预防膜法除硝冷冻单元设备、管线堵塞的方法

裴宝帅

(新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009)

预防膜法除硝冷冻单元设备、管线堵塞的方法

裴宝帅*

(新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009)

盐水精制；冷冻单元；堵塞；硫酸钠

主要介绍了新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司的膜法除硝装置和在冷冻单元运行过程中针对设备、管线堵塞所采取的措施。

新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司(以下简称“阜康能源”)1#、2#膜法除硝装置自2012年9月投入生产以来，已持续运行3年多，期间装置出现的异常情况主要集中在冷冻单元，其设备、管线结晶堵塞的问题最为突出。

1 膜法除硝运行过程中的堵塞状况[1]

(1)深冷换热器堵塞。如果膜法除硝装置开车时深冷换热器堵塞，在膜法除硝装置膜过滤单元开车完成后，纳滤膜膜组件分离出的浓硝盐水注入到沉降器；当沉降器开始溢流后，启动冷冻循环系统，利用装置自备的制冷冰机给沉降器内的浓硝盐水降温。当沉降器内的温度降低到10 ℃以下时，浓硝盐水和载冷介质乙二醇换热的深冷换热器进出口压差的上升速率明显加快，深冷换热器的冲洗频率开始增加。当沉降器内的温度降低到5 ℃以下时，深冷换热器的冲洗周期缩短到30 min，甚至更短，并且冲洗时间增长，也接近30 min。深冷换热器的使用时间和冲洗时间相当，除硝岗位操作人员因切换、冲洗换热器而增大工作量。如果在沉降器降温过程中对深冷换热器进出口压差监控不及时或冲洗不彻底，深冷换热器就可能出现堵塞。堵后的深冷换热器清洗疏通工作比较困难。

(2)除硝冷冻单元正常运行时堵塞频率高。预冷换热器堵塞——预冷换热器进出口压差增大，浓硝盐水换热流量减小；深冷换热器堵塞——深冷换热器进出口压差增大，低硝盐水换热流量减小；沉降器锥形底部堵塞——沉降器底部的离心机进料浆液泵出口无压力，沉降器底部管线中没有浓硝浆料流出；离心机进料浆液泵至离心机管线堵塞——离心机进料浆液泵出口压力上升，离心机不产出芒硝，没有离心母液流出；离心机至离心母液罐管线堵塞——离心机离心母液出口外溢，离心母液罐液位下降较快。

(3)冷冻单元停车后设备、管线堵塞。由于膜法除硝装置冷冻单元存在易结晶、易堵塞的特点，在停车时，要彻底清洗置换冷冻单元，这对冷冻单元的顺利开车显得尤为重要。尤其是当装置进行停车时间较长的检修时，若对冷冻单元的设备、管线清洗置换不彻底或出现遗漏，那么，冷冻单元开车时对堵塞的设备管线进行疏通将比较耗时，势必影响膜法除硝装置整体的开车进程。

2 堵塞原因分析及采取的相对措施

2.1 在冷冻单元的易堵塞管线配置冲洗管线

离心机产硝量长期偏少，产硝量小于沉降器中芒硝的析出量，芒硝就会在沉降器锥形底部堆积、结块，无法顺利流出，造成沉降器锥形底部堵塞。离心机进料浆液泵至离心机管线和离心母液至离心母液罐管线堵塞，都是由于芒硝在管线内壁附着，逐渐累积，使管线通量变小，最终堵塞。针对上述堵塞现象，阜康能源膜法除硝装置在冲洗深冷换热器所用的冲洗水泵出口配置管线，形成了冲洗水网络(如图1所示)。

图1 膜法除硝冷冻单元冲洗水网络示意图

Fig.1 Network diagram of washing water used in freezing unit for membrane-process sulfate removal

分别在沉降器锥形底部、离心机进料浆液泵至离心机管线、离心母液至离心母液罐管线适当位置安装阀门，使之与冲洗水管线相连。每周冲洗一次易堵塞位置，对设备、管线的堵塞起到了较好的预防作用。

