膜法除硝裝置改造總結

陳光強，付艷娥，林文雪

（贏創三征（營口）精細化工有限公司，遼寧營口115003）

膜法除硝裝置改造總結

陳光強，付艷娥，林文雪

（贏創三征（營口）精細化工有限公司，遼寧營口115003）

介紹了離子膜燒堿一次鹽水工序膜法除硝裝置擴產改造的工藝和設備選擇，運行效果的對比分析表明第三代膜法除硝技術可靠可行。

膜法除硝；裝置改造；冷凍能力

贏創三征（營口）精細化工有限公司于2008年初建成1套規模為110 kg/h的納濾膜法除硝系統。該系統包括預處理、膜濃縮、冷凍脫硝3個單元。整套裝置連續運行2年多，運行狀況良好。由于氯堿產能的提高，現有除硝系統的處理能力不能滿足氯堿車間的需求。2009年末，該公司委托上海御隆公司在原有除硝裝置基礎上采用第三代膜法除硝技術進行改、擴建，期望在不改變原有制冷系統的基礎上擴大除硝規模至200 kg/h。

1 原膜法除硝工藝流程及設備

1.1 工藝流程簡介

（1）預處理單元是約80℃淡鹽水（pH值為9.0～10.0）在靜態混合器中與稀鹽酸混合，將pH值調至8.5～9.5，流入淡鹽水緩沖罐后用淡鹽水輸送泵送入靜態混合器，在其中與3%Na2SO3稀溶液混合以保證淡鹽水中游離氯含量降為零。之后，通過淡鹽水冷卻器降溫至55℃以下，繼續進入淡鹽水冷卻器冷卻至35℃以下，再和稀鹽酸在靜態混合器中混合，將pH值調至7.0～8.0。各項控制指標都達到工藝要求之后，直接進入原料鹽水罐。

（2）膜濃縮單元是通過輸送泵將原料鹽水輸送至保安過濾器，借助高壓泵、循環泵將原料鹽水輸送到膜過濾單元。膜的滲透液作為脫硝鹽水進入回收鹽水槽，回收鹽水通過輸送泵輸送到淡鹽水預冷器，回收部分能量后送入廠方化鹽單元。膜過濾的濃縮液一部分循環回到循環泵進口，一部分進入富硝鹽水中間槽。

（3）冷凍脫硝單元是由富硝鹽水輸送泵將富硝鹽水輸送至冷凍單元的預冷器降溫至≤8℃，然后進入兌鹵槽，在兌鹵槽中，富硝鹽水在低溫下會形成大量芒硝晶種，大部分富硝鹽水通過冷凍循環泵進入蒸發器冷凍降溫至－12.0～－11.0℃，又回到兌鹵槽，建立平衡后，兌鹵槽溫度也維持在－9.0～－8.0℃。兌鹵槽部分液體溢流到沉硝槽，芒硝晶種逐漸長大并沉降下來，沉降下的硝漿流入離心機，回收十水芒硝。同時回收的貧硝鹽水被收集到貧硝鹽水槽，通過貧硝鹽水泵打入預冷器，回收部分冷量后與膜過濾滲透液一起送回廠方化鹽單元。

1.2主要設備一覽表見表1。

表1 主要設備預覽表

2 改造方案

2.1 改造原則

采用上海御隆膜分離技術有限公司的第三代膜法除硝技術，對原系統稍加改動，以最低的投資達到擴產的目的。

（1）增加膜管，由內循環并聯改為一泵杉樹型排列工藝，提高濃縮率，減少濃硝鹽水量，保證后續冷凍量維持不變。

（2）充分利用原有冷凍設備，增加1臺混合槽，采用2級降溫，使冷凍系統適應硫酸質量濃度為80~100 g/L的濃硝鹽水。

2.2 改造方案

（1）預處理單元

a.按照流速1.5m/s計算，原DN65進液管改為DN 80進液管。

b.增加淡鹽水冷卻器Ⅰ、Ⅱ換熱片數量，使換熱量分別增加至3 320 492 kJ/h，1 992 293 kJ/h。

c.取消二級加酸系統（包括鹽酸儲槽、鹽酸計量泵），采用一級加酸，酸加入點不變。

d.亞鈉計量泵更改為亞鈉離心泵，加入點在第一級板式換熱器之前。

e.按新的規模要求更換部分機泵，如表2所示。

表2 更換的機泵清單

f.增加加藥系統藥劑的濃度，不改變設備。

（2）膜過濾單元

a.取消原有高壓泵、循環泵，新增1臺高壓泵，采用一泵杉樹型。增加及改進情況見表3。

表3 膜過濾單元設備增加、改進情況

b.新增膜組件遠傳壓力表4塊。

c.增加電磁流量計1臺，正常流量24m3/h,指示膜滲透液流量。

（3）冷凍單元

a.增加1臺混合槽、1臺均和槽給料泵和1臺結晶器給料泵。

b.蒸發器改為自動沖洗，增加撓性閥組1套及自動儀表1套，設備清單見表4。

表4 新增設備清單

3 改造后工藝簡述

3.1 預處理單元

約80℃淡鹽水（pH值為9.0～11.0）與亞硫酸鈉混合除去鹽水中的游離氯，然后加HCl稀溶液進靜態混合器Ⅰ混合，將pH值調為6.0～8.0，進入淡鹽水均和槽，借助淡鹽水輸送泵輸送至淡鹽水冷卻器Ⅰ，降溫至55℃以下，在淡鹽水冷卻器Ⅱ繼續冷卻至低于40℃后進入原料鹽水槽。

