預防膜法除硝冷凍單元設備、管線堵塞的方法

裴寶帥

(新疆中泰化學(集團)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

預防膜法除硝冷凍單元設備、管線堵塞的方法

裴寶帥*

(新疆中泰化學(集團)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

鹽水精制；冷凍單元；堵塞；硫酸鈉

主要介紹了新疆中泰化學(集團)阜康能源有限公司的膜法除硝裝置和在冷凍單元運行過程中針對設備、管線堵塞所采取的措施。

新疆中泰化學(集團)阜康能源有限公司(以下簡稱“阜康能源”)1#、2#膜法除硝裝置自2012年9月投入生產以來，已持續運行3年多，期間裝置出現的異常情況主要集中在冷凍單元，其設備、管線結晶堵塞的問題最為突出。

1 膜法除硝運行過程中的堵塞狀況[1]

(1)深冷換熱器堵塞。如果膜法除硝裝置開車時深冷換熱器堵塞，在膜法除硝裝置膜過濾單元開車完成后，納濾膜膜組件分離出的濃硝鹽水注入到沉降器；當沉降器開始溢流后，啟動冷凍循環系統，利用裝置自備的制冷冰機給沉降器內的濃硝鹽水降溫。當沉降器內的溫度降低到10 ℃以下時，濃硝鹽水和載冷介質乙二醇換熱的深冷換熱器進出口壓差的上升速率明顯加快，深冷換熱器的沖洗頻率開始增加。當沉降器內的溫度降低到5 ℃以下時，深冷換熱器的沖洗周期縮短到30 min，甚至更短，并且沖洗時間增長，也接近30 min。深冷換熱器的使用時間和沖洗時間相當，除硝崗位操作人員因切換、沖洗換熱器而增大工作量。如果在沉降器降溫過程中對深冷換熱器進出口壓差監控不及時或沖洗不徹底，深冷換熱器就可能出現堵塞。堵后的深冷換熱器清洗疏通工作比較困難。

(2)除硝冷凍單元正常運行時堵塞頻率高。預冷換熱器堵塞——預冷換熱器進出口壓差增大，濃硝鹽水換熱流量減小；深冷換熱器堵塞——深冷換熱器進出口壓差增大，低硝鹽水換熱流量減小；沉降器錐形底部堵塞——沉降器底部的離心機進料漿液泵出口無壓力，沉降器底部管線中沒有濃硝漿料流出；離心機進料漿液泵至離心機管線堵塞——離心機進料漿液泵出口壓力上升，離心機不產出芒硝，沒有離心母液流出；離心機至離心母液罐管線堵塞——離心機離心母液出口外溢，離心母液罐液位下降較快。

(3)冷凍單元停車后設備、管線堵塞。由于膜法除硝裝置冷凍單元存在易結晶、易堵塞的特點，在停車時，要徹底清洗置換冷凍單元，這對冷凍單元的順利開車顯得尤為重要。尤其是當裝置進行停車時間較長的檢修時，若對冷凍單元的設備、管線清洗置換不徹底或出現遺漏，那么，冷凍單元開車時對堵塞的設備管線進行疏通將比較耗時，勢必影響膜法除硝裝置整體的開車進程。

2 堵塞原因分析及采取的相對措施

2.1 在冷凍單元的易堵塞管線配置沖洗管線

離心機產硝量長期偏少，產硝量小于沉降器中芒硝的析出量，芒硝就會在沉降器錐形底部堆積、結塊，無法順利流出，造成沉降器錐形底部堵塞。離心機進料漿液泵至離心機管線和離心母液至離心母液罐管線堵塞，都是由于芒硝在管線內壁附著，逐漸累積，使管線通量變小，最終堵塞。針對上述堵塞現象，阜康能源膜法除硝裝置在沖洗深冷換熱器所用的沖洗水泵出口配置管線，形成了沖洗水網絡(如圖1所示)。

圖1 膜法除硝冷凍單元沖洗水網絡示意圖

Fig.1 Network diagram of washing water used in freezing unit for membrane-process sulfate removal

分別在沉降器錐形底部、離心機進料漿液泵至離心機管線、離心母液至離心母液罐管線適當位置安裝閥門，使之與沖洗水管線相連。每周沖洗一次易堵塞位置，對設備、管線的堵塞起到了較好的預防作用。

