一次盐水膜装置优化改造运行小结

2017-06-19邵芳周红燕

中国氯碱 2017年5期

关键词：卡件高压泵硫酸根

邵芳，周红燕

（新疆天业化工有限责任公司，新疆石河子832000）

一次盐水膜装置优化改造运行小结

邵芳，周红燕

（新疆天业化工有限责任公司，新疆石河子832000）

通过对原有膜法除硝装置的工艺控制过程、安全保护装置、膜处理运行参数、高压泵联锁等生产工艺环节进行技术改进，使运行过程更加优化，提高设备生产率及利用率，有效减少操作人员配置，延长了膜装置的使用寿命。

盐水精制；膜分离；优化；小结

一次盐水工艺膜装置中，盐水中硫酸根含量高低对离子膜的寿命有着至关重要的影响，为了延长其使用寿命，系统内硫酸根含量必须始终控制在最低，并将硫酸根以芒硝形式从系统中分离出来。新疆天业化工有限责任公司膜法除硫酸根项目自2009年扩建技改，已经运行至今，此技术代替了原有氯化钡溶液除硫酸根的工艺技术，工艺得到了优化提升，减少了辅料消耗，并且得到产品芒硝，提高了经济效益。膜装置经过多年的运行，积累了丰富的经验，在以往的运行基础上又对自动化控制系统进行了相关技术改造及提升，使自动化控制水平得以全面适应现有生产装置。

该工艺改造借助现有的氯碱装置，采用高压法工艺，即膜过滤工序。膜的操作压力高于3 MPa，浓缩液硫酸钠的质量浓度在80 g/L左右。但前处理工序的pH值是否稳定、膜过滤使用寿命和后续硫酸钠的结晶堵塞等问题影响着膜装置是否安全稳定运行，具体改造总结如下。

1 工艺改造概述

1.1 膜装置运行过程的生产现状

脱氯淡盐水经过严格的前处理工序后，通过进料泵进入膜过滤系统（MRO）。在膜过滤单元，盐水被分离成渗透液和浓缩液。硫酸根含量比较少的流体属于渗透液，在低压下从每级膜壳中脱析出来，从每个外壳出来的渗透液汇流在一起，然后回到一次盐水系统中；浓缩液的最佳质量浓度控制在40 g/L左右，且随着进料中硫酸钠浓度的增大而增大。因为将排列成顺序的膜壳内进行逐级过滤分离，浓缩液将通过后下一道处理工序另行处理。此装置中使用的膜具有选择性去除硫酸根的能力，另外，膜过滤是低压过滤，一般运行压力低于2 MPa。这样的运行压力不仅节省了高压泵的能耗，使运行的能耗更低，而且保证了膜在较低压力状态下运行，对膜寿命的延长起关键性作用。但这种流程设计存在以下缺点。

（1）脱氯淡盐水进高压泵之前是切断阀，当高压泵开始运行前，系统中切断阀直接打开，由高压变频控制高压泵及膜装置的压力由此相对较为困难，压力升高过快。

（2）高压泵停止运行后脱氯淡盐水逐步减少，返回淡盐水贮槽，在这一过程中，还有一些淡盐水陆续进入膜装置系统中，给膜装置造成了较高的压力，不利于膜装置的运行。

1.2 膜装置的技术改造

为了使整个系统运行更加稳定，且延长膜的使用寿命，将系统中原调节阀及切断阀位置进行相应改造，减少其在系统中的压力阻尼，从而使高压泵及膜装置更加稳定地运行，改造后具有以下优势。

（1）高压泵运行前使用调节阀，根据泵前压力慢慢调节，使流量缓慢增长，使膜装置运行相对稳定。

（2）高压泵变频降为0后，完全打开切断阀，使膜装置中不再进淡盐水。

1.3 改造前后效果对比分析

改造前后流程画面对比分别见图1、图2。

图1 改造前流程画面

2 自动化控制系统改造

2.1 高压泵工艺联锁自动化改造

4）系统设计模块化原则：模块化原则要求整个系统的功能均应得到清楚划分，用户界面也应确保简洁易懂，为操作人员的管理及用户的使用提供便利。

该公司于2013年将一次盐水系统工业控制系统由原来的西门子PLC 300系统更换为横河CS3000DCS控制系统。现CS3000系统共有2个节点单元，模拟量输入卡件5块，模拟量输出卡件3块，开关量输入卡件2块，开关量输出卡件1块，PT100卡件2块。更改后的系统软件和硬件点数余量较大，并且增加硬件及软件控制点数时，在系统中操作设置都很方便。膜装置的运行状况除了盐水质量外，很大程度上由高压泵的运行状况决定，原有高压泵的联锁有10个运行参数分别会导致高压泵状态立即停止，在这个过程中膜装置中的压力由1700kPa直接变为零，导致压力下降过快，大大影响了膜装置的使用寿命，因此，高压泵联连控制改造势在必行。

2.2 高压泵运行控制程序的改造

此改造在本着维护高压泵和膜装置设备安全和各运行参数平稳变化的原则，最大程度消除隐患，减少人员手动干预操作，通过系统联锁实现高压泵的自动开启、自动停止、联锁跳停。通过CS3000中的ST16功能块实现高压泵和膜装置的控制联锁。

（1）导致高压泵跳停联锁在原来的基础上增加11.12项。使联连更加完整。

（2）高压泵联锁停车由原来的变频控制直接从75 Hz调整降为0，更改为分时段慢慢降，变频自动调节联连如下。

a.联锁停车5 s后高压泵变频BF-8201.PV=70；

b.联锁停车10 s后高压泵变频BF-8201.PV=60；

c.联锁停车15 s后高压泵变频BF-8201.PV=50；

e.联锁停车25 s后高压泵变频BF-8201.PV=20；

f.联锁停车30 s后高压泵变频BF-8201.PV=0。

（3）增加高压泵的一键启动和一键停车程序，在流程画面上显示为按钮，方便人员操作。

2.3 高压泵自动化改造前后效果分析

此项改进不仅提升了自动化水平，降低操作人员劳动强度，更重要的是在高压泵开停车过程中系统自动缓慢调节变频器的频率，达到了稳定系统压力的效果，保护了膜装置的平稳运行，延长了装置的使用寿命，使生产工艺过程更加安全，更加平稳高效的为企业的效益做出贡献。改造前高压泵跳停泵前曲线见图3，改造后高压泵跳停泵前曲线见图4。

图2 改造后流程画面

图3 改造前高压泵跳停曲线

3 结语

通过此次对膜装置的工艺管线及其联锁控制改造，有效解决了设备结晶堵塞、压力控制不稳定等问题，实现了生产的连续、稳定运行。在一定程度上提高了生产装置运行效率，改造前膜装置的使用寿命平均为2年，改造后，由于停车过程中压力实现了缓慢地下降，大大提高了膜装置的使用寿命。在生产过程中只有通过不断地积累、总结经验，对生产工艺及装置的不断优化和精细化改进，才能适应市场变化，为企业带来良好的经济效益。

Optimization operation summary of brine membrane device

SHAO Fang，ZHOU Hong-yan
（Xinjiang Tianye Chemical Co.,Ltd.,Shihezi 832000，China）

Such as the technology，the process control of original membrane，the safety protection devices，the parameters of membrane processing and high-pressure pump production have be improved.Using the optimal control scheme，the system could arrive to high efficiency and quick control effect.The membrane method was more economic.

brine refining；membrane separation；optimization；summary