一次鹽水裝置是湄洲灣氯堿公司燒堿、BDO、PO車間多個生產(chǎn)裝置產(chǎn)品生產(chǎn)線的基礎(chǔ)原料供應(yīng)源，對公司的生產(chǎn)穩(wěn)定起著關(guān)鍵性作用。一次鹽水生產(chǎn)裝置采用道爾澄清桶+預(yù)處理器+凱膜過濾工藝，原設(shè)計(jì)工藝在使用國產(chǎn)山東鹽的情況下，會出現(xiàn)精制鹽水產(chǎn)能不足，造成電解裝置無法滿負(fù)荷運(yùn)行，從而無法保證后續(xù)BDO裝置的滿負(fù)荷生產(chǎn)。為解決這一生產(chǎn)瓶頸，經(jīng)過調(diào)研引進(jìn)XX公司開發(fā)的陶瓷膜法鹽水精制工藝，通過對化學(xué)反應(yīng)完全的粗鹽水采用高效率的“錯流”過濾方式進(jìn)行膜分離過濾，制成合格的精制鹽水。
1、陶瓷膜分離機(jī)理
陶瓷膜過濾技術(shù)是基于多孔陶瓷介質(zhì)的篩分效應(yīng)而進(jìn)行的物質(zhì)分離技術(shù)，其分離過程是以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，當(dāng)溶液流過膜表面時，陶瓷膜充當(dāng)過濾介質(zhì)，只允許無機(jī)鹽、水中一些小分子物質(zhì)等通過膜,阻止溶液中的懸浮物、蛋白質(zhì)、多糖及膠體等大分子物質(zhì)通過，從而達(dá)到分離澄清的效果。
與凱膜過濾工藝相比，陶瓷膜法從原理上差別不大，具體分離方法卻有著極大的差異。凱膜過濾工藝是預(yù)處理器沉降+并流(終端)過濾操作的膜過濾。在陶瓷膜過濾工藝中,根據(jù)陶瓷膜過濾的特性，取消了預(yù)處理器系統(tǒng)，原料液反應(yīng)完成后,直接采取錯流方式進(jìn)行粒子分離,實(shí)現(xiàn)了一步過濾,與其他技術(shù)相比，過濾性能有了質(zhì)的飛躍。
2、陶瓷膜生產(chǎn)工藝
2.1 工藝流程圖詳見下圖
2.2 工藝流程簡述
自原化鹽裝置化鹽桶（V-1407）來的粗鹽水在2#折流槽加入精制劑氫氧化鈉及次氯酸鈉后，部分粗鹽水經(jīng)4#折流槽（V0104）加入精制劑碳酸鈉后自流進(jìn)入九思膜生產(chǎn)系統(tǒng)的反應(yīng)槽(R0101)，在反應(yīng)槽中，碳酸鈉與粗鹽水中的鈣離子完全反應(yīng)生成碳酸鈣結(jié)晶沉淀，氫氧化鈉與粗鹽水中的鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂膠體沉淀。完成精制反應(yīng)的粗鹽水自流進(jìn)入中間槽（V0105），用九思膜過濾供料泵（P0102）經(jīng)粗鹽水過濾器（N0103)濾除機(jī)械雜物后送往九思膜過濾單元。
九思膜過濾單元采用三級串聯(lián)“錯流”過濾方式，粗鹽水料液經(jīng)循環(huán)泵先送入九思膜過濾器（N0102）一級過濾組件過濾，一級組件出來的濃縮液進(jìn)入二級過濾組件過濾；二級過濾組件出來的濃縮液進(jìn)入三級過濾組件過濾。自九思膜過濾器(N0102）三級過濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進(jìn)入原有系統(tǒng)的泥漿池（V-1423），其余回到鹽水循環(huán)泵進(jìn)口（P0103）與供料泵(P0102）送來的粗鹽水混合，用于調(diào)整進(jìn)料液的固液比，實(shí)現(xiàn)控制濃縮液含固量和保證膜面流速的目的，然后經(jīng)過濾循環(huán)泵（P0103）回到九思膜過濾器（N0102）內(nèi)循環(huán)過濾。各級過濾組件過濾出的精制過濾鹽水通過九思膜過濾器（NO102）各級滲透清液出口排出，進(jìn)入原有系統(tǒng)的精制鹽水槽（V-1418），經(jīng)由精鹽水泵送電解二次精制。
九思膜過濾器（N0102)在長時間的運(yùn)行后，因膜表面的污染可能會導(dǎo)致通量變化、過濾能力下降，需對膜表面進(jìn)行再生，使膜通量得到恢復(fù)、過濾能力達(dá)到起始狀態(tài)。再生的方式有物理反沖和化學(xué)清洗。物理反沖是采用過濾后的精制鹽水在反沖罐(V0107)由壓縮空氣加壓后對膜表面進(jìn)行反向沖洗；化學(xué)清洗是采用10%~15%的鹽酸對膜進(jìn)行化學(xué)清洗，使膜面徹底清潔，完全恢復(fù)過濾通量。
2.3 運(yùn)行指標(biāo)
陶瓷膜工藝在正常生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足一次鹽水精制要求，運(yùn)行指標(biāo)見表1。
3、存在問題
