离子膜法电解用盐水固液分离精制工艺技术比较及发展方向

刘国桢

（中国氯碱工业协会烧碱专家委员会主任，沈阳化工集团公司，辽宁 沈阳 110026）

离子膜法电解用盐水固液分离精制工艺技术比较及发展方向

刘国桢

（中国氯碱工业协会烧碱专家委员会主任，沈阳化工集团公司，辽宁 沈阳 110026）

分析了离子膜法电解用盐水各种固液分离精制工艺技术的优缺点。提出了盐水固液分离精制技术的发展方向。

盐水；固液分离；精制；发展方向

随着离子膜法食盐电解技术的发展，特别是装置大型化、电解电流密度逐步提高和电槽膜极距的普遍采用，对盐水质量的要求逐步提高，同时，随着科技进步和各领域间的技术转移，也催生了多种新型盐水固液分离精制工艺技术，呈现出不同的工艺特点和优势，丰富了盐水精制技术内容和含量，给生产提供了更多的选择空间。

1 固液分离精制盐水的目的

为更科学准确地反映盐水精制的工艺过程，从分离原理分类，对用化学法在盐水中形成固相，然后用物理方法去除杂质的过程称之为固液分离精制；对采用离子交换方法除去杂质的过程称之为离子交换精制；对用纳滤膜法分离SO2-.4过程称之为纳滤膜法精制。

盐水经化盐饱和后，含有大量的可溶和不溶杂质，必须用有效方法稳定去除，达到离子交换精制的要求，即达到螯合树脂离子交换塔（树脂塔）的基本要求。为稳定树脂塔操作、提高进槽盐水质量，进入树脂塔的盐水杂质含量尽量低并保持稳定。固液分离精制系统的进入盐水质量受原盐质量控制，出水质量受到树脂塔性能制约。在约定盐平均质量（NaCl=96% ，Ca2+=3% ，Mg2+=2% ，SO2-4=0.5% ，SS=1%）前提下，进入和排出盐水固液分离精制系统的盐水质量指标见表1。

表1 固液分离精制出入盐水质量指标 10-6

2 固液分离精制的基本原理

盐水固液分离精制的基本要求是尽可能使杂质形成固相大颗粒，可通过初步的重力分离去除大部分杂质或指定的部分成分，并最终通过精密过滤达到树脂塔指标要求，因此，固液分离精制的工艺路线可分为2种：重力分离+过滤工艺和单纯过滤工艺。

重力分离依据固液相的比重差，实现固液相间分离，根据分离对象不同，可分为沉降分离和浮上分离。沉降分离依据斯托克斯公式针对以钙为主的混合固相分离效果较好，而浮上分离则依据溶气析出附着原理对以镁为主的固相分离效果较好，其优点是处理能力大，可以处理不易过滤物质缺点是对小颗粒精制效果差，对影响固液相比重差变化因素（如温度、流量、盐浓度等）敏感。

依照斯托克斯定律，固体悬浮粒子的沉降速度与悬浮粒子的直径平方、固体悬浮粒子的比重与清液比重差成正比，与悬浮液黏度成反比。在实际生产中，向悬浮液中添加凝聚剂来增加悬浮粒子的直径，提高悬浮液的温度来降低悬浮液的黏度和比重，加速悬浮粒子的沉降速度并促使沉淀颗粒长大，以大角度倾斜壁（外壁和反应筒外壁）的方法减少颗粒下降距离从而提高颗粒聚集机率。

过滤分离依据过滤基本方程实现孔隙过滤，存在滤料（滤布）加滤饼双重作用效果，但不同的过滤工艺，可根据主要过滤作用的滤层分为滤料过滤和表面膜孔隙过滤，即滤料过滤和表面过滤。过滤分离也可采用分级过滤工艺，即第1步用粗过滤去除大部分杂质，再用精过滤达到指标要求。过滤分离优点是过滤精度可调，对盐水工艺参数差变化（如温度、流量、盐浓度等）不敏感，缺点是固相成分变化易影响滤层透过性使流量变化。

过滤的基本方程：[1]

