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完善盐水的预处理工艺提高戈尔过滤器的过滤能力

〔关 键 词 〕盐水预处理;戈尔过滤器;减压阀;絮凝剂;钙镁比;共结晶
　〔摘 要 I介绍了内蒙古海吉氯碱化工股份有限公司一次盐水预处理工艺在设计选型、安装、操作、控制等方面存在的问题，并采取相应的对策完善盐水预处理工艺，戈尔过滤器的过滤速度从运行初期的0.6一0.7 m /h提高到现行的0.8一0.9 rn /h，满足了6万“a离子膜烧碱对一次盐水的要求。
　　内蒙 古 海 吉氯碱化工股份有限公司(简称“内蒙古海吉氯碱公司”)6万t/a离子膜烧碱一次盐水采用戈尔盐水预处理工艺，选用两个过滤面积为50m2的戈尔过滤器，并于2004年5月10日进行联动试车，2004年6月15日正式投人运行。运行初期过滤盐水的质量:p( Na Cl)为(310土5)岁L,w ( Ca，十+Mgt+ )< 1x 10-S,w(SS)< 1x 10-6，达到了工艺指标的要求。但过滤盐水流量达不到盐水流量为85m3/h、过滤速度为0.85 m /h的设计要求，实际盐水流量为60一70 m3/h，实际过滤速度为0.6一0.7 m/h，不能满足6万t/a离子膜烧碱对一次盐水的要求。
　　针对 现 状 ，内蒙古海吉氯碱公司在专业技术人员的指导下，对该公司戈尔盐水预处理工艺进行了剖析和研究，在设计、选型、安装、操作、控制等方面
均发现了问题。
1 戈尔盐水预处理工艺现状剖析和研究
1.1 减压阀口径的选择和减压阀的安装位置均存
　　在不当之处减压 阀 口 径为DN250，减压阀的安装位置在加压溶气槽底部出口垂直向下的管线上，且垂直安装，减压阀向下lm左右处即为900的直角弯头，减压阀至文丘里管间的管线长度为7一8 mo
　　(1) 减 压 阀的口径决定减压后盐水流速能否使气泡析出时获得尽可能大的初速度，从而得到足够的气泡量和满足气浮要求的气泡直径。D,250口径的减压阀在实际生产过程中只能获得0.4 m /s的初速度，如此低的初速度势必会影响气泡量和气泡直径，最终影响絮状悬浮物的气浮。在生产过程中只好微开减压阀，满足气泡析出时所需的初速度，即使由此造成机械杂物和结晶盐堵塞减压阀。
　　(2) 减 压 后的粗盐水在管线内的停留时间直接影响从粗盐水中释放出来的气泡量和气泡直径。而影响粗盐水在管线内停留时间的因素有二:其一，减压阀至文丘里管的长度，内蒙古海吉氯碱公司减压阀安装的位置至文丘里管的距离显然较长。其二，减压阀出口粗盐水的流速取决于减压阀的口径，如果减压阀口径选择偏大，已经释放出来的小直径气泡势必会聚集汇成大气泡，不利于悬浮物在絮凝剂FeCl，的作用下附集在小气泡上而有效地气浮。
　　(3) 加 压 溶气槽与预处理器之间的管线直径应与粗盐水流量相匹配，不应有毫无作用的管径变化，不应设置90“的直角弯头，而应以120“以上的弧形
弯头加以过渡。显然，内蒙古海吉氯碱公司在设计、安装时未作精心考虑，设置了与生产实际不匹配的管线直径、不必要的3只900直角弯头和毫无意义的变径流量计，造成管线上的压头损失，使减压阀出口达不到应有的压头。
　　1.2 对絮凝剂加入，与粗盐水性质等了解不足对絮 凝 剂 FeC13溶液的加人量与粗盐水中Mg(OH):等机械杂质含量的变化、粗盐水流量的变化关系了解不足。
　　(1) 内 蒙 古海吉氯碱公司开车初期，由于对絮凝剂FeCl。溶液的加人量与粗盐水中Mg(OH)，等机械杂质含量变化、粗盐水流量变化的关系不甚了解，实际上就是对絮凝剂FeC13的絮凝原理认识不清，同时也不掌握絮凝剂恰当加人量的判断方法，以至于在电解槽能力由2万t/a升到6万va，盐水流量增加后，没及时调整絮凝剂FeCl3溶液的加人量，导致絮凝剂加人量的明显不足，预处理器气浮效果自然较差。
　　(2) 由 于 絮凝剂FeC13溶液中含有较多的的固体杂质— 主要是铁的化合物，FeCl。溶液输送泵、FeCl3溶液高位槽出口阀、FeCl3溶液流量计经常出现堵塞，直接影响絮凝剂FeCl3溶液的正常加人，也是影响絮凝剂絮凝效果的重要因素。
　　1.3 预处理器的操作得不到有效的控制在操 作 过 程中，预处理器流量稳定、温度稳定、密度稳定的三稳定操作得不到有效控制。
