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专业知识

HVM膜过滤盐水精制系统

2014-06-24 22:07:02 杭州沃腾膜工程有限公司 已读

第一章     中国氯碱工业盐水精制工艺发展概述..... 4

1.1     前言... 4

1.2     传统盐水精制工艺及设备应用... 4

1.3     复合膜过滤技术应用... 6

1.4     整体管式膜过滤技术应用... 7

第二章     HVM??管式膜盐水精制技术..... 11

2.1     盐水精制的目的... 11

2.2     盐水精制的原理... 11

2.3     盐水精制的工艺流程... 15

2.4     HVM??膜盐水精制工艺与传统工艺比较... 16

第三章     HVM??管式膜盐水精制工艺控制..... 17

3.1       工艺控制指标... 17

3.2       影响盐水精制的主要因素... 20

3.3       仪表控制原理... 22

第四章     HVM??管式膜盐水精制工艺技术进步..... 24

4.1       设备改进... 24

4.2       工艺流程创新... 25

第五章     盐水精制常见问题及对策..... 28

5.1     精制盐水中钙离子浓度超出工艺要求... 28

5.2     精制盐水中镁离子浓度超出工艺要求... 28

5.3     精制盐水中铁离子浓度超出工艺要求... 29

5.4     精制盐水中SS超出工艺要求... 29

5.5     精制盐水中游离氯未达到工艺要求... 30

5.6     预处理器出水浑浊... 31

结束语... 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<!--[if !supportLists]-->第一章       <!--[endif]-->中国氯碱工业盐水精制工艺发展概述

<!--[if !supportLists]-->1.1           <!--[endif]-->前言

随着国民经济的飞速发展,国内对PVC的需求量日益剧增。PVC的供求两旺带动了为其生产提供原料的氯碱行业的飞速发展, 20 世纪末至21世纪初,中国加入WTO后,氯碱行业同其它行业一样,逐渐与国际接轨,形成隔膜法烧碱与离子膜法烧碱并存的局面,目前我烧碱装置总体规模已达年产一千万吨烧碱,已经超过美国,居世界第一,盐水精制技术自然也随之变化发展。

笔者在本文中对盐水的精制过程进行了全面探讨,其中大多来源于生产实践,经过深入的地理论研究,总结出有生产指导价值的结论,期望对氯碱行业生产企业的生产实践有一定的参考意义。

盐水精制工艺是烧碱生产过程中的主要工序之一,氯碱行业盐水电解所使用的隔膜电槽或离子膜电槽的运行寿命、技术经济指标与入槽盐水质量密切相关。高质量的盐水直接关系到生产的电耗,离子膜寿命,提高盐水质量是氯碱行业一直以来的目标。就传统絮凝沉降工艺而言,钙、镁及不溶物去除不理想是影响电槽运行指标的一个主要问题。

近年来“预处理+膜分离”的盐水精制新工艺替代“道尔澄清桶+砂滤器+碳素管精密过滤器”的传统盐水精制工艺为中国氯碱行业改变盐水质量差、离子膜寿命短的状况做出了卓越的贡献,被誉为是中国氯碱盐水精制的一次革命。

HVM??管式膜过滤技术在原膜法盐水精制技术基础上,从膜材料升级换代、设备结构改造、工艺流程优化等方面做了大量的技术创新工作,取得了显著的成绩。据行业统计,至20056月已有约800t/a烧碱装置盐水精制采用HVM??管式膜过滤技术,该技术在盐水精制领域中的成功应用被誉为是中国氯碱盐水精制的第二次革命。

 

<!--[if !supportLists]-->1.2           <!--[endif]-->传统盐水精制工艺及设备应用

传统絮凝沉降工艺自四十年代至20 世纪末,盐水精制工艺基本未有实质性飞跃,其工艺流程为:饱和粗盐水先经过多级澄清桶澄清,再经砂滤器、α纤维素预涂碳素管精密过滤器过滤,最后才能进入离子交换树脂塔。其工艺流程简图如下图所示:

 

化盐桶

道尔澄清桶

反应桶

砂滤器

精滤器

精盐水贮槽

螯合树膜塔

离子膜电解

Na2CO3?? NaOH

聚丙烯酸钠

α纤维素

化盐水

NaCl

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> 

 

 

 

 

 

 


传统絮凝沉降工艺的固有特点使盐水精制设备在长期的运行中由于种种原因限制了盐水质量的进一步提高,常见问题如下:

<!--[if !supportLists]-->1.2.1   <!--[endif]-->道尔澄清桶带来的问题

反应后的饱和盐水在道尔澄清桶中投加聚丙烯酸钠助凝剂13mg/L,入水SS500mg/L,出水SS1030mg/L

由于原盐和水质不稳定、温度和流量变化、加药量的波动等因素直接影响沉清桶的工作效率,盐水澄清桶返浑是氯碱生产过程中经常发生的异常生产现象,严重地影响一次盐水精制质量,甚至使生产不能正常进行,主要原因是:

<!--[if !supportLists]-->1.2.1.1             <!--[endif]-->原盐质量波动

原盐质量波动大或钙镁比例失调,助沉剂投入量不够,CaCO3Mg(OH)2不与助沉剂共沉,造成出水发白。

生产中常用处理方法为提高盐泥回流率,停止使用劣质原盐;

<!--[if !supportLists]-->1.2.1.2             <!--[endif]-->温度差造成对流

澄清桶内盐水温度不均,引起盐水在桶中翻滚,盐水返混。

生产中常用处理方法为严格控制盐水进出口温度差。

<!--[if !supportLists]-->1.2.1.3             <!--[endif]-->化学对流

因操作不稳定,引起澄清桶内化学对流同样造成澄清桶返混。

生产中常用处理方法为严格控制上盐及加药,最好采用缓冲槽进液。

<!--[if !supportLists]-->1.2.2   <!--[endif]-->砂滤器带来的问题

国内采用的无阀滤池、虹吸式砂滤器、自动反洗砂滤器等砂滤器,滤料采用石英砂,出水SS5mg/L。当道尔桶出现返混现象时,盐水超出砂滤器负荷,出水无法达标,滤砂受助滤剂污染,需频繁反洗。另外在碱性盐水介质中石英砂中二氧化硅有溶出现象,对后续离子膜造成污染。有些厂家将盐水PH值下调,解决了二氧化硅溶出问题,缺点是增大了后续设备的负荷。

<!--[if !supportLists]-->1.2.3   <!--[endif]-->精滤器带来的问题

精滤过滤器一般采用PE管过滤器或需预涂α-纤维素的炭素烧结管过滤器,出水SS1mg/L。当系统有机助沉剂、SS物质未能被前段精制设备除净的情况下,盐水将污染烧结管表面,使预涂不均,会造成出水杂质超标;且预涂操作复杂,劳动强度大。有些厂家采用PE管强制过滤,高压反吹再生,易造成PE管脱落或损坏,垫片处有泄漏现象,造成a-纤维素及粗盐水进入电槽。

精滤过滤器易堵塞,微米级不溶物难以阻挡,并且预涂、反吹操作复杂,滤芯出现故障时不易被及时发现,往往要等到影响到螯合树脂后还难以确定是哪个滤芯出了问题。一旦有一根滤芯损坏就不得不打开整个筒体检察每一根滤芯,换管时需开盖,劳动量大,而经常开启又造成花板处密封损坏。

