張林茂，梁俊峰

(河南煤業(yè)化工集團中原大化公司，河南濮陽 457004)

0 前言

中原大化三聚氰胺裝置采用美國聯(lián)合信號技術的高壓法生產，在生產過程中有副產物的生成，為了保證產品質量，需要在系統(tǒng)循環(huán)中將副產物OAT經過兩段結晶、過濾除去，在改造前采用了板框式過濾器，不但消耗大量的助濾劑，也造成大量廢渣堆積，無法回收，環(huán)保壓力較大。經過對過濾系統(tǒng)的改造，選用超濾膜分離技術，將副產物與系統(tǒng)循環(huán)液分離，然后進行高溫分解回收，產生了可觀的經濟與社會效益。

1 超濾膜分離技術

1.1 超濾工藝流程

超濾系統(tǒng)由三個相同的超濾膜回路組成，每個回路又包括3個并聯(lián)布置的超濾膜模塊。超濾系統(tǒng)單回路簡圖如圖1所示。

圖1 超濾系統(tǒng)單回路簡圖

OAT料漿儲存在OAT料漿槽中，通過超濾系統(tǒng)給料泵，經過預過濾器過濾后進入第一超濾膜回路A，并通過A回路循環(huán)泵進行高速循環(huán)，以濃縮液(滯留液)離開進入第二超濾膜回路B，B回路內同樣通過高速泵進行循環(huán)，最終經過第三超濾膜回路C后，將高濃度的溶液送往滯留液槽中，而三聚氰胺溶液(滲透液)則從每一個單回路中排出儲存在滲透液槽中。

1.2 超濾設備與工藝參數

本裝置采用采用無機陶瓷膜組件(如表1所示)，與有機膜材相比較，無機陶瓷膜在實際應用中有以下優(yōu)勢:①耐高溫，耐腐蝕。無機陶瓷膜在高溫、苛性環(huán)境中具有高度的穩(wěn)定性。②清洗方便。由于陶瓷膜的高耐腐蝕性，可以用強酸溶解固體堵塞物，用堿液清洗油性沉積物，陶瓷膜元件具有非對稱結構，因此可采用反沖的方法清除膜表面污物。③機械性能良好。陶瓷膜具有較高的結構穩(wěn)定性，在一定壓力下不變形，在任何溶劑中不溶脹，能經受固體顆粒的磨損。④膜的使用壽命長。經過多次的高溫清洗仍能保持分離性能不變，比有機膜的使用壽命長3～5倍。

表1 超濾膜模塊特性與工藝設計參數

2 超濾系統(tǒng)存在問題分析

超濾系統(tǒng)自2005年投產以來，經常出現(xiàn)一些問題，影響了三聚氰胺裝置的正常運行。為此，針對出現(xiàn)的問題進行分析，并采取相應的措施，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.1 膜污染造成反洗頻繁

在運行過程中，各回路模塊需要頻繁切出反洗，分析其原因主要有以下幾方面:①由于濃縮比過高，產生濃差極化效應，高濃度的處理料液使膜的表面料液濃度遠高于主體液的濃度，從而使膜面上溶質的局部濃度增加，即邊界層流體的阻力增加，導致傳質推動力下降，膜的滲透率降低。②膜孔的堵塞。被分離的物質與膜相互作用，將在膜表面或膜孔內產生吸附和沉積，大量的污染物附著在膜孔壁上造成膜孔的堵塞使膜孔體積減小，導致膜孔窄化，從而使膜的滲透率降低。③濾餅層的形成。隨著過濾時間的延長，大量的微粒在膜表面逐漸累積壓實形成濾餅層覆蓋在膜表面，使過濾水阻力增加，膜的滲透率降低。

2.2 陶瓷膜管發(fā)生破損或斷裂現(xiàn)象

自2008年以來，頻頻發(fā)生陶瓷膜管被腐蝕而結構強度嚴重劣化乃至破碎或斷裂的情況，我們從膜組件材料與操作上分析了原因:①目前陶瓷膜支撐體所用骨料主要是氧化鋁，氧化鋁本身的的兩性也是陶瓷膜元件不能永久使用而有一定使用壽命的原因。②高通量的水流動對多孔陶瓷膜材料的溶蝕和沖刷作用。③水對陶瓷的溶解作用雖然極其微小，但卻是一種永遠不會平衡的流動體系，在升高溫度的情況下，就會更為明顯。④水錘現(xiàn)象:超濾系統(tǒng)管道曲折，閥門繁多，運行時經常會出現(xiàn)由于閥門開關緩慢或操作不當而導致的水錘現(xiàn)象。經調試發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象是由于閥門和泵開關順序不當造成的，如停泵時遠端的閥門已關閉而泵未停運，啟動泵時遠端閥門未開啟泵已早啟動，啟動泵時出口循環(huán)量過大造成系統(tǒng)壓力大幅度波動。⑤酸、堿性溶液對膜組件的腐蝕。在反洗時，我們采取氨溶液反洗和酸洗兩種方式，反洗過程中以及反洗后系統(tǒng)殘留的液體會對膜組件產生腐蝕。

3 系統(tǒng)改造與工藝優(yōu)化

針對系統(tǒng)存在的問題，我們對系統(tǒng)進行了改造，并通過改進操作規(guī)程，調整工藝參數，使超濾模塊運行時間得到較大的提高。

3.1 超濾前預處理

我們在被處理料液進入超濾裝置之前加裝預過濾器，過濾掉料漿中的粒徑較大的結晶物。一是避免了大粒徑結晶會占據膜組件流通空間，降低膜塊分離效率;二是避免大顆粒堵塞膜濾孔，降低回路生產時間;三是避免大顆粒物質進入超濾模塊，沖刷損壞濾膜。

3.2 調整工藝參數

循環(huán)量由480 m3/h調整為420 m3/h，使膜面流速在最佳范圍;濃縮比(超濾系統(tǒng)負荷量/滯留液量)由4.1 調整為3.0 ～3.5，減少濃差極化效應;單回路滲透率要保證在300以上。

3.3 改進操作規(guī)程

在啟動循環(huán)泵之前，要關小出口調節(jié)閥，避免啟動時壓力波動過大;啟動泵之前要先打開出口閥，停運時要先停循環(huán)泵，再關閉出口閥;單回路滲透率低于300或泵出口壓力高于0.7 MPa時要及時切出反洗;反洗之后要排空反洗水并加水置換徹底，再充滿滲透液備用。

3.4 優(yōu)化結晶效果

保證一段結晶溫度在70℃，保證二段結晶pH值在7.5左右，避免出現(xiàn)大幅波動造成結晶粒度小，黏度增加，減少系統(tǒng)運行時間。

4 小結

裝置通過對OAT過濾系統(tǒng)的改造，使副產物得以回收利用，不但提高了經濟效益，也產生了不錯的社會效益。本文通過對系統(tǒng)運行過程中存在的問題進行分析，并對系統(tǒng)進行了改造，調整了工藝參數，改進了操作規(guī)程，使超濾系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。