mro膜法除硝技术在离子烧碱生产中的应用.docx

mro膜法除硝技术在离子烧碱生产中的应用 广西柳华氯碱有限公司20万吨/a离子膜碱项目于2010年1月成功启动。项目的原料盐采用了较高的采盐质量，采用了先进的mro膜法除硝技术，在精细盐酸盐生产过程中采用了先进的离子烧碱法，为离子烧碱过程中的稳定和高效生产提供了先决条件。 1 途径加入系统 在离子膜烧碱生产过程中,硫酸根通过3种途径带入系统,即原料盐、化盐用的生产水及盐水脱氯时加入的亚硫酸钠被氧化生成的硫酸根,其中,原料盐带入的硫酸根是主要的。 2 mro膜法的去除噪声的原理和设计基础 2.1 mro膜结构及工作原理 MRO膜过滤主要基于“微孔过滤”原理,即膜表面具有大量均匀分布的微孔,可选择性地过滤溶液中粒径不同的分子。MRO膜过滤原理图见图1。本工序采用的MRO膜,其孔径只允许粒径较小的单价阴阳离子穿过,例如Cl-、Cl O3-和Na+、而分子量较高、粒径较大的高价阴离子,例如SO42-等,则被截留在膜外。脱氯淡盐水进入筒形膜过滤器后,盐水沿过滤器方向流过,盐水中各分子以与流动方向垂直的方向向膜扩散,越靠近膜侧的分子越先接受过滤。经微孔过滤后,能穿过MRO微孔的分子层穿过膜组件,达到膜内侧渗透管,而粒径较大的分子,即如硫酸根则被截留在膜外侧,即膜组件与器壁之间,沿器壁上的浓硝盐水出料管被排放。整个膜组件分2股出料,一股是沿筒状膜组件的中心轴方向的渗透液,即硫酸根含量很低的低硝盐水;另一股是沿器壁方向出料的硫酸根含量较高的浓硝盐水。MRO膜结构示意图见图2。为达到在一定空间扩大膜与盐水接触面积的目的,整个膜组件设计成层层包裹的卷筒形,筒的内侧就是低硝渗透流管。每层膜外有一层网状分布层,可促使溶液均匀地接触膜表面,降低传质阻力,提高过滤效率。在每层膜后,还有一层支撑层,主要目的是为了提高膜的强度和抗压能力。 经过MRO膜过滤出来的浓缩液中除了含有大量的硫酸根外,还含有大量的氯化钠,若直接排放,氯化钠的消耗会升高,本工艺利用冷冻法进行盐硝分离,利用冷冻盐水和浓缩液换热,浓缩液的温度降至-5~-6℃,此时,浓缩液中的绝大多数硫酸钠被转化成Na2SO4·10H2O固体,之后,通过重力沉降法将其浓缩,再利用离心机进行甩干,硫酸钠以Na2SO4·10H2O固体的形式排出系统,使整个系统中的硫酸根保持平衡,不至于产生硫酸根的积累。 2.2 官模对硫酸根工程应用 该公司烧碱生产能力为20万t/a,即25 t/h,生产1 t烧碱消耗盐约1.5 t,原盐中Na Cl质量分数大于99%,硫酸根离子的质量分数小于0.2%,由此可以算出,生产过程中原料盐将硫酸根带入系统的量M1为: 设一次盐水工序和脱氯工序将硫酸根带入系统的量为M2,已知该单元亚硫酸钠消耗量为0.9 kg/t Na OH,可以得出: 即带入系统硫酸根的量(忽略化盐生产水带入的量)为 折成硫酸钠为137.41 kg/h,折成Na2SO4·10H2O量为311.6 kg/h。因此,要保证系统内的硫酸根离子无积累,本工序除硝能力必须≥311.6 kg/h。 3 mro膜法的去除过程 3.1 控制脱氯、除硝 淡盐水脱氯工艺流程示意图见图3。 膜法除硝工序是将离子膜电解槽出来的淡盐水中的硫酸根,经过膜过滤,最后降温冷冻以十水硫酸钠结晶体(芒硝)的方式去除。由于从离子膜电解槽出来的淡盐水中含有大量的游离氯,在淡盐水输送到一次盐水和膜除硝界区前,必须先在脱氯工序充分地脱除氯气,电解槽来的淡盐水经PHCA-312控制,在入脱氯塔总管道上加盐酸调节盐水pH值至1.0~1.5,从脱氯塔的上部进入,采用真空脱氯法将氯气去除,氯气从塔顶出去到氯气总管,淡盐水从塔底出来,然后经PHCA-314控制加氢氧化钠调节pH值至1.5~2.5,同时,经FICV-324控制加入亚硫酸钠,除去残余的游离氯,使OIA-314的ORP值小于-50 mV(如果膜除硝工序不开车,则调节pH值至9~11),然后输送到一次盐水化盐和除硝界区。 3.2 硝酸盐去除过程 膜法除硝工艺流程图见图4。 3.2.1 a、c、有效组at452和orp 电解来的脱氯淡盐水pH值为1.5~2.5,进入MRO膜除硝工序的淡盐水高位槽,通过钛泵P-451输送到两级冷却器E-451和E-452换热冷却,一级E-451用从MRO系统返回的渗透液盐水作冷源,二级E-452用循环冷却水作冷源。在钛泵P-451的入口管道上加入氢氧化钠和亚硫酸钠,调节pH值为3.5~7.0(正常4.0~5.0)AT452和ORP值小于200 mV(此电位是基于Ag/AgCl参比端),其余的淡盐水从淡盐水高位槽上部溢出去一次盐水工序化盐水贮槽,在溢出口管道,经FICA-451调节控制加入氢氧化钠使AI-454 pH值为9.0~10.5。经两级冷却后,淡盐水温度降至30~50℃,再从