（1)系統(tǒng)管路中存在一段積酸死角，在酸洗過程中，會有大量的酸積在該死角內(nèi)，在酸洗結(jié)束開車過程中，該部分酸和合格鹽水混合后破壞鹽水質(zhì)量，并且會在九思膜循環(huán)泵和九思膜過濾器間循環(huán)，需要用中間槽中的粗鹽水在較長時間內(nèi)置換排至壓濾方可達(dá)到正常的開車條件。
(2)在初次開車或酸洗結(jié)束后開車過程中，由于過濾系統(tǒng)中存在較大量的不合格鹽水，按原設(shè)計(jì)工藝，該部分鹽水用中間槽中的粗鹽水進(jìn)行置換，置換后循環(huán)回中間槽中，造成中間槽中合格的粗鹽水也變成不合格鹽水，后將中間槽全部的水排至壓濾回收，再補(bǔ)充指標(biāo)合格的粗鹽水至中間槽進(jìn)行重復(fù)置換，直至整個系統(tǒng)中的水合格為止。按照原設(shè)計(jì)工藝操作，將大量增加壓濾及質(zhì)檢分析的工作量，且增加了開車至投入正常生產(chǎn)的時間，影響精鹽水的產(chǎn)量。
(3)與有機(jī)膜過濾技術(shù)比較，陶瓷膜過濾技術(shù)省去了預(yù)處理器，工藝步驟大大簡化，鹽水精制流程短，但同時對原鹽的質(zhì)量指標(biāo)有更高的要求，尤其是原鹽中的鋁含量。由于鋁元素的特殊性質(zhì)，在現(xiàn)有的離子膜燒堿工藝中很難除去鹽水中的鋁，因?yàn)樵谝淮嘻}水中除去鈣、鎂離子需要分別加入純堿和燒堿，pH值要控制在10.5~11.5，鎂才可以沉淀完全，而此時鋁則以AlO2的形式混入鹽水中。在二次鹽水中，螯合樹脂只對二價(jià)重金屬離子有良好的去除能力，但對像Al3+這樣的三價(jià)金屬離子幾乎無法去除。Al（OH）3為膠體狀態(tài)，如果進(jìn)入電解槽后會附著在離子膜上，造成槽電壓、電耗迅速升高。陶瓷膜過濾技術(shù)因精制流程短，對鋁離子的去除效率差于有機(jī)膜過濾技術(shù)，陶瓷膜和有機(jī)膜對鋁離子的去除效率對比，詳見表2。
4、優(yōu)化及解決措施
（1）經(jīng)綜合考慮，將積酸死角處的三通更換為一段短接和蝶閥，并進(jìn)行酸管及工業(yè)水管的優(yōu)化改造，以此來避免酸洗過程中在死角處大量積酸而破壞循環(huán)泵、九思膜過濾器及管路內(nèi)的鹽水質(zhì)量，大量縮短酸洗后九思膜系統(tǒng)開車的時間，保證精鹽水的產(chǎn)量。優(yōu)化改進(jìn)前后詳見下圖：
(2)針對過濾系統(tǒng)回中間槽不合格鹽水管路存在的缺陷，在管路上增加兩個對切閥門并配管至泥漿池，在開車置換過程中，直接用中間槽的粗鹽水置換系統(tǒng)中的不合格鹽水，并將不合格鹽水排至壓濾泥漿池回收，保證中間槽鹽水的質(zhì)量，大量縮短開車時間。結(jié)合(1)積酸死角三通優(yōu)化,系統(tǒng)開車時間由原來的3-4小時，縮短至0.5小時即可達(dá)到工藝指標(biāo)要求。優(yōu)化改進(jìn)前后詳見下圖:
（3)含鋁高的原鹽對系統(tǒng)的影響，詳見表3。如表中數(shù)據(jù)顯示，含鋁正常的原鹽對電解槽幾乎沒有影響，電流效率穩(wěn)定，在使用含鋁高的原鹽后，在短時間內(nèi)會造成電流效率快速下降，對零極距電解槽的影響尤為嚴(yán)重。
針對鋁元素對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，首先需要從源頭上進(jìn)行解決，對原鹽的進(jìn)入渠道及運(yùn)輸車輛進(jìn)行明確的要求及把關(guān)，嚴(yán)格控制原鹽中的鋁含量，在每批次原鹽進(jìn)場前尤其是更換原鹽產(chǎn)地時對原鹽中鋁含量進(jìn)行分析，并根據(jù)含鋁情況采取對應(yīng)的措施。幾種常見海鹽中正常含鋁指標(biāo)詳見表4。在生產(chǎn)過程中，正常的澳鹽和印度鹽含鋁量低，對系統(tǒng)不會產(chǎn)生影響；山東鹽含鋁量偏高，在保證一次鹽水中的鈣、鎂離子指標(biāo)合格的前提下將雙堿的過堿量降到最低，降低制水量，同時優(yōu)先使用凱膜過濾系統(tǒng)，通過預(yù)處理器盡可能地去除鹽水中的鋁離子。
5、結(jié)語
通過針對陶瓷膜在一次鹽水生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行分析，并提出工藝優(yōu)化及解決措施，消除了系統(tǒng)存在的缺陷，使生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到更佳的運(yùn)行狀態(tài)，保證生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
陶瓷膜過濾技術(shù)省去了龐大的預(yù)處理器，工藝步驟大大簡化，占地面積小，一次性投資少，加上陶瓷膜工藝的不斷改進(jìn)成熟，行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用業(yè)績越來越多。（來源：福建湄洲灣氯堿工業(yè)有限公司）