<!--[if !supportLists]-->1.2.4   <!--[endif]-->其他问题

传统絮凝沉降工艺流程长,设备庞大,自动化控制水平低,而且生产操作和管理繁琐,运行和检修的工作量也很大,使得盐水精制单元投资较大、占地较多、生产成本较高。

<!--[if !supportLists]-->1.3           <!--[endif]-->复合膜过滤技术应用

八十年代初美国氯碱行业盐水精制开始采用无需助滤剂的多孔PTFE/PPPTFE无纺布复合微滤膜,九十年代初日本大吟松公司在盐水精制中进行了实验。工艺流程如下:

化盐桶

膜过滤器

反应桶

精盐水贮槽

螯合树膜塔

离子膜电解

Na2CO3?? NaOH

化盐水

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> 

 

 

 

 


<!--[if !supportLists]-->1.3.1   <!--[endif]-->膜结构及过滤原理

聚四氟乙烯经特殊拉伸后形成不规则多孔膜形态,孔径约0.5微米,极薄的PTFE膜被复合在经加强的PPPTFE无纺布上,最后经表面处理使PTFE膜由疏水性转为亲水性。

过滤时液体中的悬浮物被全部截留在薄膜的表面,由于薄膜具有极佳的不粘性和非常小的摩擦系数,因而薄膜滤料不易产生堵塞的现象。这样在不增加运行负荷的情况下既保证了液体的最大通量,同时也有效地收集了液体中的固体颗粒。质密、多孔、光滑的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜使固体颗粒的穿透接近零,它的低摩擦系数,化学稳定性和表面光滑的特点使过滤压力仅需0.050.1MPa,并且薄膜的表面极为容易清理。它以极为短暂以秒计算的清膜时间,使过滤过程基本达到连续运行,同时聚四氟乙烯又是一种强度很高的材料,使滤料寿命大大高于常规滤料。

<!--[if !supportLists]-->1.3.2   <!--[endif]-->膜过滤工艺

在膜过滤工艺引进中国过程中,发现中国氯碱行业采用的原盐质量差且不稳定,高镁、高水不溶物、高有机物;另外操作不稳定,控制水平低,使得在实际生产中无法直接采用该工艺。通过改良20006月江苏扬州农药厂及山东滨州化工厂首先采用了带预处理的膜过滤工艺,流程如下:

 

化盐桶

膜过滤器

前反应桶

精盐水贮槽

螯合树膜塔

离子膜电解

NaClO, NaOH

化盐水

预处理器

后反应桶

Na2CO3

FeCl3

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> 

 

 

 

 


2000年至2003年约有近四十家用户采用了复合PTFE/PP膜工艺精制盐水,精制盐水质量大大提高。美中不足的是在运行过程中由于复合膜的基材为PP材料,PTFE膜与PP复合处经常有剥离现象;而且膜管中央的接缝在盐水环境中受力也容易开裂;膜寿命常常达不到期望的一年;采用气浮原理的预处理器由于设计问题也难以达到最佳状态。

<!--[if !supportLists]-->1.4           <!--[endif]-->整体管式膜过滤技术应用

20036月山东滨化试用了一种全四氟乙烯整体管式膜(HVM??)。该种膜由新加坡凯发公司制造,技术源自人造血管技术,采用特殊拉伸技术,制造外壁孔小、内壁孔大的多孔膜,经表面处理后用于特殊液体的过滤。此种膜具PTFE的优良化学及物理性质,膜孔径为0.220.5微米,过滤效果尤胜于孔径0.5微米PTFE/PP复合膜。而其优势在于其独特的管式整体结构,没有膜剥离、撕裂、腐蚀等现象,高效长寿。

HVM??

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->如左图所示,HVM??管式膜与全四氟复合膜底材及含接缝复合膜拉伸强度比较实验可见就PTFE本身材质而言复合膜由于具有较厚的底材,其强度大于HVM??膜管式膜,然而复合膜的接缝使拉伸强度大大降低,如下图所示。HVM??膜的整体结构是长寿命的关键。

 

 

<!--[if !vml]-->

 
  图片关键词
<!--[endif]-->

 

如下图所示HVM??管式膜使用前及使用14个月后的电镜照片比较可见HVM??管式膜有极强的抗污染能力,其过滤精度保持在0.220.5ppm,过滤压力小于0.05Mpa,处理能力仍保持在验收时的水平。

 

 

使用14个月HVM??管式膜

HVM??管式膜

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> 

 

 

 

 

 

 

 

 


山东大成农药股份有限公司于20042月将原有PTFE/PP膜改为HVM??管式膜,解决了其因膜破损的问题,盐水质量得到了保证。

 

时间

NaCl

(g/l)

NaOH

(g/l

Na2CO3g/l

PH

SO42-g/l

SS

(ppm)

Fe

(ppm)

I

(ppm)

Al

(ppm)

SiO2

(ppm)

传统工艺

2002.4

306.2

0.2

0.26

11.2

5.02

3.85

0.11

0.13

0.027

4.36

复合膜

2002.5

311.5

0.13

0.16

11

4.46

0.69

0.05

0.04

0.005

1.48

HVM??膜

2004.9

296.5

0.34

0.37

11.4

4.56

0.14

0.03

0.01

0.042

1.47

在从2003年底至今,短短一年多时间里已有约800万吨/年的烧碱项目采用HVM??管式膜过滤器,其中超过300万吨/年项目的盐水精制系统已成功运行。

HVM??管式膜法盐水精制工艺特点:

<!--[if !supportLists]-->1.4.1    <!--[endif]-->进液盐水中的悬浮物大于500mg/L,出液精盐水SS含量达1mg/L以下,直接进入离子交换树脂塔。

<!--[if !supportLists]-->1.4.2    <!--[endif]-->前反应桶中加入NaClO消解原盐水带入的有机物,NaOHMg2+反应生成Mg(OH)2,反应后盐水经溶气加入FeCl3进入预处理器除去Mg(OH)2和有机物及机械杂质。

<!--[if !supportLists]-->1.4.3   <!--[endif]-->溶气后的盐水在预处理器中经减压后释放出细小汽泡,此时FeCl3生成有絮凝作用的Fe(OH)3Fe(OH)3捕捉汽泡、Mg(OH)2及有机物等轻质物质形成泡沫上浮于预处理器表层,盐水中重质的杂质沉入预处理器底部,上下部定时排泥,处理后的盐水进入后反应桶。

<!--[if !supportLists]-->1.4.4    <!--[endif]-->在后反应桶中加入Na2CO3溶液,Na2CO3Ca2+生成CaCO3,此时盐水中的钙镁比远大于10

<!--[if !supportLists]-->1.4.5    <!--[endif]-->进入膜过滤器后CaCO3与剩余的Mg(OH)2Fe(OH)3被阻隔在膜表面,当滤饼达到一定量后过滤器提供轻微的负压反冲,由于光滑表面的膜表面具有不粘性,滤饼完全脱离膜表面,最终自过滤器底部排出,精盐水通过膜自过滤器上部排出。

<!--[if !supportLists]-->1.4.6    <!--[endif]-->操作简单,全自动控制,与传统工艺比较,省去了清理澄清桶、纤维素预涂过滤器或砂滤器的工作量,大大降低了工人的劳动量。

<!--[if !supportLists]-->1.4.7    <!--[endif]-->占地面积小,对于老厂改造项目实施方便。

<!--[if !supportLists]-->1.4.8    <!--[endif]-->降低了对原盐质量要求,拓宽了选盐的范围,将给企业带来非常可观的经济回报。