式中：V—滤液体积，m3

τ—过滤时间，s

S—过滤面积，m2

△P—滤饼两侧压差，N/m2

μ—滤液黏度，Ns/m2

r'—单位压力差下滤饼的比阻，1/m2

v—过滤出单体积的滤液时生成的滤饼的体积，m3/m3

Ve—过滤介质的当量滤液体积，m3

s—滤饼的压缩系数，0≤s≤1，对于不可压缩滤饼s=0

从过滤的基本方程可以看出，过滤速度与过滤面积的平方和滤饼压差成正比，与滤液黏度、滤饼单位比阻成反比，与滤液体积加上过滤介质当量滤液体积成反比。

该基本方程假设过滤介质为含过滤饼的一定当量的滤液，以计算过滤介质对过滤速度的影响。如果以滤饼为主要阻力的过滤，则滤液体积（V）大于过滤介质的当量滤液体积（Ve），如果以过滤介质为主要阻力的过滤，则反之。

为有利于提高过滤液质量和减小过程对过滤质量的影响，提高过滤速度，设计中要提高Ve，减小V，这就是很多过滤过程中采用频繁反冲和定期反洗的原因。

为保证系统盐水流量稳定供应，采用的都是恒速过滤。

在恒速过滤中，如果滤饼不会被压缩，则压力升高与时间呈线性正比关系。而实际情况是，由于滤饼可以被压缩，压力升高要快于理想状况。

各种固液分离精制的单元操作应用见表2。

表2 各种固液分离精制单元应用一览表

3 各种典型固液分离盐水精制工艺技术

中国近年经过快速发展，目前，已基本形成几种典型的盐水精制工艺路线，代表着盐水精制的技术前沿状况，且每种工艺各有特点。主要可以分为传统工艺和新式工艺。传统工艺是以比重差分离为主，结合2步过滤分离，先在高分子絮凝剂参与下进行絮凝共沉降，然后进行粗细双级过滤；新式工艺分为比重差分离+过滤分离和单步过滤精制。西恩过滤的过程是在一个过滤器中组合了吸附沉淀分离与过滤分离2种过程和原理，精制工艺简单化。不同工艺分类情况见表3。

3.1 碳素管固液分离精制工艺

从化盐桶顶部溢流出的近饱和状态盐水，经折流槽进入盐水反应器。在折流槽的一定位置相继加入纯碱、氢氧化钠，进入盐水反应桶，经充分反应后的盐水再经折流槽进入澄清筒，在盐水进入澄清设备前，加入助沉剂（通常使用聚丙烯酸钠高分子聚凝剂）。澄清后的盐水直接进入砂滤器，出盐水再经过碳素烧结管过滤器以进一步除去盐水中的悬浮物，使盐水中的悬浮物含量达到1×10-6以下。

表3 各种盐水精制典型工艺分类情况表

3.1.1 第1工艺单元—重力分离

比重差法固液分离是根据重力作用的原理，即悬浮于盐水中的固体粒子与盐水的比重差别，比盐水比重大的固体粒子在重力的作用下自由沉降，使杂质粒子与清液分离。目前，该工艺普遍采用反应式澄清桶。其结构由中心锥形带6层搅拌的反应区和外锥形主体组成，粗盐水先从上部进入反应区，经充分反应并停留足够的时间，然后，自下而上通过倒锥形变速率上升澄清区，经上部溢流管的侧孔汇集到中心溢流堰后经排出管排出。

其特点是中心反应区体积大；盐水上升分布均匀；澄清变速率流动，对温差、浓差等比重差变化敏感度低；澄清区内壁和外壁有斜板效应，盐水上升速度较大，变速澄清使小颗粒在下部相互碰撞结合成大颗粒沉降。

反应式澄清桶颗粒运动原理是，颗粒重力减去浮力合力（b）要大于流体运动阻力（a），但矢量合力（c）要远大于a-b，这样，颗粒可以快速向侧壁移动，同时移动较短距离后即可沿侧壁下降，使清液上升速度可以大于直筒形澄清桶的清液上升速度。桶下部流速大，上部流速小，可以使小颗粒在下部相互碰撞团聚。因此，反应式澄清桶比直筒形澄清桶更有优势。

