陶瓷膜盐水精制工艺运行总结

董文虎，张佳兴，齐长亮，孙玉堂，孙 颖

（营创三征（营口）精细化工有限公司，辽宁 营口115003）

营创三征（营口）精细化工有限公司烧碱总产能60 000 t/a。一次盐水改造前配套的盐水精制工艺为传统的道尔澄清桶、石英砂过滤器、碳素管过滤器。2013 年5 月，该公司决定对此工艺进行淘汰，升级为陶瓷膜盐水过滤工艺。

1 盐水工艺改造背景

（1）该公司一次盐水工艺为传统的道尔澄清桶、石英砂过滤器、碳素管过滤器。由于设备运行近10 年，澄清桶、石英砂过滤器已经到了大修期。因此，如果保证设备正常运行，就需要投入大量的物力、人力对其进行维护；

（2）由于购买的大盐质量日趋下降，给传统工艺处理盐水带来困难，改造前盐水质量经常出现不合格的现象，导致碳素管过滤器经常频繁的反洗。不仅增加纤维素的消耗，而且还经常需要外排盐水，造成了盐水的浪费；

（3）该公司氯碱产能准备扩大，但是由于场地受限，按一次盐水原传统工艺模式扩产成为了大难题。

2 陶瓷膜工艺流程简介

该公司陶瓷膜过滤器共2 套，每套由9 个组件组成，每组61 根膜管，每根膜管的过滤面积为0.23 m2，采用三级过滤形式：一级4 组，二级3 组，三级2组。三级连续过滤是指粗盐水用泵打入第一级陶瓷膜组件后，产出部分精盐水，产水浓缩的粗盐水继续进入第二级陶瓷膜组件，产水浓缩后再进入第三级陶瓷膜组件，再次产水浓缩，盐泥从第三级出口排出。三级产水的总和即为设备总产水量，一、二、三级组件的膜面积依次减少，以保证粗盐水在陶瓷膜表面有基本相同的流速即膜面流速。

陶瓷膜过滤方式与传统碳素管过滤工艺的外压管式过滤器终端过滤方式不同，陶瓷膜盐水精制过滤技术采用的是高效的“错流”过滤方式，见图1。

图1 陶瓷膜盐水精制过滤技术过滤方式示意图

自化盐桶的粗盐水经过折流槽自流进入反应桶，在折流槽（V0104）内加入精制剂碳酸钠进入反应池（R0101a）中，在R0101b 中加入氢氧化钠，碳酸钠与粗盐水中的钙离子反应生成碳酸钙结晶沉淀，氢氧化钠与粗盐水中的镁离子反应生成氢氧化镁胶体沉淀。 完成精制反应的粗盐水自流进入中间槽（V0105），次氯酸钠加进中间槽内，次氯酸钠氧化分解粗盐水中的有机物及腐殖酸类， 后由膜进料泵（P0102）经粗过滤器（N0103）截留大于1.0 mm 机械杂质后进入无机膜过滤单元。

无机膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方式，由膜过滤进料泵（P0102）送来的粗盐水料液进入过滤循环罐（V0118），经膜过滤循环泵（P0103）送入无机膜过滤器（N0102）一级过滤组件过滤，一级组件出来的浓缩液进入二级过滤组件过滤；二级过滤组件出来的浓缩液进入三级过滤组件过滤。自无机膜过滤器（N0102）三级过滤组件浓缩液出口流出的浓缩盐水按比例和浓度排出一小部分进入界区外的盐泥池，其余的回到过滤循环罐（V0118），与无机膜过滤进料泵（P0102）送来的粗盐水混合，用于调整进料液的固液比后，实现控制浓缩液含固量和保证膜面流速的目的， 然后， 经过膜过滤循环泵（P0103）回到无机膜过滤器（N0102）内循环过滤。各级过滤组件过滤出的精制过滤盐水通过无机膜过滤器（N0102）各级渗透清液出口排出，送至过滤盐水储槽。（V0112）陶瓷膜工艺流程方框示意图见图2。

图2 陶瓷膜工艺流程方框图

3 陶瓷膜工艺与传统工艺的对比

2013 年5 月，该公司利用检修将一次盐水工序改造为陶瓷膜工艺。

3.1 改造前后大盐不合格批次统计

改造前，2012 年购进大盐（海盐）钙镁含量比值小于1.5 的批次14 次，约1.2 万t。导致盐水供应量不足而迫使电槽降电流13 次，减少了烧碱（100%）产量300 t 左右。2013 年改造后，购进钙镁含量比值小于1.5 的大盐批次已经远远超过14 次以上，总量约3 万t。 没有一次因为大盐质量不好而影响到生产。改造前大盐不合格批次化验数据见表1，改造后大盐不合格部分批次数据见表2。

