第57卷第6期2021年6月氯 碱工业
Chlor - Alkali Industry
Vol.57, No. 6
Jun. , 2021
杨永利黄世伟2
(1.山西榆社化工股份有限公司，山西榆社031800;
2.江苏久吾高科技股份有限公司，江苏南京218008)
[关键词]盐水精制；陶瓷膜过滤器；工艺流程；出液量；预处理器；精制反应；盐水质量 [摘要]总结了山西榆社化工股份有限公司盐水陶瓷膜过滤器精制技术改造经验，包括简化工艺流程、稳定 陶瓷膜出液量、取消原有预处理器、改善精制反应、优化盐水质量指标等。
[中图分类号]TQ114.261 [文献标志码]B[文章编号]1008 - 133X(2021)06 -0011-05
Summary of the operation of Jiuwu ceramic membrane technology in
primary brine transformation
YANG Yongli1, H U A N G Shiwei2
(1. Shanxi Yushe chemical industry Co. , Ltd. , Yushe 031800, China；
2. Jiangsu Jiuwu high-tech Co. , Ltd. , Nanjing 218008, China)
Key words：brine refining；ceramic membrane filter；process flow; liquid yield;preprocessor；
refining reaction；brine quality
Abstract：The experience that Shanxi Yushe Chemical Co. , Ltd. obtanined in the technical transformation of ceramic membrane filter for brine refining is summarized, including simplifying the process, stabilizing the liquid output of ceramic membrane filter, canceling the original preprocessor, improving the refining reaction and optimizing the quality index of brine.
山西榆社化工股份有限公司（以下简称“榆社 化工”）从2017年9月进行陶瓷膜改造项目，2018年1月完成江苏久吾高科技股份有限公司陶瓷膜的安装和调试，经过近3年的运行盐水精制陶瓷膜系统运行稳定，盐水品质优于指标要求，树脂塔再生 周期延长，保证膜极距电解槽稳定运行。
1取消预处理器
进陶瓷膜前设有粗过滤器，用于过滤较大的机械杂质；由于粗盐水中机械杂质较多，直接取消预处 理器，易导致粗过滤器堵塞和破损。为了实现取消 *预处理器后系统的平稳运行，增加粗过滤装置替代
预处理器。
(1) 在化盐池出口制作屉式过滤网形成第1道 拦截。屉式过滤网采用钛菱形拉网（1mm X3 mm)
铺底和上铺设20目尼龙网；因面积较大、菱形朝向
盐水流动方向和水平放置，过滤网不易堵塞；采用人
工清除杂物。
(2) 在膜给料泵进口加装Y形过滤器形成第2 道拦截。Y形过滤器滤芯为1.0 m m厚、孔径为1.0
~
1.2 m m的钛冲网；如有堵的情况，可以采取人工
*[作者简介]杨永利（1986—），女，2008年毕业于焦作大学计算机网络技术专业，现为山西榆社化工股份有限公司电 化二厂工艺技术员。2017年荣获山西榆社化工股份有限公司技能比武第1名。
[收稿日期]2021 -01 -25
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氯 碱工业
2021 年
拆检清理杂物。
(3)
进陶瓷膜前，由厂家提供的粗过滤器形成 第3道拦截。粗过滤器采用孔径为1.0 ~ 1.2 m m 的钛网，榆社化工在粗过滤器的进口技改加装了滤 网，截留一部分杂质，如有堵的情况，可采取人工拆 检清理杂物，4台并列运行和自动返冲洗。
