HVM膜过滤系统与陶瓷膜系统的特点及应用

王士旭

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

【盐 水】

HVM膜过滤系统与陶瓷膜系统的特点及应用

王士旭

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

盐水精制；一次盐水；HVM膜过滤器；陶瓷膜过滤器

比较了HVM膜过滤系统与陶瓷膜过滤系统的特点及其在氯碱行业中的应用情况。

唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称“唐山三友”)成立于2004年。自公司成立以来，烧碱产能不断提升，截至2016年，烧碱产能已达51万t/a，全部采用离子膜电解装置，其中烧碱系统分别为一线10万t/a、二线17万t/a、三线24万t/a。随着烧碱系统的扩建，一次盐水系统经历了3次大规模配套的装置扩建、2次小规模装置升级，现盐水产能达到凯膜+预处理系统匹配的40万t/a烧碱产能和陶瓷膜系统匹配的24万t/a烧碱产能。

1 HVM膜过滤系统与陶瓷膜工艺简介

1.1 HVM膜过滤系统[1]

在出化盐桶后的化盐水中加入烧碱，在粗盐水槽内混合均匀，由加压泵将粗盐水送入加压溶气罐，在气水混合器中与空气混合，在压力的作用下将空气溶解在粗盐水中。粗盐水在通过文丘里混合器时与加入的絮凝剂氯化铁混合，在进入预处理器后，压力突然下降，粗盐水中的细微气泡附着在悬浮物的表面，使悬浮物的表观密度低于盐水而上浮，形成的浮泥通过上排泥口排出；部分较大颗粒下沉，通过下排泥口排出；清液自清液出口流出。预处理后的粗盐水除去了大部分(90%以上)的镁离子和有机物，但含有大量的钙离子。在后反应槽中加入适量的Na2CO3，充分混合反应30 min以上，除去盐水中大部分的钙离子，再进入缓冲槽。盐水靠重力流入HVM膜过滤器，过滤后的合格盐水流入缓冲槽，加入亚硫酸钠去除盐水中的游离氯，再加入高纯盐酸和纯水调节其pH值为9～11，最后流入一次盐水储罐，通过一次盐水泵送至电解工序。

1.2 陶瓷膜系统简介[2-3]

来自粗盐水储槽的盐水已按工艺要求加入了氢氧化钠，再按工艺要求加入精制剂碳酸钠后，由加压泵送入反应桶；在反应桶中发生精制反应，碳酸钠与粗盐水中的钙离子完全反应生成碳酸钙结晶沉淀，氢氧化钠与粗盐水中的镁离子反应生成氢氧化镁胶体沉淀；完成精制反应的粗盐水自流入中间槽，加入次氯酸钠后，由无机膜过滤供料泵送出，经粗盐水过滤器滤除粒径大于1.0 mm的机械杂物后，送往无机膜过滤单元。无机膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方式，用膜过滤进料泵将粗盐水料液送入粗过滤器，经循环罐，再经膜过滤循环泵送入无机膜过滤器的一级过滤组件进行过滤，自一级组件出来的浓缩液进入二级过滤组件进行过滤，自二级过滤组件出来的浓缩液进入三级过滤组件进行过滤。自无机膜过滤器三级过滤组件浓缩液出口流出的浓缩盐水按比例以一定的浓度排出一小部分进入盐泥池，其余的返回循环罐，与供料泵送来的粗盐水混合，用于调整进料液的固液比，实现控制浓缩液含固量和保证膜面流速的目的，再由过滤循环泵返回无机膜过滤器内循环过滤。各级过滤组件过滤出的精制过滤盐水通过无机膜过滤器各级渗透清液出口排出，在静态混合器加入亚硫酸钠消除游离氯后，加盐酸调整pH值；合格的精盐水进入原系统的精盐水槽。

2 HVM膜过滤系统与陶瓷膜系统对比

2.1 现场布局

HVM膜过滤系统占用空间及面积较大，匹配40万t/a烧碱装置的凯膜+预处理系统占地面积约14 000 m2，加压溶气罐及精制剂高位槽高度为24.5 m。陶瓷膜系统占用空间及面积较小，唐山三友匹配24万t/a烧碱装置的陶瓷膜系统占地面积约1 000 m2，陶瓷膜主体设备安装高度为5.5 m。在粗盐水槽前两个系统工艺相同。如果陶瓷膜系统扩建，可在HVM膜过滤系统的基础上进行。

