一次鹽水工藝優(yōu)化運(yùn)行總結(jié)

劉　姍，蘇發(fā)東

（甘肅稀土新材料股份有限公司，甘肅 白銀 730922）

一次鹽水工藝優(yōu)化運(yùn)行總結(jié)

劉姍，蘇發(fā)東

（甘肅稀土新材料股份有限公司，甘肅 白銀 730922）

介紹了陶瓷膜過(guò)濾工藝制備一次鹽水使用情況，通過(guò)對(duì)上鹽改造、鹽水過(guò)濾系統(tǒng)粗過(guò)濾器及回收配水系統(tǒng)工藝優(yōu)化改造等措施，降低精制劑消耗，提高鹽水質(zhì)量，確保一次鹽水系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

一次鹽水；粗過(guò)濾器；工藝優(yōu)化

甘肅稀土新材料股份有限公司燒堿廠(chǎng) （以下簡(jiǎn)稱(chēng)“甘肅稀土”）建于1989年，主要生產(chǎn)液堿、鹽酸及液氯3種產(chǎn)品。2011年將金屬陽(yáng)極膈膜電解槽改造升級(jí)為復(fù)極式高密度離子膜電解槽，離子膜燒堿生產(chǎn)能力2萬(wàn)t/a，配套一次鹽水系統(tǒng)生產(chǎn)能力4萬(wàn)t/a。一次鹽水系統(tǒng)核心設(shè)備采用陶瓷膜過(guò)濾器，該套裝置工藝流程短，占地面積小，對(duì)原鹽中雜質(zhì)含量及鈣鎂比例無(wú)要求。但由于上鹽方式粗放，造成鹽水濃度不穩(wěn)定，粗過(guò)濾器易堵塞，亞硫酸鈉重復(fù)加入，硫酸根累積過(guò)快等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)上鹽系統(tǒng)、粗過(guò)濾器、管線(xiàn)材質(zhì)、工藝操作等優(yōu)化，解決了粗過(guò)濾器堵塞問(wèn)題，鹽水濃度穩(wěn)定、雙堿消耗下降，提高了鹽水質(zhì)量，確保了鹽水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1　工藝流程總述

系統(tǒng)回收淡鹽水通過(guò)汽水混合器加熱至65～75℃進(jìn)入化鹽池化鹽。原鹽經(jīng)鏟車(chē)進(jìn)入化鹽池，溶解形成飽和粗鹽水，自流進(jìn)入折流槽。在折流槽粗鹽水中依次加入次氯酸鈉、氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉溶液后進(jìn)入1#、2#反應(yīng)池充分反應(yīng)后，自流進(jìn)入中間池形成混合粗鹽水，混合粗鹽水經(jīng)泵進(jìn)入粗過(guò)濾器過(guò)濾大于1 mm機(jī)械雜質(zhì)后，通過(guò)循環(huán)泵輸送至陶瓷膜過(guò)濾器過(guò)濾，從過(guò)濾器出來(lái)的合格鹽水加入亞硫酸鈉調(diào)節(jié)ORP，確保鹽水游離氯為零后送入電解工段。經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾出來(lái)的粗鹽水，一部分與混合粗鹽水循環(huán)進(jìn)入粗過(guò)濾器過(guò)濾，一部分進(jìn)入壓濾系統(tǒng)壓濾，改造前后工藝流程示意圖分別見(jiàn)圖1和圖2。

2　一次鹽水工藝存在的問(wèn)題

（1）上鹽方式粗放、鹽水質(zhì)量波動(dòng)較大

原工藝裝置采用鏟車(chē)直接上鹽，鏟車(chē)將鹽鏟入化鹽池瞬間，鹽水流量瞬間變化很大，低濃度鹽水從化鹽池大量溢出，上鹽完畢后高濃度鹽水自流而出，整個(gè)上鹽過(guò)程造成鹽水濃度波動(dòng)較大，甚至出現(xiàn)瞬間鹽水濃度低于或高于指標(biāo)要求，鹽水濃度過(guò)高易造成鹽結(jié)晶堵塞管道及設(shè)備。且在上鹽瞬間，由于鹽水流量波動(dòng)大，精制劑加入量難控制，故造成鹽水質(zhì)量整體不穩(wěn)定。

