一次鹽水精制系統凱膜與戈爾膜應用技術比較

趙宗強，張天國，馬林，王飛

( 新疆圣雄能源股份有限公司，新疆 吐魯番 838100)

一次鹽水精制系統凱膜與戈爾膜應用技術比較

趙宗強*，張天國，馬林，王飛

( 新疆圣雄能源股份有限公司，新疆 吐魯番 838100)

鹽水精制；凱膜；戈爾膜；STT膜

介紹了在鹽水生產過程中使用的凱膜和戈爾膜兩種工藝技術及戈爾過濾技術采用的膨體聚四氟乙烯SST系列抗污染SST膜專利產品，并對兩種膜過濾技術在新疆圣雄能源股份有限公司的應用情況進行了對比分析。

在氯堿行業中，鹽水的質量決定離子膜的使用壽命，離子膜法燒堿生產工藝對于鹽水的要求非常苛刻，因此鹽水系統將是氯堿行業中非常重要的一個環節。

1 凱膜過濾技術

1.1凱膜過濾技術原理

凱膜過濾技術是采用內外壁大小不一的多孔膜材料，材料具有不黏性、摩擦系數小，從而保證了膜的生產流量[1]。中泰集團新疆圣雄氯堿有限公司(以下簡稱“圣雄氯堿”)一次鹽水凱膜過濾器每組膜有9根膜管，每臺膜有246組，每根膜管的流量為0.04 m3/h，膜孔徑為500～1 000 nm，每臺膜的最高流量為：0.04×246×9=88.56(m3/h)。

1.2凱膜過濾鹽水工藝簡述

優點：操作簡單，自動化程序不高。

缺點：人工操作頻繁，對原鹽質量要求高，占地面積大，在運行過程中膜泄漏率高，無形中增加了運行成本。

2 戈爾膜過濾技術

2.1戈爾過濾技術原理

戈爾過濾技術采用先進的膨體聚四氟乙烯SST系列抗污染SST膜專利產品，99.99%的膜孔徑達到0.2 μm，具有非常高的過濾精度。

圣雄氯堿每臺SST膜過濾器的最高流量為115 m3/h；SST膜無龍骨，一次拉伸成型，不易破損；該工藝采用了微壓過濾，過濾壓力最高不超過0.045 MPa,對于任何因素引起的泄漏會形成濾餅進行自修復，不會引起鹽水質量的瞬間極度惡化。

2.2戈爾過濾技術的特點

99.99%的膜孔徑達到0.2 μm，具有非常高的過濾精度；戈爾SST無龍骨，一次拉伸成型，不易破損；具有很好的抗污染性，能夠承受鹽水中有機物和鎂離子等不適合過濾雜質的污染；該工藝可取消預處理器、加壓溶器罐、助沉劑等輔助工藝，特點是分兩步分別加入純堿和燒堿精制反應；之后，經過戈爾SST膜過濾器進行一步過濾，大大縮短了工藝流程，減少了操作難度[2]。

戈爾過濾技術采用精制鹽水對SST膜進行清洗，清洗過程時間短(不超過30 min)，PLC全自動控制，無新的廢液排放，同時可以避免因操作失誤而降低精鹽水飽和度。

3 凱膜過濾技術和戈爾過濾技術的比較

新疆圣雄氯堿有限公司2016年7月對一次鹽水裝置進行擴能改造，在利用現有工藝的條件下，將凱膜過濾器膜組件全部更換為戈爾SST膜，并且將原始的酸洗工藝升級改造為精鹽水清洗工藝，并且通過增加PLC實現了達到了一鍵清洗的目的，改造前后，在保留現有預處理器和后反應工藝的條件下進行比較，結果如下。

3.1凱膜過濾器和戈爾SST膜過濾器產量對比

(1)相同條件下，每臺膜過濾器流量如圖1所示。

由圖1可見：單臺凱膜過濾器的最高流量為85 m3/h，3臺總流量為255 m3/h。當總流量高于260 m3/h時，預處理器已經出現局部反渾，此時凱膜過濾器壓力升高，鹽水質量開始下降。但在預處理器反渾的情況下，雖然由于粗鹽水泵流量的限制，戈爾膜單臺流量只能達到115 m3/h，但3臺過濾器最高可達345 m3/h，此時，出戈爾SST膜過濾器的鹽水質量沒有任何下降趨勢。

