膜分离技术在盐水精制工艺中的应用

李向青

（中国石化集团宁波工程有限公司上海公司，上海 200030）

膜分离技术在盐水精制工艺中的应用

李向青

（中国石化集团宁波工程有限公司上海公司，上海 200030）

介绍了膜分离盐水精制生产工艺在生产实践中的应用，设备选型及特点。

HVMTM膜过滤器；分离技术；盐水精制

包头明天科技股份有限公司10万t/a盐水精制工程项目中采用了膜分离技术。经过详细工程设计、现场施工以及试车，一次开车成功。

1 膜分离盐水精制工艺

来自隔膜电解工序的回收碱盐水、来自离子膜电解工序的淡盐水以及补充的工业水流入配水槽用于化盐，用空气搅拌。部分来自离子膜电解工序的淡盐水在折流槽中与氯化钡溶液混合反应后流入澄清桶澄清去除硫酸钡，澄清后的淡盐水流入配水槽，硫酸钡盐泥排入渣池。

从化盐桶出来的饱和粗盐水在流入前反应池之前于折流槽内按工艺要求，分别加入精制剂次氯酸钠和烧碱。在前反应池内，粗盐水中的镁离子与氢氧化钠反应生成的氢氧化镁、菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解成为小分子有机物。然后，用加压泵将前反应池内的粗盐水送出，在气水混合器中与空气混合后进入加压溶气罐，再进入预处理器，并在预处理器进口文丘里混合器中加FeCl3。经过预处理的盐水自流进入后反应槽，同时将碳酸钠加入后反应槽底部，盐水中的钙离子与碳酸钠反应形成碳酸钙沉淀。充分反应后的盐水进入进液缓冲槽，自流进入过滤器，滤清液在折流槽中加入5%亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯后，流入过滤精盐水槽，过滤器截留的滤渣排入渣池。膜运行一定时间后，为了保持较高的过滤能力和较低的过滤压力，需用15%盐酸进行化学再生。

渣池中的盐泥浆用盐泥泵打入板框压滤机脱水，滤饼用拖车运出界区，滤液流入滤液槽，再用泵打入配水槽。

传统盐水精制工艺流程较长，且澄清桶庞大、占地多，特别是碳素管过滤器的碳素管质脆容易断裂，更换频繁，α-碳素纤维价格较高，这些因素都使得装置运行费用较高。膜分离盐水精制工艺流程较传统工艺简单，去除了碳素管过滤器等工艺环节，不需大型的澄清桶、砂滤器等设备，占地面积小，投资少、运行费用较低。

2 原盐选择

该公司常年选用内蒙古吉兰泰盐业公司的原盐，在使用上有一定经验。原盐规格为：w（NaCl）≥93%；w（Ca2+）≤0.3%；w（Mg2+）≤0.09%；w（SO2-4）≤0.8%；水不溶物≤1.1%；水溶杂质≤0.5%。

依据多年操作经验，原盐成分中Ca2+/Mg2+比例大于2.5，所以，盐水中形成的碳酸钙沉淀颗粒很容易被氢氧化镁絮状物夹带沉降下来，盐水精制效果很好，对膜过滤没有特殊影响。

3 主要设备的选择

3.1 设备选型

正常盐水处理能力120 m3/h，最大盐水处理能力140 m3/h。

3.1.1 化盐桶

化盐水温度30℃，按设计规模，饱和盐水流量Q＝112 m3/h，按照化盐桶的化盐生产强度q值计算化盐桶的直径 D，取 q 值下限为 8 m3／（m2·h）[1]。

考虑到流态化作业，实际选4500mm×8 500 mm化盐桶2台。

3.1.2 HVM膜过滤器

过滤能力为 1.1 m3/（m2·h），则过滤面积 S=112/1.1=102（m2）。选过滤面积为100 m2的凯膜过滤器3台（2开 1备）。

3.2 HVM膜过滤器工艺[2]

膜过滤设备如图1所示。

图1 HVMTM膜过滤器

3.2.1 膜过滤器自流进液工艺

生产实践中发现HVM膜过滤压力低且稳定，可以充分利用预处理器高位，使盐水自流至过滤器，省去过滤进液泵组，降低能耗，减少设备维修量。同时，保护了碳酸钙结晶颗粒的完整性，有利于在膜过滤器中形成过滤性能良好的滤层，使过滤周期得以延长。

膜过滤自流工艺保护晶种、延长过滤周期，过滤膜承受的过滤压力更低，可延长膜的使用寿命。与泵送工艺比较，自流工艺取消了过滤器进液泵，节省运行费用和维修费用，操作方便。

3.2.2 膜过滤器增设清液腔纯水封

HVM过滤器为负压反冲式过滤器，该过滤清液腔呈开放式，便于安装、维修过滤膜组件，且非常便于操作人员巡检。

由于过滤器清液腔暴露在空气中，为避免空气中的颗粒物污染盐水，也为防止盐雾污染腐蚀设备，在精盐水表面加1层纯水液封，利用密度差，盐水始终在纯水下方，再由缓冲罐控制清液腔液位，使液封能长久地保留，起到阻隔盐水与空气的作用，同时便于观察操作情况。

3.2.3 预处理合理化设计

溶气、布水及气体释放部分经优化设计为预处理器提供最佳状态盐水，使预处理器效率大大提高。

预处理器结构示意图如图2所示。

图2 预处理器结构示意图

在预处理器内的直桶下半部设计倒置锥壳组，在预处理器中心加泥斗，减小了浮泥面积，提高了浮泥浓度，大大减少了排泥时间，降低了排泥量。清盐水由桶外均布的外接管溢流到环形集水槽。预处理器上排泥部分面积大，排泥时需抬高液位，排出大量含污泥盐水，排泥时间长，盐水损失量大。预处理器内防腐采用玻璃鳞片衬里。

4 结论

膜过滤精制盐水工艺的运行证明，膜过滤的成功应用使预处理+微滤膜过滤的一次盐水精制工艺得到了进一步的发展，使该工艺更加成熟可靠，值得氯碱厂推广应用。

[1]方 度，蒋兰荪，吴正德主编.氯碱工艺学.第一版，北京：化学工业出版社，1990：65-80.

[2]刘茉娥，等.膜分离技术应用手册.第一版，北京：化学工业出版社，2001：1.

Application of membrane separation technology in brine refining

LI Xiang-qing
(Shanghai Branch of Ningbo Engineering Co.,Ltd.,SINOPEC,Shanghai 200030,China)

Application of membrane separation technology in brine refining production,type selection of equipment and characteristics were introduced.

HVMTM membrane filters;separation process;brine refining

TQ114.26+1

B

1009－1785(2010)03－0008-02

2009-10-29