圖1　改造前工藝流程圖

圖2　改造后工藝流程圖

（2）過(guò)濾系統(tǒng)粗過(guò)濾器易堵塞

在運(yùn)行過(guò)程中，粗過(guò)濾器堵塞有以下2種原因，其一原鹽中機(jī)械雜質(zhì)如煤粉、麥秸及鐵礦粉等細(xì)渣易堵塞粗過(guò)濾器濾網(wǎng)面造成膜進(jìn)口壓力下降；其二混合粗鹽水進(jìn)入粗過(guò)濾器的過(guò)程中，較高濃度的鹽水隨著熱量損失易析出結(jié)晶鹽，堵在粗過(guò)濾器網(wǎng)面或網(wǎng)面內(nèi)部堵塞粗過(guò)濾器濾網(wǎng)。粗過(guò)濾器堵塞，陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)口壓力降至0.20 MPa以下達(dá)不到工藝要求（工藝要求在0.30～0.35 MPa），且反沖壓力由0.40 MPa降至低于0.30 MPa，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成膜的通量和一次鹽水產(chǎn)量下降，必須及時(shí)對(duì)除粗過(guò)濾器清洗維護(hù)。

（3）系統(tǒng)重復(fù)加入亞硫酸鈉

原電解系統(tǒng)淡鹽水脫除游離氯采用真空脫氯+化學(xué)脫氯法。化學(xué)脫氯法使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鹽水pH值之后，加入亞硫酸鈉進(jìn)一步將淡鹽水游離氯脫除為零。在化鹽工藝中，使用精制劑次氯酸鈉降解原鹽及化鹽水氨氮及菌藻類(lèi)生物，粗鹽水中游離氯必須過(guò)量20～40 mg/L，粗鹽水經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾器后將一次鹽水中游離氯降為零，須再次加入亞硫酸鈉。重復(fù)加入亞硫酸鈉，導(dǎo)致鹽水系統(tǒng)硫酸根累積加快，鹽水中含有大量硫酸根對(duì)電解系統(tǒng)造成不良影響。

3　存在問(wèn)題優(yōu)化改造

3.1對(duì)上鹽系統(tǒng)改造，穩(wěn)定鹽水質(zhì)量

為解決鹽水濃度波動(dòng)問(wèn)題，化鹽系統(tǒng)上鹽方式進(jìn)行改造，將鏟車(chē)上鹽改為鹽倉(cāng)給料+皮帶運(yùn)輸上鹽方式。在化鹽池旁安裝一臺(tái)12 m3鹽倉(cāng)，鹽倉(cāng)外壁安裝振動(dòng)電機(jī)1臺(tái)，內(nèi)部安裝破碎裝置破碎結(jié)塊原鹽，下部設(shè)置皮帶運(yùn)輸裝置，通過(guò)變頻控制皮帶速率。原鹽經(jīng)鏟車(chē)進(jìn)入鹽倉(cāng)，通過(guò)振動(dòng)電機(jī)，原鹽從下料口進(jìn)入皮帶運(yùn)輸機(jī)，有皮帶運(yùn)輸機(jī)均勻運(yùn)輸原鹽至化鹽池。原鹽進(jìn)入化鹽池速度均勻，不會(huì)出現(xiàn)瞬間大流量波動(dòng)，解決粗鹽水瞬間流量波動(dòng)，鹽水濃度波動(dòng)大，精制劑控制不穩(wěn)定問(wèn)題。通過(guò)運(yùn)行，鹽水濃度、精制劑加入量控制均較為穩(wěn)定，運(yùn)行效果良好。

3.2粗過(guò)濾工藝管線(xiàn)優(yōu)化

在工藝運(yùn)行中，為解決粗機(jī)械雜質(zhì)堵塞粗過(guò)濾器問(wèn)題，操作中采用人工反沖洗排粗鹽水的方式?jīng)_洗附著在粗過(guò)濾器上部分機(jī)械雜質(zhì)，但對(duì)于結(jié)晶附著在粗過(guò)濾器網(wǎng)膜上的結(jié)晶鹽顆粒，必須使用熱水沖洗才能解決。為此，在粗過(guò)濾器反沖洗系統(tǒng)加裝純水+蒸汽汽水混合裝置，使用高溫純水定時(shí)反洗粗過(guò)濾器。使用純水而不使用自來(lái)水，由于自來(lái)水與蒸汽混合，自來(lái)水硬度過(guò)高，在溫度在40～60℃，水中鈣鎂雜質(zhì)極易形成水垢堵在粗過(guò)濾器濾網(wǎng)上，長(zhǎng)期易導(dǎo)致粗過(guò)濾器堵塞。如果單獨(dú)使用自來(lái)水或純水，降低鹽水系統(tǒng)溫度，易造成結(jié)晶鹽堵塞，其次造成陶瓷膜過(guò)濾器溫度降低，影響膜通量。通過(guò)改造，粗過(guò)濾器運(yùn)行良好。

