膜法除硝裝置改造運行小結

周紅燕，雷 鳴

（新疆石河子中發化工有限責任公司，新疆 石河子 832000）

離子膜燒堿是新疆天業股份有限公司石河子化工廠的主導產品。基于鹽水精制技術的發展在氯堿行業中受到極大的重視，其中，又以硫酸根的去除為重點和難點。無論在隔膜法制堿，還是離子膜制堿的生產中，都存在硫酸根的累積以及去除問題。2010年10月，該公司離子膜車間新增膜法除硝裝置，此裝置是去除鹽水中的硫酸根含量的關鍵設施。

1 膜法除硝裝置工藝過程

在原料淡鹽水中加入Na2SO3，去除鹽水中的游離氯在進入原料液罐貯存待用前，進行冷卻降溫、調節pH值、除去大顆粒物質至工藝所需條件。此階段為預處理過程。預處理系統的目的是向MDD膜（納濾膜）過濾單元提供合格的淡鹽水（200～210 g/L）。脫氯淡鹽水經過混合器將鹽酸與脫氯淡鹽水混合，將混合溶液的pH值調至4.0～5.0。調節pH值后的脫氯淡鹽水進入脫氯淡鹽水緩沖罐。經鹽水泵進口設置的ORP分析儀保證脫氯鹽水中的游離氯含量為＜200 mg/L。合格的脫氯淡鹽水再由保安過濾器去除破碎的活性炭及其他懸浮物后，進入合格鹽水罐備用。最后，通過高壓泵和循環泵送入膜裝置，利用膜分離的特性進行脫硝。其中，脫硝淡鹽水透過膜送至化鹽單元配水槽，部分濃縮液進入膜系統進行循環濃縮，部分濃縮液連續送至冷凍脫硝裝置。通過冷凍脫硝裝置回收濃縮液中的芒硝和脫硝鹽水，脫硝鹽水則通過預冷換熱器回收部分冷量后，送至化鹽單元配水槽待用。膜法除硝裝置的工藝流程示意圖見圖1。

圖1 膜法除硝裝置工藝流程簡易框圖

2 主要設備

此套膜法除硝裝置的主要設備及關鍵技術參數見表1。裝置配套采用西門子SIMATIC：ET 200M高效集成工業自動化控制系統，協助實現生產目標，其優異的運行情況、較高的生產效率，幫助實現了最高的生產靈活性。此系統特別適用于工廠自動化和過程自動化對如今設備和系統不斷增長的要求，輔助全系統的生產操作。自動化程度高、操作平穩，大大降低了操作人員的勞動強度。并保證了全系統生產控制的穩定性。

表1 膜法除硝裝置主要設備及技術參數

3 存在問題及改造方案

此套膜法除硝裝置雖在工藝設計和理論驗證上能有效去除鹽水中的硫酸根，但在實際生產運行中卻因種種因素頻頻被迫停車，導致運行成本提高。膜法除硝裝置能否有效地穩定運行，直接影響到鹽水中的硫酸根含量，繼而影響到電解槽的壽命、電耗及電流效率及整個系統的正常運行。

按照該公司以往的膜法除硝裝置運行狀況，鹽水中的硫酸根含量為8 g/L左右，較電解制堿對鹽水中的硫酸根要求5 g/L，仍有較大的差距。為滿足電解工段對鹽水中硫酸根的要求并提高電解槽的壽命、電耗及電流效率，在膜法除硝既定的工作效率前提下，勢必延長其穩定運行時間至72 h，以將鹽水中的硫酸根含量降低至電解制堿對鹽水中的硫酸根要求小于5 g/L左右。

3.1 異常問題及解決措施

膜法除硝裝置在日常運行中，工藝或設備經常出現異常問題。在預處理階段，因脫氯淡鹽水含有一定量的游離氯而造成活性炭塔塔底ORP超標。此時，需要立刻關閉保安過濾器入口閥門，開啟鹽水循環閥門，使鹽水返回配水工序。然后，對活性炭塔入口處鹽水取樣分析，若游離氯若合格，說明有效活性炭量不足，需停車裝填；若不合格，需聯系脫氯工序進行檢查。在膜過濾單元階段，因膜表面有沉積物或水垢、MDD進料鹽水溫度低、pH值不在規定范圍之內、進料鹽水濃度增加或進料鹽水壓力下降等因素均造成膜滲透流量低，此時，需要將膜清洗干凈，提高溫度使其位于MDD進料鹽水規格要求范圍之內，并校正MDD進料鹽水pH值，并通知膜生產廠家關于pH值的偏差等。

