保安過(guò)濾器改型及濾芯清洗回用

潘玉強(qiáng)，曲曉紅，孫在勇，寧尚海，李磊明

(山東?；煞萦邢薰炯儔A廠(chǎng)，山東 濰坊 262737)

山東海化股份有限公司純堿廠(chǎng)老線(xiàn)鹽水車(chē)間鹵水納濾生產(chǎn)采用超濾+納濾雙膜法工藝，通過(guò)超濾膜去除鹵水中的懸浮物、泥沙、細(xì)小微粒、膠體和大分子有機(jī)物等，然后通過(guò)保安過(guò)濾器再進(jìn)入納濾膜，分別得到鈣、鎂、硫酸根濃縮的納濾濃水和氯化鈉純度較高的精制鹵水。精制鹵水代替海水直接用于純堿廠(chǎng)生產(chǎn)化鹽，減少了純堿生產(chǎn)中固體原鹽的使用量，節(jié)省了鹽水除雜中的石灰石、焦炭、純堿耗用量，降低了鹽水的精制費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了純堿生產(chǎn)的降本增效。同時(shí)硫酸根離子大幅降低，可減少純堿系統(tǒng)結(jié)垢使蒸餾塔運(yùn)行周期大大延長(zhǎng)，對(duì)純堿穩(wěn)定生產(chǎn)起到了有利作用。

其中保安過(guò)濾器作為納濾膜前最后一道保障過(guò)濾設(shè)備，起到了防止超濾膜斷絲造成的污染物進(jìn)入納濾膜，對(duì)防止納濾膜污染，延長(zhǎng)納濾膜使用壽命起到重要作用。我車(chē)間一期納濾系統(tǒng)分為3套，每套設(shè)置保安過(guò)濾器3臺(tái)，每臺(tái)保安過(guò)濾器安裝9支濾芯，濾芯精度為5 μm。保證濾芯運(yùn)行情況下采用適合的通量及有效過(guò)濾面積是后續(xù)納濾生產(chǎn)的重要保證，正常情況下濾芯的壓差到達(dá)0.1 MPa則需要更換濾芯，濾芯的有效使用周期的長(zhǎng)短決定了濾芯的更換頻次，對(duì)納濾生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定及生產(chǎn)成本具有一定的影響。

1 項(xiàng)目實(shí)施背景

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，原料鹵水質(zhì)量受供水線(xiàn)路調(diào)度、原鹽生產(chǎn)、風(fēng)力等外界因素影響較大，造成鹵水中出現(xiàn)懸浮物增加、微生物滋長(zhǎng)、鹵水中鈣鎂離子和有機(jī)物含量的突然升高等情況。

特別是少量泥沙也進(jìn)入超濾系統(tǒng)，造成超濾系統(tǒng)產(chǎn)量下降，化學(xué)清洗頻繁，超濾膜絲存在破損情況，部分大顆粒物進(jìn)入保安過(guò)濾器，造成5 μm濾芯堵塞嚴(yán)重，濾芯更換周期大幅降低。同時(shí)更換新濾芯后使用周期較短，其中水質(zhì)較差時(shí)不到10天就達(dá)到使用壓差極限，嚴(yán)重時(shí)甚至只有5天，并且更換下的濾芯難以沖洗恢復(fù)，沖洗后使用周期也只能達(dá)到3～5天，大大增加了停車(chē)及更換濾芯的次數(shù)，不僅影響納濾生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且增加了生產(chǎn)成本費(fèi)用。

2 改進(jìn)措施

對(duì)堵塞的保安過(guò)濾器濾芯進(jìn)行解剖檢測(cè)。由圖1可見(jiàn)，濾膜折皺處含黃色雜質(zhì)，但白色部分較多，可見(jiàn)濾芯過(guò)濾極不均勻，只有一部分過(guò)濾面積的膜堵塞，這充分說(shuō)明了該款濾芯存在大量過(guò)濾面積未能充分利用的情況。

外層導(dǎo)流 PP膜 內(nèi)層導(dǎo)流(無(wú)紡布) 最內(nèi)層導(dǎo)流(只繞中心桿一圈)圖2 解剖后濾芯外觀圖

分析原因判斷為設(shè)計(jì)使用流量過(guò)大，而這也是該款保安過(guò)濾器濾芯壽命短的主要原因。

在進(jìn)一步通過(guò)對(duì)更換后的濾芯進(jìn)出口尺寸研究分析，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)保安過(guò)濾器濾芯中心孔為400 mm，經(jīng)計(jì)算水流流速達(dá)6.85 m/s，進(jìn)而造成保安過(guò)濾器濾芯初始?jí)航荡螅溥^(guò)濾面積難以完全利用。更換更大中心孔孔徑、更大過(guò)濾面積的大流量濾芯，可解決此問(wèn)題。

需對(duì)原保安過(guò)濾器進(jìn)行改造，其中擴(kuò)大保安過(guò)濾器濾芯中心孔到700 mm，可使單支濾芯流速下降到2.2 m/s左右的正常流速，同時(shí)對(duì)管板、筒體進(jìn)行配套改造。

