李新民

(中國(guó)平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司，河南開封 475003)

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司原有15萬(wàn)t/a離子膜法燒堿和3萬(wàn)t/a隔膜燒堿生產(chǎn)裝置，按照國(guó)家節(jié)能減排政策，2010年淘汰3萬(wàn)t/a隔膜燒堿生產(chǎn)裝置。于2011年擴(kuò)建3萬(wàn)t/a膜極距電解槽燒堿裝置，燒堿產(chǎn)能增加到18萬(wàn)t/a。一次鹽水工段采用“預(yù)處理器+凱膜過濾”的精制工藝，原設(shè)計(jì)能力為供應(yīng)鹽水120 m3/h，該工藝采用粗鹽水加壓溶氣把鹽泥浮上后，經(jīng)凱膜過濾的工藝流程，2011年因老電解工段擴(kuò)建EF膜極距電解槽，鹽水供應(yīng)能力不足，對(duì)鹽水系統(tǒng)進(jìn)行幾處技術(shù)改造，自開車后該裝置運(yùn)行正常并向電解裝置輸送合格的飽和鹽水。

1 一次鹽水工藝流程簡(jiǎn)介

原鹽由皮帶輸送機(jī)L0101送入化鹽桶V0103A/B頂部;來自離子膜新電解或老電解工序的淡鹽水，一部分流入1#折流槽R0103后經(jīng)澄清桶流入鹽水緩沖罐V0126，在鹽水輸送泵P0114A/B前加入亞硫酸鈉將淡鹽水中游離氯含量降為零以后輸送至膜脫硝工段，脫硝后的淡鹽水重新返回配水槽V0102;另一部分淡鹽水直接進(jìn)入配水槽V0102。兩部分淡鹽水與鹽泥壓濾回收的濾液、返回的廢水以及補(bǔ)充的一次水配水后，在進(jìn)鹽水給料泵P0101A/B/C前加入亞硫酸鈉調(diào)節(jié)鹽水中游離氯含量，調(diào)節(jié)ORP值(-15～30 mV)。通過板式換熱器E0101加熱后送入化鹽桶V0103A/B底部，經(jīng)分布管均勻上行與原鹽逆流接觸獲得粗鹽水。

從化鹽桶出來的粗鹽水流入2#折流槽R0104，根據(jù)原鹽的質(zhì)量，分別向折流槽內(nèi)加入精制劑氫氧化鈉溶液(過量堿0.1～0.5 g/L)，pH值調(diào)節(jié)為10.5～12后粗鹽水流入前反應(yīng)器R0101。在前反應(yīng)器內(nèi)粗鹽水中的鎂離子與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂、菌藻類、腐殖酸等;有機(jī)物則被鹽水中次氯酸鈉氧化分解成為小分子有機(jī)物。處理后的粗鹽水一部分由加壓泵P0102A/B/C送入加壓溶氣罐，在壓力的作用下使粗鹽水溶解一定量的空氣，在文丘里混合器M0102中加入三氯化鐵溶液后粗鹽水進(jìn)入預(yù)處理器V0105，經(jīng)過預(yù)處理除掉絕大部分氫氧化鎂的鹽水自流進(jìn)入后反應(yīng)器R0102A/B;另一部分粗鹽水直接由加壓泵P0102D/E直接送至后反應(yīng)器R0102A/B。同時(shí)將碳酸鈉溶液加入后反應(yīng)器R0102A/B上部，鹽水中的鈣離子與碳酸鈉(過量堿0.3～0.6 g/L)反應(yīng)形成碳酸鈣沉淀。充分反應(yīng)后，后反應(yīng)器R0102A中的鹽水自流進(jìn)入進(jìn)液高位槽V0106A，然后流入HVM膜過濾器F0101A/B/C/D過濾掉沉淀后進(jìn)入折流槽R0105A;后反應(yīng)器R0102B中的鹽水自流進(jìn)入進(jìn)液高位槽V0106B，然后流入HVM膜過濾器F0101E/F/G過濾掉沉淀后進(jìn)入折流槽R0105B。向折流槽R0105A/B加入亞硫酸鈉調(diào)節(jié)游離氯含量為零。從兩個(gè)折流槽中出來的精制鹽水匯合后流入過濾精鹽水槽V0108，根據(jù)生產(chǎn)需要由過濾精鹽水泵P0103A/B向二次鹽水崗位輸送精制鹽水。