3.3化鹽及脫氯系統(tǒng)工藝操作優(yōu)化

將化鹽系統(tǒng)配水罐由原舊碳鋼材質(zhì)儲(chǔ)罐更新為CPVC纏繞玻璃鋼儲(chǔ)槽后，脫氯淡鹽水管道采用的CPVC材質(zhì)，杜絕游離氯對(duì)碳鋼腐蝕而影響鹽水質(zhì)量。故對(duì)淡鹽水脫氯系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在保證脫氯塔真空度的條件下，從脫氯塔出來(lái)的淡鹽水游離氯≤30 mg/L。從脫氯塔出來(lái)的淡鹽水，取消加入Na2SO3操作，直接加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，利用淡鹽水中殘留的≤30 mg/L游離氯作為一次鹽水精制過(guò)程中有效氯，降解化鹽水及原鹽中氨氮及菌藻類(lèi)雜質(zhì)。通過(guò)對(duì)鹽水系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)優(yōu)化及脫氯系統(tǒng)工藝操作優(yōu)化，降低鹽水系統(tǒng)硫酸根累積，減少精制劑氯化鋇的加入量，提高了鹽水質(zhì)量，效果明顯。

4　優(yōu)化后效果

指標(biāo)優(yōu)化方面，從原鹽供應(yīng)管理上，加大對(duì)原鹽供應(yīng)商篩選，要求供應(yīng)不含煤塊、麥秸及鐵粉的原鹽等解決原鹽中大的機(jī)械雜質(zhì)等；其次將上鹽方式由鏟車(chē)直接上鹽改為料斗加皮帶運(yùn)輸均勻上鹽，解決鏟車(chē)上鹽瞬間鹽水濃度大幅度波動(dòng)問(wèn)題。與未改造前相比較，改造后，鹽水中精制劑NaOH平均指標(biāo)下降0.06 g/L，Na2CO3指標(biāo)平均下降0.07 g/L，鹽水濃度能夠穩(wěn)定控制在300～310 g/L，避免因鹽水濃度過(guò)飽和而造成結(jié)晶鹽堵塞管線(xiàn)設(shè)備問(wèn)題，有效降低原輔材料消耗，確保鹽水濃度的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)化鹽配水設(shè)備管線(xiàn)改造及脫氯淡鹽水系統(tǒng)工藝操作優(yōu)化，降低硫酸根在鹽水系統(tǒng)中的累積，降低氯化鋇及亞硫酸鈉的單耗消耗，分別見(jiàn)表1、表2和表3。

改造之后成本節(jié)約方面，根據(jù)電流18 kA運(yùn)行的負(fù)荷，過(guò)濾鹽水產(chǎn)量為26m3/h，故年可節(jié)約NaOH為26×0.06×8 000=12.48（t），年可節(jié)約Na2CO3為14.56 t；根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，返化鹽脫氯淡鹽水最大流量20 m3/h，含游離氯最大量30 mg/L，根據(jù)理論計(jì)算全部將游離氯還原需要亞硫酸鈉1.468 kg/h，則年需多消耗亞硫酸鈉11.74 t；將該部分亞硫酸鈉全部轉(zhuǎn)換為硫酸鋇，需消耗氯化鋇211.89 t，年可節(jié)約原輔材料11.16萬(wàn)元。

表1　改造前后過(guò)濾鹽水鹽濃度對(duì)比表

表2　改造前后過(guò)濾鹽水氫氧化鈉含量對(duì)比

表3　改造前后過(guò)濾鹽水碳酸鈉含量對(duì)比

改造后冬季生產(chǎn)，粗過(guò)濾器增加純水+蒸汽反沖洗裝置，解決粗過(guò)濾器因鹽結(jié)晶或自來(lái)水水垢大量形成，而導(dǎo)致網(wǎng)膜堵塞問(wèn)題，在一定程度上，降低粗過(guò)濾器維修頻次和減少鹽水系統(tǒng)停車(chē)次數(shù)，保證陶瓷膜過(guò)濾器平穩(wěn)運(yùn)行。

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)一次鹽水工藝及操作的優(yōu)化與摸索，降低了精制劑消耗量，降低鹽水系統(tǒng)硫酸根累積量，降低一次鹽水系統(tǒng)人工維修費(fèi)用。經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行，生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)，一次鹽水各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足二次鹽水要求，且節(jié)能降耗效果明顯。

［1］孫占瑞，王強(qiáng)，劉玉成，等．淺談陶瓷膜在一次鹽水精制中的應(yīng)用．2010年全國(guó)燒堿行業(yè)技術(shù)年會(huì)論文集．

［2］程殿斌．離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)．北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

［3］邢家悟．離子膜法制燒堿操作問(wèn)答．北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

Summary of process optimization on primary brine

LIU Shan，SU Fa-dong
（Gansu Rare Earth New Material Co.，Ltd.，Chloralkali Plant，Baiyin 730922，China）

The process of primary brine device was introduced.Though change the form of delivering salt、optimize the process of primary filter and the operation of melting water，the amount of refine agent was reduced，to improve the quality of primary brine，make sure that the system of the primary brine operational stability.

primary brine；primary filter；process optimization

TQ114.26+1

B

1009-1785（2016）09-0005-03

2016-07-23