2.2 除杂方式及原盐指标要求

HVM膜过滤系统利用预处理器先除镁，再用凯膜除钙。即先除镁后除钙，最佳钙镁含量比例的要求为2∶1。HVM膜过滤系统排泥方式为间歇性排泥，即通过上排泥及下排泥将粗盐水中的镁、有机物及泥沙排出系统，凯膜通过反冲及排渣将钙排出系统。陶瓷膜系统同时去除钙镁，对原盐中的钙镁指标没有要求。陶瓷膜系统排泥方式为持续性排泥，为保证陶瓷膜系统出液正常，陶瓷膜含固质量分数须保持在10%～20%，因此，须持续性地外排浓缩液，保证陶瓷膜运行稳定。

2.3 盐水产量稳定性

HVM膜过滤系统中的后反应槽虽然是反应槽，但形成的碳酸钙颗粒较大，导致部分碳酸钙沉降，造成反应槽出液管道堵塞。管道清理周期约1年1次，可利用大修时间进行停车清理。陶瓷膜系统的无机膜过滤器在长时间运行后，因膜表面的污染可能会导致通量变化，进而使其过滤能力下降，须对膜表面进行再生，使膜通量得到恢复，使膜过滤能力达到起始状态。再生的方式为化学清洗。化学清洗采用质量分数为10%～15%的盐酸对膜进行化学清洗，使膜面彻底清洁，完全恢复过滤通量，清洗周期为15天1次，每次酸洗时间为5 h。

2.4 系统排水量

(1)HVM膜过滤系统。预处理器每班每台每次上排泥10 m3，上排泥量为120 m3/d；每班每台每次下排泥20 m3，下排泥量为120 m3/d。预处理器排泥总量(V1)为：

V1=120+120=240(m3/d)。

凯膜排渣废水量(V2)为：

V2=1.2×(24÷1.5)×10=192(m3/d)。

HVM膜过滤系统排泥总量(V3)为：

V3=V1+V2=240+192=432(m3/d)。

(2)陶瓷膜排泥废水(V4)。陶瓷膜满负荷情况下3N-402AB排泥量为25 m3/h，3N-402C排泥量为25 m3/h，则：

V4=(25+25)×24=1 200(m3/d)。

须注意：陶瓷膜排泥量受盐质变化影响较大。

3 HVM膜过滤系统与陶瓷膜系统优势总结

3.1 HVM膜过滤系统优势[2]

HVM膜过滤系统优势有如下5方面：①工艺流程简单，操作简便，与传统工艺相比，大大降低了操作人员的劳动强度；②过滤精度稳定、盐水质量稳定；③处理能力大；④检修或更换膜组不影响系统流量；⑤系统排污量低。

3.2 陶瓷膜系统优势[3]

陶瓷膜过滤系统优势有如下5方面：①优质盐水中的ρ(Ca2+)+ρ(Mg2+)<1 mg/L，ρ(SS)<0.5 mg/L；②无需絮凝剂，节约成本，减少杂质的带入量；③占地面积小(新项目可减少30%以上的一次盐水投资费用)；④对原盐中钙镁含量要求较低，能处理镁含量严重高于钙含量的原盐；⑤反应流程短，无需浮上桶，同时加入两碱，直接过滤。

4 结语

HVM膜过滤系统与陶瓷膜系统各有优缺点，氯碱企业可根据自身情况选择适宜的一次盐水精制工艺。

[1] 张家杰.膜分离技术在盐水精制中的应用[J].精细与专用化学品，2006(6)：8-9.

[2] 王强，孙占瑞，韩飞.陶瓷膜盐水精制技术的应用[J].中国氯碱，2010(6)：5-6.

[3] 李继周，李乐舜，马英峰，等.陶瓷膜盐水精制装置运行总结[J].中国氯碱，2009(10)：10-12.

[编辑：费红丽]

Characteristics and applications of HVM membrane filtration system and ceramic membrane filtration system

WANGShixu
(Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co., Ltd., Tangshan 063305, China)

brine refining; primary brine; HVM membrane filter; ceramic membrane filter

The characteristics of HVM membrane filtration system were compared with those of ceramic membrane filtration system. The applications of the two systems in chlor-alkali industry were summarized.

王士旭(1987—)，男，助理工程师，2011年毕业于河北科技大学，现就职于唐山三友氯碱责任有限公司。

2016-12-27

TQ114.261

B

1008-133X(2017)04-0006-02