(4)
粗过滤器后，陶瓷膜装置采用T i 和P E 材 质的管道，避免因管道腐蚀或脱落而引人新的杂质c
采用“屉式过滤网+ Y 形过滤器+粗过滤器进 口过滤网+粗过滤器”相组合的分步过滤法，不仅 降低了粗过滤器的负荷，使其不容易堵塞；也很好 地解决了取消预处理器后机械杂质的分离问题。
2完善精制反应
2.1陶瓷膜工艺流程简述
原盐通过化盐水化盐溶解至氯化钠质量浓度为
305〜315 g /L 的粗盐水，加入精制剂（NaOH 、
Na 2C 03和NaCIO )进行精制反应后，通过粗过滤器
分离出粒径&0.6 mm 的机械杂物，进入无机膜盐水 过滤器。无机膜盐水过滤器采用陶瓷膜管（无机陶 瓷膜元件的膜孔径规格为50 nm ，孔径分布为30 ~ 50 nm ，平均孔径为40 nm )作为过滤元件，以“错流” 过滤的方式过滤去除精制反应之后生成的悬浮粒 子。各离子杂质通过精制反应转换成颗粒，颗粒生 成是否彻底决定了过滤后的精制盐水中残留离子的 多少精制反应和颗粒生成过程（特别是Ca 2+的 除去）较复杂，受各种工艺操作条件限制。工艺要 求为保证盐水中S S 的质量分数小于1 x K T 6,
Ca 2+、Mg 2+的质量分数小于1 X 10_6。
2.2控制指标
Mg 2 +与0H _在PH 值约为8开始反应，PH 值为
10.5-11.5时反应迅速完成，形成胶体絮状物。在
NaOH 过量（质量浓度为0. 1 ~0.3 g /L )时，盐水中 Mg 2+的质量浓度可小于丨m g /L 。
在一定温度下Ca2+是否除得彻底，取决于两个 因素：反应时间长短和碳酸钠过量程度。如碳酸钠 按理论用量加入时，需搅拌几个小时才能反应完全， 但若碳酸钠过量0.5 g /L (质量浓度），温度高于45 t ，则在0.5 h 内可以完全反应，盐水中的Ca2+质量 浓度可小于1 m g /L 过量碳酸钠的质量浓度一般
控制在0.3〜0.5 g /L 。
12
温度对盐水中残留钙的浓度影响较小，但是，
温度对碳酸钙沉淀形态有着重要影响。在60 T 下
得到的碳酸钙主要呈现出团簇状的形态，颗粒粒径 约10 pm ，有利于陶瓷膜的过滤。
根据实际数据统计表明，在满足过碱量的情况 下，钙镁不一定合格，因此，精制反应的条件不仅要
保证过碱量，还应关注化盐水质量、粗盐水p H 值、
盐水温度、反应时间、混合搅拌和稳定流量等情况。
榆社化工采用精制工业盐，精制反应的控制指 标为：过量Na 2C 03的质量浓度为0.3 ~0.5 g /L ，过 量NaOH 的质量浓度为0.05 ~0.3 g /L ,p H 值为9
化盐温度为（58±3代。
2.3稳定化盐用水的质量
由于一次盐水配水桶的化盐水来源较多，其含 盐量、p H 值、温度和流量各不相同，导致进化盐池的 化盐水组成变化较大；在间断投盐时，粗盐水中钙镁 含量变化也大。这些都给精制反应造成波动，为了 从源头稳定调节操作，采取了如下措施。
(1)
化盐水p H 值的预调节。化盐用水的PH
值对精制反应影响较大，在化盐过程中的折流槽增 加NaOH 调节阀，根据p H 值变送器显示值，控制
NaOH 的加人量，稳定进池的化盐水p H 值在9〜
11.5。化盐水的N aO H 质量浓度一般为0. 07 ~ 〇. 15 g /L ，化盐水温度自动调节。安装蒸汽自动调 节阀，利用换热器出口管线的温度变送器，控制蒸汽 调节阀的开度，精制反应的温度控制在(58 ± 3) t 。
(2)
对化盐水的来源进行了梳理。如蒸发冷凝
光工作站水、压滤后盐水、电解淡盐水、二次盐水再生水、杂水 等。清除用循环水作为盐泥压滤机冲洗水和补充水 (循环水中阻垢剂会抑制精制反应）；同时，要求配 水罐需要补充生产水时，采用缓慢添加方式，避免过 量加入对化盐浓度的影响。2.4反应时间
化盐后的饱和粗盐水按比例分别投加次氯酸 钠、氢氧化钠、碳酸钠精制剂，在反应池内搅拌，反应 时间控制在30 min ；若反应时间不充分，则不能将杂 质完全由液相转入固相，造成过滤盐水中填人有机 物及钙、镁、硫酸根等离子超标。
