膜法除硝装置改造运行小结

周红燕，雷 鸣

（新疆石河子中发化工有限责任公司，新疆 石河子 832000）

离子膜烧碱是新疆天业股份有限公司石河子化工厂的主导产品。基于盐水精制技术的发展在氯碱行业中受到极大的重视，其中，又以硫酸根的去除为重点和难点。无论在隔膜法制碱，还是离子膜制碱的生产中，都存在硫酸根的累积以及去除问题。2010年10月，该公司离子膜车间新增膜法除硝装置，此装置是去除盐水中的硫酸根含量的关键设施。

1 膜法除硝装置工艺过程

在原料淡盐水中加入Na2SO3，去除盐水中的游离氯在进入原料液罐贮存待用前，进行冷却降温、调节pH值、除去大颗粒物质至工艺所需条件。此阶段为预处理过程。预处理系统的目的是向MDD膜（纳滤膜）过滤单元提供合格的淡盐水（200～210 g/L）。脱氯淡盐水经过混合器将盐酸与脱氯淡盐水混合，将混合溶液的pH值调至4.0～5.0。调节pH值后的脱氯淡盐水进入脱氯淡盐水缓冲罐。经盐水泵进口设置的ORP分析仪保证脱氯盐水中的游离氯含量为＜200 mg/L。合格的脱氯淡盐水再由保安过滤器去除破碎的活性炭及其他悬浮物后，进入合格盐水罐备用。最后，通过高压泵和循环泵送入膜装置，利用膜分离的特性进行脱硝。其中，脱硝淡盐水透过膜送至化盐单元配水槽，部分浓缩液进入膜系统进行循环浓缩，部分浓缩液连续送至冷冻脱硝装置。通过冷冻脱硝装置回收浓缩液中的芒硝和脱硝盐水，脱硝盐水则通过预冷换热器回收部分冷量后，送至化盐单元配水槽待用。膜法除硝装置的工艺流程示意图见图1。

图1 膜法除硝装置工艺流程简易框图

2 主要设备

此套膜法除硝装置的主要设备及关键技术参数见表1。装置配套采用西门子SIMATIC：ET 200M高效集成工业自动化控制系统，协助实现生产目标，其优异的运行情况、较高的生产效率，帮助实现了最高的生产灵活性。此系统特别适用于工厂自动化和过程自动化对如今设备和系统不断增长的要求，辅助全系统的生产操作。自动化程度高、操作平稳，大大降低了操作人员的劳动强度。并保证了全系统生产控制的稳定性。

表1 膜法除硝装置主要设备及技术参数

3 存在问题及改造方案

此套膜法除硝装置虽在工艺设计和理论验证上能有效去除盐水中的硫酸根，但在实际生产运行中却因种种因素频频被迫停车，导致运行成本提高。膜法除硝装置能否有效地稳定运行，直接影响到盐水中的硫酸根含量，继而影响到电解槽的寿命、电耗及电流效率及整个系统的正常运行。

按照该公司以往的膜法除硝装置运行状况，盐水中的硫酸根含量为8 g/L左右，较电解制碱对盐水中的硫酸根要求5 g/L，仍有较大的差距。为满足电解工段对盐水中硫酸根的要求并提高电解槽的寿命、电耗及电流效率，在膜法除硝既定的工作效率前提下，势必延长其稳定运行时间至72 h，以将盐水中的硫酸根含量降低至电解制碱对盐水中的硫酸根要求小于5 g/L左右。

3.1 异常问题及解决措施

膜法除硝装置在日常运行中，工艺或设备经常出现异常问题。在预处理阶段，因脱氯淡盐水含有一定量的游离氯而造成活性炭塔塔底ORP超标。此时，需要立刻关闭保安过滤器入口阀门，开启盐水循环阀门，使盐水返回配水工序。然后，对活性炭塔入口处盐水取样分析，若游离氯若合格，说明有效活性炭量不足，需停车装填；若不合格，需联系脱氯工序进行检查。在膜过滤单元阶段，因膜表面有沉积物或水垢、MDD进料盐水温度低、pH值不在规定范围之内、进料盐水浓度增加或进料盐水压力下降等因素均造成膜渗透流量低，此时，需要将膜清洗干净，提高温度使其位于MDD进料盐水规格要求范围之内，并校正MDD进料盐水pH值，并通知膜生产厂家关于pH值的偏差等。

