膜法除硝装置改造总结

陈光强，付艳娥，林文雪

（赢创三征（营口）精细化工有限公司，辽宁营口115003）

膜法除硝装置改造总结

陈光强，付艳娥，林文雪

（赢创三征（营口）精细化工有限公司，辽宁营口115003）

介绍了离子膜烧碱一次盐水工序膜法除硝装置扩产改造的工艺和设备选择，运行效果的对比分析表明第三代膜法除硝技术可靠可行。

膜法除硝；装置改造；冷冻能力

赢创三征（营口）精细化工有限公司于2008年初建成1套规模为110 kg/h的纳滤膜法除硝系统。该系统包括预处理、膜浓缩、冷冻脱硝3个单元。整套装置连续运行2年多，运行状况良好。由于氯碱产能的提高，现有除硝系统的处理能力不能满足氯碱车间的需求。2009年末，该公司委托上海御隆公司在原有除硝装置基础上采用第三代膜法除硝技术进行改、扩建，期望在不改变原有制冷系统的基础上扩大除硝规模至200 kg/h。

1 原膜法除硝工艺流程及设备

1.1 工艺流程简介

（1）预处理单元是约80℃淡盐水（pH值为9.0～10.0）在静态混合器中与稀盐酸混合，将pH值调至8.5～9.5，流入淡盐水缓冲罐后用淡盐水输送泵送入静态混合器，在其中与3%Na2SO3稀溶液混合以保证淡盐水中游离氯含量降为零。之后，通过淡盐水冷却器降温至55℃以下，继续进入淡盐水冷却器冷却至35℃以下，再和稀盐酸在静态混合器中混合，将pH值调至7.0～8.0。各项控制指标都达到工艺要求之后，直接进入原料盐水罐。

（2）膜浓缩单元是通过输送泵将原料盐水输送至保安过滤器，借助高压泵、循环泵将原料盐水输送到膜过滤单元。膜的渗透液作为脱硝盐水进入回收盐水槽，回收盐水通过输送泵输送到淡盐水预冷器，回收部分能量后送入厂方化盐单元。膜过滤的浓缩液一部分循环回到循环泵进口，一部分进入富硝盐水中间槽。

（3）冷冻脱硝单元是由富硝盐水输送泵将富硝盐水输送至冷冻单元的预冷器降温至≤8℃，然后进入兑卤槽，在兑卤槽中，富硝盐水在低温下会形成大量芒硝晶种，大部分富硝盐水通过冷冻循环泵进入蒸发器冷冻降温至－12.0～－11.0℃，又回到兑卤槽，建立平衡后，兑卤槽温度也维持在－9.0～－8.0℃。兑卤槽部分液体溢流到沉硝槽，芒硝晶种逐渐长大并沉降下来，沉降下的硝浆流入离心机，回收十水芒硝。同时回收的贫硝盐水被收集到贫硝盐水槽，通过贫硝盐水泵打入预冷器，回收部分冷量后与膜过滤渗透液一起送回厂方化盐单元。

1.2主要设备一览表见表1。

表1 主要设备预览表

2 改造方案

2.1 改造原则

采用上海御隆膜分离技术有限公司的第三代膜法除硝技术，对原系统稍加改动，以最低的投资达到扩产的目的。

（1）增加膜管，由内循环并联改为一泵杉树型排列工艺，提高浓缩率，减少浓硝盐水量，保证后续冷冻量维持不变。

（2）充分利用原有冷冻设备，增加1台混合槽，采用2级降温，使冷冻系统适应硫酸质量浓度为80~100 g/L的浓硝盐水。

2.2 改造方案

（1）预处理单元

a.按照流速1.5m/s计算，原DN65进液管改为DN 80进液管。

b.增加淡盐水冷却器Ⅰ、Ⅱ换热片数量，使换热量分别增加至3 320 492 kJ/h，1 992 293 kJ/h。

c.取消二级加酸系统（包括盐酸储槽、盐酸计量泵），采用一级加酸，酸加入点不变。

d.亚钠计量泵更改为亚钠离心泵，加入点在第一级板式换热器之前。

e.按新的规模要求更换部分机泵，如表2所示。

表2 更换的机泵清单

f.增加加药系统药剂的浓度，不改变设备。

（2）膜过滤单元

a.取消原有高压泵、循环泵，新增1台高压泵，采用一泵杉树型。增加及改进情况见表3。

表3 膜过滤单元设备增加、改进情况

b.新增膜组件远传压力表4块。

c.增加电磁流量计1台，正常流量24m3/h,指示膜渗透液流量。

（3）冷冻单元

a.增加1台混合槽、1台均和槽给料泵和1台结晶器给料泵。

b.蒸发器改为自动冲洗，增加挠性阀组1套及自动仪表1套，设备清单见表4。

表4 新增设备清单

3 改造后工艺简述

3.1 预处理单元

约80℃淡盐水（pH值为9.0～11.0）与亚硫酸钠混合除去盐水中的游离氯，然后加HCl稀溶液进静态混合器Ⅰ混合，将pH值调为6.0～8.0，进入淡盐水均和槽，借助淡盐水输送泵输送至淡盐水冷却器Ⅰ，降温至55℃以下，在淡盐水冷却器Ⅱ继续冷却至低于40℃后进入原料盐水槽。

