陶瓷膜鹽水精制工藝運行總結

董文虎，張佳興，齊長亮，孫玉堂，孫 穎

（營創三征（營口）精細化工有限公司，遼寧 營口115003）

營創三征（營口）精細化工有限公司燒堿總產能60 000 t/a。一次鹽水改造前配套的鹽水精制工藝為傳統的道爾澄清桶、石英砂過濾器、碳素管過濾器。2013 年5 月，該公司決定對此工藝進行淘汰，升級為陶瓷膜鹽水過濾工藝。

1 鹽水工藝改造背景

（1）該公司一次鹽水工藝為傳統的道爾澄清桶、石英砂過濾器、碳素管過濾器。由于設備運行近10 年，澄清桶、石英砂過濾器已經到了大修期。因此，如果保證設備正常運行，就需要投入大量的物力、人力對其進行維護；

（2）由于購買的大鹽質量日趨下降，給傳統工藝處理鹽水帶來困難，改造前鹽水質量經常出現不合格的現象，導致碳素管過濾器經常頻繁的反洗。不僅增加纖維素的消耗，而且還經常需要外排鹽水，造成了鹽水的浪費；

（3）該公司氯堿產能準備擴大，但是由于場地受限，按一次鹽水原傳統工藝模式擴產成為了大難題。

2 陶瓷膜工藝流程簡介

該公司陶瓷膜過濾器共2 套，每套由9 個組件組成，每組61 根膜管，每根膜管的過濾面積為0.23 m2，采用三級過濾形式：一級4 組，二級3 組，三級2組。三級連續過濾是指粗鹽水用泵打入第一級陶瓷膜組件后，產出部分精鹽水，產水濃縮的粗鹽水繼續進入第二級陶瓷膜組件，產水濃縮后再進入第三級陶瓷膜組件，再次產水濃縮，鹽泥從第三級出口排出。三級產水的總和即為設備總產水量，一、二、三級組件的膜面積依次減少，以保證粗鹽水在陶瓷膜表面有基本相同的流速即膜面流速。

陶瓷膜過濾方式與傳統碳素管過濾工藝的外壓管式過濾器終端過濾方式不同，陶瓷膜鹽水精制過濾技術采用的是高效的“錯流”過濾方式，見圖1。

圖1 陶瓷膜鹽水精制過濾技術過濾方式示意圖

自化鹽桶的粗鹽水經過折流槽自流進入反應桶，在折流槽（V0104）內加入精制劑碳酸鈉進入反應池（R0101a）中，在R0101b 中加入氫氧化鈉，碳酸鈉與粗鹽水中的鈣離子反應生成碳酸鈣結晶沉淀，氫氧化鈉與粗鹽水中的鎂離子反應生成氫氧化鎂膠體沉淀。 完成精制反應的粗鹽水自流進入中間槽（V0105），次氯酸鈉加進中間槽內，次氯酸鈉氧化分解粗鹽水中的有機物及腐殖酸類， 后由膜進料泵（P0102）經粗過濾器（N0103）截留大于1.0 mm 機械雜質后進入無機膜過濾單元。

無機膜過濾單元采用三級串聯“錯流”過濾方式，由膜過濾進料泵（P0102）送來的粗鹽水料液進入過濾循環罐（V0118），經膜過濾循環泵（P0103）送入無機膜過濾器（N0102）一級過濾組件過濾，一級組件出來的濃縮液進入二級過濾組件過濾；二級過濾組件出來的濃縮液進入三級過濾組件過濾。自無機膜過濾器（N0102）三級過濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進入界區外的鹽泥池，其余的回到過濾循環罐（V0118），與無機膜過濾進料泵（P0102）送來的粗鹽水混合，用于調整進料液的固液比后，實現控制濃縮液含固量和保證膜面流速的目的， 然后， 經過膜過濾循環泵（P0103）回到無機膜過濾器（N0102）內循環過濾。各級過濾組件過濾出的精制過濾鹽水通過無機膜過濾器（N0102）各級滲透清液出口排出，送至過濾鹽水儲槽。（V0112）陶瓷膜工藝流程方框示意圖見圖2。

圖2 陶瓷膜工藝流程方框圖

3 陶瓷膜工藝與傳統工藝的對比

2013 年5 月，該公司利用檢修將一次鹽水工序改造為陶瓷膜工藝。

3.1 改造前后大鹽不合格批次統計

改造前，2012 年購進大鹽（海鹽）鈣鎂含量比值小于1.5 的批次14 次，約1.2 萬t。導致鹽水供應量不足而迫使電槽降電流13 次，減少了燒堿（100%）產量300 t 左右。2013 年改造后，購進鈣鎂含量比值小于1.5 的大鹽批次已經遠遠超過14 次以上，總量約3 萬t。 沒有一次因為大鹽質量不好而影響到生產。改造前大鹽不合格批次化驗數據見表1，改造后大鹽不合格部分批次數據見表2。

