膜法脱硝工艺特点的比较及应用效果分析

张永璞,马占平,王小博,邓建民,杨国强

(宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏 石嘴山 753202)

1 现状介绍

宁夏英力特化工股份有限公司(以下简称“英力特化工”)于2012年建设投运300 kg/h膜法脱硝A装置, 2016年开始建设350 kg/h膜法脱硝B装置，于2017年1月正式投运。两套装置是由不同厂家进行设计开发的，各有其特点。笔者简要介绍了A、B两套装置在设计和运行方面的不同之处。

2 膜法脱硝流程简述

通常采用的膜法脱硝流程主要分为3个单元:淡盐水预处理单元、纳滤膜浓缩单元和富硝盐水冷却结晶分离单元。自电解脱氯后的淡盐水送至脱硝装置淡盐水储槽，在淡盐水储槽添加HCl和Na2SO3溶液，以调节盐水的pH值和ORP值；淡盐水再经加压泵输送，通过两级冷却器，分别与贫硝液和循环水换热，回收盐水的热量并降低盐水的温度；再经活性炭过滤器和保安过滤器处理，高压泵加压后送入纳滤膜单元。所产贫硝液与淡盐水换热后，去一次盐水工序化盐；富硝液被循环母液预冷后进入结晶槽，在槽内与循环母液混合，形成过饱和溶液，产生的晶体沉降在结晶槽锥体下部，浓缩后的晶浆经泵输入至旋液分离器。晶浆再次提浓后进入离心机，出旋液分离器和离心机的清液返回结晶槽，出离心机的固相为产品Na2SO4·10H2O，外运处理。

3 运行中指标控制

4 膜法脱硝装置不同工艺设计

4.1 淡盐水预处理单元

B装置调节盐水pH值和ORP值采用双路自动调节方式，分别在淡盐水储槽入口和出口管线添加HCl和Na2SO3溶液，以活性炭过滤器出口的pH值和ORP值为基准，跟踪调节HCl和Na2SO3溶液加入控制阀门的开度。

4.2 纳滤膜浓缩单元

A装置共有9组膜组件，采用5∶3∶1的三级过滤排列方式，出一级膜的浓缩液利用余压进入二级膜，二级浓缩液经加压泵后进入三级膜，产水贫硝液汇总后进入后工序；加压泵压力控制在2.5 MPa，一级加压泵配套的电动机功率为75 kW，二级加压泵配套的电动机功率为30 kW，总配套电动机功率为105 kW。B装置膜法脱硝的12组过滤膜采用8∶4两级过滤排列方式；出一级膜的富硝液利用余压进入二级膜，高压泵压力控制在1.2 MPa左右，总配套电动机功率为110 kW；取消了二级高压泵，过滤压力控制在低压，不仅缩短流程、降低能耗，并且有助于延长膜的使用寿命。

4.3 冷却结晶分离单元

4.3.1 富硝液进结晶器前进行预冷处理

A装置膜法除硝系统的富硝盐水温度在30 ℃左右，通过管道分布进入结晶器，温度控制在5 ℃；结晶器液位升高后，富硝盐水溢流至淡盐水储槽；B装置将清液循环泵出口分出的低温盐水支流与富硝盐水进行热交换，冷却的富硝液在温度降至18 ℃后进入结晶器；温度升高后的清液返回淡盐水储槽。B装置的富硝盐水温度低，冷却速率随之降低,有利于晶体平均粒度的增大[1]，易于固液相分离。

4.3.2 通过旋液分离器提浓进离心机的晶浆

B装置取消了沉硝槽，为避免过稀的液体进入离心机，在离心机进口前增加旋液分离器，利用离心沉降作用分离出悬浮液。

夹带结晶体的悬浮液经入口管由切向进入圆筒,向下作螺旋运动,晶体颗粒受惯性离心力作用被甩向器壁,并利用重力作用降至锥底，提高了锥底部排出晶浆的含固量；清液或含较小颗粒的液体则会形成上升的内螺旋流，由旋液分离器顶溢流管排出。

4.3.3 在结晶槽中添加烧碱溶液

脱氯后淡盐水pH值为9～11，在淡盐水储槽前后添加盐酸，控制其pH值在5～7。由于淡盐水中微量游离氯与活性炭反应，产生的二氧化碳溶解在盐水中，造成pH值下降，但碱性条件有利于Na2SO4·10H2O的结晶，因此，要在结晶槽中添加NaOH溶液，以控制结晶槽的pH值。

4.3.4 过饱和度和晶浆沉降的不同控制工艺

4.3.5 冷却器采用清洗液的输出途径

A装置母液换热器中的清洗液浓度升高后，返回淡盐水储槽，清洗液采用脱盐水补充；B装置采用贫硝液作为换热器清洗液(用于清洗晶浆管线)，清洗晶浆管线后的清液进入结晶槽。清洗液温度约为35 ℃，结晶槽中温度为5 ℃，大量清洗液进入结晶槽，使结晶槽温度上升，影响晶体形成。

5 结语

通过对膜法脱硝工艺进行比较研究，分析不同工艺及控制方式对设备运行及节能降耗造成的影响，认为低压法膜过滤利于降低能耗和延长膜的使用寿命；两级分离和降低过饱和度利于延长清液冷却器的清洗周期。

英力特化工通过分析工艺的优缺点，确定有利的后续改进方案。