何根据实际运行情况液体在反应池内的流动状 况较复杂，停留时间各不相同，无法简单用容器
体
第6期
杨永利等：久吾陶瓷膜工艺改造一次盐水运行总结
铣刀头装配图
积/流量计算液体的停留时间，经验公式为：
V =G x t x l n Ll _
F {t )]〇
式中：
V 为反应器的容积，m 3;
C 为盐水的流量,m3/h ;«为盐水的停留时间，h ;
为停留时间停留量，％。
led天花灯电源为了延长反应时间，采取了如下两项措施。(1)
将碳酸钠的加人点设在较深的折流槽内。 为保证加人液充分混合，将在3个反应池中加人搅 拌；为保证化盐池中盐水浓度分布均匀，在化盐池底 部安装了分布管及喷头，化盐水自下而上，矿盐自上 而下通过铲车加入，保证了粗盐水中所含钙指标的 均匀稳定。
(2)
为保证Ca 2+的反应完全，增加1个相同规 格的后反应槽，2台后反应槽串连运行。粗盐水经 过1个前反应池和2个后反应槽后（均带搅拌），反 应时间接近60 min ，很好地满足了残留Ca 2+去除的 时间问题。
2. S DCS 自动控制系统
原工艺精制反应调节以手动为主，为了稳定精 制反应，改为自动操作。
(1) 精制剂的自动添加。
在出化盐池后的折流槽，通过电磁流量计和自 动调节阀，分别实现N aO H 和Na 2C 03的自动添加， 避免了手动操作不准确和管道堵塞出现的流量减少 和断流。在给料泵出口增加p H 值检测计用于检测 精制反应的p H 值。
(2) 反应池液位的自动控制。
3个化盐池，折流槽，3个反应池，液位采用串联 式走向，通过变频泵和液位变送器，分别实现反应池 和中间槽的液位稳定，并在给料泵出口增加了电磁 流量计，从而稳定化盐流量。
通过上述改进，保证精制反应所需的化盐水质 量、粗盐水p H 值、盐水温度、反应时间、混合搅拌和 稳定流量的工艺条件，使精制反应更彻底，为发挥陶 瓷膜精密过滤优势夯实了基础。
3稳定陶瓷膜通量
稳定陶瓷膜通量是陶瓷膜过滤工艺中重要的设
计和操作原则，为了使改造达到预期目标，从设计选 型和操作控制方面稳定陶瓷膜的通量。
3.1陶瓷膜的选用
选择平均孔径50 n m 的陶瓷膜，孔径远小于精 制反应生成的300 rnn 颗粒，可以减少杂质在膜孔 内堵塞。适当增加膜管过滤面积，具有更大的操作 弹性，可以适应矿盐含镁高、盐水温度低和设备维 修等情况下的精盐水流量需求。
3.2采用错流过滤工艺
过滤运行时，水流在膜表面产生两个分力，一
无碳小车
种是垂直于膜面的法向力，即过滤压力；另一种是 平行于膜面的切向力，把膜面上滞留的颗粒带走，从 而使污染层保持在一个较薄的水平。
过滤压力是通过膜给料变频泵维持陶瓷膜进口 压力来实现，一般控制在〇• 25 ~0. 35 MPa 。切向力
是通过膜循环泵维持循环量即膜面流速来实现，循 环量一般维持400 m 3/h ，陶瓷膜的膜面流量速度一 般控制在1.8~2.5 m /s 。
3.3膜过滤性能的恢复
3.3.1膜面保护
采用“屉式过滤网+ Y 形过滤器+粗过滤器进 口过滤网+粗过滤器”相组合的分步过滤法，过滤 大于0 1 m m 的机械杂质，每组陶瓷膜进口端采用 端面垫片，工艺中添加8%次氯酸钠对有机物进行 分解等措施，对膜面进行保护。3.3.2陶瓷膜再生
为了清除膜管表面和膜孔内的细小杂质，陶瓷 膜采用物理反冲洗和化学清洗，恢复陶瓷膜通量〇 物理反冲周期为20 ~30 min ，反冲时间为5 ~ 10 s ， 各级反冲时反冲罐液位下降约15% ，反冲压力〇. 55
MPa ，反冲压差0. 15 ~0. 2 MPa 。化学清洗周期10
〜15天，采用质量分数为10% ~ 15%的盐酸大流量 循环清洗约4 hD
空气缓冲罐自动稳压装置工艺流程如图1所
7T C 〇
优化后的陶瓷膜主程序示意框图如图2所示。 3.3.3控制固液比
在循环侧通过调节阀连续排出一部分浓缩盐 水，以维持陶瓷膜的含固量为30% ~40%(质量分 数）。
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氯碱工业2021年
图1空气缓冲罐自动稳压装置工艺流程示意图
