延長膜法脫硝裝置納濾膜使用壽命的方法

黃　勇（中石化江漢油田分公司鹽化工總廠，湖北潛江433121）

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延長膜法脫硝裝置納濾膜使用壽命的方法

黃勇
（中石化江漢油田分公司鹽化工總廠，湖北潛江433121）

摘要：通過改進工藝、調整工藝參數和精心操作，延長了膜法脫硝裝置納濾膜的使用壽命。

關鍵詞：鹽水精制；納濾膜；使用壽命

2007年2月，中石化江漢油田分公司鹽化工總廠（以下簡稱“江漢油田鹽化工”）從加拿大凱密迪公司引進第一套膜法脫硝裝置，脫除已脫氯淡鹽水中的硫酸鈉，平衡淡鹽水脫氯、摻鹵裝置帶入的硫酸鈉，硫酸鈉脫除能力為300 kg/h。由于離子膜燒堿產能由10萬t/a擴建到20萬t/a、摻鹵裝置的摻鹵量由20 m3/h擴建到60 m3/h。2011年5月，江漢油田鹽化工新上1套國產膜法脫硝裝置，硫酸鈉脫除能力為1 200 kg/h。第一套膜法脫硝裝置納濾膜的使用壽命為一年半；第二套膜法脫硝裝置納濾膜目前已使用4年，進料鹽水硫酸鈉濃度為10 g/L時滲透鹽水硫酸鈉濃度＜1.5 g/L（質保為2年滲透液中Na2SO4≤3 g/L）。第二套膜法脫硝裝置納濾膜的使用壽命明顯大于第一套膜法脫硝裝置納濾膜的使用壽命。

1　改進工藝

1.1第一套膜法脫硝裝置工藝流程

第一套膜法脫硝裝置工藝流程示意圖見圖1。

圖1　第一套膜法脫硝裝置工藝流程示意圖

脫氯淡鹽水經過鹽水換熱器與膜組出來的溫度為40℃的滲透鹽水進行一次換熱，將脫氯淡鹽水溫度降至50～60℃，經過換熱的滲透鹽水回化鹽裝置；一次換熱后的脫氯淡鹽水進入循環水換熱器，與循環水換熱，將淡鹽水溫度降至40～50℃；二次換熱后的淡鹽水加入鹽酸，將鹽水pH值調節至3.5～7.5，進入碳床，去除淡鹽水中的游離氯。如果pH值或ORP不合格，聯鎖使旁通閥開，鹽水經過鹽水換熱器后送至化鹽裝置；當pH值與ORP同時合格時，鹽水進入保護過濾器，去除固體雜質，然后進入進料緩沖罐，再由泵打入膜組。在膜組內，鹽水被分離成滲透鹽水和濃縮液，滲透鹽水經過鹽水換熱器換熱后去化鹽，濃縮液被送至鹽硝廠進行熱法提硝。

1.2第二套膜法脫硝裝置工藝流程

第二套膜法脫硝裝置工藝流程在第一套膜法脫硝裝置上做了以下改進。

（1）脫氯淡鹽水進入膜法脫硝裝置的管線上增加ORP計。如果脫氯淡鹽水ORP不合格，通過聯鎖使氣動閥轉換，脫氯淡鹽水轉至化鹽裝置。

（2）將進料緩沖罐前移。第一套膜法脫硝裝置在運行的過程中，碳床后鹽水pH值低于5而ORP合格時，進料緩沖罐鹽水有時出現pH值低于3.5并含有微量游離氯的現象。這是因為在酸性條件下，氯酸鹽分解產生游離氯。將進料緩沖罐前移，縮短酸性鹽水的停留時間，避免pH值的降低和游離氯的產生。

（3）增加脫氯鹽水與濾后鹽水換熱，回收熱能。先采用以精鹽水為冷源的鈦板換熱器進行一級換熱，后采用納濾膜分離后得到的滲透鹽水為冷源的鈦板換熱器進行二級換熱；經過二級換熱利用了淡鹽水大量熱能，最后的余熱采用以循環水為冷源的鈦板換熱器進行三級換熱；經過三級換熱，分步移出并合理利用了淡鹽水熱能，使淡鹽水的溫度達到納濾膜的要求。