3.2 膜浓缩部分

通过原料盐水输送泵，将原料盐水输送至保安过滤器，借助高压泵将原料盐水输送到膜过滤单元。膜的渗透液作为脱硝盐水进入回收盐水槽，回收盐水通过输送泵输送到一次盐水的配水槽。膜过滤的浓硝盐水直接进入浓硝盐水中间槽。

3.3 冷冻部分

用输送泵将浓硝盐水输送至冷冻单元的预冷器，降温至18~23℃，和冷却器返回的部分冷冻浓硝盐水一起进入混合槽混合，降温至8~12℃，由均和槽给料泵输送至均和槽与冷却器，返回的部分冷冻浓硝盐水在均和槽中降温至-2~-5℃，此时已有大量的结晶颗粒产生。一定流量的浓硝盐水通过均和循环泵在冷却器内与冷媒换热，获得冷冻需要的冷量，在均和槽底部产生的部分结晶颗粒浆料由结晶器给料泵输送至结晶器，结晶物在此沉降变大，自流进入离心机，使贫硝盐水与芒硝分离。部分分离后的贫硝盐水被收集到贫硝盐水槽，然后通过贫硝盐水泵打入预冷器，回收部分冷量后进入回收盐水槽与脱硝盐水一起送至淡盐水冷却器Ⅰ，回收部分热量后送至界区外。

4 运行结果

4.1 预处理单元

预处理系统的pH值调节、淡盐水降温及ORP的控制符合以下设计要求：（1）pH值均在6.6～7.5的规定范围内。（2）ORP＜150mV。（3）温度为30~35℃。

4.2 膜分离单元

膜分离单元的浓缩倍数、浓缩液硫酸根浓度、渗透液硫酸根浓度均符合以下设计要求。

（1）浓缩倍数可达到设计要求的8~10倍；浓缩液中SO2-4的质量浓度最大>80 g/L（折算Na2SO4为118 g/L）。

（2）新增纳滤膜渗透液中SO2-4的质量浓度<1 g/L；运行2.5 a的旧膜渗透液中SO2-4的质量浓度<1.5 g/L。

4.3 冷冻单元

冷冻单元在利用现有58.38×10-4kJ冷冻机组和单元内各设备前提下，增加混合槽及有关控制进行改造，改造后可处理>80 g/L浓缩液，预冷器从工艺上减小了堵塞可能性，混合器、均和器和结晶器温度体系稳定，蒸发器改为自动冲洗，增加挠性阀组1套及自动仪表1套，蒸发器清洗周期逐步稳定。

（1）预冷器后的温度为18~25℃。

（2）混合槽温度为8~12℃。

（3）均和槽温度为-4~-6℃。

（4）冷却器出口温度为-5~-7℃。

（5）结晶器温度为-2~-4℃。

冷却器运行状况如表5所示。

表5 冷却器运行状况

4.4 改造前后主要参数对比

改造前后主要参数如表6所示。

表6 改造前后主要参数

5 结论

本次改造充分利用了原有设备，通过改变纳滤膜的过滤方式，将浓缩液硫酸钠含量提高了1倍，减少了浓缩液总量，进而在不增加冷量的基础上将除硝装置能力从110 kg/h扩大至200 kg/h。实际运行验证，改造后的工艺更加合理，操作更加简便，生产能力、产品质量和稳定性均达到设计要求。第三代膜法除硝技术将为氯碱企业扩大产能、降低除硝投资起到积极的推动作用。

Summary of device renovation of removingm irabilite bymembranemethod

CHENGuang-qiang，FUYan-e,LINWen-xue
(Evonik Sanzheng(Yingkou)Fine ChemicalCo.，Ltd.，Yingkou 115003,China)

The technology processand equipments selection of removingmirabilite bymembranemethod in primary brine were introduced.Comparative analysis of operating results show that the third generation technology of removingmirabilitebymembranemethod is feasible.

removingmirabilite bymembranemethod;device renovation;refrigerating capacity

book=4,ebook=250

TQ114.26+1

B

1009－1785(2010)11－0004-03

2010-05-31