表1 改造前大鹽不合格批次化驗數據%

表2 改造后大鹽不合格部分批次數據%

通過以上數據對比看出：改造后購買大鹽的質量已經遠遠低于改造前，大鹽的使用數量反而遠遠超過改造前。通過實際生產運行數據統計表明，劣質鹽沒有對陶瓷膜精制鹽水的質量造成明顯的影響，保證了鹽水生產平穩運行。以此也證明了陶瓷膜鹽水精制工藝可以適應大鹽中雜質含量的頻繁變化，只要能嚴格控制鹽水精制的各項指標，生產出合格的鹽水還是沒問題的。

3.2 鹽水ICP 數據對比

通過鹽水ICP 檢測數據觀察，改造前后樹脂塔過濾鹽水質量變化不明顯。但是改造前，由于鹽水中有聚丙烯酸鈉的存在，樹脂經常出現板結的現象，返洗時需要用工藝鳳將樹脂吹起來，才能返洗徹底。改造后，樹脂塔板結的情況沒有了，具體數據見表3。

陶瓷膜過濾后鹽水懸浮物為小于0.7×10-6，與碳素管過濾后的數據基本持平。改造后，盡管大鹽的雜質含量變化很大，但運行至今都沒有發現鹽水SS超標的現象，這一點是碳素管無法達到的。

表3 鹽水ICP數據對比表 ×10-9

4 運行總結

（1）濃縮液含固量控制在40%以下，是保證膜組正常運行的重要指標。2014 年1 月，由于采購原鹽的鈣鎂雜質含量高，操作工沒有及時調整濃縮鹽水排放量，導致膜組運行10 min 時，出口閥門就開到100%閥位。取樣發現濃縮鹽水含固量已經達到70%以上，嚴重影響到了膜組的出水率。之后將含固量縮到40%以下，膜組才恢復正常的出水率；

（2）膜組在進行反沖洗時，由于鹽水過濾出口閥門瞬間關閉，而導致膜組進口壓力增高，這樣如果膜組反沖洗壓力與膜進口壓力差小于0.15 MPa 時,就無法保證膜組的返洗效果。長此以往，會降低膜組的運行周期，所以在膜組運行時盡量將膜組進口壓力降低，保證返洗壓差大于0.15 MPa；

（3）該公司陶瓷膜組的鹽水循環泵運行3 個月時，發現2 套循環泵泵殼都發生泄漏。將泵拆開后發現鈦泵殼被氣泡打成海綿狀，經分析確定是由于循環罐頂部排氣閥門排放時間短，大量的氣體隨鹽水進入泵殼內部產生氣蝕所致。現將排氣閥門處于常開狀態后，泵運行狀況已經明顯好轉；

（4）粗過濾器反沖時間應根據化鹽工序對雜物的攔截效果而調整。粗過濾器運行周期廠家設定為2 h，反沖時間為10 s，原則是粗過濾器前后無壓差，鹽水以小于0.5 m/s 流速通過粗過濾器鈦濾網。根據運行情況調整反沖周期及反沖時間，這樣可以減少鹽泥的排放量，降低壓濾機的負荷。遼寧冬季氣溫較低，粗過濾器設定的返洗周期為2 h，其他季節為5 h；

（5）粗過濾器的鹽水進口撓性閥在運行6 個月的時候陸續出現泄漏，導致過濾器的電磁閥燒壞。撓性閥的材質還需要廠家進一步選擇，延長使用壽命；

（6）試車時發現反沖洗罐液位出現下降趨勢，經檢查發現反沖洗閥門關不嚴，更換閥門后正常；

（7）大鹽中的鈣鎂含量過高時，需要增加濃縮液的排放量來維持出水率，這樣就增加了鹽泥壓濾的負荷，所以選擇陶瓷膜工藝時，應該考慮鹽泥壓濾機是否需要增大；

（8）膜組反沖洗補水采用總管補液方式：我們公司膜組運行初期反沖洗罐采用滲透側補液和鹽水出口總管補液兩種方式。但運行時發現如果采用滲透液補液時，瞬間膜組通過的流量會超過設計流量。如果長期此種方式操作，勢必會減少膜管的使用壽命。而且當反沖洗罐補液時，膜組便停止過濾，導致鹽水過濾量不足。經與久吾公司探討最終取消滲透液補液，只采用鹽水出口總管補液的的方式。這樣既可以保證膜管的使用壽命，又可以保證反沖洗罐補液時膜組的正常過濾；

（9）由于陶瓷膜過濾工藝需要添加次氯酸鈉，所以也帶來了鹽水中游離氯超標的風險，因此需要操作人員有較強的責任心， 同時， 陶瓷膜出口裝有ORP 在線檢測儀，來保證鹽水出水質量。