膜法除硝裝置運(yùn)行及工藝改進(jìn)小結(jié)

王躍蘭，張玉璽

（昊華宇航化工有限責(zé)任公司，河南 焦作 454000）

昊華宇航化工有限責(zé)任公司沁陽(yáng)工業(yè)園區(qū)24萬(wàn)t/a 燒堿項(xiàng)目于2011年3月投產(chǎn)并一次開(kāi)車成功，配套除硝裝置為某公司的500 kg/h 膜法除硝裝置，于2011年4月投運(yùn)，現(xiàn)對(duì)膜法除硝裝置的運(yùn)行情況、運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行的技改項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，供同行參考。

1 膜法除硝裝置工藝流程介紹

膜法脫硝工工流程見(jiàn)圖1。

該公司采用的500 kg/h 淡鹽水膜法除硝處理系統(tǒng)是將離子膜電解槽出口淡鹽水經(jīng)物理脫氯后，再加入亞硫酸鈉除去其中的余氯，進(jìn)入緩沖水罐，通過(guò)鹽水增壓泵打入一二級(jí)板換降溫，中間加入鹽酸調(diào)節(jié)pH 值為5～7，再經(jīng)活性炭過(guò)濾器、保安過(guò)濾器過(guò)濾后，通過(guò)一級(jí)高壓泵送至一級(jí)膜系統(tǒng)過(guò)濾，脫硝鹽水進(jìn)入化鹽水貯罐。一級(jí)濃水通過(guò)二級(jí)高壓泵進(jìn)入二級(jí)膜系統(tǒng)過(guò)濾，處理后的脫硝鹽水進(jìn)入化鹽水儲(chǔ)罐，富硝鹽水進(jìn)入冷凍工序結(jié)晶槽，通過(guò)濃縮液循環(huán)泵打入冷凍換熱器，降溫后，重新進(jìn)入結(jié)晶槽，循環(huán)降溫，冷源為冷水機(jī)組制成的2 ℃水，升溫的冷源通過(guò)冷水循環(huán)泵重新進(jìn)入冷水機(jī)制冷。結(jié)晶槽內(nèi)混合產(chǎn)生的硫酸鈉結(jié)晶體通過(guò)結(jié)晶體輸送泵進(jìn)入沉硝槽，通過(guò)離心機(jī)脫水產(chǎn)出成品十水硫酸鈉。離心脫出的水進(jìn)入回水貯槽，達(dá)到一定液位后通過(guò)泵重新進(jìn)入結(jié)晶槽。冷凍板式換熱器運(yùn)行一定時(shí)間后，易被結(jié)晶體堵塞，冷凍板換需定期清洗，清洗液進(jìn)入化鹽水貯罐。

2 膜法除硝裝置工藝指標(biāo)控制

2.1 pH 值

pH 值對(duì)膜元件性能影響較大，主要決定了膜的透過(guò)性，pH 值過(guò)高，則膜的透過(guò)量大，產(chǎn)水含硝量高，降低除硝的效果，同時(shí)，淡鹽水中的金屬離子會(huì)以氫氧化物的形式存在，造成膜元件堵塞；pH 值過(guò)低，則膜的透過(guò)量低，產(chǎn)水含硝量低，產(chǎn)水流量也隨之下降。一般控制pH 值為4～7對(duì)膜系統(tǒng)比較適宜。

2.2 余氯

由于強(qiáng)氧化物，如次氯酸鈉、游離氯對(duì)膜元件會(huì)造成不可恢復(fù)的損壞，一般要求預(yù)處理時(shí)亞硫酸鈉過(guò)量，達(dá)到進(jìn)膜前淡鹽水余氯值＜0.1 mg/L，避免對(duì)膜產(chǎn)生氧化性損害。

2.3 過(guò)量亞硫酸鈉

亞硫酸鈉一定的過(guò)量值可減少余氯含量，但若過(guò)量較多，不僅增加消耗，如果鹽水系統(tǒng)氯酸鹽含量較高，在酸性條件下易與亞硫酸鈉反應(yīng)而產(chǎn)生游離氯，不僅氧化活性炭，更有損害膜元件的危險(xiǎn)。因此，一般控制亞硫酸鈉過(guò)量值＜50 mg/L。

2.4 溫度

淡鹽水的溫度對(duì)膜元件的產(chǎn)水量有較大影響，溫度高，則產(chǎn)水量大；溫度低則產(chǎn)水量小。淡鹽水溫度每升高或降低1 ℃，系統(tǒng)產(chǎn)水量提高或降低2.9%，但溫度超過(guò)45 ℃連續(xù)運(yùn)行，就會(huì)造成膜元件的損壞。為確保運(yùn)行安全，嚴(yán)格控制系統(tǒng)運(yùn)行溫度＜40 ℃。