3.1.2 第2工艺单元—粗过滤分离

虹吸式过滤器是由过滤器本体、进水分配箱、水封槽、虹吸系统、过滤层等构成。过滤器被中间隔板分为滤料层及洗水储槽2部分。过滤层底部设有百叶式滤阀作为盐水透过通道，其上铺有各种直径的石英砂或其他材质滤料，顶部和下部的人孔用来装卸滤料和检修。

砂滤器流程是澄清后的清盐水从澄清桶上部溢流进入分水箱，平均流入各过滤器，然后，经排气槽进入滤料过滤层，盐水自上而下经过滤层后，所夹带的悬浮物颗粒大部分被截留下来，清水通过联通管进入上部洗水贮槽，再由出口管溢流出。随着过滤时间的延长，滤料截污越来越多，其阻力越来越大，虹吸管液位不断上升，当达到虹吸辅助管高度后，通过虹吸辅助管和水力真空泵形成虹吸作用，用贮水箱中的过滤后盐水对滤料进行反洗。当反洗水贮槽液面下降到虹吸破坏管低位后，空气从虹吸破坏管中进入虹吸管，虹吸终止，反洗停止，过滤自动进入下一过滤周期。出过滤器后的清盐水作为过滤盐水。但是离子膜精盐水使用此过滤器存在硅与铝离子的影响，应使用高纯石英砂或其他材质滤料。

砂滤器基本过滤介质为颗粒砂层，盐水中的滤渣形成后续滤层，但过滤主体为砂层，属重力小压差滤料过滤，过滤精度受砂颗粒直径和填料高度控制，过滤精度有限，但操作简单处理能力大。

3.1.3 第3工艺单元—精密过滤

过滤元件为碳素烧结管，具有较好的耐腐化学性能，除不可用于强氧化剂外，在温度≤200℃的酸性、碱性溶液中均可使用。通常，碳素管过滤器的容器以及部件采用钢衬低钙镁胶。中间设置有钢衬低钙镁橡胶或衬PO的花板，在花板上固定有碳素管过滤元件。

使用碳素管过滤器前先用泵将盐水和α-纤维素配制成的悬浮液循环送入过滤器中，使烧结碳素管表面涂上一层均匀的α-纤维素 （助滤剂）预涂层，目的是形成初始滤层，作为基本滤层，同时避免碳素管被镁钙堵塞，然后把澄清盐水送入过滤器，用定量泵把与盐水中SS质量成比例的α-纤维素与澄清盐水一起送入过滤器，其目的是在过滤过程中生成的泥饼有一个适当的骨架，增大过滤流量，在返洗时易碎成小块剥落。

碳素管过滤器的基本滤层为预涂α-纤维素（助滤剂）预涂层，碳素管只起到基础骨架作用，过滤精度和流量受α-纤维素粒径、厚度以及预涂均匀性的影响，过滤精度受到一定限制，属大压差过滤，从原理上看预涂α-纤维素与本体给料α-纤维素最好不是同一规格，本体α-纤维素粒径应更大，但实际操作为方便起见采用同一规格产品。

该过滤工艺技术成熟可靠，但操作繁琐，过滤精度受预涂α-纤维素质量和操作影响较大。

3.2 白煤过滤固液分离精制工艺

白煤过滤固液分离精制工艺与碳素管过滤工艺类似，只是用白煤过滤器代替碳素管过滤器。该装置采用马来西亚椰壳生产的活性炭（白煤）做为过滤介质，具有长周期高效率的运转性能和良好的耐腐蚀特点，也可除去盐水中微量游离氯且运行成本很低。

白煤过滤器是重力式小压差过滤器，过滤原理除与砂滤器基本相同外，还有吸附悬浮物和去除游离氯的作用，同时不增加盐水中硅的含量，它主要是由过滤器本体、挡圈、白煤层等构成。过滤器内上部有溢流堰，用来分配进料盐水以及收集洗水，挡圈防止滤液短路。过滤器底层铺有直径为5~20 mm的白煤，厚度为700~900 mm，其上部为直径1.0~2.0 mm白煤，厚度约为2 500 mm，顶部和下部的人孔用来装卸填料和检修，上部人孔盖上有平衡管用于排除空气。

