何睦盈 ，方戰(zhàn)強 ，方曉波 ，胥 娟 ，蔡宇凌

（1.廣州新普利水處理科技有限公司，廣東 廣州 510650；2.廣州新普利節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 廣州 510650；3.華南師范大學化學與環(huán)境學院，廣東 廣州 510006）

離子膜燒堿生產(chǎn)所需的飽和氯化鈉溶液，一般以工業(yè)鹽為原料。隨著中國化工的發(fā)展，工業(yè)用鹽需求的快速增長，導致固體精制鹽資源緊張，價格上揚，造成氯堿企業(yè)生產(chǎn)成本增加和生產(chǎn)負荷受限。中國有豐富的鹽鹵資源，在擁有鹵礦資源的地區(qū)，全鹵制堿已成為氯堿行業(yè)降低生產(chǎn)成本的主要途徑。要實現(xiàn)全鹵制堿，其關鍵技術在于淡鹽水的濃縮處理和回收利用。

由于鹵水中含有的SO2-4，及生產(chǎn)過程中加入亞硫酸鈉等產(chǎn)生的SO2-4，在回收利用系統(tǒng)中循環(huán)得到富集。當鹽水中的SO2-4富集到一定程度時，會嚴重影響離子膜燒堿的正常生產(chǎn)。主要表現(xiàn)為降低陽極電解效率，增加電耗；堵塞管道，降低傳熱效率，影響蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力。因此，要實現(xiàn)全鹵制堿，必須做到淡鹽水脫硝和濃縮回用相結合，以降低能耗和物耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。

目前，國內淡鹽水脫硝的主要技術，傳統(tǒng)的鋇鹽法為膜法脫硝[1]。鋇鹽法成本高、運行費用高、原材料劇毒、易產(chǎn)生二次污染，已逐漸被膜法脫硝技術所取代。在淡鹽水濃縮方面，主要的技術為膜法濃縮技術、多效蒸發(fā)技術、MVR（機械蒸汽再壓縮）技術。其中，膜法技術濃縮成本高，而逐漸被淘汰；多效蒸發(fā)技術隨著效數(shù)增加能耗降低，但是效數(shù)越多，成本越高。隨著熱泵技術的發(fā)展，MVR技術是重新利用蒸發(fā)濃縮過程產(chǎn)生的二次蒸汽的冷凝潛熱，從而減少蒸發(fā)濃縮過程對外界能源需求的一項先進節(jié)能技術[2]，其能源利用效率相當于多效蒸發(fā)的20效。因此，采用膜法脫硝－MVR技術應用于氯堿行業(yè)淡鹽水濃縮回收利用，是一項節(jié)能減排技術。本文結合國內某氯堿企業(yè)淡鹽水處理節(jié)能工程，介紹了該技術的特點，為其推廣應用提供參考。

1 淡鹽水回收利用處理工藝流程

某氯堿化工有限公司采用二級膜法脫硝－MVR蒸發(fā)濃縮技術，實現(xiàn)了全鹵制堿。該裝置于2012年開始建設，于2013年年初投入運行，處理規(guī)模為淡鹽水處理能力205 m3/h，蒸發(fā)水能力55 m3/h，對應15萬t/a離子膜燒堿。工藝流程示意圖見圖1。

該工藝流程主要由膜法脫硝部分和MVR部分組成。

（1）膜法脫硝主要采用納濾膜技術，主要包括換熱、活性炭過濾、保安過濾、納濾。

a.換熱主要采用板式換熱器，通過加熱淡鹽水，提高淡鹽水的溫度，起到增強一價離子的透膜能力的作用。

b.活性炭過濾采用顆?；钚蕴窟^濾器，作為膜脫硝系統(tǒng)前處理裝置，其可有效防止膜元件的有機物污染及氧化降解，而不受本身進水溫度、pH值和有機混合物的影響。活性炭過濾器主要作用是保護納濾膜，特別是游離氯對膜有相當大的傷害，并且是不可恢復的損壞。因此，活性炭過濾器需要把淡鹽水中的游離氯吸附去除，在炭濾出口設立在線ORP測試儀，并配套相應的自動閥門，余氯檢測一旦超標自動切換到回流。必要時還需要配置亞硫酸鈉自動投加裝置，一旦ORP顯示值超過200 mV，即說明出活性炭塔鹽水中仍殘留有游離氯，需調節(jié)Na2SO3的加入量。

c.保安過濾器的主要作用是防止微小顆粒進入膜系統(tǒng)，堵塞膜元件。

d.膜過濾采用納濾膜，并設置二級膜處理裝置。進料淡鹽水以一定的壓力和溫度進入膜元件，根據(jù)納濾膜的選擇性原理，鹽水中的氯化鈉可通過納濾膜隨透過液排出進入MVR工藝，而硫酸鈉被納濾膜排斥隨濃縮液排出。采用二級膜裝置，可以進一步提高濃縮液中硫酸鈉的濃度，硫酸鈉隨著溫度的降低而達到過飽和，形成芒硝結晶析出，達到脫除的目的。