3 裝置運(yùn)行情況、存在問(wèn)題及采取的措施

3.1 運(yùn)行情況及存在問(wèn)題

膜法除硝裝置于2011年4月20日投運(yùn)，初期裝置運(yùn)行較穩(wěn)定，一、二級(jí)產(chǎn)水中≤2 g/L，鹽水系統(tǒng)中≤5 g/L，因系統(tǒng)開(kāi)車初期負(fù)荷較低，而除硝裝置處理能力較大，基本處于運(yùn)行7天，停運(yùn)5天的狀態(tài)。2011年10月20日分析脫硝總產(chǎn)水中升至3.56 g/L，經(jīng)與除硝裝置供應(yīng)廠家技術(shù)人員聯(lián)系溝通，將脫硝預(yù)處理單元的鹽水pH 值由6～8調(diào)整至4～6，濾膜產(chǎn)水恢復(fù)正常，總產(chǎn)水中降至1.74 g/L。12月6日鹽水系統(tǒng)逐步升高達(dá)6.08 g/L，脫硝一級(jí)1# 膜組產(chǎn)水達(dá)7.19 g/L，2# 膜組產(chǎn)達(dá)9.49 g/L，二級(jí)膜組產(chǎn)水達(dá)4.39 g/L。雖經(jīng)除硝裝置供應(yīng)廠家技術(shù)人員對(duì)濾膜進(jìn)行酸化處理，但仍不能達(dá)到產(chǎn)水要求。

3.2 原因分析

2012年2月25日在對(duì)濾膜進(jìn)行更新時(shí)，發(fā)現(xiàn)SRO 膜性能下降的原因?yàn)槲锢頁(yè)p傷。檢查膜的流道明顯漲大開(kāi)裂，原因是在冬季頻繁停機(jī)時(shí)沒(méi)有徹底清洗膜，在膜流道內(nèi)積存芒硝結(jié)晶體，造成流道堵塞，引起該段膜壓差過(guò)大，從而造成膜流道漲大開(kāi)裂。因淡鹽水預(yù)處理脫氯不完全，造成SRO 膜被氧化，過(guò)濾能力下降。

3.3 采取措施

（1）修訂除硝裝置停機(jī)清洗操作方案，完善脫硝裝置操作規(guī)程，杜絕冬季停機(jī)后芒硝結(jié)晶體在膜進(jìn)口析出，避免其對(duì)膜的物理傷害。同時(shí)，加強(qiáng)生產(chǎn)調(diào)控，根據(jù)鹽水系統(tǒng)的含量，及時(shí)調(diào)整除硝鹽水流量，保持的含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，盡量避免頻繁開(kāi)停裝置。確需長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)時(shí)，先用純水將濾膜全面徹底地清洗后，再用配置好的1%亞硫酸鈉溶液清洗浸泡濾膜，避免鹽水中的殘余游離氯對(duì)濾膜造成損壞。

（2）對(duì)淡鹽水預(yù)處理脫氯工藝進(jìn)行改進(jìn)，在淡鹽水增壓泵之前，增加亞硫酸鈉的加入點(diǎn)，經(jīng)泵輸送后，達(dá)到混合均勻，反應(yīng)完全，除凈余氯的效果，避免膜的化學(xué)損傷。

（3）增加制堿脫氯后ORP 值與除硝裝置淡鹽水總進(jìn)水閥的連鎖控制程序，一旦，制堿返回淡鹽水游離氯高，在線監(jiān)測(cè)ORP 值會(huì)隨之升高，當(dāng)脫氯淡鹽水的ORP 值達(dá)到一定數(shù)值，有可能影響除硝裝置的淡鹽水預(yù)處理效果時(shí)，除硝裝置淡鹽水總進(jìn)水閥會(huì)自動(dòng)連鎖關(guān)閉，杜絕游離氯高的鹽水進(jìn)入除硝裝置，造成污染SRO 膜的化學(xué)損傷。

經(jīng)過(guò)采取以上措施后，脫硝系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，未出現(xiàn)過(guò)因頻繁開(kāi)停機(jī)或余氯問(wèn)題造成的膜元件損壞的情況。

4 膜法除硝裝置工藝改造

膜法除硝裝置在采取有效措施之后，運(yùn)行基本穩(wěn)定，但工藝方面仍然存在制約生產(chǎn)的情況。

（1）在裝置預(yù)處理階段，加鹽酸調(diào)節(jié)pH 值采用計(jì)量泵輸送的方式，計(jì)量泵的輸送過(guò)程并非連續(xù)性的，造成鹽水pH 值在1.0～2.0范圍內(nèi)波動(dòng)，不容易控制，對(duì)濾膜的穩(wěn)定性造成不良影響。而且計(jì)量泵易損壞，維修率高。

（2）二級(jí)高壓泵沒(méi)有備用泵，如設(shè)備出現(xiàn)異常，裝置需停車，影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

為此，實(shí)施了以下的工藝改造。

（1）將壓力穩(wěn)定的供酸管道直接增加至去除硝裝置預(yù)處理系統(tǒng)中，在淡鹽水輸送泵前加入鹽酸，連續(xù)穩(wěn)定地供應(yīng)鹽酸。改造后，pH 波動(dòng)范圍減小為0.5左右，穩(wěn)定了預(yù)處理鹽水的pH 值。

（2）將一級(jí)濃水管道并入二級(jí)濃水去結(jié)晶槽管道上，一級(jí)2套系統(tǒng)濃水通過(guò)二級(jí)濃水管道進(jìn)入結(jié)晶槽冷凍處理。即便二級(jí)高壓泵停運(yùn)，一級(jí)膜過(guò)濾系統(tǒng)仍然能正常維持系統(tǒng)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)針對(duì)除硝裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行分析，并制定完善的操作規(guī)程，再通過(guò)相應(yīng)技術(shù)改進(jìn)，不僅使鹽水系統(tǒng)含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期，穩(wěn)定了生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行。