纳滤膜在膜法除硝中的应用

周舒,赵宗强

(新疆圣雄氯碱有限公司，新疆 吐鲁番 838100)

新疆圣雄氯碱有限公司(以下简称“圣雄氯碱”)为新疆中泰化学(集团)股份有限公司的子公司的一次盐水1#装置于2012年10月投产，使用的是膜法除硝和冷冻脱硝相结合的方式。系统运行至今，圣雄氯碱的膜法除硝运行稳定，给纳滤膜创造了最佳运行环境，1#装置膜组件纳滤膜使用寿命最长达到80个月，创造了行业内的奇迹。

1 系统介绍

圣雄氯碱电解车间1#装置膜法除硝工艺采用膜法和冷冻法相结合，以十水硫酸钠的形式除去盐水中的硫酸根，2012年10月开车成功，一直运行至今。2019年7月初更换B套膜组件膜管65支，系统运行稳定，更换膜管时渗透液的质量浓度在满足工艺运行条件的前提下均涨至2.0 g/L以上。

2 纳滤膜运行条件控制

2.1 pH值的控制

圣雄氯碱膜法除硝系统加酸设计为氟泵加调节阀控制，在淡盐水泵进口使用45°切口管道，将质量分数为4%的稀盐酸和淡盐水混合加入，将pH值调节为微酸性，控制在6.5±0.2，给膜创造最佳的运行环境。在正常情况下，淡盐水的pH值波动时，加酸调节阀会自动进行调节，实现全部自动化。当淡盐水的pH值波动较大时，调节阀不能及时调节会报警，由巡检人员手动控制调节；无法及时手动调节时，设置有联锁，联锁条件为pH值大于8或者小于5.5，此时高压泵停止运行，膜组件停止运行，从而保护膜的最佳渗透状态；若停止后用高纯水进行冲洗置换，冲洗前先要将浓硝侧阀门微量打开，将纳滤膜表面的杂质冲洗干净，同时保证膜管中无盐结晶。

2.2 游离氯的控制

游离氯是纳滤膜的克星，微量的游离氯会使纳滤膜中毒，产生不可挽回的永久性伤害。圣雄氯碱主要采用化学除氯的方法，在膜法除硝进口管道中加入质量分数为5%的亚硫酸钠，使其与淡盐水充分混合，在除去淡盐水中游离氯之外还需要过量，以便于后续除去高纯盐酸中的游离氯。圣雄氯碱采用ORP氧化还原电位计进行检测，监测点为淡盐水泵出口(加酸后检测)，如图1所示。

图1 杂质去除工艺流程图Fig.1 Process flow of impurity removal

2.3 杂质的去除

杂质会直接影响纳滤膜处理盐水的流量，堵塞膜孔，导致纳滤膜压力增加，严重时导致膜过滤器变形，降低截留效果。圣雄氯碱采用布袋过滤器和保安过滤器除去脱硝盐水中的大颗粒杂质。设备1开1备，通过布袋过滤器的压力(取决于淡盐水和亚硫酸钠带入杂质的量)来判断布袋的更换周期，圣雄氯碱的布袋更换周期为30天。保安过滤器主要除去脱硝盐水中的小颗粒杂质，通过压力差来判断保安过滤器中滤芯的更换周期。脱硝盐水中的杂质情况决定了圣雄氯碱保安过滤器中滤芯的使用周期为6个月，因此，圣雄氯碱通过减少脱硝盐水中的杂质，确保纳滤膜的处理盐水流量，同时降低纳滤膜进口的压力，确保膜在最佳状态下运行。

2.4 温度的控制

圣雄氯碱采用冷冻脱硝法回收盐水，并进行一级换热，再通过循环水将温度控制在38 ℃左右；采用调节阀自动控制，确保进纳滤膜的盐水温度在38 ℃，同时确保盐水的流量，延长纳滤膜的寿命。

2.5 压力的控制

纳滤膜严禁渗透侧压力大于进口侧压力，在异常情况下必须确保膜进口侧压力大于渗透侧压力，防止纳滤膜盐水倒流，损坏膜管。

2.6 停车期间纳滤膜的保养

纳滤膜在停止运行后需要第一时间用纯水进行冲洗，确保将纳滤膜及4.14 MPa膜壳中的盐水全部置换干净。圣雄氯碱控制纯水流量为20 m3/h，冲洗时间30 min(在精制系统水量允许的情况下可增加纯水流量及冲洗时间)，冲洗时富硝侧阀门需要微开，目的为冲洗4.14 MPa膜壳中的杂质。短时间停车可冲洗1次，超过24 h需要多次冲洗，间隔时间不超过24 h。冲洗完成后，关闭渗透液侧、浓硝侧、渗透液取样侧以及纯水阀门，确保纳滤膜用纯水全部浸泡，保证纳滤膜保养完好[1]。

3 结语

圣雄氯碱在纳滤膜的使用过程中不断总结经验，并及时进行改进，确保了一次精制盐水中硫酸根质量浓度为3.5～5.0 g/L，为一次盐水精制系统和电解槽的稳定运行提供了保证。通过精细化操作，稳定脱硝盐水中的pH值、ORP值、温度、压力等指标控制，圣雄氯碱纳滤膜使用寿命最长达到80个月，设计值为24个月，达到设计值的3.3倍。

单套膜管数量为65根，使用时间已为设计时间的3倍，膜单价为1 1000元/根，则单套膜可节约成本：65×(3-1)×11 000=143万(元)。