由澄清桶、預(yù)處理器、HVM膜過濾器排出的鹽泥用鹽泥泵P0105A/B打入板框壓濾機(jī)F0102A/B，濾餅排棄用車運(yùn)出界區(qū)，濾后清液流入濾液池V0110，再用泵P0106A/B打入配水槽V0102循環(huán)利用。

本精制工藝核心設(shè)備是過濾精度很高的凱膜過濾器，由于HVM膜易受有機(jī)物、氫氧化鎂的污染而大大降低過濾速度，因此采用了預(yù)處理器與HVM膜過濾器搭配，實(shí)行先經(jīng)過預(yù)處理器除鎂、有機(jī)物后再經(jīng)HVM膜除鈣的工藝，使精鹽水達(dá)到較高的質(zhì)量，滿足直接進(jìn)螯合樹脂塔的要求。

該工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作方便;自動(dòng)化程度高;勞動(dòng)強(qiáng)度低;過濾器采用PLC控制，裝置運(yùn)行可靠;鹽水質(zhì)量穩(wěn)定，過濾后的鹽水中SS＜1 mg/L;采用預(yù)處理器除Mg2+和部分Ca2+降低過濾器負(fù)荷，使生產(chǎn)操作彈性大大提高。

因離子膜電解工藝所用離子膜對(duì)鹽水質(zhì)量要求較高，過多的鈣、鎂等雜質(zhì)將會(huì)加大二次鹽水螯合樹脂塔的生產(chǎn)負(fù)荷，縮短再生周期，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使螯合樹脂出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，因此要求鈣、鎂等雜質(zhì)不超過某一值，同時(shí)鹽水中的游離氯會(huì)破壞螯合樹脂的結(jié)構(gòu)，使之失去作用;有機(jī)物附著在螯合樹脂上面，會(huì)影響螯合樹脂的吸附作用，鹽水中常存在有機(jī)物，會(huì)使樹脂溶脹，將嚴(yán)重影響二次精制鹽水的質(zhì)量，對(duì)離子膜電解槽的運(yùn)行造成不可恢復(fù)性的損壞;對(duì)離子膜的壽命、電流效率、電耗以及安全生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生不良影響，所以必須對(duì)鹽水進(jìn)行精制。

2 改造前

2.1 存在問題

開封東大化工公司現(xiàn)有18萬(wàn)t/a離子膜燒堿系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)量的增加，用鹽水量急劇增大，由原來的120 m3/h左右逐漸增至240 m3/h左右。

化鹽桶在上鹽后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)中心桶漫鹽現(xiàn)象，造成細(xì)鹽隨粗鹽水進(jìn)入設(shè)備、管道，且由于新電解未進(jìn)行加酸操作，氯酸鹽過高，使得氯化鈉含量受到影響，為保證指標(biāo)達(dá)到要求，需調(diào)整鹽層控制高度。懸浮鹽造成閥門、管道、設(shè)備內(nèi)全是結(jié)晶鹽，加壓備用泵無法正常開啟，每次檢修時(shí)必須停車，待備用泵出口的結(jié)晶鹽清理后開啟，方能檢修無法運(yùn)行的設(shè)備，由于設(shè)備損壞的不確定性，檢修人員經(jīng)常夜間過來檢修，給生產(chǎn)管理帶來很大的麻煩，且不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。

