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陶瓷膜盐水精制技术应用

作者：李长岭

来源：《山东工业技术》2016年第13期

摘 要：介绍了陶瓷膜盐水精制装置在唐山三友氯碱有限责任公司的应用规程，与凯膜工艺的优缺点对比。

关键词：陶瓷膜；运行工艺；故障处理 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.033 0 引言

唐山三友氯碱有限责任公司（以下简称“三友氯碱”）隶属于唐山三友集团分公司，目前离子膜烧碱装置能力为50万t/a。2013年扩建一次盐水装置时，选用久吾陶瓷膜装置2台，2015年50万烧碱扩建时，又增加陶瓷膜装置一台。现阶段为凯膜和陶瓷膜工艺共同使用，通过平衡凯膜和陶瓷膜工艺的盐水用量实现原盐成本最低。 1 凯膜工艺和陶瓷膜工艺对比： 1.1 凯膜工艺的缺陷

（1）工艺流程长： 该工艺需加压溶气罐加压后经预处理器除去镁离子，再经过反应槽反应到凯膜过滤器除去钙离子。反应流程过长，产能越大预处理器越容易返浑。一旦出现返浑，至少需要3-7小时才能恢复，影响一次精盐水供给。

（2）盐质适应能力差。为节约成本，大多数厂家均采用洗盐和原盐混合上盐模式。预处理器设备对原盐的含镁要求比较严格，在现有采购原盐中，只有极少数原盐能达到标准，多数原盐的含镁量均不合格。因此在生产中，原盐的使用比例始终受限。 1.2 陶瓷膜优势及特点

（1）节省占地、投资：整个盐水精制系统的流程短，设备数量少、体积小，占地和建筑相应投资减少。在扩产项目上，无需新增设备用地，利用现有厂房、建筑，就能提高一倍以上的一次盐水能力。

（2）操作简单：该工艺流程短，控制点少，可实现自动控制，大大降低了工人的劳动强度。盐水精制时间短约0.5小时反应时间，只要保证有稳定的化盐水即可保证精盐水量。

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（3）节省运行费用，提高盐水质量：降低生产成本的同时也降低一次盐水中铁离子含量，能有效缓解精盐水铁离子含量高的问题。

（4）对盐质要求低。因陶瓷膜采用“错流”过滤模式，大大降低了对盐质的要求，比较适合使用我公司现有原盐。预计可提高原盐用量16万吨/年，年创效400万元以上。 2 陶瓷膜运行工艺简介 2.1 过滤前精制原理

（1）碳酸钠除钙离子。在粗盐水中加入碳酸钠溶液，使其和盐水中的Ca2+反应，生成不溶性的碳酸钙沉淀，其反应式如下： Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓

为了保证反应完全并将Ca2+除净，碳酸钠的加入量必须超过反应式的理论需要量，本工艺控制碳酸钠的过碱量在0.2～0.7g/l左右。

（2）氢氧化钠除镁离子。在粗盐水中加入氢氧化钠溶液，使其和盐水中的Mg2+反应，生成不溶性的Mg（OH）2沉淀，其反应式如下： Mg2+ + 2OH- → Mg（OH）2 ↓

为了保证反应完全并将Mg2+除净，氢氧化钠的加入量必须超过反应理论需要量，本工艺控制氢氧化钠过碱量为0.2～0.4g/l左右。 2.2 工艺流程介绍

经过化盐后的粗盐水流入粗盐水储槽，粗盐水按工艺要求加入了氢氧化钠后用加压泵送入反应桶，并按工艺要求加入精制剂碳酸钠和次氯酸钠后进入后反应桶，在后反应桶中发生精制反应，完成精制反应的粗盐水自流进入中间槽，用无机膜过滤供料泵经粗盐水过滤器滤除大于1.0mm的机械杂物后送往无机膜过滤单元。 2.3 过滤原理与操作控制

（1）过滤原理。膜的过滤方式一般分为终端过滤和错流过滤。凯膜过滤器就是终端过滤方式，陶瓷膜采用的是错流过滤方式。

（2）出液流量控制。保证出液正常，就要控制整个陶瓷膜系统的含固量，通过排出部分浓缩液控制系统内含固量变化，一般控制了30-40%之间。

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（3）反冲时间与方法。陶瓷膜进行反冲时，根据原盐的好坏反冲时间也不相同，一般在15-30分钟反冲一次，反冲程序也是DCS自动控制进行，不需要人为参与。因陶瓷膜运行时密闭带压式，所以反冲的盐水压力要比运行压力大，一般在0.5-0.6MPa。通过压缩空气加压，反冲时打开自动阀门将反冲液压入膜内进行反冲。

（4）联锁与设定原因。为保证陶瓷膜本体膜管的使用安全，本装置设置了相应的联锁装置。主要为：进口压力：低低值为0.19MPa，高高值为0.4MPa延时60秒。原因是陶瓷膜进口压力太低，影响循环量，造成膜壁堵塞减少一次盐水产量。进口压力太高，减少使用寿命，易造成膜管破裂。酸洗操作陶瓷膜运行一段时间后，随着膜孔逐渐堵塞，膜的通量也变小产量降低，此时需对膜进行酸洗操作。主要流程为将陶瓷膜切出系统，进行放液水洗。然后用盐酸泵将15%的盐酸打进膜内酸洗膜壁后再回到酸罐内，循环清洗。期间保证酸洗压力在0.2左右，酸洗时间不低于30分钟。结束后，在水洗置换，最后进盐水循环开车。 3 陶瓷膜改进方向 3.1 酸洗操作复杂

陶瓷膜酸洗操作是带压密闭式酸洗，为保证酸洗效果在酸洗前后还要水洗操作，大大增加了操作的难度与劳动量。该酸洗操作完全可以通过增加自动阀自动设置完成，减少劳动量同时也减少误操作带来的事故。但要增加许多调节阀，成本会增加很多。 3.2 杂物堵塞膜进口

原盐在生产、运输等过程因环境因素，会产生许多杂物，如草根、石渣、木屑、纤维网丝等。在传统凯膜工艺中，杂物会在预处理器上下排泥过程排出系统，而陶瓷膜工艺在进膜之前只有一道粗过滤器进行拦截。虽然滤网拦截1mm孔径以上杂物，但如草根、纤维网丝等细长形状杂物会有部分通过滤网进入膜体。从而逐渐堵塞膜进口，造成陶瓷膜循环量减小、进口压力增加、产量下降。 3.3 换膜、拆装复杂

一台陶瓷膜一般是有9组筒体原件组成，每组筒体原件由61根膜管。若泄漏一根膜管，就需将一组筒体整体拆装，工作量较大。所幸膜只要正常运行，5年内一般不会出现损坏，我公司陶瓷膜运行3年还未出现损坏现象。 4 结语

陶瓷膜盐水精制工艺作为新一代一次盐水处理设备，借助其自身优点，将逐步替代凯膜精制工艺。虽然现在产品已更新到第三代，设计趋于成熟，过滤能力也较强，但目前存在的缺陷也是十分尖锐，尤其是前处理设备粗过滤器不能有效拦截纤维丝等杂物，导致膜进口经常堵塞