盐水中的固体颗粒不断堵塞填料床，造成过滤器液压升高，液位也因此上升，当液位上升至允许最高限时，过滤器就要反清洗。采用空气反吹将堵塞和吸附在活性炭填料床的固体颗粒和悬浮物吹出，然后用过滤后盐水通过反洗泵在相当强度条件下，将反洗悬浮物一并带走，达到反洗再生的目的。

该过滤工艺过滤精度受白煤粒径和填充高度控制，过滤精度有限，但省去碳素管流程中的α-纤维素消耗和复杂操作，同时，有消除微量游离氯保护树脂塔的作用，成为老工艺改造的较便利选择。

3.3 四氟膜过滤固液分离精制工艺

该工艺是将膨体聚四氟乙烯技术应用于盐水过滤，是根据膜的性质和盐水特点，不断探索形成的全新工艺方法。

在饱和盐水中加入NaOH、NaClO，经前反应桶反应后，用加压泵送加压溶气罐，再进入预处理器（浮上筒），并在预处理器前的文丘里混合器中加入助沉剂原料FeCl3，用空气浮上法除去Mg2+、菌藻类等杂质。盐水从预处理器溢流入折流槽，在此加Na2CO3、Na2SO3进入后反应桶和中间桶，然后藉位差进入膜过滤器。

盐水进入过滤器，经过纯聚四氟乙烯管式滤管进行过滤，清液经过滤管进入上腔（清液腔）通过溢流管排出，滤液中的固体物质被滤管截留在过滤管外表面。过滤一段时间后，滤管上的滤渣达到一定的厚度，过滤器自动进入反冲清膜状态，使滤渣脱离滤管表面沉降到过滤器的锥形底部，过滤器自动进入下一个过滤、反冲、沉降周期。当过滤器锥形底部的滤渣达到一定量时，过滤器自动打开排泥阀排除泥渣，然后进入下一个运行周期。当过滤器运行一段时间后，用15%盐酸洗膜。

由化盐桶来的粗盐水加入NaOH，过碱量为200 mg/L，镁杂质形成絮状固体 Mg（OH）2，再加入10%的NaClO，用以破坏天然有机物，控制粗盐水中游离氯含量为1~3 mg/L，在浮上筒入口加入FeCl3作为絮凝剂原料，并发生如下反应：

Fe（OH）3为絮状物，溶度积很小，反应快速彻底，并很快与Mg（OH）2结合成大颗粒，镁盐泥在浮上式澄清桶预处理器中通过气浮作用从桶上排出，加气压力0.20~0.30 MPa，加气量与盐水的比例为每立方米盐水5 L压缩空气，汽包的释放在浮上桶下部，其中有一部分气体会形成大汽包损失掉，FeCl3的加入量一般与盐水比例为3×10-6~5×10-6，但实际加入量根据上浮盐泥颜色调整，控制为浅肉红色。浮上澄清出来的澄清盐水中加入纯碱进入塔式后反应器，使钙离子与其反应生成碳酸钙沉淀，然后流入高位槽，该碳酸钙沉淀物再用四氟膜精密过滤。

粗盐水在一定压力下通过孔径为0.22~0.50 μm的四氟膜管，杂质被阻隔，从而得到纯净的精盐水。通过PLC对整个过滤系统进行自动控制，根据预处理后盐水的质量设定凯膜过滤器的运行参数为过滤循环时间1 300 s，最大反冲时间30 s，沉降时间60 s，排渣时间15 s，酸洗周期为10 d左右（或过滤压力高于0.05 MPa）。过滤器盐泥部分可再返回预处理器入口，即富钙盐泥循环，特别适合于高镁盐的处理，泥浆送至板框压滤机。

四氟膜的过滤流量选择0.5 m3/（m2h）较好。在正常生产中，过滤压力最好控制为0.030~0.055 MPa。

3.4 陶瓷膜精制工艺

陶瓷膜精制采用一步精密过滤精制，即盐水经一步精密错流过滤后成为产品，流程简单。陶瓷过滤材料是由无机材料加工而成固态膜。陶瓷膜具有自然多孔的陶瓷外层，此层作为附着在膜管内壁膜层的支撑体。一般构成膜层的材料有Al2O3、TiO2、ZRO2或SiC等。膜孔通过加工工艺高温烧结而成。根据用途的要求，陶瓷膜的孔径一般为0.05～1.20 μm。为了使每根膜管得到最大的膜通量，将膜管制造成1个或多个通道。处理液的成分与过滤工艺决定合适的膜孔径，而液体的黏性是选择膜通道孔径及膜管类型的决定因素。

