李長嶺(唐山三友氯堿有限責任公司,河北 唐山 063000)
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陶瓷膜鹽水精制技術(shù)應(yīng)用
李長嶺
(唐山三友氯堿有限責任公司,河北 唐山 063000)
摘 要:介紹了陶瓷膜鹽水精制裝置在唐山三友氯堿有限責任公司的應(yīng)用規(guī)程,與凱膜工藝的優(yōu)缺點對比。
關(guān)鍵詞:陶瓷膜;運行工藝;故障處理
唐山三友氯堿有限責任公司(以下簡稱“三友氯堿”)隸屬于唐山三友集團分公司,目前離子膜燒堿裝置能力為50萬t/a。2013年擴建一次鹽水裝置時,選用久吾陶瓷膜裝置2臺,2015年50萬燒堿擴建時,又增加陶瓷膜裝置一臺。現(xiàn)階段為凱膜和陶瓷膜工藝共同使用,通過平衡凱膜和陶瓷膜工藝的鹽水用量實現(xiàn)原鹽成本最低。
1.1凱膜工藝的缺陷
(1)工藝流程長: 該工藝需加壓溶氣罐加壓后經(jīng)預(yù)處理器除去鎂離子,再經(jīng)過反應(yīng)槽反應(yīng)到凱膜過濾器除去鈣離子。反應(yīng)流程過長,產(chǎn)能越大預(yù)處理器越容易返渾。一旦出現(xiàn)返渾,至少需要3-7小時才能恢復(fù),影響一次精鹽水供給。
(2)鹽質(zhì)適應(yīng)能力差。為節(jié)約成本,大多數(shù)廠家均采用洗鹽和原鹽混合上鹽模式。預(yù)處理器設(shè)備對原鹽的含鎂要求比較嚴格,在現(xiàn)有采購原鹽中,只有極少數(shù)原鹽能達到標準,多數(shù)原鹽的含鎂量均不合格。因此在生產(chǎn)中,原鹽的使用比例始終受限。
1.2陶瓷膜優(yōu)勢及特點
(1)節(jié)省占地、投資:整個鹽水精制系統(tǒng)的流程短,設(shè)備數(shù)量少、體積小,占地和建筑相應(yīng)投資減少。在擴產(chǎn)項目上,無需新增設(shè)備用地,利用現(xiàn)有廠房、建筑,就能提高一倍以上的一次鹽水能力。
(2)操作簡單:該工藝流程短,控制點少,可實現(xiàn)自動控制,大大降低了工人的勞動強度。鹽水精制時間短約0.5小時反應(yīng)時間,只要保證有穩(wěn)定的化鹽水即可保證精鹽水量。
(3)節(jié)省運行費用,提高鹽水質(zhì)量:降低生產(chǎn)成本的同時也降低一次鹽水中鐵離子含量,能有效緩解精鹽水鐵離子含量高的問題。
(4)對鹽質(zhì)要求低。因陶瓷膜采用“錯流”過濾模式,大大降低了對鹽質(zhì)的要求,比較適合使用我公司現(xiàn)有原鹽。預(yù)計可提高原鹽用量16萬噸/年,年創(chuàng)效400萬元以上。
2.1過濾前精制原理
(1)碳酸鈉除鈣離子。在粗鹽水中加入碳酸鈉溶液,使其和鹽水中的Ca2+反應(yīng),生成不溶性的碳酸鈣沉淀,其反應(yīng)式如下:
為了保證反應(yīng)完全并將Ca2+除凈,碳酸鈉的加入量必須超過反應(yīng)式的理論需要量,本工藝控制碳酸鈉的過堿量在0.2~0.7g/l左右。
(2)氫氧化鈉除鎂離子。在粗鹽水中加入氫氧化鈉溶液,使其和鹽水中的Mg2+反應(yīng),生成不溶性的Mg(OH)2沉淀,其反應(yīng)式如下:
為了保證反應(yīng)完全并將Mg2+除凈,氫氧化鈉的加入量必須超過反應(yīng)理論需要量,本工藝控制氫氧化鈉過堿量為0.2~0.4g/l左右。
2.2工藝流程介紹
經(jīng)過化鹽后的粗鹽水流入粗鹽水儲槽,粗鹽水按工藝要求加入了氫氧化鈉后用加壓泵送入反應(yīng)桶,并按工藝要求加入精制劑碳酸鈉和次氯酸鈉后進入后反應(yīng)桶,在后反應(yīng)桶中發(fā)生精制反應(yīng),完成精制反應(yīng)的粗鹽水自流進入中間槽,用無機膜過濾供料泵經(jīng)粗鹽水過濾器濾除大于1.0mm的機械雜物后送往無機膜過濾單元。