同時(shí)進(jìn)一步針對(duì)濾芯污染物成分進(jìn)行多次分析，情況如表1。

表1 第1次5 μm大流量濾芯雜質(zhì)元素(重量%) 分析測(cè)試結(jié)果

由表1可知，本次污染物主要是微生物膠體類(lèi)雜質(zhì)多，其次應(yīng)為硅類(lèi)剛性雜質(zhì)，無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)較少。

由表2可知，此次污染物成分與上次不同，基本無(wú)微生物，堵塞物主要是硅酸鹽和鐵鹽等。更換后的舊濾芯，最初通過(guò)加藥浸泡、水沖清理后再投入使用，以減少成本費(fèi)用，但效果較差，對(duì)使用壽命延長(zhǎng)不大，并且更換仍較頻繁。為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，車(chē)間根據(jù)污染物組成，通過(guò)研究、選擇、配伍、試驗(yàn)清洗藥劑及清洗流程，制作在線(xiàn)清洗設(shè)備，對(duì)使用過(guò)的濾芯進(jìn)行在線(xiàn)清洗，提高清洗效果，使清洗后濾芯具備再利用價(jià)值。

表2 第2次5 μm大流量濾芯雜質(zhì)元素(重量%)分析測(cè)試結(jié)果

3 實(shí)施情況

1)對(duì)3臺(tái)一期保安過(guò)濾器進(jìn)行改造，增加過(guò)濾通量。

通過(guò)計(jì)算，更換、改變管板結(jié)構(gòu)，增大管板9個(gè)中心流孔，即每個(gè)中心孔由400 mm擴(kuò)大到700 mm；改變管板與濾芯的原有壓緊式連接方式，即改變?cè)鲈O(shè)每個(gè)濾芯底座與管板孔螺紋連接，每支濾芯與底座螺紋連接，增加濾芯的穩(wěn)固性，防止濾芯串動(dòng)而形成介質(zhì)短路，降低過(guò)濾作用。同時(shí)方便了底座、濾芯的更換；經(jīng)過(guò)測(cè)繪與計(jì)算，增加設(shè)備筒體高度130 mm，在保證過(guò)濾參數(shù)的情況下更換較長(zhǎng)的大通量濾芯，保證設(shè)備與濾芯的整體配套及大流量通量。

2)設(shè)計(jì)與制作1套移動(dòng)式在線(xiàn)濾芯清洗裝置，制定了濾芯化學(xué)清洗操作流程。

圖2 移動(dòng)式在線(xiàn)濾芯清洗流程圖

選用耐酸堿腐蝕UPVC材料制作清洗管線(xiàn)及濾芯盛裝體1個(gè)，設(shè)正反洗切換及調(diào)節(jié)管路、閥門(mén)、壓力指示，自加工移動(dòng)式裝置構(gòu)架，設(shè)耐腐蝕循環(huán)泵1臺(tái)，配藥PE桶1個(gè)。利用保安過(guò)濾器原排污口及排氣口，對(duì)接清洗裝置，利用配藥桶進(jìn)行配藥，做好清洗液的指標(biāo)控制，正反循環(huán)進(jìn)行清洗。

4 功能效果

表3 技改項(xiàng)目實(shí)施效果對(duì)比分析

1)保安過(guò)濾器改型，保安過(guò)濾器濾芯中心孔由400 mm增加大700 mm，選擇了更適合鹵水體系的大通量濾芯，初始?jí)翰钣?0 kPa下降到接近0 kPa，在過(guò)濾過(guò)程中避免了污染物僅僅堵塞在濾芯表面的缺點(diǎn)，在保證過(guò)濾效果的同時(shí)，過(guò)濾面積得到了充分利用，因此其使用壽命大幅延長(zhǎng)，大大降低了濾芯更換頻次。

2)通過(guò)在線(xiàn)清洗使已經(jīng)達(dá)到使用壓差的濾芯重復(fù)利用，有效地提高了濾芯清洗質(zhì)量，解決可使用后的濾芯無(wú)法清洗的弊端，經(jīng)過(guò)清洗后的濾芯在過(guò)濾指標(biāo)符合要求的情況下，能再次投入生產(chǎn)使用，可再延長(zhǎng)濾芯使用壽命50%左右。

以上兩項(xiàng)實(shí)施后濾芯使用壽命平均由10～30天增加到20～50天以上。

圖3 保安過(guò)濾器改型前后壓差變化曲線(xiàn)圖

項(xiàng)目實(shí)施后每立方米精制鹵水濾芯單位成本降低了0.22元，改造后年精制鹵水產(chǎn)量為2 378 108 m3，故總節(jié)約成本52.32萬(wàn)元。

5 建 議

1)鑒于鹵水成分較為復(fù)雜，保持超濾及其前處理的穩(wěn)定，對(duì)納濾保安過(guò)濾器濾芯使用壽命具有重要意義。

2)建議進(jìn)一步研究濾芯清洗藥劑配伍及清洗方法組合，提高清洗效果，提高濾芯回用率，持續(xù)降低生產(chǎn)成本。