預(yù)處理上排泥控制閥門越來越難開關(guān)，開始一人用手即可，最后雙手用F扳手開關(guān)，十分不便，停車檢查發(fā)現(xiàn)，該蝶閥蝶板處全是結(jié)晶的鹽。由于進(jìn)入冬季，環(huán)境溫差較大，造成出水口周圍、預(yù)處理器上部集水槽結(jié)鹽現(xiàn)象十分明顯，每周需上去敲4～5次，且鹽落在流水槽中，沉積下來，需連續(xù)開通排泥，直接影響鹽水正常生產(chǎn)。加壓泵的機(jī)封時(shí)常損壞，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)泵極難拆開;另外機(jī)封簧及動(dòng)環(huán)已被鹽結(jié)死，造成動(dòng)環(huán)不能動(dòng)，簧不能伸縮，使整個(gè)機(jī)封失去作用。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及原因分析

停車排去預(yù)處理器鹽水后發(fā)現(xiàn)由加壓溶氣罐至預(yù)處理器的鹽水生產(chǎn)主管道全部被細(xì)鹽堵塞，且預(yù)處理器中心桶4/5被鹽結(jié)實(shí)，鹽水出口只剩下一角。

預(yù)處理出口DN400閥門蝶板及管壁被鹽結(jié)晶附著厚度最大可達(dá)5 cm，使閥門無法開關(guān)，上排泥無法正常進(jìn)行，管子的可用直徑大為縮小，直接影響鹽水生產(chǎn)。化鹽桶壁周圍嚴(yán)重結(jié)鹽，厚度可達(dá)50 cm，使得化鹽桶直徑變小，鹽水流速增加，夾帶的懸浮鹽數(shù)量增大。

原因分析:一是由于原設(shè)計(jì)使用原鹽是海鹽和井鹽按一定比例使用，現(xiàn)在全部為井鹽(細(xì)鹽)。且鹽水產(chǎn)量也超出原來設(shè)計(jì)能力。二是返回鹽水中的硫酸根和氯酸根含量高，容易形成不溶性結(jié)晶鹽，堵塞管道。

3 改造措施

首先化鹽桶改造，將一臺(tái)化鹽桶由 Φ4200/Φ5700×6200改造為 Φ6000/Φ7500×6700，化鹽桶的中心桶增高300 mm，增加出水溢流圈，使溢出水面找平，底部進(jìn)水布水管調(diào)整。其次，改造加壓泵進(jìn)口管道，使其由前反應(yīng)器底部抽出改為自其上部抽出，下部增加排泥管，每班次定時(shí)排泥。設(shè)備改造后化鹽桶的用鹽由選擇性用鹽改為任意性，極大地穩(wěn)定了生產(chǎn)。增加一臺(tái)鹽水給料泵(Q=180 m3/h，H=30 m，N=30 kW)，提高鹽水供應(yīng)量。

前反應(yīng)罐出口增加2臺(tái)加壓泵(Q=100 m3/h，H=32 m，N=22 kW)，鹽水由前反應(yīng)罐直接送到后反應(yīng)罐。增加一臺(tái)后反應(yīng)器，尺寸Φ3 500×17 600，V=105 m3。增加凱膜過濾器3臺(tái)，規(guī)格:Φ 2 100，F(xiàn)=150 m2。

4 改造后

化鹽桶無明顯懸浮鹽，且用鹽品種可自由選擇，管道內(nèi)部不溶鹽結(jié)晶也大大減少，保證了公司18萬(wàn)t離子膜燒堿系統(tǒng)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

改造后，加壓泵機(jī)封未再次更換，之前連續(xù)更換4次，這一項(xiàng)可為公司每年節(jié)約上萬(wàn)元。

操作方法進(jìn)行改進(jìn)，前反應(yīng)器攪拌，由24 h連續(xù)運(yùn)行，改為每?jī)商扉_啟0.5 h，按每度電0.47元計(jì)算，每年可節(jié)約近5萬(wàn)元。

為了防止問題再發(fā)生，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，精心操作，強(qiáng)化管理，確保生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)行日常檢查工作，每周在化鹽桶、前反應(yīng)器，文丘里混合器、預(yù)處理器等不同地點(diǎn)，取樣觀察、分析、檢查懸浮鹽的量，通過調(diào)整鹽水生產(chǎn)總閥FIC108的開度，查看鹽水生產(chǎn)量變化大小，觀察管道內(nèi)部通暢情況。