陶瓷膜鹽水精制技術(shù)的應(yīng)用

王強(qiáng)，孫占瑞，韓飛

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

陶瓷膜鹽水精制技術(shù)的應(yīng)用

王強(qiáng)，孫占瑞，韓飛

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

介紹了陶瓷膜法一次鹽水精制的實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：陶瓷膜；一次鹽水精制；應(yīng)用；工藝改進(jìn)

河北盛華化工有限公司為適應(yīng)市場的發(fā)展需求及節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)、減少環(huán)境污染等國家產(chǎn)業(yè)政策。2007年9月實(shí)施加大安全投入項(xiàng)目，淘汰能耗高、高污染的隔膜金屬陽極電解裝置，新上6萬t/a離子膜電解裝置以提升企業(yè)生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能規(guī)模及安全性能。經(jīng)過多方考察調(diào)研，引進(jìn)了目前國內(nèi)外新興的陶瓷膜法一次鹽水精制技術(shù)。該裝置于2008年7月28日開始試車生產(chǎn)，經(jīng)過一年多的試生產(chǎn)運(yùn)行和多次工藝技術(shù)改進(jìn)，生產(chǎn)運(yùn)行基本穩(wěn)定，一次精鹽水質(zhì)量符合指標(biāo)要求。

1 陶瓷膜法鹽水精制工藝簡述

來自界區(qū)外的淡鹽水、工藝水及濾液進(jìn)入配水槽混合后，由化鹽桶給料泵送入化鹽池化鹽，飽和粗鹽水再自流進(jìn)入反應(yīng)桶，在反應(yīng)桶鹽水進(jìn)口處加入碳酸鈉、氫氧化鈉及次氯酸鈉。在反應(yīng)桶中，加藥后粗鹽水中的鈣離子與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣結(jié)晶沉淀；鎂離子與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂膠體沉淀，次氯酸鈉用來消除有機(jī)物及藻類。完成精制反應(yīng)后的粗鹽水自流進(jìn)入中間池，用一級(jí)過濾供料泵送往無機(jī)陶瓷膜過濾裝置，過濾單元采用內(nèi)循環(huán)“錯(cuò)流”過濾方式，一級(jí)過濾循環(huán)泵將粗鹽水料液經(jīng)粗過濾器后送入陶瓷膜過濾器進(jìn)行過濾，過濾后的精制過濾鹽水通過陶瓷膜過濾器的滲透清液出口排出，進(jìn)入精制鹽水緩沖罐，經(jīng)由精制過濾鹽水泵送離子膜二次精制。從陶瓷膜過濾器濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進(jìn)入鹽泥池，大部分濃縮鹽水經(jīng)一級(jí)過濾循環(huán)泵回到陶瓷膜過濾器內(nèi)循環(huán)過濾。鹽泥池內(nèi)的鹽泥經(jīng)板框過濾器分離出鹽泥運(yùn)出界區(qū)排放，濾液經(jīng)濾液槽回到配水槽。

陶瓷膜過濾器在較長時(shí)間的運(yùn)行后，因膜表面的污染會(huì)導(dǎo)致通量變化、過濾能力下降，需對(duì)膜表面進(jìn)行化學(xué)清洗使其再生，使膜通量得到恢復(fù)、過濾能力達(dá)到起始狀態(tài)。

工藝流程方框圖見圖1。

2 生產(chǎn)應(yīng)用過程中的問題及工藝改進(jìn)措施

目前，陶瓷膜法一次鹽水精制工藝應(yīng)用的廠家多采用精制鹽制取飽和鹽水。而中國北方的氯堿企業(yè)多用海鹽，有機(jī)物含量高，泥沙等雜質(zhì)較多，要保證裝置能連續(xù)性生產(chǎn)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

2.1 粗鹽水中雜質(zhì)的前處理過濾

陶瓷膜的膜管孔徑只有3mm，超過此孔徑的雜物會(huì)產(chǎn)生搭橋，堵塞過濾通道，使得一級(jí)壓力升高，過濾膜通量下降，短時(shí)間內(nèi)堵死膜管，影響正常連續(xù)生產(chǎn)。因此，在粗鹽水進(jìn)入陶瓷膜過濾器前，必須采取可靠的前處理過濾措施。通常設(shè)計(jì)中，都會(huì)在中間池入口加40目的絲網(wǎng)過濾器以攔截粗鹽水中的雜物。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)敞開式的過濾器雖可簡單有效地過濾鹽水中大于2mm的顆粒雜物，但雜草等物質(zhì)會(huì)在絲網(wǎng)上沉積形成簡單的“濾餅”，阻擋鹽水通過“過濾器”，影響在反應(yīng)桶攪拌反應(yīng)均勻的飽和鹽水自流進(jìn)入中間池。而且清理“濾餅”工作量大，一個(gè)班需更換清理過濾網(wǎng)4次，特別在冬季北方氣溫較低的情況下在過濾網(wǎng)表面會(huì)有結(jié)晶鹽析出，通過濾網(wǎng)的鹽水通量減小，清理工作量加大。在更換“濾網(wǎng)”的過程中也不可避免會(huì)有雜物顆粒和纖維進(jìn)入陶瓷膜過濾器，長時(shí)間運(yùn)行同樣會(huì)堵塞膜管。根據(jù)陶瓷膜過濾的原理——錯(cuò)流過濾，進(jìn)入陶瓷膜管前，一定要將粗鹽水中的機(jī)械雜質(zhì)處理完全，滿足陶瓷膜使用要求。選擇好的前處理工藝及設(shè)備是用好陶瓷膜的關(guān)鍵。該公司前處理選用了密閉的、具備自動(dòng)反沖洗功能的處理器，并且過濾器材質(zhì)一定要選用防腐材料，以防鹽水中氯離子的腐蝕，鈦材是最好的材料。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，效果較好。