陶瓷膜过滤的操作方式为错流操作，又称切线流操作，对悬浮粒子的大小、密度及浓度的变化不敏感，其过滤器属内压式过滤器，为动态过滤，其特点为原料液从管内压入，为减少膜的污染，料液在膜表面以一定的速度流动经过膜面，并离开过滤器，渗透液依靠膜面的压差渗透，在过滤周期内，膜表面不会形成滤饼，但原料中的含固量会增加。操作时，采用连续或间断的板框过滤方法将固体物排出，使含固量控制在一定的浓度范围内，同时，需要空气脉冲反冲。由于膜表面不形成厚滤饼层，过滤过程中可以长时间保持过滤压力和过滤通量。

陶瓷膜盐水精制工艺，是通过化学反应，使粗盐水中含有的钙镁等混合固体，采用错流过滤方式进行膜分离过滤，得到要求的一次精制盐水。该工艺盐水只通过精滤器，盐泥通过板框粗过滤排出系统。

50～65℃的粗盐水从化盐池进入盐水池，加入Na2CO3和 NaOH，过碱量控制为 NaOH 0.1～0.3 g／L、Na2CO30.2～0.5 g／L。然后，粗盐水进入带搅拌的盐水反应桶，反应时间控制为0.8～1.0 h。经充分反应的粗盐水经筛网过滤自流至中间槽，再加入次氯酸钠，控制过量游离氯为10×10-6，再由供料泵送至循环泵，进入陶瓷膜过滤器，控制过滤器进口压力为0.30~0.42 MPa。过滤清液经亚硫酸钠还原后即为合格的一次盐水并流至一次盐水缓冲槽。根据固液比，过滤器浓缩液一部分进入循环泵进口继续循环过滤，一部分流至盐泥槽，经初步沉淀分离后，用泵送入压滤机进行压滤，滤液自流回中间槽，滤饼送出界区。

在过滤过程中，随着时间的延长，粗盐水中杂质悬浮物、胶体粒子或溶质大分子等在膜表面及膜孔内吸附、沉积，从而造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量不断下降，需要进行反冲再生。

陶瓷膜过滤器在工作一定时间后，由于碳酸钙的结晶和有机物的污染，导致过滤能力下降，需对膜表面进行化学清洗使其再生，使膜通量得到恢复、过滤能力达到起始状态。清洗时停止过滤供料泵，过滤器排空，用工业水漂洗后，再用小流量的清洗泵向过滤器注入盐酸进行清洗。

陶瓷膜过滤器浓缩液固液比（质量比）控制指标为5%~10%，固液比低时，需要增加后处理板框压滤机的面积过高时影响过滤精盐水流量。在粗盐水温度为65℃、过滤压力为0.36 MPa、固液比控制为5%~10%时，新过滤器平均精盐水流量为750～800 L/（m2·h）。

固液比、过滤压力等其他运行条件一定时，陶瓷膜过滤精盐水通量随着粗盐水的温度升高而增加，粗盐水温度由60℃提高到70℃，单台过滤器精盐水流量相应增加6%~8%。

反冲周期根据固液比、膜过滤器精盐水流量衰减速度、粗盐水有机物含量综合确定。一般情况，反冲时间为5~10 s，反冲周期为10~60 min，正常控制为20~30 min。

陶瓷膜过滤器每台由多个组件组成，一般采用三级过滤形式，每级的组件数量不同。过滤器设计了反冲和清洗程序，根据压力变化自动进行在线反冲。三级连续过滤是指粗盐水用泵打入第一级陶瓷膜组件后，产出部分精盐水，被浓缩的粗盐水继续进入第2级陶瓷膜组件，产水浓缩后再进入第3级陶瓷膜组件，再次产水浓缩，盐泥从第3级出口排出。三级产水的总和即为设备总产水量，各级组件的膜面积依次减少，以保证粗盐水在陶瓷膜表面有基本相同的流速即膜面流速。

