新型盐水浓缩技术在离子膜烧碱生产中的应用研究

杨兴娟，史志伟

（北京中科瑞升资源环境技术有限公司，北京 海淀 100080）

新型盐水浓缩技术在离子膜烧碱生产中的应用研究

杨兴娟，史志伟

（北京中科瑞升资源环境技术有限公司，北京 海淀 100080）

阐述了LEMON膜蒸馏技术用于盐水浓缩的设计原理及在离子膜烧碱装置中的应用研究。

烧碱；盐水；浓缩；脱硝；应用

1 脱氯淡盐水处理技术

离子膜烧碱装置是氯碱工业的核心设备，生产环节伴有大量淡盐水生成，该类淡盐水经脱氯、脱硝处理后，盐水中NaCl浓度可维持在200～210 g/L，为满足电解单元的电解浓度需求，只能大量添加工业盐。工业盐的添加，夹带引入杂盐离子，因此，盐水必须经过精制单元处理后才能再进入电解槽电解制碱。

以10万t/a离子膜烧碱生产装置为例，淡盐水水量约为100～150 t/h。投加工业盐提浓后进入盐水精制，再进行电解制碱。从而导致大部分盐水的重复精制，降低精制单元有效处理能力的同时，也加大生产环节的动力消耗。

2 新型减量回用技术应用研究

（2）低温驱动，低耗运行。80～90℃低温驱动，可多元化利用各种低品位废热（热水、蒸汽、太阳能等废弃热源），减少企业废热外排隐患，缓解生产企业循环冷却冷热交换压力的同时，提高能源利用率，以满足污水处理系统的污水处理功耗需求。

（3）模块集成化设计，占地面积小。科学选择膜组件规格，配套完善部件，合理规划布局，以模块化组装理念最大程度减少设备占地，膜块化设备整体安装，节省繁琐施工，以最短时间、最小占地、最优效果解决客户环保难题。

（4）自控化程度高，操作维护简便。自控系统设置以适用、先进为原则，且易于扩容，使整套装置能够以最高效率运行。手动、自动任意切换，允许用户自行停、开。系统的自动运行及膜块内部运行监测以及异常情况报警。

北京中科瑞升资源环境技术有限公司在详细了解离子膜制碱工艺的流程、各生产单元的技术原理及特点后，以脱氯脱硝淡盐水详细的水质分析为基础，结合LEMON膜蒸馏技术工艺特点，开展了LEMON膜蒸馏技术对脱氯脱硝淡盐水的浓缩研究。

2．2．1 研究水质

脱氯脱硝淡盐水指标见表1。

2．2．2 实验装置规模及图片（见表2）

2.3 主要实验设备（见表3）

3 工艺路线及说明

3.1 工艺路线

应用研究工艺流程示意图见图1。

3.2 工艺流程说明

表1 脱氯淡盐水指标

表2 实验装置规模

表3 主要实验设备表

图1 应用研究工艺流程图

（1）按图1系统流程图准备虚线框之外的水罐、管道及阀门；（2）将待处理的原水装入原料罐，如无需循环浓缩，打开阀门V1．1，关闭阀门V1、V2、V2．1、V3，正常操作系统，定时监测浓水和蒸馏水水质；（3）如需循环浓缩，打开阀门V1，关闭阀门V1．1、V2、V2．1、V3，正常操作系统，定期从取样口V1．1和V3取样分析浓水浓度和蒸馏水的水质；（4）当循环浓水达到目标浓度时，关闭阀门V1，完全打开阀门V1．1，收集或排放最终浓液；（5）操作过程中，如需要清水冲洗或化学清洗，在清洗罐中加入清水或化学清洗溶液，关闭阀门V1、V1．1、V2．1、V3，打开阀门V2，正常操作系统，定时从取样口V2．1和V3取样分析清洗液和蒸馏水的水质以检测清洗效果。

主要考察指标：清水产生量、产水水质、浓水浓度及状态，除加热器以外的电力能耗。

4 应用效果分析

4.1 实验数据（见表4）

表4 淡盐水两段浓缩试验数据摘要

4.2 实验现象说明

（1）随着盐水逐级浓缩，浓水NaCl含量逐渐提高，最终高达307 g/L，达到理想浓缩浓度；（2）产水电导率约为110～135 μs/cm，小于200 μs/cm；（3）随着原水NaCl含量的提高，LEMON系统润湿现象趋于严重，但产水水质基本不受影响。PTFE核心组件经干燥处理后，膜性能基本可得到恢复，重复试验浓缩效果基本一致。

4.3 应用研究分析

淡盐水原水NaCl含量205～210g/L，经LEMON减量浓缩后，浓水NaCl含量平均达到（305±5）g/L。

（1）盐水浓缩减量，盐分浓度得到提高，满足电解装置浓度要求，无需精制可直接进入电解槽；（2）无需预处理单元，无其他物质添加，无二次污染产生，满足企业安全环保要求；（3）生成优质产水，电导率小于200 μs/cm，达到新鲜水水质要求；（4）长时间运行稳定，LEMON设定清洗环节，确保装置的高效稳定的运行，由于装置过流部件为PTFE材质，有效清洗过后，可恢复浓缩减量能力；（5）可利用现场低品位废热，即厂区废阀气或热水（80～90℃），除热源能源外，LEMON单元的电耗，可维持在2～5kW·h；（6）LEMON单元采用模块化设计理念，布局紧凑，占地面积小，尤其适合用地紧张的改造项目。

5 应用效益预测（见表5）

表5 应用和效益预测

电费以0．6元/kW·h计算，年运行时间按8 000 h计算。

浓缩减量后的盐水含量提浓至 （305±5）g/L可直接进入电解槽电解，无需进入精制单元，无需额外添加工业NaCl提高浓度，降低一次盐水精制单元负荷的同时，延缓树脂塔再生周期，大幅度降低了离子膜烧碱运营成本，特别针对采用卤水制碱工艺的企业，节约了大量的工业盐使用量，成本节省可观。

6 结语

Application research of new brine concentration technology in production of ion-exchange membrane caustic soda

YANG Xing-juan，SHI Zhi-wei
（Beijing China Science R esources and Environment Technology Co．,Ltd．,Beijing 100080，China）

Descibed the design principles of LEMONmembrane distillation technology for brine concentrated，and its application in the ionic membrane caustis soda installtion．

caustic soda；brine；concentrate；application

TQ114．26+1

B

1009－1785(2016)12－0008－03

2016－08－12