膜分離技術在鹽水精制工藝中的應用

李向青

（中國石化集團寧波工程有限公司上海公司，上海 200030）

膜分離技術在鹽水精制工藝中的應用

李向青

（中國石化集團寧波工程有限公司上海公司，上海 200030）

介紹了膜分離鹽水精制生產工藝在生產實踐中的應用，設備選型及特點。

HVMTM膜過濾器；分離技術；鹽水精制

包頭明天科技股份有限公司10萬t/a鹽水精制工程項目中采用了膜分離技術。經過詳細工程設計、現場施工以及試車，一次開車成功。

1 膜分離鹽水精制工藝

來自隔膜電解工序的回收堿鹽水、來自離子膜電解工序的淡鹽水以及補充的工業水流入配水槽用于化鹽，用空氣攪拌。部分來自離子膜電解工序的淡鹽水在折流槽中與氯化鋇溶液混合反應后流入澄清桶澄清去除硫酸鋇，澄清后的淡鹽水流入配水槽，硫酸鋇鹽泥排入渣池。

從化鹽桶出來的飽和粗鹽水在流入前反應池之前于折流槽內按工藝要求，分別加入精制劑次氯酸鈉和燒堿。在前反應池內，粗鹽水中的鎂離子與氫氧化鈉反應生成的氫氧化鎂、菌藻類、腐殖酸等有機物則被次氯酸鈉氧化分解成為小分子有機物。然后，用加壓泵將前反應池內的粗鹽水送出，在氣水混合器中與空氣混合后進入加壓溶氣罐，再進入預處理器，并在預處理器進口文丘里混合器中加FeCl3。經過預處理的鹽水自流進入后反應槽，同時將碳酸鈉加入后反應槽底部，鹽水中的鈣離子與碳酸鈉反應形成碳酸鈣沉淀。充分反應后的鹽水進入進液緩沖槽，自流進入過濾器，濾清液在折流槽中加入5%亞硫酸鈉溶液除去鹽水中的游離氯后，流入過濾精鹽水槽，過濾器截留的濾渣排入渣池。膜運行一定時間后，為了保持較高的過濾能力和較低的過濾壓力，需用15%鹽酸進行化學再生。

渣池中的鹽泥漿用鹽泥泵打入板框壓濾機脫水，濾餅用拖車運出界區，濾液流入濾液槽，再用泵打入配水槽。

傳統鹽水精制工藝流程較長，且澄清桶龐大、占地多，特別是碳素管過濾器的碳素管質脆容易斷裂，更換頻繁，α-碳素纖維價格較高，這些因素都使得裝置運行費用較高。膜分離鹽水精制工藝流程較傳統工藝簡單，去除了碳素管過濾器等工藝環節，不需大型的澄清桶、砂濾器等設備，占地面積小，投資少、運行費用較低。

2 原鹽選擇

該公司常年選用內蒙古吉蘭泰鹽業公司的原鹽，在使用上有一定經驗。原鹽規格為：w（NaCl）≥93%；w（Ca2+）≤0.3%；w（Mg2+）≤0.09%；w（SO2-4）≤0.8%；水不溶物≤1.1%；水溶雜質≤0.5%。

依據多年操作經驗，原鹽成分中Ca2+/Mg2+比例大于2.5，所以，鹽水中形成的碳酸鈣沉淀顆粒很容易被氫氧化鎂絮狀物夾帶沉降下來，鹽水精制效果很好，對膜過濾沒有特殊影響。

3 主要設備的選擇

3.1 設備選型

正常鹽水處理能力120 m3/h，最大鹽水處理能力140 m3/h。

3.1.1 化鹽桶

化鹽水溫度30℃，按設計規模，飽和鹽水流量Q＝112 m3/h，按照化鹽桶的化鹽生產強度q值計算化鹽桶的直徑 D，取 q 值下限為 8 m3／（m2·h）[1]。

考慮到流態化作業，實際選4500mm×8 500 mm化鹽桶2臺。

3.1.2 HVM膜過濾器

過濾能力為 1.1 m3/（m2·h），則過濾面積 S=112/1.1=102（m2）。選過濾面積為100 m2的凱膜過濾器3臺（2開 1備）。

3.2 HVM膜過濾器工藝[2]

膜過濾設備如圖1所示。

圖1 HVMTM膜過濾器

3.2.1 膜過濾器自流進液工藝

生產實踐中發現HVM膜過濾壓力低且穩定，可以充分利用預處理器高位，使鹽水自流至過濾器，省去過濾進液泵組，降低能耗，減少設備維修量。同時，保護了碳酸鈣結晶顆粒的完整性，有利于在膜過濾器中形成過濾性能良好的濾層，使過濾周期得以延長。

膜過濾自流工藝保護晶種、延長過濾周期，過濾膜承受的過濾壓力更低，可延長膜的使用壽命。與泵送工藝比較，自流工藝取消了過濾器進液泵，節省運行費用和維修費用，操作方便。

3.2.2 膜過濾器增設清液腔純水封

HVM過濾器為負壓反沖式過濾器，該過濾清液腔呈開放式，便于安裝、維修過濾膜組件，且非常便于操作人員巡檢。

由于過濾器清液腔暴露在空氣中，為避免空氣中的顆粒物污染鹽水，也為防止鹽霧污染腐蝕設備，在精鹽水表面加1層純水液封，利用密度差，鹽水始終在純水下方，再由緩沖罐控制清液腔液位，使液封能長久地保留，起到阻隔鹽水與空氣的作用，同時便于觀察操作情況。

3.2.3 預處理合理化設計

溶氣、布水及氣體釋放部分經優化設計為預處理器提供最佳狀態鹽水，使預處理器效率大大提高。

預處理器結構示意圖如圖2所示。

圖2 預處理器結構示意圖

在預處理器內的直桶下半部設計倒置錐殼組，在預處理器中心加泥斗，減小了浮泥面積，提高了浮泥濃度，大大減少了排泥時間，降低了排泥量。清鹽水由桶外均布的外接管溢流到環形集水槽。預處理器上排泥部分面積大，排泥時需抬高液位，排出大量含污泥鹽水，排泥時間長，鹽水損失量大。預處理器內防腐采用玻璃鱗片襯里。

4 結論

膜過濾精制鹽水工藝的運行證明，膜過濾的成功應用使預處理+微濾膜過濾的一次鹽水精制工藝得到了進一步的發展，使該工藝更加成熟可靠，值得氯堿廠推廣應用。

[1]方 度，蔣蘭蓀，吳正德主編.氯堿工藝學.第一版，北京：化學工業出版社，1990：65-80.

[2]劉茉娥，等.膜分離技術應用手冊.第一版，北京：化學工業出版社，2001：1.

Application of membrane separation technology in brine refining

LI Xiang-qing
(Shanghai Branch of Ningbo Engineering Co.,Ltd.,SINOPEC,Shanghai 200030,China)

Application of membrane separation technology in brine refining production,type selection of equipment and characteristics were introduced.

HVMTM membrane filters;separation process;brine refining

TQ114.26+1

B

1009－1785(2010)03－0008-02

2009-10-29