3.2 因鹽水崗位現場數據滯后，調整滯后

此裝置投入運行后，為調整鹽水指標，根據膜法除硝現場實時數據進行實時操作的方法極為滯后，且使生產存在不穩定因素。經與儀表技術人員商議后，制定了一套完整的數據監測和傳輸方案，購置了檢測運行數據測量設備，從而將現場鹽水測量數據ORP與pH值實時數據直接顯示在鹽水崗位，避免了因數據傳輸滯后而導致的檢測質量問題。

3.3 冷量不足，鹽水溫度偏高

在運行中，還出現總冷量不足的問題，主要是安置在公用工程的大連冷凍機廠生產的YSKF220鹽水冷凍機組因距離較長，其間管線較多，從而導致冷量不足。現將此臺冷凍機組移至膜法除硝裝置現場，并在除硝裝置冷凍單元加裝鹽水循環罐。采取此措施，可使原處理濃縮液容量由1.5 m3提升至3.0 m3。并成功將低硝鹽水降溫至-5℃，達到所需工藝指標。

3.4 鹽水儲罐液位高，鹽水pH值呈現分層現象

自除硝裝置運行以來，車間對此套裝置穩定運行以及鹽水pH值有嚴格要求。通過不定時、不定層對鹽水儲罐中的鹽水pH值進行分層取樣化驗，發現鹽水pH值存在一定程度的分層現象，經觀察，在給實時監測的鹽水加酸量存在波動時，可以導致鹽水儲罐中的鹽水pH值出現分層現象。解決措施為，必須嚴格監控鹽水儲罐液位（滿量程為3 m），使之從原來控制要求在2.5 m以上降低至1.0 m以下，根據pH值檢測儀反映的數據及時調整加酸量。按此控制方法操作，使得鹽水pH值穩定在4.0～ 5.0之間，并能及時調整。從而保證整個除硝系統的穩定性。

3.5 入膜裝置前鹽水ORP無法控制

以往，入膜裝置前的鹽水ORP指標控制由脫氯后加入5%亞硫酸鈉溶液進行控制。但當電解崗位出現開停車時，由于儀器傳輸數據和DCS系統傳輸數據的不協調及滯后性，導致在一定時間范圍內向膜裝置返送的鹽水ORP超標，而鹽水崗位無法控制。為保護膜裝置不受鹽水ORP超標帶來損害，只有將裝置做停車處理。將5%亞硫酸鈉溶液的加入調節點改設在鹽水崗位，以便該崗位根據鹽水ORP的波動，及時處理，從而，避免了停車處理。

3.6 因人員培訓力度不夠，應急事故處理不到位

在裝置運行之初，常因操作人員對現場操作不熟悉，而造成一些操作異常現象。車間依據一些常規故障現象對操作人員進行培訓管理；努力加強操作人員責任意識。要求對現場巡檢到位，對跑、冒、滴、漏現象及時發現和處理；編寫《一次鹽水除硝操作規程》結合本裝置的運行特點等來強化操作工的操作技能和技巧；針對崗位操作綱領，掌握和演練應急事故的處理；邀請了有豐富經驗的操作工，講解操作要領和經驗交流，提高了操作工的綜合素質水平。

4 實施效果

此套膜法除硝裝置是相對環保的裝置，工藝控制比較容易且穩定。很少需要人工干預，節能減排效果明顯，在前期處理工序中，將一些可能帶入離子膜系統的而導致污染的可能因素降到最低，對離子膜的穩定運行提供了良好的基礎。經過改造后，技術人員對其運行情況進行了現場調查取證，并且根據運行記錄進行了統計。按照每次運行平均時間原為48 h為例，改造后延長膜法除硝裝置可成功運行至72 h，大大提高了生產效率與工藝質量。

5 結語

此套脫硝裝置實施后改造，工藝較為合理，且操作十分便捷，穩定運行時間有效延長，生產能力、產品質量及穩定性方面都得到了有效提高，減少了裝置的開停車頻率，降低了崗位操作的工作強度。取得了良好的節能降耗效果，為企業技術平臺的提升打下了很好的基礎。