2.2 开车时用淡盐水代替浓硝盐水为沉降器降温

膜法除硝装置开车过程中，深冷换热器出现堵塞主要是由于沉降器中注入了浓硝盐水。浓硝盐水中的硫酸根质量浓度在40 g/L以上，在沉降器降温过程中直至离心机产出芒硝之前，浓硝盐水中的硫酸根含量不会减少。在装置的实际运行中发现：当浓缩盐水的温度降至5 ℃时，浓硝盐水中开始出现较多的结晶；在沉降器温度下降至3 ℃时，浓缩盐水在深冷换热器内的温度在1 ℃以下，盐水中的高浓度硫酸钠在深冷换热器内大量析出，此时深冷换热器比较容易堵塞。避免浓硝盐水在深冷换热器结晶堵塞的根本方法是：降低沉降器降温过程中盐水中的硫酸根含量。阜康能源膜法除硝装置通过配置管线将淡盐水引入浓硝盐水罐，在膜法除硝装置预处理单元调节淡盐水指标的同时，把淡盐水注入沉降器；淡盐水在深冷换热器中与载冷介质乙二醇换热循环降温；当沉降器的温度降至5 ℃时，将纳滤膜膜组件分离出的浓缩盐水送入沉降器中；待淡盐水在冷冻单元建立完低温体系后，再把富含硫酸钠的浓硝盐水送入沉降器中，从而解决了冷冻单元开车降温过程中深冷换热器的结晶堵塞，以及切换频繁的问题。

2.3 更换预冷换热器和深冷换热器的类型

阜康能源膜法除硝装置原有的预冷换热器和深冷换热器均为列管式换热器，如果其中有列管发生堵塞，冲洗过程中冲洗不彻底，再继续使用时，堵塞情况会进一步加重，直至影响到换热器的通量和换热效果。2014年，阜康能源膜法除硝装置把预冷换热器和深冷换热器由列管式换热器更换为大流道板式换热器，效果显著。板式换热器运行两年多，进出口压差稳定，未出现过堵塞。

2.4 冷冻单元停车后自动冲洗置换冷冻单元

膜法除硝冷冻单元停车后，留存在冷冻单元各设备和管线中的浓硝盐水、低硝盐水、硝浆在停止流动时会在设备和管线中凝结，堵塞设备、管线。阜康能源膜法除硝装置使用淡盐水和冲洗水实现了对冷冻单元所有设备、管线的全面冲洗。使用淡盐水冲洗浓硝盐水罐、预冷换热器以及浓硝盐水管线，使用冲洗水冲洗沉降器、离心机、浆液管线、离心母液罐、离心母液管线、深冷换热器、低硝盐水罐、低硝盐水管线。冷冻单元的冲洗水网络配置完成后，阜康能源膜法除硝装置经历过4次长达5天以上的停车检修。采取了淡盐水加冲洗水的全面冲洗方法后，未出现过一次由于冷冻单元设备、管线堵塞而影响装置开车的状况。

3 结语

由于所处理介质的特殊性，膜法除硝冷冻单元的设备和管线比较容易堵塞。阜康能源通过对冷冻单元易堵塞设备的更换，构建了冷冻单元冲洗系统，采取了对冷冻单元易堵塞设备管线进行的预防性冲洗等措施，降低了冷冻单元设备、管线的堵塞频率，稳定了膜法除硝装置的运行。

[1] 宋伟，李永全，祝存恩.膜法除硝装置运行总结[J].氯碱工业，2014，50(10):8-9.

[编辑：费红丽]

Prevention of blockage of freezing unit equipment and pipes for membrane-process sulfate removal

PEIBaoshuai,QIRuisong

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Fukang Energy Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

brine refining; freezing unit; blocking; sodium sulfate

The membrane-process sulfate-removing facility used by Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Fukang Energy Co., Ltd. was introduced. The measures taken to prevent freezing unit equipment and pipes for membrane-process sulfate removal from being blocked during operation were introduced.

2016-07-08，戚瑞松

TQ114.261

B

1008-133X(2017)01-0012-03

*[作者简介] 裴宝帅(1990—)，男，工艺技术员，2011年毕业于新疆工程学院，一直在新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司电解车间从事一次盐水工艺技术管理工作。