<!--[if !supportLists]-->第二章       <!--[endif]-->HVM??管式膜盐水精制技术

<!--[if !supportLists]-->2.1           <!--[endif]-->盐水精制的目的

    由于工业盐中含有Ca2+Mg2+SO42-等无机杂质,细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质,这些杂质在化盐时会被带入盐水中,如不彻底去除会造成树脂塔树脂结块,交换能力下降,导致离子膜效率降低,严重破坏电解槽的正常生产,因此必须除去大量杂质,满足树脂塔的要求。

<!--[if !supportLists]-->2.2           <!--[endif]-->盐水精制的原理

<!--[if !supportLists]-->2.2.1   <!--[endif]-->原料

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.1       <!--[endif]-->盐:化学名称氯化钠,白色四方结晶或结晶性粉末,因含杂质的不同,分别呈灰、褐等颜色;分子式NaCl,分子量58.44,熔点800.4℃,沸点1413℃,易溶于水,微有潮解性,由于工业盐中含有易吸收空气中水份的氯化钙、氯化镁杂质而潮解结块。氯化钠的溶解度如下表所示:

温度℃

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

溶解度%

26.34

26.35

26.43

26.56

26.71

26.89

27.09

27.30

27.53

27.80

溶解度g/l

316.2

316.7

317.2

317.6

318.1

319.2

320.5

321.8

323.3

329.3

 

典型中国原盐及国外原盐指标:

国别

NaCl

Ca2+

Mg2+

SO42-

水不溶物

澳大利亚

96.91

0.05

0.03

0.15

0.32

中国

94.35

0.20

0.07

0.49

0.40

 

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.2       <!--[endif]-->纯碱:化学名称碳酸钠,分子式Na2CO3,分子量106,密度2.532,白色粉末或结晶细粒味涩,易溶于水呈强碱性,纯度>98%。本工序配成20%Wt的水溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.3       <!--[endif]-->盐酸:又名氢氯酸,是氯化氢气体的水溶液,分子量36.461,本工段所需盐酸是31%高纯盐酸,为无色透明液体。

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.4       <!--[endif]-->氯化钡:分子式BaCl2,分子量208.4,固体BaCl2·2H2O含量大于97%,本工序配成20WtBaCl2溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.5       <!--[endif]-->次氯酸钠:分子式NaClO,分子量74.5,本工序采用有效氯1%的工业次氯酸钠溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.6       <!--[endif]-->铁盐预处理剂:本工序配成1%WtFeCI3水溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.1.7       <!--[endif]-->亚硫酸钠:分子式Na2SO3,分子量126,本工序配成5%WtNa2SO3水溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.2   <!--[endif]-->产品

<!--[if !supportLists]-->2.2.2.1       <!--[endif]-->精制盐水:符合进离子交换树脂工艺要求的氯化钠水溶液。

<!--[if !supportLists]-->2.2.2.2       <!--[endif]-->用途:作为离子交换精制的原料。

<!--[if !supportLists]-->2.2.2.3       <!--[endif]-->规格:

NaCl       305K5g/L

Fe2++Fe3+总量:   0.1mg/L

Ca2++Mg2+总量:   1mg/L

SS         1mg/L

游离氯:    

温度:       55K5

<!--[if !supportLists]-->2.2.3   <!--[endif]-->对工业盐质量的要求

<!--[if !supportLists]-->2.2.3.1       <!--[endif]-->氯化钠含量要高。

<!--[if !supportLists]-->2.2.3.2       <!--[endif]-->化学杂质如:氯化钙、氯化镁、硫酸钙、硫酸钠等含量要少,镁、钙比值要小。

<!--[if !supportLists]-->2.2.3.3       <!--[endif]-->不溶于水的机械杂质要少。

<!--[if !supportLists]-->2.2.3.4       <!--[endif]-->盐颗粒要粗。

<!--[if !supportLists]-->2.2.3.5       <!--[endif]-->天然有机物和菌、藻、腐殖酸等要低。

<!--[if !supportLists]-->2.2.4   <!--[endif]-->盐质量对盐水精制的影响

<!--[if !supportLists]-->2.2.4.1       <!--[endif]-->影响精制剂的消耗及精制操作,如果盐水中钙、镁、硫酸根等离子及天然有机物含量高,则要增加精制剂、烧碱、纯碱、氯化钡、次氯酸钠、铁盐的用量,从而增加费用影响生产成本。

<!--[if !supportLists]-->2.2.4.2       <!--[endif]-->影响设备能力的发挥,如果盐水中杂质的含量高,特别是天然有机物、镁、钙、硫酸根等离子,将直接影响化盐、精制设备的效率。

<!--[if !supportLists]-->2.2.5   <!--[endif]-->盐水中杂质对离子膜电解及其它工序的影响

<!--[if !supportLists]-->2.2.5.1       <!--[endif]-->天然有机物及Ca2+Mg2+的影响

    如果盐水中天然有机物、Ca2+Mg2+超过了树脂的处理能力,会导致过量天然有机物、Ca2+Mg2+泄漏,造成树脂使用周期缩短,生产能力下降,进电解槽的盐水质量不合格,在电解过程中Ca2+Mg2+就会与从阴极室迁移到阳极室的OH-结合生成氢氧化物,并与天然有机物一起沉积在离子膜内导致电流效率下降,从而破坏电解的正常运行。

<!--[if !supportLists]-->2.2.5.2       <!--[endif]-->SO42-的影响

    如果盐水中SO42-含量高,则会生成Na2SO4沉积在离子膜中,使电流效率下降,SO42-还会阻碍Cl-放电,促使OH-放电,产生O2,氯中含O2量增加,氯气纯度降低,O2还会腐蚀阳极。

<!--[if !supportLists]-->2.2.5.3       <!--[endif]-->菌藻类、腐殖酸及机械杂质的影响

    菌藻类、腐殖酸及不溶性泥沙等机械杂质随盐水进入本工序会造成过滤器处理能力降低及运行周期缩短,增加了盐泥量和过滤器运行负荷。如进入树脂塔,会造成树脂塔树脂结块,交换能力下降,导致盐水的质量下降,离子膜效率降低,严重破坏电解槽的正常生产。

<!--[if !supportLists]-->2.2.6   <!--[endif]-->盐水精制的原理

盐水精制采用次氯酸钠-氯化钡-纯碱-烧碱-铁盐法。

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.1       <!--[endif]-->除菌藻类及其它有机物

    盐水中的菌藻类被次氯酸钠杀死,腐殖酸等有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子。

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.2       <!--[endif]-->除硫酸根离子

    向盐水中加入氯化钡溶液,使氯化钡和盐水中的硫酸根反应,生成硫酸钡沉淀,其反应式如下:

Ba2+  +  SO42- → BaSO4

加入精制氯化钡不应过量,否则将增加离子交换树脂的负荷。若发生Ba2+泄漏,则进电槽和OH生成Ba(OH)2沉淀,堵塞离子膜。

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.3       <!--[endif]-->Ca2+

在盐水中加入碳酸钠溶液,使碳酸钠和盐水中的Ca2+反应,生成不溶性的碳酸钙沉淀,其反应式如下:

Ca2+  +  CO32- → CaCO3

为了将Ca2+除净,精制剂碳酸钠的加入量必须稍超过反应式的理论需要量,碳酸钠过碱量为300500mg/L

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.4       <!--[endif]-->Mg2+

在盐水中加入氢氧化钠溶液,使氢氧化钠和盐水中的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

    为了将Mg2+除净,精制剂NaOH的加入量必须稍超过反应式的理论需要量。氢氧化钠过碱量为100300mg/L

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.5       <!--[endif]-->去除有机物、不溶性机械杂质

