一次盐水HW精制改造经验

第５３卷第４期　２０１７年４月　氯　碱　工　业　Ｖｏ１．５３，Ｎｏ．４　Ａｐｒ．，２０１７　Ｃｈｌｏｒ——Ａｌｋａｌｉ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　一次盐水ＨＷ精制改造经验　陈克华　，危振添　（福建省东南电化有限公司，福建福清３５０３０９）　［关键词］盐水精制；一次盐水；ＨＷ精制工艺；ＳＳＴ膜；改造经验　［摘要］阐述了福建省东南电化有限公司一次盐水工艺由传统道尔澄清桶砂滤器工艺改为ＨＷ工艺的运行　［文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００８—１３３Ｘ（２０１７）０４—０００８—０５　状况，分析了两种工艺的优缺点，总结了改造后的运行经验及进一步的细节优化，使之更好地为后续工艺服务。　［中图分类号】ＴＱｌｌ４．２６１　Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＨＷ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ＣＨＥＮＫｅｈｕａ．ＷＥｌ　Ｚｈｅｎｔｉａｎ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｑｉｎｇ　３５０３０９，Ｃｈｉｎａ）　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ；ｐｒｉｍａｒｙ　ｂｒｉｎｅ；ＨＷ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ＳＳＴ　ｍｅｍｂｒａｎｅ；ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｊｉａｎ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　ＨＷ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　Ｄｏｒｒ　ｃｌａｒｉｆｙｉｎｇ　ｔａｎｋ　ａｎｄ　ｓａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｆｏｒ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＨＷ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ａｙｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｕｎｎｉｒｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｔａｉｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ｂｅｔｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｂｒｉｎｅ．　福建省东南电化有限公司（以下简称“福建东　南电化”）由福州市区搬迁到福清江阴工业集中区，　构成ｌ２万ｔ／ａ离子膜法烧碱、１０万ｔ／ａ　ＰＶＣ及１０万　ｔ／ａ　ＴＤＩ生产系统。烧碱装置２０１３年开车运行，配　套的一次盐水工艺为道尔澄清桶＋砂滤器＋碳素管　过滤工艺。开车运行后，由于澄清桶稳定性差、易反　浑，砂滤器陶瓷砂造成硅铝含量高，碳素管运行不稳　定等问题造成盐水质量不稳定，对离子膜使用寿命　有重大影响。因此，福建东南电化于２０１５年启动盐　器，增加ＳＳＴ膜过滤器及配套的调节控制系统，直接　采用从澄清桶高位溢流到过滤器、出水调ｐＨ值及　加亚硫酸钠去除游离氯的ＨＷ盐水精制工艺。　经过前期预制准备，２０１６年６月，福建东南电　化利用短短大修停车１０天时间完成了改造并入系　统，并一次性开车成功投入使用，革命性地改善了盐　水质量。　１　四大盐水精制工艺总体对比介绍　盐水精制工艺主要有传统的道尔澄清桶＋砂滤　器＋碳素管工艺、带预处理器的凯膜工艺、带粗过滤　器的陶瓷膜工艺及ＨＷ盐水精制工艺。　水工艺改造项目。