60万t/a离子膜烧碱项目一次盐水系统方案选择

王家忠，司马飞

（山东金岭集团有限公司，山东 东营 257300）

江苏富强新材料有限公司（以下简称江苏富强）为山东金岭集团下属全资公司，位于江苏省淮安盐化新材料产业园区，集团公司为了进一步拓宽经营领域，壮大企业规模，推动跨越发展，立足当前，着眼长远，制定了新一轮发展规划，决定利用淮安丰富的盐矿资源和优越的发展环境，在淮安盐化新区投资建设离子膜烧碱项目、甲烷氯化物项目、双氧水项目、双氧水法环氧丙烷项目、苯胺项目、环氧氯丙烷项目、专业码头航运项目、盐矿开采管道项目。项目分两期建设，一期达产后，将实现销售收入200亿元。其中一期烧碱配套盐水系统规模60万t/a。

项目建设初衷就是为了充分利用地下卤水矿资源，大力发展盐化工循环产业，为了最大程度的利用卤水矿资源，一次盐水系统方案显得尤为重要。

1 卤水指标

根据实地盐矿的情况，分时间及地点多次采集汇总，确保盐矿数据的准确，具体参数见表1。

表1 卤水矿主要性能参数 g/L

通过表1可以看出，整体盐矿参数稳定，盐含量符合项目预测，针对以上参数，项目组制定了多个方案来选择，进行讨论，包括从配置上、运行成本等多方面进行考察，最终确定最佳方案。

2 一次盐水系统方案的选择

（1）方案一：离子膜淡盐水全部返井工艺。根据装置规模需要的一次盐水量约为750 m3/h，考虑到卤水矿为钠型矿，富含大量的硫酸根离子，首先考虑卤水直接冷冻去除大部分硫酸根离子或添加一定量的钙离子沉淀分离，经核算，均不经济。若采用冷冻方法，需要将卤水降温至0度附近，这需要耗费大量冷量，后期还需要蒸汽升温；对于钙离子法去掉卤水中硫酸根离子，需要添加大量的CaCl2（目前市场均价为1000元/t）。该工艺方案流程简单，但运行费极高，且卤水矿距离装置还有较远距离，经过讨论放弃该方案。

（2）方案二：卤水全部真空制盐。卤水经过净化之后，进行真空制盐，淡盐水化盐，经过反应进入一次盐水过滤器，主要流程框架图见图1。

图1 卤水全部真空制盐流程图

本工艺方案流程简单，但卤水精制需要消耗大量蒸汽，能耗高。

（3）方案三：淡盐水经MVR浓缩回到一次盐水系统方案。结合目前氯碱行业最新的技术，采用淡盐水MVR浓缩技术来实现整体工艺的运行，不仅可以节省蒸汽消耗，而且对整体系统平衡起到重要作用，该方案中为了平衡系统中过量的硫酸根，采取部分卤水和淡盐水混合的方式进行膜法除硝，这样既保证了进膜法除硝的盐水浓度控制在230～250 g/L，还可以保证硫酸根浓度大于14 g/L，达到最佳的膜法除硝的条件。随后经过膜法除硝的渗透液进入MVR浓缩至305 g/L，然后进入一次盐水反应系统，进入膜过滤器，3种方案对比见表2。

通过表2对比，发现第三种方案运行成本最低，而且还避免离子富集等不稳定因素。

在方案三的基础上，对于膜法除硝之后的浓缩液的处理，有2个方案讨论。

（1）SST+MRO+MVR+盐硝联产。卤水经过除氨以后，经两级反应直接用泵送至一次盐水过滤器，合格的一次盐水经电解后与部分卤水混合去膜法除硝，膜法除硝后的渗透液经MVR进入反应系统，膜法除硝后的浓缩液进入盐硝联产，盐硝联产产出的NaCl送回系统化盐使用，元明粉外销。

表2 3种方案对比表

（2）SST+MRO+MVR+热蒸发元明粉，卤水经过除氨以后，经两级反应直接用泵送至一次盐水过滤器，合格的一次盐水经电解后与部分卤水混合去膜法除硝，膜法除硝后的渗透液经MVR进入反应系统，膜法除硝后的浓缩液进入冷冻单元，冷冻单元产出的十水芒硝，利用热法溶解蒸发，产元明粉外销，见图2。

图2 卤水制盐产生元明粉工艺简图

通过对比，可以看出方案二更具有综合优势，项目组最终决定采取淡盐水去MVR+冷冻+热蒸发的方案。2种方案运行对比见表3，最终采用的方案框架图见图3。

3 一次盐水工艺的选择

该项目一次盐水过滤工艺采用是无预处理器工艺，工艺简单，无预处理、粗过滤等辅助工艺，精制反应之后进行一步过滤，大大减少了操作难度。同时工艺过滤过程属于终端过滤，过滤排渣中固含量高，浓缩倍数可以达到50倍以上，盐泥无需二次浓缩增稠，可以直接进行盐泥压滤，大大提高盐泥压滤的效率，彻底解决错流过滤过程带来的浓缩比例小（浓缩倍数增加会带来精盐水产量下降）、盐泥固含量低需要二次增稠的弊端。不同工艺对比见表4。

表3 以上两种方案的运行对比

图3 最终方案简图

采用无预处理HW新工艺，节省了4台预处理器系统的投资，整体项目节省两千多万元。

采用无预处理HW新工艺，该工艺另一个优点为低压终端过滤，过滤压力仅有10～20 kPa，非常低，对应电耗也大幅降低，见表5。

表4 一次盐水不同工艺对比

表5 不同工艺电耗对比表

通过对比，年节省电费六十余万元。

一次盐水过滤系统采取两条线单独过滤的方式，line1为800 m3/h，精制过滤后进入离子膜电解，line2为300 m3/h精制过滤后和离子膜来的淡盐水一起进入膜法除硝。两条线可以根据产量需求及卤水中硫酸根量的变化适当调整，为整体一次盐水系统稳定运行打下了坚实的基础。

4 膜法除硝工艺的选择

国内目前主流的膜法除工艺均分为3个单元，即预处理、膜过滤及冷冻单元。考虑到膜法除硝的规模较大，为了节省冷量消耗，冷冻单元采取双效结晶的方式来提高效率。

5 结语

一次盐水系统平稳运行是离子膜长周期稳定运行的重要保证，对氯碱生产起着举足轻重的作用，本盐水系统较以往复杂程度高、联动性强，在项目之初考虑的尽量详细，对方案的优缺点的深入探讨显的更加有意义。经过多方考察及多个方案的核算及讨论，最终选择出了最优方案，为集团公司战略发展打下了坚实的基础。