无机膜盐水精制中出现的问题及解决方案

王士旭

(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(简称“唐山三友”)成立于2004年，目前烧碱产能达54万t/a，配套一次盐水精制采用两套精制工艺，一套为预处理器+膜过滤工艺，另一套为无机膜盐水精制工艺，即陶瓷膜工艺。

1 无机膜盐水精制工艺流程

唐山三友两套盐水精制系统共用1套化盐系统，是由粗盐水储槽开始的，所以以下内容由粗盐水储槽开始介绍陶瓷膜盐水精制工艺流程(如图1～图3所示)。

图1 陶瓷膜过滤系统反应部分工艺流程Fig.1 Process flow of reaction section of ceramic membrane filtration system

图2 陶瓷膜过滤系统粗滤部分工艺流程Fig.2 Process flow of rough filtration section of ceramic membrane filtration system

图3 陶瓷膜过滤系统膜过滤部分工艺流程Fig.3 Process flow of filtration section of ceramic membrane filtration system

来自粗盐水储槽的粗盐水已按工艺要求加入了氢氧化钠，用加压泵送入前反应槽，再按工艺要求加入碳酸钠后，进入后反应槽，在反应槽(3R-401D/E)中发生精制反应。完成精制反应的粗盐水自流入中间槽(3V-406C)，再加入次氯酸钠，然后用粗盐水进料泵(3P-402A/B)加压，经粗盐水过滤器(3N-403A/B/C)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三级串联“错流”[1]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先经循环罐(3V-418)，再经膜过滤循环泵(3P-403)先送入无机膜过滤器(3N-402A/B)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(3V-418)与供料泵(3P-402A/B)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(3P-403)回到无机膜过滤器(3N-402)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(3N-402)各级渗透清液出口管线排出。在静态混合器(3MX-401)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有系统的精盐水槽V-409。

2 反应系统的问题及解决措施[2]

盐水中间槽罐体防腐材质为玻璃鳞片，进陶瓷膜粗盐水游离氯质量浓度的控制指标为20～40 mg/L，次氯酸钠加入点位置为盐水中间槽的顶部。通过机械搅拌，将次氯酸钠混合均匀，搅拌防腐材质同样为玻璃鳞片。

(1)高浓度次氯酸钠会破坏防腐层，导致罐体出现盐水泄漏，并破坏搅拌。

(2)在罐体出现泄漏后，更改了中间罐液位的控制。液位过低后空气进入了陶瓷膜系统，影响了陶瓷膜的正常运行。

(3)搅拌桨叶受腐蚀而脱落，造成粗盐水中的泥沙大量沉积，导致液位计显示失真。

(4)中间槽内液位不足，进而陶瓷膜供料泵进料量不足，导致陶`瓷膜进口压力高高限(LL)联锁停车。

解决措施：2015年，唐山三友将盐水中间槽材质升级到钛材，从根本上解决了上述问题。

3 粗过滤系统的问题及解决措施

(1)粗过滤器处自动阀采用挠性阀，粗过滤器排渣自动阀处于常关状态。由于仪表气压力高于盐水压力，挠性阀内胆出现破损时造成系统内部进气，若不及时发现会造成陶瓷膜膜管破损,进而导致盐水指标不合格。

改进措施：更改挠性阀为切断蝶阀，避免了仪表气进入系统内部。

(2)粗过滤器滤芯破损造成陶瓷膜停车检修，粗过滤器滤芯破损后陶瓷膜出现一级进口压力迅速增加且一、二级压差增加，陶瓷膜循环量降低同时渗透侧出液量降低。遇到此种情况，须停车清理陶瓷膜一级进口；同时，查找破损滤芯，并进行更换。

处理措施：定期拆检清理滤芯，加强陶瓷膜进口压力监控。

(3)粗过滤器内滤芯过滤孔径为1 mm，系统内泥沙或其他机械性杂质含量过多，杂质沉积后造成粗过滤器反冲管线堵塞，进而造成过滤器反冲时无效果。当粗过滤器堵塞到一定程度时会造成陶瓷膜进口压力LL而导致陶瓷膜联锁停车。

处理措施：加强DCS监控。一旦出现供料泵电流升高、陶瓷膜进口压力降低的情况，就要执行粗过滤器强制反冲。

(4)陶瓷膜停车检修时，粗过滤器内的盐水未放净，气温较低时造成粗过滤器内盐水结晶，并堵塞粗过滤器，导致循环罐压力不足，陶瓷膜系统无法开车。

处理措施：停车后将过滤器内的盐水放净，避免盐水温度降低而形成结晶。

4 陶瓷膜过滤系统的问题及解决措施

(1)陶瓷膜反冲阀门卡顿未关闭到位。由于反冲罐压力高于陶瓷膜渗透侧压力，造成反冲罐内盐水持续进入陶瓷膜系统，反冲罐液位LL导致陶瓷膜联锁停车；反冲罐补液阀门内漏，陶瓷膜反冲罐补液来自一次盐水泵出口。陶瓷膜反冲罐压力高于一次盐水泵出口的压力，反冲罐补液阀门内漏造成反冲罐液位下降，陶瓷膜联锁停车，反冲罐液位LL联锁可靠地保证了陶瓷膜的稳定运行。出液的一次盐水钙镁含量超标，原因是陶瓷膜膜管冲刷严重或破损。截至2017年10月，共出现过3次陶瓷膜钙镁含量超标：一期陶瓷膜出现过2次，二期陶瓷膜出现过1次。

改进措施：将陶瓷膜膜管进出口调换，将进口防冲刷的钛板更换为聚四氟乙烯端头，增加钙镁在线分析仪。

(2)原盐中含有较多线性杂质，粗过滤器无法将此类杂质完全过滤。穿过粗过滤器的杂质堵塞到陶瓷膜一级进口，随着堵塞物的逐渐增加，陶瓷膜进口压力增加，陶瓷膜循环量不足而导致陶瓷膜精制能力下降。当出液实际流量低于设定流量时，陶瓷膜出液阀门开度会逐渐增加至100%全开；当陶瓷膜反冲时出液阀门关闭不及时会造成反冲罐液位LL，导致陶瓷膜联锁停车。

改进措施：定期清理陶瓷膜一级进口，缩短了粗过滤器的反冲周期。

(3)粗盐水中钙含量增加或碳酸钠加入量不足，导致粗盐水中过碳酸钠量降低，粗盐水中钙离子未及时与碳酸钠反应而形成碳酸钙，导致游离的钙离子通过陶瓷膜，造成一次盐水钙含量超标。

改进措施：停止运行陶瓷膜系统，增加系统排泥量；提高碳酸钠加入量，在碳酸钠含量达到指标时重新开启陶瓷膜；增加过碱分析仪及钙镁分析仪，及时发现和处理异常情况。

陶瓷膜出液量不足原因：游离氯含量控制偏低、排泥量偏低，都会造成含固量增加、陶瓷膜到酸洗周期缩短、陶瓷膜循环量不足等。

5 结语

唐山三友对陶瓷膜硬件设施进行改进，提高了生产指标监控水平，也提高了陶瓷膜生产系统运行稳定性；通过联锁程序设置，保证事故状态下膜管不受损伤。通过上述努力，保证了陶瓷膜过滤系统为电解工序提供稳定合格的一次盐水。