离子膜氯碱工艺技术资料.doc

盐水精制系统培训资料盐水精制系统培训资料~1~盐水精制系统培训资料目 录第一章 中国氯碱工业盐水精制工艺发展概述 41.1 前言 ...................................................................................................................... 41.2 传统盐水精制工艺及设备应用 41.3 复合膜过滤技术应用 61.4 整体管式膜过滤技术应用 7第二章 HVM? 管式膜盐水精制技术 112.1 盐水精制的目的 112.2 盐水精制的原理 112.3 盐水精制的工艺流程 152.4 HVM?膜盐水精制工艺与传统工艺比较 16第三章 HVM? 管式膜盐水精制工艺控制 173.1 工艺控制指标 173.2 影响盐水精制的主要因素 203.3 仪表控制原理 22第四章 HVM? 管式膜盐水精制工艺技术进步 244.1 设备改进 244.2 工艺流程创新 25~2~盐水精制系统培训资料第五章 盐水精制常见问题及对策 285.1 精制盐水中钙离子浓度超出工艺要求 285.2 精制盐水中镁离子浓度超出工艺要求 285.3 精制盐水中铁离子浓度超出工艺要求 295.4 精制盐水中 SS超出工艺要求 295.5 精制盐水中游离氯未达到工艺要求 305.6 预处理器出水浑浊 31结束语 31~3~盐水精制系统培训资料第一章 中国氯碱工业盐水精制工艺发展概述1.1 前言随着国民经济的飞速发展，国内对 PVC的需求量日益剧增。

PVC的供求两旺带动了为其生产提供原料的氯碱行业的飞速发展， 20 世纪末至 21世纪初，中国加入 WTO后，氯碱行业同其它行业一样，逐渐与国际接轨，形成隔膜法烧碱与离子膜法烧碱并存的局面，目前我烧碱装置总体规模已达年产一千万吨烧碱 , 已经超过美国，居世界第一，盐水精制技术自然也随之变化发展笔者在本文中对盐水的精制过程进行了全面探讨，其中大多来源于生产实践，经过深入的地理论研究 , 总结出有生产指导价值的结论，期望对氯碱行业生产企业的生产实践有一定的参考意义盐水精制工艺是烧碱生产过程中的主要工序之一，氯碱行业盐水电解所使用的隔膜电槽或离子膜电槽的运行寿命、技术经济指标与入槽盐水质量密切相关高质量的盐水直接关系到生产的电耗，离子膜寿命，提高盐水质量是氯碱行业一直以来的目标就传统絮凝沉降工艺而言，钙、镁及不溶物去除不理想是影响电槽运行指标的一个主要问题近年来“预处理 +膜分离”的盐水精制新工艺替代“道尔澄清桶 +砂滤器 +碳素管精密过滤器”的传统盐水精制工艺为中国氯碱行业改变盐水质量差、离子膜寿命短的状况做出了卓越的贡献，被誉为是中国氯碱盐水精制的一次革命HVM?管式膜过滤技术在原膜法盐水精制技术基础上，从膜材料升级换代、设备结构改造、工艺流程优化等方面做了大量的技术创新工作，取得了显著的成绩。

据行业统计，至 2005年 6月已有约 800万 t/a 烧碱装置盐水精制采用 HVM?管式膜过滤技术，该技术在盐水精制领域中的成功应用被誉为是中国氯碱盐水精制的第二次革命1.2 传统盐水精制工艺及设备应用传统絮凝沉降工艺自四十年代至 20 世纪末，盐水精制工艺基本未有实质性飞跃，其工艺流程为：饱和粗盐水先经过多级澄清桶澄清，再经砂滤器、α纤维素预涂碳素管精密过滤器过滤，最后才能进入离子交换树脂塔其工艺流程简图~4~盐水精制系统培训资料如下图所示：NaCl Na2CO 3 NaOH 聚丙烯酸钠 α 纤维素化盐水化盐桶 反应桶 道尔澄清桶 砂滤器 精滤器 精盐水贮槽离子膜电解 螯合树膜塔传统絮凝沉降工艺的固有特点使盐水精制设备在长期的运行中由于种种原因限制了盐水质量的进一步提高，常见问题如下： 道尔澄清桶带来的问题反应后的饱和盐水在道尔澄清桶中投加聚丙烯酸钠助凝剂 1～ 3mg/L，入水 SS约500mg/L，出水 SS达10～30mg/L由于原盐和水质不稳定、温度和流量变化、加药量的波动等因素直接影响沉清桶的工作效率，盐水澄清桶返浑是氯碱生产过程中经常发生的异常生产现象，严重地影响一次盐水精制质量，甚至使生产不能正常进行，主要原因是： 原盐质量波动原盐质量波动大或钙镁比例失调，助沉剂投入量不够， CaCO3与Mg(OH)2不与助沉剂共沉，造成出水发白。