2.3過濾原理與操作控制
(1)過濾原理。膜的過濾方式一般分為終端過濾和錯流過濾。凱膜過濾器就是終端過濾方式,陶瓷膜采用的是錯流過濾方式。
(2)出液流量控制。保證出液正常,就要控制整個陶瓷膜系統(tǒng)的含固量,通過排出部分濃縮液控制系統(tǒng)內(nèi)含固量變化,一般控制了30-40%之間。
(3)反沖時間與方法。陶瓷膜進行反沖時,根據(jù)原鹽的好壞反沖時間也不相同,一般在15-30分鐘反沖一次,反沖程序也是DCS自動控制進行,不需要人為參與。因陶瓷膜運行時密閉帶壓式,所以反沖的鹽水壓力要比運行壓力大,一般在0.5-0.6MPa。通過壓縮空氣加壓,反沖時打開自動閥門將反沖液壓入膜內(nèi)進行反沖。
(4)聯(lián)鎖與設(shè)定原因。為保證陶瓷膜本體膜管的使用安全,本裝置設(shè)置了相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置。主要為:進口壓力:低低值為0.19MPa,高高值為0.4MPa延時60秒。原因是陶瓷膜進口壓力太低,影響循環(huán)量,造成膜壁堵塞減少一次鹽水產(chǎn)量。進口壓力太高,減少使用壽命,易造成膜管破裂。酸洗操作陶瓷膜運行一段時間后,隨著膜孔逐漸堵塞,膜的通量也變小產(chǎn)量降低,此時需對膜進行酸洗操作。主要流程為將陶瓷膜切出系統(tǒng),進行放液水洗。然后用鹽酸泵將15%的鹽酸打進膜內(nèi)酸洗膜壁后再回到酸罐內(nèi),循環(huán)清洗。期間保證酸洗壓力在0.2左右,酸洗時間不低于30分鐘。結(jié)束后,在水洗置換,最后進鹽水循環(huán)開車。
3.1酸洗操作復(fù)雜
陶瓷膜酸洗操作是帶壓密閉式酸洗,為保證酸洗效果在酸洗前后還要水洗操作,大大增加了操作的難度與勞動量。該酸洗操作完全可以通過增加自動閥自動設(shè)置完成,減少勞動量同時也減少誤操作帶來的事故。但要增加許多調(diào)節(jié)閥,成本會增加很多。
3.2雜物堵塞膜進口
原鹽在生產(chǎn)、運輸?shù)冗^程因環(huán)境因素,會產(chǎn)生許多雜物,如草根、石渣、木屑、纖維網(wǎng)絲等。在傳統(tǒng)凱膜工藝中,雜物會在預(yù)處理器上下排泥過程排出系統(tǒng),而陶瓷膜工藝在進膜之前只有一道粗過濾器進行攔截。雖然濾網(wǎng)攔截1mm孔徑以上雜物,但如草根、纖維網(wǎng)絲等細長形狀雜物會有部分通過濾網(wǎng)進入膜體。從而逐漸堵塞膜進口,造成陶瓷膜循環(huán)量減小、進口壓力增加、產(chǎn)量下降。
3.3換膜、拆裝復(fù)雜
一臺陶瓷膜一般是有9組筒體原件組成,每組筒體原件由61根膜管。若泄漏一根膜管,就需將一組筒體整體拆裝,工作量較大。所幸膜只要正常運行,5年內(nèi)一般不會出現(xiàn)損壞,我公司陶瓷膜運行3年還未出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。
陶瓷膜鹽水精制工藝作為新一代一次鹽水處理設(shè)備,借助其自身優(yōu)點,將逐步替代凱膜精制工藝。雖然現(xiàn)在產(chǎn)品已更新到第三代,設(shè)計趨于成熟,過濾能力也較強,但目前存在的缺陷也是十分尖銳,尤其是前處理設(shè)備粗過濾器不能有效攔截纖維絲等雜物,導(dǎo)致膜進口經(jīng)常堵塞問題,大大降低一次鹽水產(chǎn)能。如前期處理改用多級過濾或類似預(yù)處理器澄清設(shè)備將纖維絲類雜物去除,將有效增加陶瓷膜使用周期,保證一次鹽水穩(wěn)定供應(yīng)。
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.033
作者簡介:李長嶺(1984-),男,河北衡水人,大專,助理工程師,主要從事:工藝設(shè)計。