(2)凱膜過濾器和戈爾SST膜過濾器懸浮物的含量對比(如圖2所示)。

在相同條件下，凱膜過濾器和戈爾SST膜過濾器懸浮物含量基本保持相同。

圖1 凱膜與戈爾SST膜流量對比圖

由圖3可見：在相同工藝條件下，在戈爾SST膜過濾器處理鹽水量大幅上升的前提下，鈣鎂離子含量和凱膜過濾器相比依然保持穩定。

3.2清洗方法的比較

(1)凱膜清洗要配制質量分數為15%的鹽酸，步驟為水洗→酸洗→水洗→置換。

(2)戈爾膜清洗利用精鹽水，步驟為酸洗→堿洗→置換。

凱膜過濾器在酸洗過程中，稀鹽酸與過濾器殘留鹽水中的氯酸鹽反應放出大量氯氣，給現場操作環境及人員身體健康帶來極大的危害；戈爾SST膜采用酸性精鹽水沖洗，堿性精鹽水置換，極大地改善了現場操作環境，減少了對操作人員的傷害。

(3)運行穩定性的比較如下：凱膜在運行過程中會經常出現漏膜，需要更換。更換將影響鹽水流量和鹽水質量，戈爾SST膜運行過程中不會出現泄漏，指標運行平穩。

新疆圣雄氯堿有限公司電解、合成原設計20萬t/a離子膜法燒堿裝置，一次鹽水設計為19萬t/a離子膜法燒堿裝置。

在一次鹽水滿負荷的情況下，漏膜將嚴重影響一次鹽水的質量。

(4)成本比較如下：新疆圣雄在原有工藝條件下，如果繼續使用凱膜，成本低，但是將不能滿足20萬t/a離子膜法燒堿裝置。若更換為戈爾SST膜一次鹽水可滿足22萬t/a離子膜法燒堿裝置的要求，成本較高。

(3)凱膜過濾器和戈爾SST膜過濾器鈣、鎂離子含量的比較(如圖3所示)。

圖2 凱膜與戈爾SST膜懸浮物含量對比圖

圖3 凱膜與戈爾SST膜Ca2+、 Mg2+含量對比圖

4 結語

兩種膜在工業生產中各有自己的發展優勢，因此，在投資時，氯堿企業須要根據自身的實際情況進行分析，選擇適合的過濾技術。新疆圣雄前期使用凱膜過濾技術，在運行過程中生產基本平穩，但是一直沒有達到滿負荷運行。新疆圣雄過濾器運行4年后，為滿足高負荷運行，于2016年8月進行了改造，將凱膜更換為戈爾膜，大大提高了鹽水的產量，最大可滿足22萬t/a燒堿一次鹽水需求；將清洗系統改為精鹽水酸洗，使酸洗更加方便，系統更加平穩；自新疆圣雄戈爾膜改造后，已運行9個月沒有出現1根膜泄漏，在滿足公司高負荷運行的前提下，保證了鹽水系統的平穩運行，為公司創造了豐富的利潤。戈爾膜采用全自動PLC柜，可以達到一鍵啟動和一鍵清洗，從而減少了人為的影響因素。

[1] 程飛,王艷超,李波.HW 工藝運行總結[J].氯堿工業,2016,52(4):4-7.

[2] 李志娜. 一次鹽水精制過程中兩種膜過濾技術的比較及分析[J].化工技術,2016(6):3-8.

[編輯：費紅麗]

ComparisonbetweenHVMtechnologyandGoremembranetechnologyforprimarybrinerefinement

ZHAOZongqiang,ZHANGTianguo,MALin，WANGFei

(Xinjiang Snxon Energy Co., Ltd.， Turpan 838000, China)

brine refining; HVM membrane; Gore membrane; STT membrane

Two membrane filtration process technologies, HVM and Gore membrane, used in the production of brine are introduced as well as the expanded polytetrafluoroethylene SST series antifouling SST membrane patent products launched by Gore Co. The application of the two kinds of membrane filtration technology in Xinjiang Snxon Energy Co., Ltd. were compared and analyzed.

TQ114.261

B

1008-133X(2017)08-0009-03

趙宗強(1989—)，男，助理工程師，2014年畢業于蘭州交通大學化工工藝專業，現為新疆圣雄能源股份有限公司技術員。

2017-05-12