生产中常用处理方法为提高盐泥回流率，停止使用劣质原盐； 温度差造成对流澄清桶内盐水温度不均，引起盐水在桶中翻滚，盐水返混生产中常用处理方法为严格控制盐水进出口温度差 化学对流因操作不稳定，引起澄清桶内化学对流同样造成澄清桶返混生产中常用处理方法为严格控制上盐及加药，最好采用缓冲槽进液 砂滤器带来的问题国内采用的无阀滤池、虹吸式砂滤器、自动反洗砂滤器等砂滤器 , 滤料采用石英砂，出水 SS≤5mg/L当道尔桶出现返混现象时 , 盐水超出砂滤器负荷，出水~5~盐水精制系统培训资料无法达标，滤砂受助滤剂污染，需频繁反洗另外在碱性盐水介质中石英砂中二氧化硅有溶出现象，对后续离子膜造成污染有些厂家将盐水 PH值下调，解决了二氧化硅溶出问题，缺点是增大了后续设备的负荷 精滤器带来的问题精滤过滤器一般采用 PE管过滤器或需预涂α - 纤维素的炭素烧结管过滤器，出水 SS≤ 1mg/L当系统有机助沉剂、 SS物质未能被前段精制设备除净的情况下，盐水将污染烧结管表面，使预涂不均，会造成出水杂质超标；且预涂操作复杂，劳动强度大有些厂家采用 PE管强制过滤，高压反吹再生，易造成 PE管脱落或损坏，垫片处有泄漏现象，造成 - 纤维素及粗盐水进入电槽。

精滤过滤器易堵塞，微米级不溶物难以阻挡，并且预涂、反吹操作复杂，滤芯出现故障时不易被及时发现，往往要等到影响到螯合树脂后还难以确定是哪个滤芯出了问题一旦有一根滤芯损坏就不得不打开整个筒体检察每一根滤芯，换管时需开盖，劳动量大，而经常开启又造成花板处密封损坏 其他问题传统絮凝沉降工艺流程长，设备庞大，自动化控制水平低，而且生产操作和管理繁琐，运行和检修的工作量也很大，使得盐水精制单元投资较大、占地较多、生产成本较高1.3 复合膜过滤技术应用八十年代初美国氯碱行业盐水精制开始采用无需助滤剂的多孔 PTFE/PP或PTFE无纺布复合微滤膜，九十年代初日本大吟松公司在盐水精制中进行了实验工艺流程如下：Na2CO 3 NaOH化盐水化盐桶 反应桶 膜过滤器 精盐水贮槽 螯合树膜塔 离子膜电解 膜结构及过滤原理聚四氟乙烯经特殊拉伸后形成不规则多孔膜形态，孔径约 0.5 微米，极薄的PTFE膜被复合在经加强的 PP或 PTFE无纺布上，最后经表面处理使 PTFE膜由疏水性转为亲水性~6~盐水精制系统培训资料过滤时液体中的悬浮物被全部截留在薄膜的表面，由于薄膜具有极佳的不粘性和非常小的摩擦系数，因而薄膜滤料不易产生堵塞的现象。

这样在不增加运行负荷的情况下既保证了液体的最大通量，同时也有效地收集了液体中的固体颗粒质密、多孔、光滑的聚四氟乙烯 (PTFE)薄膜使固体颗粒的穿透接近零，它的低摩擦系数，化学稳定性和表面光滑的特点使过滤压力仅需 0.05 ～0.1MPa，并且薄膜的表面极为容易清理它以极为短暂以秒计算的清膜时间，使过滤过程基本达到连续运行，同时聚四氟乙烯又是一种强度很高的材料，使滤料寿命大大高于常规滤料 膜过滤工艺在膜过滤工艺引进中国过程中，发现中国氯碱行业采用的原盐质量差且不稳定，高镁、高水不溶物、高有机物；另外操作不稳定，控制水平低，使得在实际生产中无法直接采用该工艺通过改良 2000 年 6 月江苏扬州农药厂及山东滨州化工厂首先采用了带预处理的膜过滤工艺，流程如下：NaClO, NaOH FeCl3 Na2CO3化盐水化盐桶 前反应桶 预处理器 后反应桶 膜过滤器 精盐水贮槽离子膜电解 螯合树膜塔2000 年至 2003 年约有近四十家用户采用了复合 PTFE/PP膜工艺精制盐水，精制盐水质量大大提高美中不足的是在运行过程中由于复合膜的基材为 PP 材料， PTFE 膜与 PP 复合处经常有剥离现象；而且膜管中央的接缝在盐水环境中受力也容易开裂；膜寿命常常达不到期望的一年；采用气浮原理的预处理器由于设计问题也难以达到最佳状态。

1.4 整体管式膜过滤技术应用2003年6月山东滨化试用了一种全四氟乙烯整体管式膜（ HVM?）该种膜由新加坡凯发公司制造，技术源自人造血管技术，采用特殊拉伸技术，制造外壁孔小、内壁孔大的多孔膜，经表面处理后用于特殊液体的过滤此种膜具 PTFE的优良化学及物理性质，膜孔径为 0.22 ～ 0.5 微米，过滤效果尤胜于孔径 0.5 微米PTFE/PP复合膜而其优势在于其独特的管式整体结构，没有膜剥离、撕裂、腐~7~盐水精制系统培训资料蚀等现象，高效长寿如左图所示， HVM?管式膜与全四氟复合膜底材及含接缝复合膜拉伸强度比较实验可见就PTFE本身材质而言复合膜由于具有较厚的底材，其强度大于 HVM?膜管式膜，然而复合膜的接缝使拉伸强度大大降低，如下图所示 HVM?膜的整体结构是长寿命的关键HVM? 膜。