    由于工业原盐中存在各种杂质,并随化盐过程进入盐水中,盐水中的菌藻类、腐殖酸等天然有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子,最终通过铁盐的吸附和共沉淀作用,在预处理器中被预先除去,一部分不溶性机械杂质也被同时除去。

为了确保盐水中的菌藻类、腐殖酸等天然有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子,次氯酸钠应过量投加,使过滤时盐水中的游离氯浓度保持在13mg/L

<!--[if !supportLists]-->2.2.6.6       <!--[endif]-->去除精制盐水中的游离氯

由于游离氯对离子交换树脂有毒害作用,因此,需用亚硫酸钠将精制盐水中的游离氯除尽,其其反应式如下:

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->NClO   +   Na2SO3          Na2SO4   +   NCl

为了确保游离氯被除尽,亚硫酸钠应过量投加,根据测量过滤后盐水的ORP值,调节Na2SO3投加量来控制盐水中的游离氯。为使精盐水中游离氯为零,要求ORP<200mv

<!--[if !supportLists]-->2.3           <!--[endif]-->盐水精制的工艺流程

 HVM??膜盐水精制工艺针对中国原盐质量差,高镁、高NOM(天然有机物)、高水不溶物及工艺操作不稳定等特性,根据不同用户的具体情况采用适用的盐水预处理流程如下:

 

NaCl    NaOHNaClO                  Na2CO3

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->                         FeCl3

<!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

HVM??

过滤

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

反应

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

预处理

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

化盐槽

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

反应

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

隔膜电解

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

 离子膜

    

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]-->                               

 

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]--> <!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->                                                                                                                              精盐水

<!--[if !vml]-->

 
  图片关键词

<!--[endif]--> 

 

 

 


<!--[if !vml]-->

<!--[endif]--><!--[if !mso]-->
<!--[endif]-->

盐泥

<!--[if !mso]-->
<!--[endif]--><!--[if !mso & !vml]--> <!--[endif]--><!--[if !vml]-->

<!--[endif]-->                                                                 

 

 

经预处理后的盐水,直接进入HVM??薄膜液体过滤器过滤,一次性得到精盐水;经预处理器和过滤器截留的杂质再经过盐泥压缩机脱水得到可运输的泥渣。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1   <!--[endif]-->工艺特点

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.1       <!--[endif]-->采用工业盐作为原料,用次氯酸钠-氯化钡-纯碱-烧碱-铁盐法精制盐水,除去钙、镁、硫酸根离子和天然有机物杂质。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.2       <!--[endif]-->采用预处理器和HVM??膜过滤器分离粗盐水中的悬浮物,即可得到精制盐水。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.3       <!--[endif]-->采用预处理消除了原盐、操作的波动对后续精制的影响。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.4       <!--[endif]-->消除了盐水中的大量天然有机物,延长了树脂塔和离子膜的寿命。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.5       <!--[endif]-->工艺流程短,占地少。

<!--[if !supportLists]-->2.3.1.6       <!--[endif]-->工艺流程简述

 来自电解的淡盐水、板框压滤机的滤液、工业水、再生系统回收盐水、及盐场收集水等杂水,均进入配水桶,进行配水。其中部分淡盐水在折流槽中与20%氯化钡溶液混合反应后流入澄清桶澄清去除硫酸钡,澄清后的淡盐水流入配水槽参与配水,硫酸钡盐泥排入渣池。

 上述各部分水在配水桶中混合后,作为化盐水由化盐桶给料泵送入化盐桶,溶解原盐后得到饱和粗盐水。粗盐水流入前反应槽之前于前折流槽内按工艺要求,分别加入精制剂32%氢氧化钠溶液和1%次氯酸钠溶液,在前反应槽内粗盐水中的镁离子与精制剂氢氧化钠反应生成氢氧化镁,菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解成为小分子有机物。用加压泵将前反应槽内的粗盐水送至气水混合器中与空气混合,进入加压溶气罐溶气,再进入预处理器,并在预处理器进口加1%FeCl3溶液。经过预处理的盐水进入后反应槽,同时再加入20%碳酸钠溶液,盐水中的钙离子与碳酸钠反应形成碳酸钙作为HVM??膜过滤的助滤剂;充分反应后的盐水自流进入中间槽,并由过滤器给料泵送入HVM??过滤器过滤。过滤后盐水加入5%亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯后进入一次精制盐水贮槽。预处理器及过滤器的滤渣则排入盐泥池。膜运行一定时间后,为了保持较高的过滤能力和较低的过滤压力,须用15%盐酸进行化学再生。

盐泥池中的盐泥经盐泥泵打出,送至板框压滤机压滤。盐泥经压滤洗涤除水并经压缩空气吹干为含液率小于50%wt的滤饼,被送出界区;滤液自流至滤液桶中,被滤液泵送回配水桶。典型工艺流程详见附图1

附图1HVM??盐水精制工艺流程图(PFD

<!--[if !supportLists]-->2.4           <!--[endif]-->  HVM??膜盐水精制工艺与传统工艺比较

<!--[if !supportLists]-->2.4.1   <!--[endif]-->HVM??膜盐水精制工艺精盐水质量有极大的提高,可取消二次盐水过滤单元;

<!--[if !supportLists]-->2.4.2   <!--[endif]-->5万吨/年烧碱装置盐水单元为例, HVM??膜盐水精制工艺单元与传统工艺比较,投资少68.2万元,药剂费用少22.55元,年电耗费用少81万元;

<!--[if !supportLists]-->2.4.3   <!--[endif]-->HVM??膜盐水精制工艺比传统工艺自动化程度高且运行稳定;

<!--[if !supportLists]-->2.4.4   <!--[endif]-->HVM??膜盐水精制工艺比传统工艺占地面积少约50%


<!--[if !supportLists]-->第三章             <!--[endif]-->   HVM??管式膜盐水精制工艺控制

<!--[if !supportLists]-->3.1           <!--[endif]-->工艺控制指标

    本工艺包括:化盐、精制反应、预处理、膜过滤、盐泥处理等过程,掌握和控制好各工艺过程控制指标是生产合格精盐水的关键。

<!--[if !supportLists]-->3.1.1   <!--[endif]-->  温度控制指标

为了制得饱和盐水,生产采用热法化盐。温度对生产的影响如下:

<!--[if !supportLists]-->l        <!--[endif]-->温度对盐溶解度的影响:由氯化钠在水中的溶解度表可以看出,盐的溶解度随温度的升高而增加。

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->温度对盐溶解速度的影响:盐水粘度随温度升高而降低,盐的溶解速度随温度升高而增加。

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->温度对反应速度的影响:提高温度促进悬浮物反应完全,由于Mg(OH)2CaCO3BaSO4在饱和盐水中的反应速度可以看出,温度愈高,反应越快越彻底。

<!--[if !supportLists]-->l        <!--[endif]-->温度对过滤速度的影响:盐水的过滤速度与粘度、盐泥的形态、粘度、颗粒的大小、架桥性能等多种因素有关,随着温度的升高,盐水的粘度降低,过滤速度增加。

综上所述,提高温度对盐水精制的各个工序都有好处,但过高的温度会带来能耗的加大,经过生产实践的验证,化盐温度一般控制在5560℃之间为最佳。

<!--[if !supportLists]-->3.1.2       <!--[endif]-->精制剂投加量控制指标

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->NaOH投加量:Mg2+OHpH值约为8时开始反应,pH值为10.511.5时反应迅速完成,形成胶状絮凝物。在NaOH过量约0.2g/L时,盐水中含Mg2+可小于1ppm,故在本工艺精制反应时,NaOH过量指标应控制在0.10.3g/L