（2）MVR工藝包括淡鹽水濃縮系統(tǒng)、二次汽回路系統(tǒng)、生蒸汽系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

a.淡鹽水濃縮系統(tǒng)。經(jīng)脫硝的淡鹽水并聯(lián)進入2臺板式預熱器，分別與蒸汽冷凝液和濃縮后的鹽水進行換熱，回收熱量使淡鹽水溫度升至97℃后，進入EV1降膜蒸發(fā)器進行蒸發(fā)濃縮，在EV1降膜蒸發(fā)器中淡鹽水濃縮到規(guī)定值后，轉料到EV2強制循環(huán)蒸發(fā)器中，繼續(xù)蒸發(fā)濃縮到NaCl含量為310 g/L，通過密度儀測量密度計算或查實濃度合格后，用濃鹽水輸送泵將濃鹽水輸送到換熱器降溫后，輸送到指定的貯槽內，完成淡鹽水濃縮過程。

b.二次汽回路系統(tǒng)。在淡鹽水濃縮過程中，在EV1降膜蒸發(fā)器和EV2強制循環(huán)蒸發(fā)器內同時產(chǎn)生二次蒸汽，通過EV1降膜蒸發(fā)器和EV2強制循環(huán)蒸發(fā)器內的除膜器進行第一次除掉二次蒸汽中夾帶的氯離子和其他雜質。然后，二次蒸汽進入二次蒸汽洗滌器，通過用洗滌泵將洗滌器內的循環(huán)洗滌水第二次洗滌二次蒸汽，產(chǎn)生的冷凝液通過調節(jié)閥控制好液位。這樣，可確保洗滌后的二次蒸汽在進入蒸汽壓縮機前電導率低于20 μs/cm，保證蒸汽壓縮機長周期安全穩(wěn)定運行。合格的二次蒸汽進入第一級和第二級蒸汽壓縮機進行加壓升溫。為了避免二次汽過熱，使用加熱室產(chǎn)生的冷凝液對壓縮機和二次蒸汽管道進行噴霧降溫，獲得需要的飽和蒸汽。加壓升溫后的二次汽作為熱源進入HE1降膜蒸發(fā)器和HE2強制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室，通過熱量交換將熱量傳遞給蒸發(fā)器的淡鹽水，進行蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，實現(xiàn)二次蒸汽的循環(huán)利用。

c.生蒸汽系統(tǒng)。生產(chǎn)裝置系統(tǒng)開車時，使用生蒸汽將蒸發(fā)器內的淡鹽水通過加熱室升高溫度，產(chǎn)生二次蒸汽，通過二次蒸汽的循環(huán)利用，系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽達到平衡后，關閉生蒸汽閥門，停止生蒸汽的使用。當進料鹽水溫度過低時，需要補充少量生蒸汽。進料負荷由低負荷向高負荷調整時，根據(jù)溫度變化情況而補充生蒸汽。

d.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。生產(chǎn)裝置系統(tǒng)中蒸汽壓縮機需要循環(huán)冷卻水對設備進行冷卻降溫，確保設備安全運行。

2 主要設備

主要設備見表1。

表1 主要設備表

3 運行效果

現(xiàn)有工藝是用固體鹽制備飽和淡鹽水，而固體鹽是鹵水通過真空制鹽工藝制得，制1 t固體鹽的能源和原料消耗為 （5效真空制鹽）1.08 t蒸汽，54 kW·h電，4.0～5.0m3鹵水。加固體鹽將淡鹽水（配套15萬t/a離子膜燒堿，摻鹵為25%情況下）飽和需要21.3萬t折百固體鹽，鹵水制鹽的耗能量為23.04萬t蒸汽，1 152萬kW·h電，折合標煤 2.21萬t。

采用MVR工藝濃縮淡鹽水后，可以直接使用鹵水作為制堿原料，能源消耗就只是淡鹽水濃縮的消耗。144萬m3（8 000 h計算）淡鹽水濃縮至飽和的能源消耗為2 336萬kW·h電，折合標煤0.29萬t。

主要節(jié)能措施是，采用國際上先進水平的熱泵技術；通過板式換熱器將蒸汽冷凝液、濃縮鹽水的顯熱充分回收利用；采用先進的降膜蒸發(fā)器設備以提高效率；采用變頻技術調節(jié)生產(chǎn)負荷以降低能源消耗。

項目實施后，年可節(jié)能1.92萬t標煤。MVR技術相當于20效蒸發(fā)器的能耗，與5效蒸發(fā)器相比可節(jié)能70%以上，具體見表2。同時，將回收64萬t純水，可以作為脫鹽水或鍋爐給水使用。節(jié)能減排效果十分顯著。

表2 MVR技術與多效蒸發(fā)器的能耗比較

4 結語

膜法脫硝工藝較原鋇法脫硝工藝而言，脫硝效果更好、穩(wěn)定性更高、運行費用大幅降低。MVR技術相對于多效蒸發(fā)技術，其節(jié)能效果顯著，相當于20效蒸發(fā)器的能耗，相比五效蒸發(fā)器，可節(jié)能70%以上。采用膜法脫硝—MVR技術應用于氯堿行業(yè)淡鹽水回收利用，是一項節(jié)能減排技術，值得大力推廣。

［1］付軍鳳.納濾膜法除硫酸根技術進展.氯堿工業(yè)，2009（1）：7-10.

［2］李樹生，吳宗生.灘田飽和鹵水機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)工藝研究，鹽業(yè)與化工，2009，（1）：18-20.