(jìn)行分離，分離后的脫硝鹽水含少量硫酸鈉，直接到淡鹽水濃縮工序利用。 SRO 膜分離后的富硝鹽水，含有氯化鈉和硫酸鈉（約80 g/L），通過5 ℃冷凍使硫酸鈉過飽和析出，經(jīng)過離心機(jī)分離，得到副產(chǎn)品芒硝（十水硫酸鈉），結(jié)晶的母液含氯化鈉和微小硫酸鈉晶體，回到結(jié)晶槽處理，結(jié)晶后冷凍清液部分回到緩沖水槽重新進(jìn)SRO 系統(tǒng)處理。改造前后冷凍膜硝工流程對比示意圖見圖1 和圖2。

2 能耗對比

根據(jù)硫酸鈉的溶解度曲線，見圖3。 新工藝比老工藝性能優(yōu)越， 完全解決了蒸發(fā)器堵塞和清洗問題，電耗節(jié)省約百分之二十，出水硝含量低至0.6 g/L。

根據(jù)圖3 所示的硫酸鈉溶解度曲線，溫度在5～30 ℃時(shí)對溶解度影響最明顯，所以，新工藝通過二級膜濃縮把硫酸鈉濃度提高到105 g/L，冷凍沉硝溫度由舊工藝的由35 ℃降到-5 ℃改為只降到5 ℃，舊工藝沉硝后清液和膜透過液混合后去化鹽， 新工藝中，清液硫酸鈉濃度仍為25 g/L 左右，所以不去淡鹽水濃縮而是回流到中間貯槽經(jīng)過膜系統(tǒng)再濃縮2 次后，再次冷凍沉硝。 系統(tǒng)改造后，體現(xiàn)出以下優(yōu)勢。

圖1 原冷凍脫硝工藝

圖2 改造后冷凍脫硝工藝

圖3 硫酸鈉在200 g/L氯化鈉溶液中的溶解曲線

（1）舊工藝脫硝能力為313 kg/h，系統(tǒng)在線負(fù)荷為320.2 kW·h，冷凍機(jī)組功率為132 kW 電耗高、效率低， 全系統(tǒng)每脫出1 kg 十水硫酸鈉需要耗電1.02 kW·h。系統(tǒng)改造后，脫硝能力626 kg/h，系統(tǒng)在線負(fù)荷為533 kW·h， 冷凍機(jī)組功率雖為164.5 kW，約為老冷凍系統(tǒng)的1.24 倍， 但冷凍脫硝能力卻增加1倍。每脫出1 kg 十水硫酸鈉，耗電約0.85 kW·h，降低脫硝電耗0.17 kW·h， 以平均電費(fèi)0.58 元/kW·h計(jì)算，全年運(yùn)行8 000 h 計(jì)，綜合節(jié)約電費(fèi)約五十萬余元。

（2）舊工藝采用的列管式蒸發(fā)器由于堵塞嚴(yán)重基本上每5～8 h 需要清洗一次， 新工藝取消了該設(shè)備，在5 ℃冷凍水與濃縮液換熱過程中，芒硝堵塞換熱器問題得到有效緩解，沖洗更容易。

（3）取消了冷凍液貯槽、濃縮液貯槽、兌鹵槽等設(shè)備,簡化了生產(chǎn)流程，系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)可控。 在老工藝中，冷凍液、濃縮液硫酸鈉含量高、溫度低，冷凍液貯槽、濃縮液貯槽長期有芒硝沉降，造成設(shè)備及管道堵塞，冷凍系統(tǒng)停車檢修頻繁。 改造后，濃水直接進(jìn)入結(jié)晶槽，利用濃水循環(huán)泵，在結(jié)晶槽內(nèi)循環(huán)的同時(shí)，與5 ℃乙二醇水溶液換熱,縮短了整個(gè)冷凍脫硝工藝流程，穩(wěn)定了生產(chǎn)，簡化了操作。

3 結(jié)語

項(xiàng)目投資約四百萬元，歷經(jīng)3 個(gè)月，試車后，項(xiàng)目總體進(jìn)展順利，投產(chǎn)后，系統(tǒng)脫硝能力提升，節(jié)能效果顯著，生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定，操作簡單，促進(jìn)了全鹵制堿穩(wěn)定生產(chǎn)。