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->Na2CO3投加量:在一定温度下Ca2+是否除得彻底,决定两个因素,即反应时间长短和碳酸钠过量程度,如碳酸钠按理论用量加入时,需搅拌几个小时才能沉淀完全,但若碳酸钠过量0.5g/L,温度高于45,则在半小时内可以完全反应,盐水中的Ca2+含量可小于1ppm,一般控制过量指标为0.30.5g/L

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->BaCl2投加量:氯化钡与硫酸根反应,可形成硫酸钡固体沉淀。用工业BaCl2·2H2O配成20WtBaCl2水溶液,加入至部分淡盐水中除去硫酸根,以保证一次精制盐水中硫酸根的浓度低于5g/L。根据全系统物料平衡确定初始投加20WtBaCl2溶液量,生产中定时检测,根据盐水中分析的硫酸根量,调整氯化钡溶液的投加量。

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->NaClO投加量:为了杀死菌藻类并分解有机物,需在粗盐水进前反应槽之前在折流槽内投加1Wt NaClO溶液,在投加NaClO溶液的同时,定期检测进过滤器盐水的游离氯浓度,以13 ppm为宜,再根据检测结果适量增减NaClO溶液的投加量。按下式计算初始投加1%NaClO溶液量:

Q12Q2 (单位L/h,按20mg/l计)

式中:   Q1——NaClO溶液投加量,(L/h)

     Q2——处理粗盐水量,(m3/h)

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->FeCl3投加量:投加铁盐预处理剂是为了吸附天然有机物并共沉淀去除,本工序配1%Wt FeCl3溶液,按每立方盐水投加3投加,并根据原盐质量及预处理器状况,适量增减FeCl3溶液的投加量。按下式计算初始投加1%FeCl3溶液量:

Q14.5Q2 (单位L/h,按15mg/l计)

式中:   Q1——FeCl3溶液投加量,(L/h)

     Q2——处理粗盐水量,(m3/h)

<!--[if !supportLists]-->l       <!--[endif]-->Na2SO3投加量:为确保滤清液中游离氯为零,需在滤清液中投加5%Wt的亚硫酸钠水溶液。按还原5ppm游离氯投加,根据ORP检测结果,适量增减Na2SO3溶液的投加量。按下式计算初始投加5%Na2SO3溶液量:

Q10.17Q2(单位L/h,按5mg/l计)

式中:   Q1——Na2SO3溶液投加量,(L/h)

     Q2——处理粗盐水量,(m3/h)

<!--[if !supportLists]-->3.1.3    <!--[endif]-->工艺典型控制点及相关控制参数

(按实际项目技术文件为准,下述指标仅作参考)

序号

名称

质量指标

控制指标

控制点-次数

原盐

NaCl%

9395

进厂

 

 

Ca2+

0.35

 

 

 

Mg2+

0.20

 

 

 

SO42%

<0.5

 

前反应槽

NaCl(g/L)

305K5

前反应槽出口

 

粗盐水

NaOH(g/L)

0.10.3

 

 

 

温度℃

55K5

 

预处理器

NaCl(g/L)

305K5

预处理器出口

 

出口粗盐水

含固量(mg/L)

80

 

 

 

Ca2+(mg/L)

<600

 

 

 

Mg(mg/L)

<20

 

 

 

流量(m3/h)

 

 

 

 

温度()

55K5

 

预处理器

 

 

 

 

上排泥

 

 

每班23

 

下排泥

 

 

每班34

后反应槽

NaCl(g/L)

305K5

后反应槽出口

 

粗盐水

Na2CO3(g/L)

0.30.5

 

 

 

NaOH(g/L)

0.10.3

 

 

 

温度()

55K5

 

加压溶气罐

溶气压力(Mpa)

0.20.3

加压溶气罐

 

 

液面

视镜范围

 

空气缓冲罐

空气压力(Mpa)

0.20.3

 

仪表空压

空气压力(Mpa)

0.5

 

HVM??膜过滤器

过滤压力(Mpa)

0.010.10

运行过程中,严格控制过滤压差在指标范围内。

 

 

过滤时间()

12003600

 

 

 

过滤流量(m3/h.m2)

0.4

 

 

 

排渣间隔 (/24次反冲)

1

 

 

 

反冲时间()

<30

 

 

 

游离氯(mg/L)

13

 

NaClO配制与加量

配制后NaClO (%)

1

 

 

 

与粗盐水量比(ppm)

1020

 

十一

FeCl3配制与加入量

配制后FeCl3(%)

与粗盐水量比(ppm)

1

515

 

十二

酸洗液

浓度HCl(%)

15

1/2

1小时/

 

<!--[if !supportLists]-->3.2       <!--[endif]-->  影响盐水精制的主要因素

<!--[if !supportLists]-->3.4.1   <!--[endif]--> 反应时间

  化盐后的饱和粗盐水进前反应槽的同时,按比例投加次氯酸钠、氢氧化钠,搅拌、反应时间控制在30分钟;在进后反应槽的同时,按比例投加碳酸钠,搅拌、反应时间控制在30分钟。若反应时间不充分,将不能将杂质完全由液相转入固相,造成精盐水中天然有机物及钙、镁、硫酸根等离子浓度超标。

<!--[if !supportLists]-->3.4.2   <!--[endif]-->Mg2+/Ca2+比值

  粗盐水中的碳酸钙为结晶型沉淀,较易过滤,而氢氧化镁为胶体絮状物,呈稳定分散状,不易过滤,若盐中Ca2+含量大于Mg2+,则生成的氢氧化镁可以较好地包裹碳酸钙,过滤效果较好,如碳酸钙较少,大量的氢氧化镁悬浮在盐水中,将影响过滤能力。因此,盐中的镁、钙比值影响过滤能力,一般要求原盐中Mg2+/Ca2+<1

<!--[if !supportLists]-->3.4.3   <!--[endif]-->菌藻类及其它有机物

  溶盐水中不能有大量有机物,这不但影响HVM??膜的过滤盐水量同时对离子膜电解同样有较大的损坏,因此TOC必须在控制范围内。

  盐水中的菌藻类会分泌出一种粘液,与腐殖酸等天然有机物混合在一起很难过滤,大大影响过滤能力,如穿过滤膜还将影响树脂塔和离子膜;菌藻类和腐殖酸等有机物可以被次氯酸钠氧化分解成为小分子,再通过铁盐的吸附和共沉淀作用,在预处理器中被预先除去,一部分不溶性机械杂质也被同时除去。这是提高过滤能力、提高精制效率的有效手段。

<!--[if !supportLists]-->3.4.4   <!--[endif]-->温度

  提高盐水温度,可以使盐水粘度和比重减小,使盐泥形成较大颗粒,有利于过滤,但过高的温度将使能耗上升,因此需把温度控制在5060℃之间。

  溶盐温度不宜控制的过高,以低于60℃为宜;系统过程的温度不宜下降太快,化盐出口温度与过滤前盐水温差不宜大于3℃;因此,设备及管道都应尽量缩短或进行保温。

<!--[if !supportLists]-->3.4.5   <!--[endif]-->盐水的浓度要稳定

  盐水浓度的变化会引起过滤过程中盐结晶析出,影响过滤能力和滤膜的寿命。过滤盐水应是不饱和或饱和的,但由于后者很难控制得当,因此要求盐水中NaCl含量在300310g/l。如过饱和的盐水进过滤器,当温度下降较多,会出现NaCl结晶析出。这不仅会堵塞HVM??膜孔,造成过滤阻力增加,同时NaCl结晶在进行过程中会使HVM??膜受到机械操坏,缩短使用寿命。