陶瓷膜过滤器由3~12个组件串联和并联而成，每个组件内的膜管数量也可以分别为19、37、61支，所以，陶瓷膜过滤器可以很灵活，适应不同水量的盐水精制需求。具体选型原则如下：

（1）每个项目选择2台或以上的九思陶瓷膜过滤器，以便在单台设备酸洗或检修时保证离子膜连续生产。但对于小于3万t/a的项目，建议选择1台过滤器，增大配水桶和精盐水贮槽的容积；

（2）盐水量按离子膜正常盐水需求的120%设计，配水桶和精盐水贮槽按4 h盐水量设计；

（3）10万t/a离子膜烧碱项目建议选择 2台100 m2的陶瓷膜过滤器 （每台过滤器由12个37芯钛组件组成），30万t/a离子膜烧碱项目建议选择3台165 m2的陶瓷膜过滤器 （每台过滤器由12个61芯钛组件组成）。

陶瓷膜通过错流过滤实现盐水的精密过滤，但固液分离靠板框过滤分离，板框过滤虽可替代盐泥过滤，但过滤面积和处理量较大。陶瓷精密过滤器过滤精度受陶瓷管表面孔径和滤层厚度影响，含泥量很低的盐水通过陶瓷管可以达到过滤精度要求，因此，过滤操作对过滤精度没有影响，但对过滤流量有影响属高压差薄滤层过滤分离，其特点是混合固相精密过滤分离，不需要重力分离和沉淀助剂，投资和盐水质量都有优势。

3.5 西恩盐水固液分离精制工艺

CN过滤器是集重力分离精制、过滤精制和吸附精制于一体的新型精制工艺，即在重力澄清的基础上，增加了吸附和过滤填料，为提高效果采用2级串联吸附分离，使简单的重力澄清单元兼具过滤吸附功能，达到精简工艺提高效率的目的。工艺过程为混合沉淀反应—重力+吸附分离，即1个反应单元、2个重力吸附分离单元。CN过滤器对悬浮物去除率高，保证了一次精制盐水的质量。

CN过滤器采用悬浮介质层的吸附+过滤原理进行固液分离，能够除去盐水中的悬浮物质。CN过滤器对原盐的种类无要求（海盐、矿盐、卤水或混合盐均可），对粗盐水中的悬浮物适应范围广（0~16 g/L）。粗盐水加两碱后，流入混合反应槽，停留1 h，经充分反应后，进CN过滤器吸附过滤后出水中SS含量不大于1 mg/L。整套工艺采用PLC自动控制系统，清洗再生采用自身反冲洗，只需每年补充少量过滤介质。

将粗盐水加入折流槽，投加药剂BaCl2、NaOH和 Na2CO3， 使、Mg2+、Ca2+生成 BaSO4、Mg（OH）2和CaCO3，进入混合反应槽充分反应停留1 h后，用泵将粗盐水打入CN过滤器进行固液分离，粗盐水从过滤器的下部进入，经布水板将粗盐水进行均匀分布后，进入悬浮的过滤层。过滤层的滤料是直径1.0~2.0 mm、密度约为水的10%左右的高分子球形材料，它在过滤器中悬浮在盐水的表层，滤层高度为0.5~1.0 m。当粗盐水从下部进入滤层后，悬浮物在滤层的下方被截留，当达到一定程度后，大块的悬浮物就自然脱离滤层，下沉到过滤器底部，清液从上方流出。

因滤料堆积密度较高、均匀性较好，且有静电吸附功能，可保证成品盐水中SS小于1×10-6的要求。运行一段时间后，用PLC主动控制系统打开排泥阀，将聚集在过滤器底部的盐泥排出。在排泥的同时，过滤器上部清液液位迅速下降，下行的清盐水迅速通过过滤层，达到对其反清洗的目的，在排泥期间，系统可保持连续运行。

CN盐水精制工艺设备以2个单元为一组，分前后2级，第1级设备的直径×高度为6.0 m×3.3 m；第2级设备为4.0 m×3.3 m。此设备为定型设备，每组盐水的过滤能力为30 m3/h。所以，使用该设备不需要复杂的计算，只要根据生产规模计算出盐水用量即可选取过滤器的组数。