目前，国内比较成熟的一次盐水　工艺有凯膜、陶瓷膜及近几年才工程化的ＨＷ盐水　精制工艺，通过与各供应商详细交流及各工艺实地　业绩考察，虽然这３种工艺运行效果都很不错，但出　于对改造成本、运行成本及操作便捷等方面考虑，最　后，福建东南电化选用了山东布莱恩化工技术有限　公司的ＨＷ工艺。取消原来的砂滤器、碳素管过滤　（１）传统的道尔澄清桶＋砂滤器＋碳素管工艺　在早期的隔膜电解槽工艺中运用广泛（如图１所　示）。　［作者简介］陈克华（１９７９一），男，工程师，２００３年毕业于天津大学过程装备与控制工程专业，现任福建省东南电化股　份有限公司烧碱车间主任。　［收稿日期］２０１７－０１—１２　８　第４期　陈克华等：一次盐水ＨＷ精制改造经验　戈尔公司与ＬＩＪ东布莱恩化工技术有限公司联合推出　的新一代无预处理器的盐水精制工艺，只经常规的　加碳酸钠、烧碱处理；并加入微量次氯酸钠，直接通　过ＳＳＴ膜过滤出合格盐水；再经过ｐＨ值调节及去　除游离氯后，直接进入螯合树脂塔。其泥浆浓缩倍　率高。　图１传统盐水工艺流程　Ｆｉｇ．１　Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　ｏｆｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　但是，由于澄清桶易反浑，砂滤器瓷砂在碱性盐　水中易溶解出硅铝、碳素管过滤器预涂失败等缺陷　会给高要求的离子膜电解系统制造麻烦，因此，传统　的盐水工艺已逐步退出离子膜电解市场。　（２）凯膜工艺…（如图２所示）在目前的盐水精　制工艺中有一定占有率，须利用三氯化铁及加压溶　气在预处理器中去除氢氧化镁才能通过凯膜过滤出　合格的精制盐水。虽然凯膜工艺能满足离子膜电解　对盐水质量的需求，但三氯化铁控制不当会造成盐　水中的铁离子含量超标。如果预处理器出现异常，　也将给后续工序造成重大影响；另外，运行成本较　高。　淡盐水、水蒸汽加热原盐　ｌ垡垫垄　｝＿—工＿－１垡　Ｈ蔓垦查墨卜　壁塑　！ｈ　亚硫酸钠除游离氯、盐酸调ｐＨ值　Ｎ　ｏｓ　三氯化Ｉ铁　图２凯膜盐水工艺流程　Ｆｉｇ．２　ＨＶＭ　ｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　（３）陶瓷膜过滤工艺　（如图３所示）也有很大　的市场占有率，只要先经过粗滤即可通过陶瓷膜过　滤出合格盐水。陶瓷膜过滤工艺属于比较简单的盐　水精制工艺，近几年发展迅速。但其泥浆的浓缩倍　率低，造成盐泥压滤压力大。因属于加压过滤，故障　率相对其他工艺高，维修麻烦。该工艺动力电成本　也较高。　淡盐水、水　原盐　Ｎａ０Ｈ、．ＮａＣ１０　Ｎ　ｏ３　图３陶瓷膜盐水工艺流程　Ｆ．ｇ．３　Ｃｅｒａｍｉｃ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｂｒｉｎｅ　ｒｅｎｎｍｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌｆｏｗ　（４）ＨＷ盐水精制工艺　（如图４所示）为美国　亚霜　酸钠除游离氯、盐酸调ｐ瞪　图４改造后的ＨＷ盐水工艺流程　Ｆｉｇ．４　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＨＷ　ｂｒｉｎｅ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　２东南电化改造的ＨＷ盐水精制工艺　２．１主要设备参数　因属改造项目，ＳＳＴ膜之前除加入微量次氯酸　钠的设备，其他全部利旧，仅在出澄清桶后增加２台　型号为ＡＵＴＯ一２６４一ＮＢＰ—ＣＳＥ—ＬＡ—ＳＳＴ的膜过　滤器（简称“ＳＳＴ膜过滤器”）及配套的控制系统。　ＳＳＴ膜过滤器介绍：１２万ｔ／ａ烧碱加上设计余　量，按一次盐水流量１８０　ｍ　／ｈ，选择２台ＤＮ２３００的　ＳＳＴ膜过滤器。即每台２５０组ＳＳＴ膜，每组ＳＳＴ膜　过滤通量０．２５　ｍ　／（ｈ・ｍ　），则１台过滤器流量为：　Ｑ＝２５０　ｘＯ．２５　ｘ　１．６＝１００（ｉｎ　／ｈ）。　２台过滤器则为：　１００×２＝２００（ｍ　／ｈ）。　正常运行时，２台即可满足一次盐水１８０　ｍ。／ｈ　的需求。单台过滤器结构性能及运行数据见表１。　