<!--[if !supportLists]-->3.4.6   <!--[endif]-->过碱量

  当粗盐水pH值大于12时,碳酸钙、氢氧化镁又会溶解,从而影响盐水质量。因此Na2CO3过量应为300500mg/LNaOH过量应为100300mg/L

<!--[if !supportLists]-->3.4.7   <!--[endif]-->游离氯、铁盐预处理剂和预处理时间

  游离氯对破坏菌藻类、有机物非常重要,投加量少,不能彻底消除菌藻类、有机物,投加量多会影响离子交换树脂的寿命,应保证过滤后滤清液中的游离氯浓度达到13ppm,为了保证进入离子交换树脂塔的盐水中不含游离氯,在滤清液中按比例投加5ppm的亚硫酸钠以消除游离氯。

  铁盐是保证预处理效果的另一种关键药剂,根据原盐的状况一般每立方米盐水投加515ppm的铁盐可以有效地吸附天然有机物,提高过滤能力。提高精制效率,保护下步工序。

预处理时间是又一个重要参数,应控制在30分钟。

NaOHNa2CO3Mg2+Ca2+的反应必须始终是完全的才能进入预处理器和过滤器内。否则,预处理器运行恶化,HVM??过滤器阻力增加,过滤盐水流量下降,运行不正常。

<!--[if !supportLists]-->3.4.8   <!--[endif]-->盐水流量的影响

如果盐水处理量增大,将会减少反应、预处理等时间、导致反应、预处理不彻底,影响精制效果,因此务必保持处理量基本稳定。

<!--[if !supportLists]-->3.3       <!--[endif]-->仪表控制原理

<!--[if !supportLists]-->3.5.1   <!--[endif]--> 前反应液位控制

  用液位计测量前反应槽的液位,液位测量值在DCS系统显示记录,此液位测量值输给化盐水泵的变频控制器,变频控制器根据液位调节化盐水给料泵的转速来控制前反应的液位。

<!--[if !supportLists]-->3.5.2   <!--[endif]-->进前反应槽盐水的PH值控制

  用PH计测量进前反应槽盐水的PH值,按比例人工或自动调节32% Wt的氢氧化钠溶液的投加量。

<!--[if !supportLists]-->3.5.3   <!--[endif]-->1% WtNaClO溶液投加量控制

  根据盐水流量人工调节控制NaClO的投加量。

<!--[if !supportLists]-->3.5.4   <!--[endif]-->溶气罐液位控制

  采用以溶气罐的液位来控制溶气罐的供液泵电动机转速的自动控制系统。即溶气罐液位变送器的信号接入加压泵的变频控制器,控制器根据液位的变化来控制溶气罐供液泵(加压泵)电动机转速,以改变电动机的转速来改变溶气罐的供液量,从而达到稳定溶气罐液位的目的。

<!--[if !supportLists]-->3.5.5   <!--[endif]-->溶气罐的压力控制

  采用普通气动元件的自立式压力调节阀来控制进溶气罐的气压来稳定溶气罐的压力,压力稳定值为0.25MPa左右。

<!--[if !supportLists]-->3.5.6   <!--[endif]-->溶气罐出口流量控制

  通过调节溶气罐出口的自动调节阀开度来控制盐水进入预处理器的流量,该流量将决定盐水精制工序的生产负荷。

<!--[if !supportLists]-->3.5.7   <!--[endif]-->溶气罐出口FeCl3投加量控制

  根据检测进预处理器盐水流量,按比例人工或自动调节FeCl3投加量。

<!--[if !supportLists]-->3.5.8   <!--[endif]-->Na2CO3投加量控制

  根据检测进预处理器盐水流量,按比例人工或自动调节Na2CO3投加量。

<!--[if !supportLists]-->3.5.9   <!--[endif]-->Na2SO3投加量控制

根据测量过滤盐水加入Na2SO3后的ORP值,人工或自动调节Na2SO3投加量来控制盐水中的游离氯,为使精盐水中游离氯为零,要求ORP<200mv

<!--[if !supportLists]-->3.5.10<!--[endif]-->一次盐水的PH值控制

根据测量过滤盐水加入高纯盐酸后的PH值,人工调节高纯盐酸投加量来控制一次盐水的PH值。


<!--[if !supportLists]-->第四章             <!--[endif]-->    HVM??管式膜盐水精制工艺技术进步

<!--[if !supportLists]-->4.1  <!--[endif]-->  设备改进

<!--[if !supportLists]-->4.1.1    <!--[endif]--> 膜过滤器结构改进

<!--[if !supportLists]-->4.1.1.1       <!--[endif]-->HVM??膜柔性支撑

  HVM??膜采用了橡塑管内圆外为多边形柔性支承层,不但保持了膜的柔性,而且从受力情况来看也保护了膜。柔性支承兼有对膜的增强作用,分析过滤及反冲时膜的受力情况,由于橡塑管和膜都具有一定的弹性,将膜管较紧的套在橡塑管支承上,膜在受压时橡塑管同样承受压力,支承着膜。当反冲时橡塑管与膜管均受张力。反冲液逆向从橡塑支承的小孔内逆流出,经膜孔冲洗膜表面滤饼。当膜堵塞而导致橡塑支承流速大于膜流速,反冲液会滞留在膜与橡塑支承之间,此时膜管承受张力加大,使反冲液冲掉颗粒和滤饼。当膜的渗透力提高,橡塑管支承流速等于膜流速时,膜面不受张力。因此适合的支承会使膜的强度在过滤和反冲二个过程中得到补偿。除此以外柔性支承减少了膜承受的各种应力,提高了膜的寿命。

<!--[if !supportLists]-->4.1.1.2       <!--[endif]-->增设过滤器清液腔纯水封

  HVM??过滤器为负压反冲式过滤器,该过滤清液腔呈开放式,便于安装、维修过滤膜组件,且非常便于操作人员巡检,及时发现问题。

  由于过滤器清液腔暴露在空气中,为避免空气中的颗粒物污染盐水也为防止盐雾污染腐蚀设备,在精盐水表面加一层纯水液封,利用密度差盐水始终在纯水下方,再由缓冲罐控制清液腔液位,使液封能长久地保留,起到阻隔盐水与空气的作用,同时便于观察操作情况。

<!--[if !supportLists]-->4.1.1.3       <!--[endif]-->省却HVM??膜水漂洗系统

  复合微滤膜膜过滤器用盐酸进行化学清洗时,如果不置换掉盐水,盐水中的NaClO3会与盐酸发生如下反应:

NaClO3+HCl Cl2+NaCl+H2O

  新鲜的Cl2能使PPPE发生氯氧化反应,使PPPE强度下降。使用半年后PP的强度仅有原来强度的70%(如采用再生PPPP的强度下降得更多)。因此采用PPPE材质为膜强度层,在化学清洗前必须用清洁的水去置换盐水,以确保PPPE不被氧化。

  HVM??膜为全膨体聚四氟乙烯材料,耐酸碱、抗氧化。其耐化学腐蚀的特性,使HVM??过滤器系统可省却化学清洗时所需要的水漂洗管路及阀门,同时节省了一个小时左右的化学清洗时间,降低了膜过滤器化学清洗对生产能力的影响。