2.2 開車時用淡鹽水代替濃硝鹽水為沉降器降溫

膜法除硝裝置開車過程中，深冷換熱器出現堵塞主要是由于沉降器中注入了濃硝鹽水。濃硝鹽水中的硫酸根質量濃度在40 g/L以上，在沉降器降溫過程中直至離心機產出芒硝之前，濃硝鹽水中的硫酸根含量不會減少。在裝置的實際運行中發現：當濃縮鹽水的溫度降至5 ℃時，濃硝鹽水中開始出現較多的結晶；在沉降器溫度下降至3 ℃時，濃縮鹽水在深冷換熱器內的溫度在1 ℃以下，鹽水中的高濃度硫酸鈉在深冷換熱器內大量析出，此時深冷換熱器比較容易堵塞。避免濃硝鹽水在深冷換熱器結晶堵塞的根本方法是：降低沉降器降溫過程中鹽水中的硫酸根含量。阜康能源膜法除硝裝置通過配置管線將淡鹽水引入濃硝鹽水罐，在膜法除硝裝置預處理單元調節淡鹽水指標的同時，把淡鹽水注入沉降器；淡鹽水在深冷換熱器中與載冷介質乙二醇換熱循環降溫；當沉降器的溫度降至5 ℃時，將納濾膜膜組件分離出的濃縮鹽水送入沉降器中；待淡鹽水在冷凍單元建立完低溫體系后，再把富含硫酸鈉的濃硝鹽水送入沉降器中，從而解決了冷凍單元開車降溫過程中深冷換熱器的結晶堵塞，以及切換頻繁的問題。

2.3 更換預冷換熱器和深冷換熱器的類型

阜康能源膜法除硝裝置原有的預冷換熱器和深冷換熱器均為列管式換熱器，如果其中有列管發生堵塞，沖洗過程中沖洗不徹底，再繼續使用時，堵塞情況會進一步加重，直至影響到換熱器的通量和換熱效果。2014年，阜康能源膜法除硝裝置把預冷換熱器和深冷換熱器由列管式換熱器更換為大流道板式換熱器，效果顯著。板式換熱器運行兩年多，進出口壓差穩定，未出現過堵塞。

2.4 冷凍單元停車后自動沖洗置換冷凍單元

膜法除硝冷凍單元停車后，留存在冷凍單元各設備和管線中的濃硝鹽水、低硝鹽水、硝漿在停止流動時會在設備和管線中凝結，堵塞設備、管線。阜康能源膜法除硝裝置使用淡鹽水和沖洗水實現了對冷凍單元所有設備、管線的全面沖洗。使用淡鹽水沖洗濃硝鹽水罐、預冷換熱器以及濃硝鹽水管線，使用沖洗水沖洗沉降器、離心機、漿液管線、離心母液罐、離心母液管線、深冷換熱器、低硝鹽水罐、低硝鹽水管線。冷凍單元的沖洗水網絡配置完成后，阜康能源膜法除硝裝置經歷過4次長達5天以上的停車檢修。采取了淡鹽水加沖洗水的全面沖洗方法后，未出現過一次由于冷凍單元設備、管線堵塞而影響裝置開車的狀況。

3 結語

由于所處理介質的特殊性，膜法除硝冷凍單元的設備和管線比較容易堵塞。阜康能源通過對冷凍單元易堵塞設備的更換，構建了冷凍單元沖洗系統，采取了對冷凍單元易堵塞設備管線進行的預防性沖洗等措施，降低了冷凍單元設備、管線的堵塞頻率，穩定了膜法除硝裝置的運行。

[1] 宋偉，李永全，祝存恩.膜法除硝裝置運行總結[J].氯堿工業，2014，50(10):8-9.

[編輯：費紅麗]

Prevention of blockage of freezing unit equipment and pipes for membrane-process sulfate removal

PEIBaoshuai,QIRuisong

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Fukang Energy Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

brine refining; freezing unit; blocking; sodium sulfate

The membrane-process sulfate-removing facility used by Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Fukang Energy Co., Ltd. was introduced. The measures taken to prevent freezing unit equipment and pipes for membrane-process sulfate removal from being blocked during operation were introduced.

2016-07-08，戚瑞松

TQ114.261

B

1008-133X(2017)01-0012-03

*[作者簡介] 裴寶帥(1990—)，男，工藝技術員，2011年畢業于新疆工程學院，一直在新疆中泰化學(集團)阜康能源有限公司電解車間從事一次鹽水工藝技術管理工作。