2.2 防止有機(jī)物對(duì)陶瓷膜污染

在采用海鹽為原料制備一次精制鹽水過程中，海鹽中含有的大量有機(jī)物和藻類，在膜表面形成附著，污染過濾通道，導(dǎo)致鹽水通量降低，不能正常生產(chǎn)，必須要清洗再生。陶瓷膜對(duì)有機(jī)物的污染很敏感，因此，必須采取清除有機(jī)物的工藝措施。在前反應(yīng)添加次氯酸鈉來破壞有機(jī)物及藻類，使陶瓷膜能保持較高的通量，同時(shí)，在后續(xù)工序添加亞硫酸鈉消除精鹽水中的游離氯，并且對(duì)游離氯采用實(shí)時(shí)自動(dòng)儀表監(jiān)測。通過多次試驗(yàn)分析，確定在反應(yīng)桶內(nèi)添加5%次氯酸鈉20~30mL/h，在精鹽水緩沖罐前添加8%亞硫酸鈉20mL/h，可較好地消除有機(jī)物對(duì)膜管的污染，同時(shí)可保證精鹽水中游離氯的含量為零。

2.3 選擇耐壓材料外殼，防止反沖過程焊口開裂泄漏

陶瓷膜法鹽水精制系統(tǒng)采用高壓錯(cuò)流過濾，正常生產(chǎn)壓力為0.3~0.4MPa，反沖過程壓力為0.45~ 0.50MPa，選擇PP材質(zhì)的外殼，在頻繁反沖過程后容易出現(xiàn)泄漏。改用經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都較好的鋼襯PO外殼，保證了正常生產(chǎn)進(jìn)行。

2.4 改進(jìn)密封及反沖洗方法

由于聯(lián)結(jié)花盤密封墊設(shè)計(jì)不合理，密封面小，反沖壓力高時(shí)封不住，粗鹽水與過濾鹽水“短路”。針對(duì)該問題，采取了如下措施。

（1）對(duì)聯(lián)結(jié)密封面進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

（2）在原花盤上取掉1根膜管，將其換成拉桿，消除了因溫度升高造成的PP花盤變形使膜管竄動(dòng)，造成鹽水“短路”的現(xiàn)象。

（3）采用獨(dú)特的反沖洗方法，在運(yùn)行壓力穩(wěn)定控制在0.3MPa左右，反沖周期為15min條件下，通量穩(wěn)定在25 m3/h連續(xù)運(yùn)行20天。再生清洗周期由7天左右延長至20天以上。

3 主要運(yùn)行指標(biāo)

經(jīng)過改造后，主要運(yùn)行指標(biāo)如表1所示。

4 結(jié)論

在以海鹽為原料的鹽水精制過程中，通過工藝改造實(shí)現(xiàn)陶瓷膜法一次鹽水精制工藝連續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用，為鹽水精制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到積極的示范作用。雖然，陶瓷膜法一次鹽水精制工藝在鹽水精制方面還有待完善，但其具有工藝流程短，設(shè)備少、占地少，投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等其他鹽水精制技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。該技術(shù)解決了有機(jī)聚合物膜對(duì)有機(jī)物、氫氧化鎂絮狀沉淀的敏感問題，省去了龐大的預(yù)處理器，工藝步驟大大簡化，節(jié)約土地資源，設(shè)備操作簡單，減少了三氯化鐵等腐蝕性化學(xué)藥劑使用，減少了系統(tǒng)設(shè)備和管道的腐蝕危害。如果能夠有效地解決鹽水的粗過濾和鹽水精制技術(shù)與陶瓷膜技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，必將帶來更顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

Application of ceram icmembranebrine refining technology

WANGQiang,SUN Zhan-rui,HAN Fei
(HebeiShenghua ChemicalCo.,Ltd.,Zhangjiakou 075000,China)

Problems of application of ceramic membrane in primary brine refining were introduced,and measureswere put forward.

ceramicmembrane;primary brine refining;application;process innovation

表1 主要運(yùn)行指標(biāo)

book=6,ebook=221

TQ114.26+1

B

1009－1785(2010)06－0006-02

2010-01-27