<!--[if !supportLists]-->4.1.2    <!--[endif]-->预处理器合理化设计

  预处理器上排泥部分面积大,排泥时盐水容易短路,液面中心的浮泥不容易排出;如果要排出液面中心区域浮泥,需要排出大量含浮泥盐水,排泥时间长,盐水损失量大。

  改进设计后,在预处理器中心加泥斗,浮泥集中在预处理器顶部环形区域,可同时向中心泥斗和向外溢流堰排泥,这样可减小浮泥面积,提高浮泥浓度,大大减少排泥时间,降低排泥量,同时减少板框负荷,系统操作平稳,盐水损失小。

<!--[if !supportLists]-->4.2           <!--[endif]--> 工艺流程创新

  生产实践中发现HVM??膜过滤强度高,抗污染能力强,使得过滤压力低且稳定。设计中可充分利用预处理器与HVM??过滤器的位差,使盐水自流至过滤器,形成盐水进过滤器的自流工艺。泵送工艺与自流工艺见下图所示。

泵送工艺

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->

 

自流工艺

<!--[if !vml]-->图片关键词<!--[endif]-->

<!--[if !supportLists]-->4.2.1       <!--[endif]-->自流工艺的优点

<!--[if !supportLists]-->4.2.1.1       <!--[endif]-->保护晶种、提高膜的过滤能力

  可在后反应槽中加入含碳酸钙颗粒的过滤器反洗液,为碳酸钙结晶提供了大量的晶种,提高结晶速度;另外可避免碳酸钙颗粒通过离心泵后被打碎,有利于在膜过滤器中形成过滤性能良好的滤层,可提高膜的过滤能力。

<!--[if !supportLists]-->4.2.1.2       <!--[endif]-->过滤膜承受的过滤压力更低,可延长膜的使用寿命

  自流工艺依靠进液缓冲槽盐水液位与过滤器盐水出口液位之间的位差为过滤推动力;盐水位差随膜过滤滤饼的形成而逐渐增大,达到过滤周期后,自动进行反洗将盐泥推离膜表面沉入过滤器底部,位差降至最低。这样膜承受的过滤压力始终控制在一个较低的水平,延长膜的使用寿命。

<!--[if !supportLists]-->4.2.1.3       <!--[endif]-->节省运行费用和维修费用

  与泵送工艺比较,自流工艺取消了过滤器进液泵,节省运行费用和维修费用。以10万吨烧碱膜过滤装置为例,泵送工艺需采用三台50m3/h流量,29m扬程的离心泵,轴功率合计为22.5kW,一年的耗电量为180000kWh,按每度工业用电单价0.38元计算,一年的运行费用为68400元。

<!--[if !supportLists]-->4.2.1.4       <!--[endif]-->操作简易

  与泵送工艺比较,自流工艺省却了泵的开停操作。过滤通过自流进行,进液缓冲槽的液位随着过滤压力的变化,自动进行调解。

<!--[if !supportLists]-->4.2.2    <!--[endif]-->实现自流工艺的理论依据

<!--[if !supportLists]-->4.2.2.1       <!--[endif]-->膜表面过滤理论

  HVM??膜属纯膨体聚四氟乙烯管式多孔膜,它的过滤方法与众不同,它是以薄膜滤料达到真正的表面过滤。质密、多孔、光滑的膨体聚四氟乙烯膜使固体颗粒的穿透接近零,使液体中的悬浮物被全部截留在薄膜的表面;随着膜表面固体颗粒的聚集,固体颗粒在膜表面搭桥后,形成具有良好过滤性能的滤饼层;HVM??膜低摩擦系数、表面光滑具有极佳的不粘性使得滤饼层的清除比较容易;滤膜本身和支撑层均具有很好的柔性,使得反冲洗清除膜表面滤饼层比较充分。HVM??膜这些特点使膜过滤压力仅需0.01Mpa,为实现自流工艺创造了必要条件。

<!--[if !supportLists]-->4.2.2.2       <!--[endif]-->结晶理论

  后反应槽中加入的过滤器反洗液含有大量的碳酸钙颗粒,碳酸钙颗粒的存在为盐水中Ca2+与碳酸钠溶液反应生成碳酸钙结晶提供了晶种。根据结晶理论,结晶过程中,晶种的存在将帮助提高结晶的速度,并有助于形成颗粒较大形状均匀的晶体。碳酸钙晶体在后反应槽内逐渐长大,其外表面甚至包裹着盐水中少量剩余的Mg(OH)2胶体,避免Mg(OH)2胶体直接粘接在膜表面,为HVM??膜表面过滤提供了良好的条件。

<!--[if !supportLists]-->4.2.2.3       <!--[endif]-->能量守恒与转换理论

  根据能量守恒与转换理论,可将液体位能转换为动能。在HVM??膜过滤盐水精制装置中,一般预处理器盐水出口与HVM??膜过滤盐水出口的高差均超过6m,而HVM??膜过滤正常生产所需要的过滤压力范围在0.01 Mpa0.03Mpa之间,所以6m的盐水位差足以保证HVM??膜过滤所需要的推动力。

<!--[if !supportLists]-->4.2.3    <!--[endif]-->自流工艺在实际生产的效果

  以某公司的HVM??膜过滤盐水精制为例,膜过滤周期设定为1500秒,过滤压力实际为0.01Mpa,盐水通量每平方米膜通量达设计能力的120%。生产操作平稳,盐水质量稳定,给该公司带来明显的效益。

 

<!--[if !supportLists]-->第五章       <!--[endif]-->    盐水精制常见问题及对策

<!--[if !supportLists]-->5.1       <!--[endif]-->精制盐水中钙离子浓度超出工艺要求

<!--[if !supportLists]-->5.1.1   <!--[endif]--> 碳酸钠投加量偏低,未达到工艺指标

  碳酸钠投加量直接影响盐水中钙离子的去除,若发现精制盐水中钙离子浓度偏高,应同时分析碳酸钠的过碱量,如碳酸钠过碱量低于0.3g/L,则有可能是造成精制盐水中钙离子浓度偏高的主要原因;此时应相应提高碳酸钠的投加量,并加大取样分析的频率,确保反应后的碳酸钠在0.3g/L 以上;如能排除碳酸钠投加量是影响钙离子浓度偏高的因素,再查找其他因素。

<!--[if !supportLists]-->5.1.2   <!--[endif]-->  膜破损造成碳酸钙泄漏

    如膜破损,SS进入精制盐水,也可能是造成精制盐水中钙离子浓度偏高的原因之一,首先要巡检,目测观察过滤器每个膜组件出口是否有混浊现象,同时比对镁离子或SS的分析结果,若膜破损,则相应的镁离子或SS的分析结果也比较高。以SS为例,若Ca2+1.1mg/L,则由碳酸钙形成的SS应为2.745mg/L,此时应更换膜组件。