（4）加酸工藝改為兩級加酸。第一級用于粗調，第二級用作精調。一級加酸粗調pH值至9，加酸點在進料緩沖罐入口；二級加酸精調pH值至5～8，加酸點在進料緩沖罐出口。改進后的工藝流程示意圖見圖2。

1-進料緩沖罐；2-濾后鹽水換熱器；3-滲透鹽水換熱器；4-循環水換熱器；5-碳床；6-保護過濾器；7-高壓泵；8-膜組圖2　第二套膜法脫硝裝置工藝流程示意圖

2　調整工藝控制參數

2.1降低濃縮液硫酸鈉濃度

第一套膜法脫硝裝置濃縮液硫酸鈉濃度控制在100 g/L；第二套膜法脫硝裝置濃縮液硫酸鈉濃度降為80 g/L。降低濃縮液硫酸鈉濃度，可以避免膜組升負荷時膜表面結晶，還可以降低膜組的運行壓力，延長納濾膜的使用壽命。

2.2降低進膜鹽水溫度

第一套膜法脫硝裝置進膜鹽水溫度控制在40～ 50℃；第二套膜法脫硝裝置進膜鹽水溫度控制在30～40℃，增加溫度聯鎖，溫度超過控制指標時，碳床后旁通閥自動打開，鹽水進保護過濾器氣動閥自動關閉。膜法脫硝裝置的納濾膜為聚酰胺復合膜，溫度越高，膜降解就越快。降低進膜鹽水的溫度，可延長納濾膜的使用壽命，還可以提高膜組對硫酸鈉的截留率。

2.3進膜鹽水pH值控制在6.5～7.5

膜法脫硝裝置納濾膜對進料鹽水pH值有嚴格的要求，pH值過高或過低都會對納濾膜造成永久性的破壞。第二套膜法脫硝裝置將膜鹽水pH值控制在6.5～7.5，最大限度降低了進膜鹽水對膜組的損害，延長納濾膜的使用壽命。

3　精心操作

開車時進料鹽水泵變頻器頻率往上調節過快，濃縮液硫酸鈉濃度會高出設定值，膜表面可能會產生結晶，損壞納濾膜。壓力變化過大對膜有沖擊，影響膜的使用壽命。因此，制定了嚴格的開停車步驟。

（1）啟高壓泵前先用純水將膜管中的空氣排出，避免啟泵時鹽水對膜組的沖擊。

（2）啟泵后以每分鐘5 m3/h的速度增加膜組進料鹽水的流量來提高膜組的生產能力。

（3）調節濃縮液密度設定值時，每次調節量為3 g/L。

（4）停車時以每分鐘5 m3/h的速度降低膜組進料鹽水的流量。

（5）停車后用純水沖洗膜管，完全置換完膜管中的鹽水及硫酸鈉濃縮液。如果長時間停車，每天用純水對膜組進行一次水洗。如果環境溫度低于0℃，用小流量純水持續保持對膜組的水洗，避免結冰損害納濾膜。

4　結論

膜法脫硝現已廣泛應用于氯堿企業，納濾膜的更換費用是膜法脫硝裝置的主要運行成本。通過改進工藝、調整工藝參數和精心操作，可以延長膜法脫硝裝置納濾膜的使用壽命，降低了運行成本，提高了企業的經濟效益。

Extend the service life of membrane of sulfate-removing device

HUANG Yong
（Salt Chemical Industry General Plant，Jianghan Oil Field Branch Co.，SINOPEC，Qianjiang 433121，China）

Abstract：By improving process，adjusting the process parameters and careful operation，extend the service life of membrane of sulfate-removing device.

Key words：brine purification；membrane；service life

中圖分類號：TQ114.26+1

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）03-0020-03

收稿日期：2015-04-21