无机陶瓷过滤膜运行总结

刘 超

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯碱有限责任公司首期烧碱装置于2005 年投产，截至2017 年烧碱产能达50 万t。该公司全部采用离子膜法制碱工艺，随着烧碱产能提升，一次盐水工序也在原有建设基础上，通过设备换代、技术革新、采用新工艺提高盐水产能来满足生产需求，目前形成预处理器+凯膜、陶瓷膜共同运行的模式。较预处理器+凯膜生产模式，陶瓷膜盐水精制系统的流程明显缩短，设备数量、体积也大幅度减少，占地和建筑相应投资减少且对原盐的指标要求低于预处理器+凯膜系统，通过陶瓷膜代替传统凯膜预处理器产能，符合该公司当前“吃粗粮”、降成本的发展要求。

1 无机膜过滤系统

1.1 工艺流程介绍

来自粗盐水储槽的盐水按工艺要求加入氢氧化钠，用加压泵各自送入前反应槽，并按工艺要求加入精制剂碳酸钠后进入后反应桶，在反应槽中发生精制反应，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进入中间槽再加入次氯酸钠，然后用无机膜过滤供料泵经粗盐水过滤器滤除大于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3 级串联“错流”过滤方式，由膜过滤进料泵送来的粗盐水料液进入粗过滤器经循环罐、膜过滤循环泵先送入无机膜过滤器一级过滤组件过滤，一级组件出来的浓缩液进入二级过滤组件过滤；二级过滤组件出来的浓缩液进入三级过滤组件过滤。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和浓度排出一小部分进入盐泥池，其余的回到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，然后经过滤循环泵回到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管线排出，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，合格后的精盐水进入原系统的一次盐水。

1.2 运行程序

运行程序包含粗过滤器过滤和反冲、无机膜过滤器渗透和反冲、反冲罐补液程序。其中，达到计时器结束时，粗过滤器逐个反冲。反冲时间间隔可根据运行情况更改。

1.3 陶瓷膜正常渗透和反冲系统

渗透状态：无机膜过滤器正常运行状态：一级渗透液阀、二级渗透液阀、三级渗透液开启；一级反冲阀、二级反冲阀、三级反冲阀、膜排气阀关闭。

反冲系统：共三级渗透，每级渗透均由各自渗透侧出液。

一级渗透反冲：一级渗透液阀关、一级反冲阀开，反冲后一级渗透液阀开、一级反冲阀关；

二级渗透反冲：二级渗透液阀关、二级反冲阀开，反冲后一级渗透液阀开、二级反冲阀关；

三级渗透反冲：三级渗透液阀关、三级反冲阀开，反冲后三级渗透液阀开、三级反冲阀关。

（注：各级反冲时间可根据实际运行情况调整，一般控制在5～8 s）

补液程序：补液条件直接取决于反冲罐液位，即反冲罐液位的报警值设定后通过联锁程序来确定补液。补液前补压阀门关闭，泄压阀门打开。反冲罐补液程序启动，补液自动阀控制。

2 陶瓷膜联锁控制系统

为确保证陶瓷膜安全平稳运行并保护本体膜管，延长陶瓷膜运行时间及膜管使用寿命，通过生产运行总结对陶瓷膜的自动运行设置了相应的联锁装置。盐水陶瓷膜控制联锁见表1。

表1 盐水陶瓷膜控制联锁

3 运行特点

3.1 优势

（1）工艺流程短，节省占地及费用，采用该技术，整个盐水精制系统的流程大幅缩短，设备也大幅减少，占地和建筑面积小。该技术特别适用于改扩建项目或扩产项目，利用现有盐水装置的闲置场地及厂房、建筑，就能够完成一次盐水增产的目的。

（2）过滤盐水质量高，陶瓷膜过滤精度高，由于无机膜平均过滤孔径为40 nm，且孔径分布窄，过滤后盐水中的Ca2++Mg2+≤1 mg/L、SS≤0.5×10-6，盐水质量稳定。

3.2 缺陷或不足

（1）酸洗操作时间长、操作繁琐，陶瓷膜酸洗操作时为保证酸洗效果，在酸进入陶瓷膜酸循环一定时间后逐级打开渗透下排液阀，酸洗单个机腔，酸洗前后还要逐级进行水洗操作，大大增加了操作的繁琐与劳动量。

（2）线性杂物易堵塞膜管进口，影响膜组正常运行，原盐中附带的许多杂物，如草根、石渣、木屑、纤维网丝等，在进膜之前均安装粗过滤器进行拦截。粗过滤器滤网拦截1 mm 孔径以上杂物，但如草根、纤维网丝等细长线状杂物会有部分通过滤网进入膜体。而细小丝状物在进入通道与碳酸钙等形成搭桥，从而堵塞膜通道逐渐堵塞膜进口，造成陶瓷膜进口压力增加、循环量减小、产量下降。

（3）陶瓷膜装置的潜在风险，设备结构紧凑、膜管老化或破损造成盐水指标不合格，单机检修时间长。

4 结语

无机陶瓷膜过滤工艺流程短，生产合格盐水周期短，短时间内就可快速弥补盐水供应不足问题；预处理系统抗泥沙不溶物性能力强，在盐中不溶物较多时短暂提高预处理器运行量防止陶瓷膜堵塞淤积。如何发挥陶瓷膜短流程生产优势，与传统处理系统形成产业互补，降低一次盐水运行成本，维持生产的高效、可靠性是关键。通过运行摸索，该生产系统运行稳定可靠，经济效益明显。