表１　单台过滤器结构、，眭能及运行数据　Ｔａｂｌｅ　１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　ａ　ｆｉｌｔｅｒ　２．２改造整套工艺设备及辅料增减　２．２．１　设备　（１）增加：２台ＳＳＴ膜，１个次氯酸钠高位槽，１　９　氯　碱　工　业　２０１７血　台反洗泵；　量浓度约为Ｏ．４　Ｌ，碳酸钠质量浓度不低于０．６　（２）减少：２台砂滤器，２台碳素管过滤器，１个　３７０　ｍ　盐水储槽，２台碳素管盐水供液泵，１台反洗　泵，１套主体给料系统，１套预涂系统，１套反洗盐水　地下池回收系统。　２．２．２辅料　ｇ／Ｌ；按此要求运行一段时间后，盐水的钙镁、ｓｓ等　常规指标没有任何问题，但硅铝含量偏高。硅铝含　量偏高主要是受ｐＨ值太高的影响，应逐步降低过　碱量。目前，氢氧化钠质量浓度控制在０．．２　ｇ／Ｌ左　右，碳酸钠质量浓度控制在０．４　ｇ／Ｌ左右，效果明　显。铝的质量分数从１Ｏ　级别下降到１０　级别，二　（１）增加：次氯酸钠（质量分数１０％、流量小于　０．０２　ｍ　／ｈ）；亚硫酸钠（质量分数１０％、流量小于　０．１　ｍ　／ｈ）。　氧化硅的质量分数在５　Ｘ　１０　左右。降低过碱量仍　可保持优质的钙镁指标，这应该得益于旧澄清桶可　给予充分的反应时间。如没有澄清桶的缓冲，就须　要加大两碱的加入量来缩短反应时间。　２．４．３　次氯酸钠及亚硫酸钠控制　（２）减少：聚丙烯酸钠、　．纤维素。　２．３运行控制　２．３．１正常过滤运行　单台过滤器正常过滤运行全部采用７个程控阀　加ＤＣＳ，设置好程序全程自动运行，运行负荷仅须控　制好化盐系统的粗盐水量。１个过滤小周期反冲１　控制次氯酸钠的加入量，以保证精制反应槽有　游离氯存在，从而保证反应效果；次氯酸钠加入过　量，也不影响工艺效果，但须在后道工序消耗大量的　次，６个小周期进行１次排泥大周期，全自动循环运　行。以福建东南电化１２万ｔ／ａ的负荷，仅需粗盐水　１６０　ｍ　／ｈ即可满足二次精盐水进１５０　ｍ　／ｈ的需求。　２。３．２反洗　亚硫酸钠。由于福建东南电化原盐为澳大利亚进口　盐，质量稳定，只须开始几天跟踪监测，根据粗盐水　流量的比例加入固定量的次氯酸钠即可。目前，满　负荷流量加人ｌＯ％有效氯量为０．０ｌ　ｍ　／ｈ。亚硫酸　钠根据在线ＯＲＰ进行添加，因前面次氯酸钠加入量　稳定，亚硫酸钠加入量基本保持不变。　２．５实际运行数据　膜过滤器压差超过３０　ｋＰａ或运行７２　ｈ须进行　１次反洗，以提高过滤效率。反洗过程（第一次须现　场手动调好阀位，以后不需要）通过ＤＣＳ点击开始　即可自动运行反洗程序，整个停下一反洗一投用过　程不超过３０　ｒａｉｎ。　２．５．１原盐质量　福建东南电化使用的均为澳大利亚进口盐，原　盐的各组分比较稳定（见表２）。　表２澳大利亚进口原盐各组分指标　Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒａｗ　ｓａｌｔ　ｉｍｐｏｓｅｄ　ｆｒＯｍ　Ａｕｓｔｒａｌｉａ　％　２．３．３膜出口ｐＨ值调节及去游离氯　根据在线ｐＨ计自动加入盐酸调节ｐＨ值，根据　在线ＯＲＰ自动加亚硫酸钠即可除去游离氯，须定期　校验ｐＨ计及ＯＲＰ。　２．３．４与原工　操作比较　（１）无须配制及加入聚丙烯酸钠。　（２）无须每天手动操作反洗砂滤器。　（３）无须每班配制　．纤维素，无须每天半自动　反洗碳素管。　（４）无须因经常不稳定造成的盐水不合格进行　繁杂的操作。　注：　（总铵）为７．１０×１０－６。　２．５．２化盐控制　（５）因无纤维素加入，盐泥大大减少，大大降低　了压滤工作量。　２．４指标控制　化盐控制指标见表３。　表３化盐控制指标　Ｔａｂｌｅ　３　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｏｆ　ｓａｌｔ　ｄｉ￣ｏＭｎｇ　２．４．１　化盐温度、浓度控制　原来因不定期铲车上盐、长管道盐水输送，受气　温影响，盐水浓度及温度在一定范围波动，经常导致　澄清桶反浑。现无此限制，只要在一定范围即可。　２．４．２碳酸钠、氢氧化钠控制　设备供应商要求氢氧化钠过量，尽量控制其质　】０　碳酸钠过量，其质量浓度由初期的０．