王士旭

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(簡稱“唐山三友”)成立于2004年，目前燒堿產(chǎn)能達(dá)54萬t/a，配套一次鹽水精制采用兩套精制工藝，一套為預(yù)處理器+膜過濾工藝，另一套為無機(jī)膜鹽水精制工藝，即陶瓷膜工藝。

1 無機(jī)膜鹽水精制工藝流程

唐山三友兩套鹽水精制系統(tǒng)共用1套化鹽系統(tǒng)，是由粗鹽水儲槽開始的，所以以下內(nèi)容由粗鹽水儲槽開始介紹陶瓷膜鹽水精制工藝流程(如圖1～圖3所示)。

圖1 陶瓷膜過濾系統(tǒng)反應(yīng)部分工藝流程Fig.1 Process flow of reaction section of ceramic membrane filtration system

圖2 陶瓷膜過濾系統(tǒng)粗濾部分工藝流程Fig.2 Process flow of rough filtration section of ceramic membrane filtration system

圖3 陶瓷膜過濾系統(tǒng)膜過濾部分工藝流程Fig.3 Process flow of filtration section of ceramic membrane filtration system

來自粗鹽水儲槽的粗鹽水已按工藝要求加入了氫氧化鈉，用加壓泵送入前反應(yīng)槽，再按工藝要求加入碳酸鈉后，進(jìn)入后反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽(3R-401D/E)中發(fā)生精制反應(yīng)。完成精制反應(yīng)的粗鹽水自流入中間槽(3V-406C)，再加入次氯酸鈉，然后用粗鹽水進(jìn)料泵(3P-402A/B)加壓，經(jīng)粗鹽水過濾器(3N-403A/B/C)濾除大于1.0 mm的機(jī)械雜物后送往無機(jī)膜過濾單元。

無機(jī)膜過濾單元采用三級串聯(lián)“錯流”[1]過濾方式，由膜過濾進(jìn)料泵送來的粗鹽水料液進(jìn)入粗過濾器先經(jīng)循環(huán)罐(3V-418)，再經(jīng)膜過濾循環(huán)泵(3P-403)先送入無機(jī)膜過濾器(3N-402A/B)一級過濾組件過濾，一級組件出來的濃縮液進(jìn)入二級過濾組件過濾；二級過濾組件出來的濃縮液進(jìn)入三級過濾組件過濾。

自無機(jī)膜過濾器三級過濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進(jìn)入鹽泥池，其余的回到循環(huán)罐(3V-418)與供料泵(3P-402A/B)送來的粗鹽水混合，用于調(diào)整進(jìn)料液的固液比，實(shí)現(xiàn)控制濃縮液含固量和保證膜面流速的目的，然后經(jīng)過濾循環(huán)泵(3P-403)回到無機(jī)膜過濾器(3N-402)內(nèi)循環(huán)過濾。各級過濾組件過濾出的精制過濾鹽水通過無機(jī)膜過濾器(3N-402)各級滲透清液出口管線排出。在靜態(tài)混合器(3MX-401)加入亞硫酸鈉消除游離氯后，加鹽酸調(diào)整pH值，合格后的精鹽水進(jìn)入原有系統(tǒng)的精鹽水槽V-409。

2 反應(yīng)系統(tǒng)的問題及解決措施[2]

鹽水中間槽罐體防腐材質(zhì)為玻璃鱗片，進(jìn)陶瓷膜粗鹽水游離氯質(zhì)量濃度的控制指標(biāo)為20～40 mg/L，次氯酸鈉加入點(diǎn)位置為鹽水中間槽的頂部。通過機(jī)械攪拌，將次氯酸鈉混合均勻，攪拌防腐材質(zhì)同樣為玻璃鱗片。

(1)高濃度次氯酸鈉會破壞防腐層，導(dǎo)致罐體出現(xiàn)鹽水泄漏，并破壞攪拌。

(2)在罐體出現(xiàn)泄漏后，更改了中間罐液位的控制。液位過低后空氣進(jìn)入了陶瓷膜系統(tǒng)，影響了陶瓷膜的正常運(yùn)行。

(3)攪拌槳葉受腐蝕而脫落，造成粗鹽水中的泥沙大量沉積，導(dǎo)致液位計顯示失真。

(4)中間槽內(nèi)液位不足，進(jìn)而陶瓷膜供料泵進(jìn)料量不足，導(dǎo)致陶`瓷膜進(jìn)口壓力高高限(LL)聯(lián)鎖停車。

解決措施：2015年，唐山三友將鹽水中間槽材質(zhì)升級到鈦材，從根本上解決了上述問題。

3 粗過濾系統(tǒng)的問題及解決措施

(1)粗過濾器處自動閥采用撓性閥，粗過濾器排渣自動閥處于常關(guān)狀態(tài)。由于儀表氣壓力高于鹽水壓力，撓性閥內(nèi)膽出現(xiàn)破損時造成系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)氣，若不及時發(fā)現(xiàn)會造成陶瓷膜膜管破損,進(jìn)而導(dǎo)致鹽水指標(biāo)不合格。

改進(jìn)措施：更改撓性閥為切斷蝶閥，避免了儀表氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。