Fig. 1Process flow diagram of automatic pressure stabilizer for air buffer tank
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图2优化后的陶瓷膜主程序示意框图
Fig. 2Block diagram of main
program of improved ceramic membrane filtration device
第6期
杨永利等：久吾陶瓷膜工艺改造一次盐水运行总结!盐水
固液比过低，增加盐泥板框压滤机的负荷，固液 比过高，影响精盐水流量，进膜压力，同时加剧陶瓷 膜的磨损。
3.3.4控制温度
由于盐水的黏度随温度升高而降低，而黏度较 小的液体过滤阻力较小，因此，通量就越大。同时，60 T得到的团簇状颗粒，使过滤通量在较长的时间 内呈缓慢下降的趋势，而低温下生成的球形或立方形颗粒，使陶瓷膜通量在很短时间内剧烈下降，压力 很快升高。陶瓷膜的过滤温度为(58 ±3)1。3.4关注各级压差
陶瓷膜各级进液渗透液的压差，低于0.05 MPa 为正常。
3.5避免发生气锤
在开停车操作中，正常维护操作中，排空是避免 气锤发生的一个重要调节。通过陶瓷膜通量的研究，加深了对陶瓷膜盐水精制工艺的认识。陶瓷膜 过滤是个物理过滤的过程。
陶瓷膜装置盐水IC P分析统计表见表1。
表1陶瓷膜装置盐水IC P分析统计表
Table 1Statistics of ICP determination data of brine out of ceramic membrane filtration device 106
取样时间u;(C a2+ )«K M g2+)w(C a2+ +M g2+ )u；(S S) 201801110.778 50.072 10.850 60.800 4 201801120.746 90.072 00.818 90.813 2 201801130.735 80.065 40.801 20.785 2 201801140.743 80.065 20.809 00.778 9 201801150.751 00.064 20.815 20.765 3 201802040.748 60.068 90.817 50.794 3 201803060.745 00.065 00.81000.765 2 201804060.742 00.063 00.805 00.753 6
4结语
在盐水工序的技术改造过程中，不单涉及陶瓷 膜过滤装置的安装，而是利用技术改造，对取消预处 理器、道尔澄清桶，精制反应过程和稳定陶瓷膜运行 方面进行了优化探索，同步实现了盐水工序的自动化改造。通过技术改造，发挥了陶瓷膜高精密过滤的优势，实现了一次精制盐水指标各项指标的稳定，为延长螯合树脂塔的再生周期和电解槽平稳运行提供了有力保障。
参考文献
[1]刘国桢.现代氯碱技术手册[M].北京：化学工业出版
社，2018:15 -66.
[2]邢家悟.离子膜法制烧碱操作问答[M].化学工业出版
社,2009:1 -25.
[编辑：费红丽]
以下交流内容摘自氯碱盐水技术讨论，欢迎参与相关技术讨论。
1.去离子水中的钙镁指标
A：有没有分析过去离子水中钙镁指标的，应该是多少？C：从网上也可以査到：
B：我们单位曾经检测过，钙镁等的质量浓度分别为：一级水的总硬度（以碳酸钙计，下同）为450 mg/L;
坐式安全带p(Ca2<)为10 pg/L; 二级水的总硬度为550 mg/L;
M g2*)为1pg/L; 三级水的总硬度为700 mg/L。
p(Si02)为 0.02 mg/L。
2.压滤后盐泥中的盐含量和水含量
A：请问：经压滤后盐泥中的盐和水的含量分别是多少？B：我们单位的盐泥压得比较干，曾经做过水含量分析，但没 记录下来。
抽滤装置
C: @ A我们单位的分析结果是质量分数为20%~25%。A：盐含量？
C：不，是水含量。
A：盐含量是多少？
C：盐含量不确定，预处理装置运行不好，盐含量就增多:
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