７　ｇ／Ｌ左　第４期　陈克华等：一次盐水ＨＷ精制改造经验　２　２　２　２　２　２　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　６　６　６　６　６　６　　一一　一　一　一　一　右逐步下调到０．４—０．５　ｇ／Ｌ，氢氧化钠质量浓度大　一　∞傩∞∞ｍ　二次盐水中钙和镁的质量分数也不稳定，大部分在　一　一　　一一　一　部分维持在０．２—０．３　ｇ／Ｌ。因布置问题，管道比较　２　１　１　３　５　７　４　４　２　２　１　１　（１０～１５）Ｘ　１０一，二氧化硅和二氧化铝的质量分数　长、温降比较大，膜前温度较化盐温度低了５℃左　都在高位。　右。２０１６年６月改造前，一次盐水钙镁质量分数在　２．５．３盐水指标　５　Ｘ　１０　左右，砂滤器后ｓｓ质量分数也是５　Ｘ　１Ｏ～。　盐水指标见表４。　碳素管后大部分时间在１　Ｘ　１０　以下，但不稳定。　表４盐水指标　Ｔａｂｌｅ　４　Ｂｒｉｎｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　４．１７　３．Ｏ　＿——　——　５．２　２．１　６．６　０．３１０　４．３Ｏ　３．８　●——　●——　１１．８　５．９　７．２　０．１８０　０　１．２　８６７　４．２　４．４　４．５　４．８　Ｏ．０ｏｌ　Ｏ　０．７　７９４　８．４　８．６　１．２　１Ｏ．　０．１０５　Ｏ　０．６　８ｏｏ　４．９　５．９　１．０　４．６　０．０１６　Ｏ　Ｏ．５　９１０　６．７　６．３　４．５　７．５　０．０３８　注：表中一次盐水钙镁总量为正常的滴定分析数据，分析值为…０’表示数值在１×１０　以下，表内１０　级的为ＩＣＰ的部分分析结果。　由表４可见：改造后，一次盐水中钙镁质量分数　滤周期内过滤压差上升不到２　ｋＰａ，应该和利旧设备　所有滴定分析值均为０；ＩＣＰ分析钙质量分数在８　Ｘ　澄清桶有关。虽然未加絮凝剂，作为通道的澄清桶　１Ｏ　左右，镁质量分数在１　Ｘ１０　以下；ＳＳ质量分数　起到了增加反应时间及粗沉降作用，使大的沉降颗　除了个别分析数据略大于１　Ｘ　１０一，绝大部分在５　Ｘ　粒及杂物不进过滤器。如果不用澄清桶，须加大碳　１Ｏ　。左右。二次盐水钙镁质量分数也明显稳定，硅　酸钠及氢氧化钠的加入量，以缩短反应时间；另外，　质量分数没什么变化，但铝质量分数大幅下降。数　反洗周期会相应缩短。　据对比表明：改造后，盐水质量有重大改变。　２．６运行成本比较　２．５．４盐泥压滤　１套装置改造除了工艺指标优化外，运行成本　目前，每台ＳＳＴ膜过滤器运行１个排泥周期为　也不容忽视。表５为改造前后运行费用比较（以满　３　ｈ，仅排泥２　ｉｎ　左右；每天排泥８次，２台排泥超过　负荷１２万ｔ／ａ烧碱统计）。　３０　ｍ　；加上澄清桶每天１次的排泥量（约１０　ＩＴＩ　），１　表５改造前后运行费用比较表　天只要开１次压滤机，２　ｈ即可打完盐泥，１周左右Ｔａｂｌｅ　５　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　卸１次滤饼。而原来因　一纤维素的影响，每天要多　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　压滤１００　Ｉｎ　，２天就要卸滤饼１次。可见，排除纤维　项目—　单　元节省／（万　ａ）　素的影响后，操作人员工作量大大减小，且大幅减少　了盐泥滤饼的处理量，降低了固废处理的费用。　２．５．５其他运行参数　出水量及反洗周期也是该系统的一个重要指　标。目前运行负荷如下：粗盐水１６０　ｍ　／ｈ经过过滤　器后，合格的一次盐水可达１５０　Ｉｌｌ　／ｈ，足够供应１２　ｔ／ａ电解槽的盐水量。在此负荷下，单台ＳＳＴ膜过滤　器人口流量为９０　Ｉｎ　／ｈ（加上反冲、沉降、排渣等非　有效出水时间，总体平均流量大于８０　ｒｒｌ　／ｈ），整个　７２　ｈ反洗周期的过滤压差未超过１４　ｋＰａ；供应商要　求只要过滤压差达到３０　ｋＰａ或运行７２　ｈ后就要进　行反洗。反洗总时间不会超过３０　ｒａｉｎ。设计工况下　反洗周期目标为ｌ一２天，即过滤１—２天过滤压力　与改造前相比，可节省运行费用２８４．２９万／ａ，　就会达到３０　ｋＰａ。实际运行效果良好，整个７２　ｈ过　（下转第ｌ７页）　１１