膜法脫硝工藝特點的比較及應用效果分析

張永璞,馬占平,王小博,鄧建民,楊國強

(寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202)

1 現狀介紹

寧夏英力特化工股份有限公司(以下簡稱“英力特化工”)于2012年建設投運300 kg/h膜法脫硝A裝置, 2016年開始建設350 kg/h膜法脫硝B裝置，于2017年1月正式投運。兩套裝置是由不同廠家進行設計開發的，各有其特點。筆者簡要介紹了A、B兩套裝置在設計和運行方面的不同之處。

2 膜法脫硝流程簡述

通常采用的膜法脫硝流程主要分為3個單元:淡鹽水預處理單元、納濾膜濃縮單元和富硝鹽水冷卻結晶分離單元。自電解脫氯后的淡鹽水送至脫硝裝置淡鹽水儲槽，在淡鹽水儲槽添加HCl和Na2SO3溶液，以調節鹽水的pH值和ORP值；淡鹽水再經加壓泵輸送，通過兩級冷卻器，分別與貧硝液和循環水換熱，回收鹽水的熱量并降低鹽水的溫度；再經活性炭過濾器和保安過濾器處理，高壓泵加壓后送入納濾膜單元。所產貧硝液與淡鹽水換熱后，去一次鹽水工序化鹽；富硝液被循環母液預冷后進入結晶槽，在槽內與循環母液混合，形成過飽和溶液，產生的晶體沉降在結晶槽錐體下部，濃縮后的晶漿經泵輸入至旋液分離器。晶漿再次提濃后進入離心機，出旋液分離器和離心機的清液返回結晶槽，出離心機的固相為產品Na2SO4·10H2O，外運處理。

3 運行中指標控制

4 膜法脫硝裝置不同工藝設計

4.1 淡鹽水預處理單元

B裝置調節鹽水pH值和ORP值采用雙路自動調節方式，分別在淡鹽水儲槽入口和出口管線添加HCl和Na2SO3溶液，以活性炭過濾器出口的pH值和ORP值為基準，跟蹤調節HCl和Na2SO3溶液加入控制閥門的開度。

4.2 納濾膜濃縮單元

A裝置共有9組膜組件，采用5∶3∶1的三級過濾排列方式，出一級膜的濃縮液利用余壓進入二級膜，二級濃縮液經加壓泵后進入三級膜，產水貧硝液匯總后進入后工序；加壓泵壓力控制在2.5 MPa，一級加壓泵配套的電動機功率為75 kW，二級加壓泵配套的電動機功率為30 kW，總配套電動機功率為105 kW。B裝置膜法脫硝的12組過濾膜采用8∶4兩級過濾排列方式；出一級膜的富硝液利用余壓進入二級膜，高壓泵壓力控制在1.2 MPa左右，總配套電動機功率為110 kW；取消了二級高壓泵，過濾壓力控制在低壓，不僅縮短流程、降低能耗，并且有助于延長膜的使用壽命。

4.3 冷卻結晶分離單元

4.3.1 富硝液進結晶器前進行預冷處理

A裝置膜法除硝系統的富硝鹽水溫度在30 ℃左右，通過管道分布進入結晶器，溫度控制在5 ℃；結晶器液位升高后，富硝鹽水溢流至淡鹽水儲槽；B裝置將清液循環泵出口分出的低溫鹽水支流與富硝鹽水進行熱交換，冷卻的富硝液在溫度降至18 ℃后進入結晶器；溫度升高后的清液返回淡鹽水儲槽。B裝置的富硝鹽水溫度低，冷卻速率隨之降低,有利于晶體平均粒度的增大[1]，易于固液相分離。

4.3.2 通過旋液分離器提濃進離心機的晶漿

B裝置取消了沉硝槽，為避免過稀的液體進入離心機，在離心機進口前增加旋液分離器，利用離心沉降作用分離出懸浮液。

夾帶結晶體的懸浮液經入口管由切向進入圓筒,向下作螺旋運動,晶體顆粒受慣性離心力作用被甩向器壁,并利用重力作用降至錐底，提高了錐底部排出晶漿的含固量；清液或含較小顆粒的液體則會形成上升的內螺旋流，由旋液分離器頂溢流管排出。

4.3.3 在結晶槽中添加燒堿溶液

脫氯后淡鹽水pH值為9～11，在淡鹽水儲槽前后添加鹽酸，控制其pH值在5～7。由于淡鹽水中微量游離氯與活性炭反應，產生的二氧化碳溶解在鹽水中，造成pH值下降，但堿性條件有利于Na2SO4·10H2O的結晶，因此，要在結晶槽中添加NaOH溶液，以控制結晶槽的pH值。

4.3.4 過飽和度和晶漿沉降的不同控制工藝

4.3.5 冷卻器采用清洗液的輸出途徑

A裝置母液換熱器中的清洗液濃度升高后，返回淡鹽水儲槽，清洗液采用脫鹽水補充；B裝置采用貧硝液作為換熱器清洗液(用于清洗晶漿管線)，清洗晶漿管線后的清液進入結晶槽。清洗液溫度約為35 ℃，結晶槽中溫度為5 ℃，大量清洗液進入結晶槽，使結晶槽溫度上升，影響晶體形成。

5 結語

通過對膜法脫硝工藝進行比較研究，分析不同工藝及控制方式對設備運行及節能降耗造成的影響，認為低壓法膜過濾利于降低能耗和延長膜的使用壽命；兩級分離和降低過飽和度利于延長清液冷卻器的清洗周期。

英力特化工通過分析工藝的優缺點，確定有利的后續改進方案。