3.2 膜濃縮部分

通過原料鹽水輸送泵，將原料鹽水輸送至保安過濾器，借助高壓泵將原料鹽水輸送到膜過濾單元。膜的滲透液作為脫硝鹽水進入回收鹽水槽，回收鹽水通過輸送泵輸送到一次鹽水的配水槽。膜過濾的濃硝鹽水直接進入濃硝鹽水中間槽。

3.3 冷凍部分

用輸送泵將濃硝鹽水輸送至冷凍單元的預冷器，降溫至18~23℃，和冷卻器返回的部分冷凍濃硝鹽水一起進入混合槽混合，降溫至8~12℃，由均和槽給料泵輸送至均和槽與冷卻器，返回的部分冷凍濃硝鹽水在均和槽中降溫至-2~-5℃，此時已有大量的結晶顆粒產生。一定流量的濃硝鹽水通過均和循環泵在冷卻器內與冷媒換熱，獲得冷凍需要的冷量，在均和槽底部產生的部分結晶顆粒漿料由結晶器給料泵輸送至結晶器，結晶物在此沉降變大，自流進入離心機，使貧硝鹽水與芒硝分離。部分分離后的貧硝鹽水被收集到貧硝鹽水槽，然后通過貧硝鹽水泵打入預冷器，回收部分冷量后進入回收鹽水槽與脫硝鹽水一起送至淡鹽水冷卻器Ⅰ，回收部分熱量后送至界區外。

4 運行結果

4.1 預處理單元

預處理系統的pH值調節、淡鹽水降溫及ORP的控制符合以下設計要求：（1）pH值均在6.6～7.5的規定范圍內。（2）ORP＜150mV。（3）溫度為30~35℃。

4.2 膜分離單元

膜分離單元的濃縮倍數、濃縮液硫酸根濃度、滲透液硫酸根濃度均符合以下設計要求。

（1）濃縮倍數可達到設計要求的8~10倍；濃縮液中SO2-4的質量濃度最大>80 g/L（折算Na2SO4為118 g/L）。

（2）新增納濾膜滲透液中SO2-4的質量濃度<1 g/L；運行2.5 a的舊膜滲透液中SO2-4的質量濃度<1.5 g/L。

4.3 冷凍單元

冷凍單元在利用現有58.38×10-4kJ冷凍機組和單元內各設備前提下，增加混合槽及有關控制進行改造，改造后可處理>80 g/L濃縮液，預冷器從工藝上減小了堵塞可能性，混合器、均和器和結晶器溫度體系穩定，蒸發器改為自動沖洗，增加撓性閥組1套及自動儀表1套，蒸發器清洗周期逐步穩定。

（1）預冷器后的溫度為18~25℃。

（2）混合槽溫度為8~12℃。

（3）均和槽溫度為-4~-6℃。

（4）冷卻器出口溫度為-5~-7℃。

（5）結晶器溫度為-2~-4℃。

冷卻器運行狀況如表5所示。

表5 冷卻器運行狀況

4.4 改造前后主要參數對比

改造前后主要參數如表6所示。

表6 改造前后主要參數

5 結論

本次改造充分利用了原有設備，通過改變納濾膜的過濾方式，將濃縮液硫酸鈉含量提高了1倍，減少了濃縮液總量，進而在不增加冷量的基礎上將除硝裝置能力從110 kg/h擴大至200 kg/h。實際運行驗證，改造后的工藝更加合理，操作更加簡便，生產能力、產品質量和穩定性均達到設計要求。第三代膜法除硝技術將為氯堿企業擴大產能、降低除硝投資起到積極的推動作用。

Summary of device renovation of removingm irabilite bymembranemethod

CHENGuang-qiang，FUYan-e,LINWen-xue
(Evonik Sanzheng(Yingkou)Fine ChemicalCo.，Ltd.，Yingkou 115003,China)

The technology processand equipments selection of removingmirabilite bymembranemethod in primary brine were introduced.Comparative analysis of operating results show that the third generation technology of removingmirabilitebymembranemethod is feasible.

removingmirabilite bymembranemethod;device renovation;refrigerating capacity

book=4,ebook=250

TQ114.26+1

B

1009－1785(2010)11－0004-03

2010-05-31