膜法脱除硫酸根装置运行分析.pdf

齐鲁石油化工,2015,43(4):278-282
工业技术
QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
膜法脱除硫酸根裝置运行分析
吴广军
(中国石化齐鲁分公司氯碱厂,山东淄博255411)
摘要:介绍膜法脱除硫酸根(膜法脱硝)装置运行情況,分析运行过程中需要注意的事项、遇到的问题,提出相应
解决办法,并与原工艺进行经济效益分析对比。
关键词:膜法钡法过滤硫酸根离子膜
中图分类号:TE624.5文献标识码:B文章编号:1009-9859(2015)04-0278-05
次盐水精制在电解制碱工业中起着重要的硫酸根溶液总量,节省能耗。该工艺技术充分利
作用,如果精制盐水质量出现问题,会对离子膜电用淡盐水的余热,减少了冷却循环水用量。循环
解装置产生极大影响。文章重点讨论脱除一次盐盘液和浓缩液在专用结晶器中混合降温,浓缩液达
水中硫酸根(S0)工艺方法。当精制盐水中的到过饱和,与结晶器底部微小晶体混合,消除过饱
S03“含量较高时,对离子膜电解来说会阻碍C~和,保持结晶器内温庋稳定,确保芒硝的结晶和沉
放电使副反应加剧,氯气中含氧量增加,同时还会淀,使循环冷却更稳定有效,减少目前行业同类设
影响到NaCI溶解度。中国石化齐鲁分公司氯计中因为芒硝堵塞影响系统正常运行的情况。
碱丿(简称齐鲁氯碱厂)一次盐水处理工序原设
膜法胱除硫酸根裝置与200k/a离子膜烧硪
计工艺采用钡法脱除硫酸根,在一次盐水精制过装置配套,处理淡盐水能力正常为108m/h,将经
程中添加氯化钡溶液,反应生成BaSO4经盐水澄离子膜电解槽后的脱氯淡盐水,通过L艺分离膜
清桶沉降后脱除?。而添加氯化钡溶液会増加(纳滤膜)系统进行分离,分离后的贫硝液含少量
系统盐泥产生量,长时间运行会对相关盐水管线硫酸钠,直接回到化盐工序回用。膜分离后的富
造成堵塞,且氯化钡溶液属于高毒危化品,故于硝液,是含有氯化钠和硫酸钠的混合液,通过冷冻
2014年新上:膜法脱硝装置。装置运行后,不再使使硫酸钠过饱和结晶析出,结晶液经过离心机完
用属于高毒危化品的氯化钡,同时大幅降低了废成固液分离,得到产品芒硝,结晶和离心后的母液
物排放,经济效益和环境效益十分明显。生产的重新回到膜系统前工序,继续进行脱硝处理。设
副产品Na2SO4?10H2O(芒硝)为无色单斜晶体计工序主要分为预处理单元、膜法除硝单元和冷
性粉末,用于硫化碱、洗涤剂、医药、纺织、印染、玻冻脱硝处理单元3个部分。工艺流程示意见
璃、造纸、照相等相关领域。
图1
1.1淡盐水预处理
工艺流程简介
来自离子膜烧碱装置的脱氯淡盐水中仍残
在引进加拿大凯密迪公司的专利技术基础有微量的游离氯,会破坏纳滤膜的正常分离性能
上,开发并建设了膜法脱除硫酸根裝置,设计生产和使用寿命,但同时还必须保持纳滤暎始终处于
能力(每年运行时间以8000h计)为750kg/h,装一个合适的酸碱度和温度范围。因此,须在淡
置具有工艺简单、操作方便、自动化程度高、DCS
控制、现场无跑冒滴漏等特点。膜分离专利工艺
收稿日期:2015-07-30;修回日期:2015-12-02。
作者简介:吴广军(1983-),男,工程师。2005年毕业于
技术设计,可以充分利用膜分离的技术优势,将浓
宁石油化工大学自动化专业,现在中国石化齐鲁分公司氧碱