表1 改造前大盐不合格批次化验数据%

表2 改造后大盐不合格部分批次数据%

通过以上数据对比看出：改造后购买大盐的质量已经远远低于改造前，大盐的使用数量反而远远超过改造前。通过实际生产运行数据统计表明，劣质盐没有对陶瓷膜精制盐水的质量造成明显的影响，保证了盐水生产平稳运行。以此也证明了陶瓷膜盐水精制工艺可以适应大盐中杂质含量的频繁变化，只要能严格控制盐水精制的各项指标，生产出合格的盐水还是没问题的。

3.2 盐水ICP 数据对比

通过盐水ICP 检测数据观察，改造前后树脂塔过滤盐水质量变化不明显。但是改造前，由于盐水中有聚丙烯酸钠的存在，树脂经常出现板结的现象，返洗时需要用工艺凤将树脂吹起来，才能返洗彻底。改造后，树脂塔板结的情况没有了，具体数据见表3。

陶瓷膜过滤后盐水悬浮物为小于0.7×10-6，与碳素管过滤后的数据基本持平。改造后，尽管大盐的杂质含量变化很大，但运行至今都没有发现盐水SS超标的现象，这一点是碳素管无法达到的。

表3 盐水ICP数据对比表 ×10-9

4 运行总结

（1）浓缩液含固量控制在40%以下，是保证膜组正常运行的重要指标。2014 年1 月，由于采购原盐的钙镁杂质含量高，操作工没有及时调整浓缩盐水排放量，导致膜组运行10 min 时，出口阀门就开到100%阀位。取样发现浓缩盐水含固量已经达到70%以上，严重影响到了膜组的出水率。之后将含固量缩到40%以下，膜组才恢复正常的出水率；

（2）膜组在进行反冲洗时，由于盐水过滤出口阀门瞬间关闭，而导致膜组进口压力增高，这样如果膜组反冲洗压力与膜进口压力差小于0.15 MPa 时,就无法保证膜组的返洗效果。长此以往，会降低膜组的运行周期，所以在膜组运行时尽量将膜组进口压力降低，保证返洗压差大于0.15 MPa；

（3）该公司陶瓷膜组的盐水循环泵运行3 个月时，发现2 套循环泵泵壳都发生泄漏。将泵拆开后发现钛泵壳被气泡打成海绵状，经分析确定是由于循环罐顶部排气阀门排放时间短，大量的气体随盐水进入泵壳内部产生气蚀所致。现将排气阀门处于常开状态后，泵运行状况已经明显好转；

（4）粗过滤器反冲时间应根据化盐工序对杂物的拦截效果而调整。粗过滤器运行周期厂家设定为2 h，反冲时间为10 s，原则是粗过滤器前后无压差，盐水以小于0.5 m/s 流速通过粗过滤器钛滤网。根据运行情况调整反冲周期及反冲时间，这样可以减少盐泥的排放量，降低压滤机的负荷。辽宁冬季气温较低，粗过滤器设定的返洗周期为2 h，其他季节为5 h；

（5）粗过滤器的盐水进口挠性阀在运行6 个月的时候陆续出现泄漏，导致过滤器的电磁阀烧坏。挠性阀的材质还需要厂家进一步选择，延长使用寿命；

（6）试车时发现反冲洗罐液位出现下降趋势，经检查发现反冲洗阀门关不严，更换阀门后正常；

（7）大盐中的钙镁含量过高时，需要增加浓缩液的排放量来维持出水率，这样就增加了盐泥压滤的负荷，所以选择陶瓷膜工艺时，应该考虑盐泥压滤机是否需要增大；

（8）膜组反冲洗补水采用总管补液方式：我们公司膜组运行初期反冲洗罐采用渗透侧补液和盐水出口总管补液两种方式。但运行时发现如果采用渗透液补液时，瞬间膜组通过的流量会超过设计流量。如果长期此种方式操作，势必会减少膜管的使用寿命。而且当反冲洗罐补液时，膜组便停止过滤，导致盐水过滤量不足。经与久吾公司探讨最终取消渗透液补液，只采用盐水出口总管补液的的方式。这样既可以保证膜管的使用寿命，又可以保证反冲洗罐补液时膜组的正常过滤；

（9）由于陶瓷膜过滤工艺需要添加次氯酸钠，所以也带来了盐水中游离氯超标的风险，因此需要操作人员有较强的责任心， 同时， 陶瓷膜出口装有ORP 在线检测仪，来保证盐水出水质量。