<!--[if !supportLists]-->5.1.3   <!--[endif]-->    分析不准确 

由于精制盐水中钙离子浓度比较低,采用常规的EDTA滴定分析,有可能测定值低于方法的检测下限,应采用ICP进行分析。

另外,从EDTA滴定法本身来看,如过早加入钙羧酸指示剂或滴定时间过长,都有可能使分析结果偏高。

<!--[if !supportLists]-->5.2       <!--[endif]--> 精制盐水中镁离子浓度超出工艺要求

<!--[if !supportLists]-->5.2.1   <!--[endif]-->  氢氧化钠投加量偏低,未达到工艺指标

  氢氧化钠投加量直接影响盐水中镁离子的去除,若发现精制盐水中镁离子浓度偏高,应同时测定盐水的pH值或分析氢氧化钠的过碱量,如pH值低于10.5或氢氧化钠过碱量低于0.1g/L,则有可能是造成精制盐水中镁离子浓度偏高的主要原因;此时应相应提高氢氧化钠的投加量,并加大取样分析的频率,确保反应后的氢氧化钠过碱量在0.1g/L 以上;如能排除氢氧化钠投加量是影响镁离子浓度偏高的因素,再查找其他因素。

<!--[if !supportLists]-->5.2.2   <!--[endif]-->  膜破损造成氢氧化镁泄漏

    如膜破损,SS进入精制盐水,也可能是造成精制盐水中镁离子浓度偏高的原因之一,首先要巡检,目测观察过滤器每个膜组件出口是否有混浊现象,同时比对钙离子或SS的分析结果,若膜破损,则相应的镁离子或SS的分析结果也比较高。以SS为例,若Mg2+1.1mg/L,则由氢氧化镁形成的SS应为2.658mg/L,此时应更换膜组件。

<!--[if !supportLists]-->5.2.3   <!--[endif]-->    分析不准确 

由于精制盐水中镁离子浓度比较低,采用常规的EDTA滴定分析,有可能测定值低于方法的检测下限,应采用ICP进行分析。

另外,从EDTA滴定法本身来看,如过早加入铬黑T指示剂或滴定时间过长或钙离子分析结果偏低等因素都有可能使分析结果偏高。

<!--[if !supportLists]-->5.3       <!--[endif]-->精制盐水中铁离子浓度超出工艺要求

<!--[if !supportLists]-->5.3.1   <!--[endif]-->  膜破损造成氢氧化铁泄漏

    如膜破损,氢氧化铁进入精制盐水,也可能是造成精制盐水中铁离子浓度偏高的原因之一,首先要巡检,目测观察过滤器每个膜组件出口是否有混浊现象,同时比对钙离子的分析结果,若膜破损,则相应的钙离子的分析结果也会成比例增加。

<!--[if !supportLists]-->5.3.2   <!--[endif]-->  精盐水罐或管道防腐出现破损

如精盐水罐或管道防腐出现破损,造成设备腐蚀,亦可以使精制盐水中的铁离子浓度大幅度增加,此时应分段取样分析,确定出现防腐破损的位置,及时检修。

<!--[if !supportLists]-->5.4       <!--[endif]-->精制盐水中SS超出工艺要求

<!--[if !supportLists]-->5.4.1   <!--[endif]-->  膜破损造成SS泄漏

如膜破损,SS进入精制盐水,也可能是造成精制盐水中SS浓度偏高的原因之一,首先要巡检,目测观察过滤器每个膜组件出口是否有混浊现象,同时比对钙、镁、铁离子的分析结果,若膜破损,则相应的钙、镁、铁离子的分析结果也比较高,此时应更换膜组件。

<!--[if !supportLists]-->5.4.2   <!--[endif]-->分析不准确 

SS的分析虽然简单,但也是比较难以做好的一项分析,由于精制盐水中的SS浓度很低,称量的准确与否直接影响分析的结果,因此,在SS的分析过程中应注意以下几点:

<!--[if !supportLists]-->(1)<!--[endif]-->膜加悬浮物重与膜重之差必须大于天平的误差

<!--[if !supportLists]-->(2)<!--[endif]-->盐水取样量应在3000ml以上,当盐水中SS含量较低时,还需增加测试用盐水量

<!--[if !supportLists]-->(3)<!--[endif]-->膜必须在102-110℃反复烘干、冷却、称量至衡重

<!--[if !supportLists]-->(4)<!--[endif]-->洗涤滤膜的纯水必须经过0.22μ或0.3μ膜过滤,避免非盐水中的SS进入分析过程,造成分析结果偏高

<!--[if !supportLists]-->(5)<!--[endif]-->洗涤纯水量不能少于1升,要少量多次洗涤,并且将非过滤面所吸附的氯化钠洗涤干净

<!--[if !supportLists]-->(6)<!--[endif]-->分析完毕应分析滤膜所吸附的氯化钠量

<!--[if !supportLists]-->5.5       <!--[endif]-->精制盐水中游离氯未达到工艺要求

<!--[if !supportLists]-->5.5.1   <!--[endif]-->  次氯酸钠或未脱氯淡盐水加入量偏低或过高

次氯酸钠或未脱氯淡盐水加入量应随着原料盐种的变化而作相应调整,同时应保证进入精盐水罐的精制盐水的游离氯被除尽,以防止离子交换树脂中毒失效。

如游离氯低于1mg/L或未检出,说明次氯酸钠或未脱氯淡盐水加入量偏低,或原料中所含菌藻类、腐殖酸等天然有机物较高,应加大次氯酸钠或未脱氯淡盐水的加入量。

如游离氯高于3mg/L,说明次氯酸钠或未脱氯淡盐水加入量偏高,或原料中所含菌藻类、腐殖酸等天然有机物较低,应减少次氯酸钠或未脱氯淡盐水的加入量。

<!--[if !supportLists]-->5.5.2   <!--[endif]-->  亚硫酸钠加入量偏低

如在精盐水罐中所测游离氯偏高,表明亚硫酸钠加入量偏低,应加大亚硫酸钠的投加量,以保证精制盐水中的游离氯为未检出。

<!--[if !supportLists]-->5.6       <!--[endif]-->预处理器出水浑浊

  预处理器作为新工艺的关键设备之一,其运行是否正常直接影响整个系统的运行。若发现预处理器出水浑浊,可从以下几个方面判断:

<!--[if !supportLists]-->5.6.1   <!--[endif]-->溶气压力是否正常

正常情况下溶气压力应保持在0.25Mpa左右,若压力过低将无法正常溶气,压力过高将会降低泵的输送能力。

<!--[if !supportLists]-->5.6.2   <!--[endif]-->原料盐中镁离子含量是否超过设计范围

由于每立方盐水仅能溶解5升空气,因此它所能浮上的氢氧化镁量也是一定的,超过设计范围将会直接影响预处理器的运行效果,使预处理器出水浑浊。

<!--[if !supportLists]-->5.6.3   <!--[endif]-->三氯化铁加入量是否在设计范围

三氯化铁进入粗盐水后即快速水解形成氢氧化铁,由于氢氧化铁有非常大的比表面积,它可以中和颗粒的电性,吸附有机物,同时作为无机絮凝剂,包裹氢氧化镁胶体和其它较难沉降的盐泥,被释放的微小空气泡托浮至预处理器液面。

分析三氯化铁溶液的浓度,调节三氯化铁假药流量计的阀门至工艺要求的范围。

结束语

“预处理+膜分离”盐水精制新工艺已被越来越多的氯碱用户所接受,已经有九十余家用户采用了此项工艺技术用于离子膜或隔膜制碱的盐水精制,折合烧碱产量已达800余万吨/年,涉及全卤、掺卤、海盐、湖盐、井矿盐和进口盐等,目前,此项技术已被国际氯碱市场所关注,已有海外氯碱项目选择了此项工艺技术。

在中国氯碱工业协会的指导下,凯膜过滤技术(上海)有限公司仍在继续开发研究新的技术、设备,不断完善“预处理+膜分离”盐水精制新工艺,为中国氯碱工业的发展做出新的贡献。

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