(2)粗過濾器濾芯破損造成陶瓷膜停車檢修，粗過濾器濾芯破損后陶瓷膜出現(xiàn)一級進(jìn)口壓力迅速增加且一、二級壓差增加，陶瓷膜循環(huán)量降低同時滲透側(cè)出液量降低。遇到此種情況，須停車清理陶瓷膜一級進(jìn)口；同時，查找破損濾芯，并進(jìn)行更換。

處理措施：定期拆檢清理濾芯，加強(qiáng)陶瓷膜進(jìn)口壓力監(jiān)控。

(3)粗過濾器內(nèi)濾芯過濾孔徑為1 mm，系統(tǒng)內(nèi)泥沙或其他機(jī)械性雜質(zhì)含量過多，雜質(zhì)沉積后造成粗過濾器反沖管線堵塞，進(jìn)而造成過濾器反沖時無效果。當(dāng)粗過濾器堵塞到一定程度時會造成陶瓷膜進(jìn)口壓力LL而導(dǎo)致陶瓷膜聯(lián)鎖停車。

處理措施：加強(qiáng)DCS監(jiān)控。一旦出現(xiàn)供料泵電流升高、陶瓷膜進(jìn)口壓力降低的情況，就要執(zhí)行粗過濾器強(qiáng)制反沖。

(4)陶瓷膜停車檢修時，粗過濾器內(nèi)的鹽水未放凈，氣溫較低時造成粗過濾器內(nèi)鹽水結(jié)晶，并堵塞粗過濾器，導(dǎo)致循環(huán)罐壓力不足，陶瓷膜系統(tǒng)無法開車。

處理措施：停車后將過濾器內(nèi)的鹽水放凈，避免鹽水溫度降低而形成結(jié)晶。

4 陶瓷膜過濾系統(tǒng)的問題及解決措施

(1)陶瓷膜反沖閥門卡頓未關(guān)閉到位。由于反沖罐壓力高于陶瓷膜滲透側(cè)壓力，造成反沖罐內(nèi)鹽水持續(xù)進(jìn)入陶瓷膜系統(tǒng)，反沖罐液位LL導(dǎo)致陶瓷膜聯(lián)鎖停車；反沖罐補(bǔ)液閥門內(nèi)漏，陶瓷膜反沖罐補(bǔ)液來自一次鹽水泵出口。陶瓷膜反沖罐壓力高于一次鹽水泵出口的壓力，反沖罐補(bǔ)液閥門內(nèi)漏造成反沖罐液位下降，陶瓷膜聯(lián)鎖停車，反沖罐液位LL聯(lián)鎖可靠地保證了陶瓷膜的穩(wěn)定運(yùn)行。出液的一次鹽水鈣鎂含量超標(biāo)，原因是陶瓷膜膜管沖刷嚴(yán)重或破損。截至2017年10月，共出現(xiàn)過3次陶瓷膜鈣鎂含量超標(biāo)：一期陶瓷膜出現(xiàn)過2次，二期陶瓷膜出現(xiàn)過1次。

改進(jìn)措施：將陶瓷膜膜管進(jìn)出口調(diào)換，將進(jìn)口防沖刷的鈦板更換為聚四氟乙烯端頭，增加鈣鎂在線分析儀。

(2)原鹽中含有較多線性雜質(zhì)，粗過濾器無法將此類雜質(zhì)完全過濾。穿過粗過濾器的雜質(zhì)堵塞到陶瓷膜一級進(jìn)口，隨著堵塞物的逐漸增加，陶瓷膜進(jìn)口壓力增加，陶瓷膜循環(huán)量不足而導(dǎo)致陶瓷膜精制能力下降。當(dāng)出液實(shí)際流量低于設(shè)定流量時，陶瓷膜出液閥門開度會逐漸增加至100%全開；當(dāng)陶瓷膜反沖時出液閥門關(guān)閉不及時會造成反沖罐液位LL，導(dǎo)致陶瓷膜聯(lián)鎖停車。

改進(jìn)措施：定期清理陶瓷膜一級進(jìn)口，縮短了粗過濾器的反沖周期。

(3)粗鹽水中鈣含量增加或碳酸鈉加入量不足，導(dǎo)致粗鹽水中過碳酸鈉量降低，粗鹽水中鈣離子未及時與碳酸鈉反應(yīng)而形成碳酸鈣，導(dǎo)致游離的鈣離子通過陶瓷膜，造成一次鹽水鈣含量超標(biāo)。

改進(jìn)措施：停止運(yùn)行陶瓷膜系統(tǒng)，增加系統(tǒng)排泥量；提高碳酸鈉加入量，在碳酸鈉含量達(dá)到指標(biāo)時重新開啟陶瓷膜；增加過堿分析儀及鈣鎂分析儀，及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。

陶瓷膜出液量不足原因：游離氯含量控制偏低、排泥量偏低，都會造成含固量增加、陶瓷膜到酸洗周期縮短、陶瓷膜循環(huán)量不足等。

5 結(jié)語

唐山三友對陶瓷膜硬件設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，提高了生產(chǎn)指標(biāo)監(jiān)控水平，也提高了陶瓷膜生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性；通過聯(lián)鎖程序設(shè)置，保證事故狀態(tài)下膜管不受損傷。通過上述努力，保證了陶瓷膜過濾系統(tǒng)為電解工序提供穩(wěn)定合格的一次鹽水。