3.2 因盐水岗位现场数据滞后，调整滞后

此装置投入运行后，为调整盐水指标，根据膜法除硝现场实时数据进行实时操作的方法极为滞后，且使生产存在不稳定因素。经与仪表技术人员商议后，制定了一套完整的数据监测和传输方案，购置了检测运行数据测量设备，从而将现场盐水测量数据ORP与pH值实时数据直接显示在盐水岗位，避免了因数据传输滞后而导致的检测质量问题。

3.3 冷量不足，盐水温度偏高

在运行中，还出现总冷量不足的问题，主要是安置在公用工程的大连冷冻机厂生产的YSKF220盐水冷冻机组因距离较长，其间管线较多，从而导致冷量不足。现将此台冷冻机组移至膜法除硝装置现场，并在除硝装置冷冻单元加装盐水循环罐。采取此措施，可使原处理浓缩液容量由1.5 m3提升至3.0 m3。并成功将低硝盐水降温至-5℃，达到所需工艺指标。

3.4 盐水储罐液位高，盐水pH值呈现分层现象

自除硝装置运行以来，车间对此套装置稳定运行以及盐水pH值有严格要求。通过不定时、不定层对盐水储罐中的盐水pH值进行分层取样化验，发现盐水pH值存在一定程度的分层现象，经观察，在给实时监测的盐水加酸量存在波动时，可以导致盐水储罐中的盐水pH值出现分层现象。解决措施为，必须严格监控盐水储罐液位（满量程为3 m），使之从原来控制要求在2.5 m以上降低至1.0 m以下，根据pH值检测仪反映的数据及时调整加酸量。按此控制方法操作，使得盐水pH值稳定在4.0～ 5.0之间，并能及时调整。从而保证整个除硝系统的稳定性。

3.5 入膜装置前盐水ORP无法控制

以往，入膜装置前的盐水ORP指标控制由脱氯后加入5%亚硫酸钠溶液进行控制。但当电解岗位出现开停车时，由于仪器传输数据和DCS系统传输数据的不协调及滞后性，导致在一定时间范围内向膜装置返送的盐水ORP超标，而盐水岗位无法控制。为保护膜装置不受盐水ORP超标带来损害，只有将装置做停车处理。将5%亚硫酸钠溶液的加入调节点改设在盐水岗位，以便该岗位根据盐水ORP的波动，及时处理，从而，避免了停车处理。

3.6 因人员培训力度不够，应急事故处理不到位

在装置运行之初，常因操作人员对现场操作不熟悉，而造成一些操作异常现象。车间依据一些常规故障现象对操作人员进行培训管理；努力加强操作人员责任意识。要求对现场巡检到位，对跑、冒、滴、漏现象及时发现和处理；编写《一次盐水除硝操作规程》结合本装置的运行特点等来强化操作工的操作技能和技巧；针对岗位操作纲领，掌握和演练应急事故的处理；邀请了有丰富经验的操作工，讲解操作要领和经验交流，提高了操作工的综合素质水平。

4 实施效果

此套膜法除硝装置是相对环保的装置，工艺控制比较容易且稳定。很少需要人工干预，节能减排效果明显，在前期处理工序中，将一些可能带入离子膜系统的而导致污染的可能因素降到最低，对离子膜的稳定运行提供了良好的基础。经过改造后，技术人员对其运行情况进行了现场调查取证，并且根据运行记录进行了统计。按照每次运行平均时间原为48 h为例，改造后延长膜法除硝装置可成功运行至72 h，大大提高了生产效率与工艺质量。

5 结语

此套脱硝装置实施后改造，工艺较为合理，且操作十分便捷，稳定运行时间有效延长，生产能力、产品质量及稳定性方面都得到了有效提高，减少了装置的开停车频率，降低了岗位操作的工作强度。取得了良好的节能降耗效果，为企业技术平台的提升打下了很好的基础。