CN盐水精制工艺的操作较为简单，与传统工艺的操作控制基本相同，需要注意以下几个问题。

（1）杂质离子的沉淀反应必须充分；

（2）盐水流量要相对稳定；

（3）在系统排渣后，过滤器的出水在二三分钟内SS会偏高，该时段的盐水要返回前系统；

（4）经常观察过滤器的出水情况，防止过滤器滤冒出现问题，造成盐水SS超标。

该工艺属上浮式滤料过滤分离，兼有吸附作用，滤料下部形成滤饼层，滤饼层过厚时，下沉排出，由于滤料直径的限制和滤料非固定性，对盐水流量波动要求严格，过滤精度受滤饼厚度影响，对操作要求较高。该工艺流程简单，主要设备单一，具有投资和操作优势。

4 各种盐水固液分离精制工艺技术对比

各种盐水固液分离精制工艺对比如表4所示。

从表4看出，各分离单元效率分配比较合理的是四氟膜和陶瓷膜，四氟膜工艺为重力分离去除50%的杂质，四氟膜去除剩余的50%；陶瓷膜过滤99.9%杂质再由板框去除。其他几种工艺中第1分离单元效率较高，第2和第3分离单元效率较低，浪费了单元操作资源。

各种盐水固液分离精制工艺的工艺参考数对比情况见表5。

综合对比评价各种工艺技术的优势和劣势是很复杂的工作，侧重点不同，评估结果也不尽相同。为简化评估，假设对盐水质量、投资、工艺简洁性、原盐适应性、操作和自动化程度及技术成熟度等6个方面进行评估，平等各项重要性原则，每项按10分计，性能越好分值越高，综合评分表见表6。

通过以上分析可以看出，CN过滤器工艺最简单；从盐水质量上，四氟膜和陶瓷膜法有明显优势。如追求质量和节约投资，可选陶瓷膜过滤；如需要单套大能力和质量保证，可选择四氟膜工艺；如拟投资少、工艺简单，可选择CN或白煤过滤工艺，如果选择工艺成熟，可选择碳素管工艺。

从现在国内装置大型化、行业集中度快速提高趋势看，盐水系统越来越成为安全生产的关键装置。10万t/a与40万t/a烧碱装置对比，如果因为盐水质量影响致使膜运行寿命从3 a减少到2.5 a，损失将分别达到约95万元和380万元，因此，小型装置对投资更敏感，大型装置对质量和操作稳定性要求更高，对投资相对不敏感。

表4 固液分离精制工艺对比表

表5 各种工艺参数比较

表6 各典型过滤工艺技术评估表（每项按10分计，满分60分）

5 盐水固液分离精制技术发展方向

盐水精制工艺的发展是固液分离单元技术发展的必然结果，也是与电解对盐水质量日益提高的要求相适应的，其突出特点是新技术不断采用和创新；盐水质量稳定性提高和工艺简单化；对盐质量的适应能力进一步增强；单套能力和自动化水平大幅度提高。因此，固液分离采用膜法最终过滤是发展方向，而混合固相一次过滤分离，也是今后研究的重点。

盐水固液分离精制的发展方向，是单套装置大型化；自动化水平提高；盐水质量逐步提高，稳定性增强；工艺流程简化；操作简单便捷；助剂量减少；适应不同盐质量；节省投资；不同领域的技术相互融合转移加快；单位占地面积减少。

未来有在如下工艺方面进行交叉技术创新的可能：三相流技术与陶瓷膜结合创新；CN技术与反应澄清桶结合（滤球外排洗涤回充）创新；自动反洗砂滤器填充白煤创新；α纤维素预涂、本体给料与四氟膜法结合创新；超声波反冲与四氟膜或陶瓷膜结合创新。

［1］上海化工学院等.化学工程（第一册）.化学工业出版社，1980.

Ion-exchange membrane electrolysis with salt solid-liquid separation and purification technology compared and development

LIU Guo-zhen
(Shenyang Chemical Group Co.,Ltd.,Shenyang 110026,China)

The solid-liquid separation and purification technology with various brine were analysed and compared,and development of solid-liquid separation and purification technology with various brine was proposed.

brine;solid-liquid separation;purification;development

TQ114.26+1

A

1009－1785(2011)09-0001-07

2011-05-22