缩液中的硫酸钠含量提高到80gL左右,使硫酸
厂电化车间负责工艺优化及目常管理工作。电话:0533
根尽可能的浓缩,减少冷冻脱硝或热法脱硝工序
7522794。
第4期
吴广军.膜法脱除硫酸根裝置运行分析
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水进入膜过滤器之前进行预处理,除净其中残留氯。之后,淡盐水进入两台并联的保安过滤器,保
的游离氯,将淡盐水温度和pH值调节到合适范安过滤器内为聚丙烯熔喷滤芯,进一步去除过滤
盐水中夹带的少量细碎活性炭颗粒等杂质,整个
离子膜烧碱装置来的淡盐水进入盐水储槽预处理过程中,向淡盐水中添加高纯盐酸,调节
后,经增压泵送往二级换热器,一级换热器用膜法pH值为5~7,同时加入亚硫酸钠溶液中和淡盐
脱硝系统返回的贫硝盐水作冷源,二级换热器采水中的游离氯,并设立在线监测仪表来监测ORP
用循环水作冷源,经两级冷却后,淡盐水温度降至值(游离氯)、pH值和温度,合格的淡盐水进入膜
30~35℃。之后进人活性炭过滤器,多微孔结构过濃系统。如监测值超标,淡盐水再返回到储水
的活性炭颗粒可进一步吸附水中的有机物和游离槽重新进行处理。
脱氯淡盐水
储水槽
增压泵
-级冷却器
一级加硫酸亚钠盐酸二级加硫酸亚钠盐酸
脱硝后贫硝液
缓冲
保安过滤器
活性炭过滤器
二级冷却器
贫硝液经一级钛板换热后去化盐
高压泵
膜法脱硝装置
调节pH值
富硝液
制冷媒系统
清液冷却器
液泵
结晶器
成品(十水硫酸钠
离心机
旋流器
晶浆泵
分离母液
母液泵
图1膜法脱硫酸根装置工艺流程示意
1.2膜过滤系统
的贫硝盐水,另一股是沿器壁方向出料的硫酸根
膜过滤系统采用成熟的纳潓膜技术分离淡盐含量较高的富硝液。贫硝盐水含微量的Na2SO4
水中的硫酸根。纳滤是介于超滤及反渗透之间的可以直接用于化盐生产,富硝盐水经氢氧化钠溶
分离过程,对二价或多价离子有较高脱除率,其分液调节pH值为7~9,之后送到结晶器进行下
离原理近似机械筛分,当溶液由泵增压后进入纳步工序的处理。膜组参数:最高运行温度45℃
滤膜时,在纳滤膜表面发生分离,溶剂和其他小分最高运行压力4.1MPa,连续运行pH值范围5~
子量溶质透过纳滤膜,相对大分子溶质被纳滤膜7,短时(30min)清洗pH值范围1~11,最大给水
截留,从而达到分离和纯化的目的?。对纳滤膜流量110m3/h,最大给水浊度1NTU,游离氯容忍
材料的要求是具有良好的成膜性、热稳定性、化学量低于0.1mg/L。
稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、有高
水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染,价格
方
问
带孔中心管
便宜,目前采用的纳滤膜多为芳香族及聚跳胺类
复合纳滤膜。该工序采用的是聚酰胺复合膜
导流网
定位装置
(见图2),具有大量均匀分布的微孔,可选择性过
滤溶液中粒径不同的分子,其孔径只允许粒径较
小的一价离子穿过,即Cl~、Na可以通过膜组件
进入贫硝液系统;而分子量较高,粒径较大的二价
集水材料
膜
阴离子,即S02等离子不能通过膜组件而进入
导流?
外包装
富硝液系统。因此,整个膜组件分两股出料,一股
是沿筒状膜组件的中心轴方向的硫酸根含量较低
图2膜组件结构示意