　　(1) 加 压 泵输送流量较大范围的变化，也会造成预处理器内盐水反浑。内蒙古海吉氯碱公司对加压泵流量的变化，如何操作控制经验不足，例如:加压泵流量从50m 3/h 上升到75m 3/h 应在2一3h内逐步完成，而实际操作中50 m3/h流量一下子上升到75m 3/h 总是在1一2m in内，结果致使预处理器内的盐水反浑。
　　(2 )由 于 内蒙古海吉氯碱公司地处我国北方高原地带，冬季的严寒造成预处理器的进出口温差日益增大，在设计上也没有很认真地考虑冬季昼夜温差大这一客观因素，没设计有效的保温层，预处理器进出口温差造成了粗盐水的对流。
　　(3) 内 蒙 古海吉氯碱公司采用的原盐为颗粒较小并略带微量粉状的湖盐，在化盐过程中NaCl浓度会偏高或偏低，夹带的少量悬浮盐也会随粗盐水进人预处理器，即会产生密度偏差，从而造成预处理器反浑。
1.4 粗盐水中钙镁比例严重失调
　　粗盐 水 中 的钙镁比例严重失调，导致过滤器过滤能力下降，过滤压降上升速度加快，酸洗周期频繁。由于存在上述种种问题，导致进戈尔过滤器粗盐水中的钙镁比例严重失调，其二(Ca2+ ) 总钙包括固体CaCO，中的Ca2+ ) 为0.04 % 一0.05 %,w(Mg2+)( 总镁包括固体Mg(OH)2中的Mgt+) 为0.01%-0.015%，钙镁比为3.6:1。戈尔过滤器的过滤能力只有设计能力的75%左右，过滤压降上升速度加快，酸洗周期仅24一48 h，严重影响了6万Va离子膜电槽的正常运行。影响过滤能力、过滤速度的决定因素为在戈尔滤袋的周围能否形成有效的助滤层组成。若粗盐水中ca2+ (总钙)含量很低，很难在戈尔滤袋周围形成有效的助滤层，过滤能力、过滤速度势必会受到严重影响;若粗盐水中钙镁比例失调，定会影响助滤层的组成，无法确定是刚性CaC03颗粒起主导作用，还是勃糊状的Mg(OH):絮
状物、未分解的有机物起主导作用。国内采用戈尔盐水预处理工艺的企业总结了一条经验:粗盐水中的、(ca2+ )(总钙)应在0.015%一0.05%之间，钙镁比应大于10:1，且这两个条件同时并存，则过滤器的运行状况就会进人良性循环。
　　1.5 造成戈尔膜出现针孔的主要原因内蒙 古 海 吉氯碱公司于2005年3月23日安装戈尔滤袋并投人运行，3月25日以后局部过滤液浑浊，检查发现，滤袋上有好几处大针孔，之后，部分膜袋陆续出现相同情况。对更换下来的样品膜进行了X光检测，发现滤袋内有程度不同的结晶NaCl颗粒，说明氯化钠结晶是造成戈尔膜出现针孔的主要原因。导致氯化钠、硫酸钠结晶的因素有以下3点:
　　①NaCl的浓度是粗盐水是否会在滤袋内产生氯化钠结晶的关键。内蒙古海吉氯碱公司工艺设计要求精盐水中NaCl含量在(310士5)岁L，但其NaCl含量不是纯净氯化钠在纯水中的含量，NaCl的结晶浓度取决于S02-, 0 1 0-,Co;一的含量。　　② SO互一含量是粗盐水是否会在滤袋中产生氯化钠、硫酸钠共结晶的决定因素。由于内蒙古海吉氯碱公司S02一处理装置— 道尔澄清桶是按照湖盐中SO互一质量分数为0.27%的数据而设计的，现用湖盐中S02一质量分数高达1.20%,S碳一量几乎增加了近4倍，道尔澄清桶分离BaSO、沉淀的能力显然受到了严重的限
制，同时又考虑到S《一量如此大，处理成本将大大提高，于是采取了有节制的处理，其结果为S04一质量浓度高达13一17 g/L,NaCl,Na,,S04共结晶的现象成为必然。
　　③由于内蒙古海吉氯碱公司采用的湖盐在化盐的过程中会夹带一定量的悬浮盐进人过滤器，造成局部NaCl含量偏高和粒径微小的NaCl晶种进入滤袋，极易促进NaCl晶体的产生和成长壮大。
　　2 完善戈尔盐水预处理工艺的对策根据 以 上 戈尔盐水预处理工艺现状剖析和研究，提出以下4项完善工艺的措施:①选择满足工艺要求的减压阀，并安装在最佳位置;更换变径流量计为同径流量计;调整加压溶气槽至预处理器管线，减
少不必要的900直角弯头。)②制定FeCl3 溶液根据粗盐水流量变化而调整的投加量表，并掌握判断FeCl3 溶液投加量是否恰当的方法;设置便于FeC13输送的输送
泵、高位槽出口阀以及流量计的清洗和排渣装置。
　　③掌握加压泵调整较大流量范围的操作方法;设置有效的预处理器保温装置;在1#折流槽设置凝结水补加装置，稀释饱和粗盐水和溶解悬浮盐。④调整精盐水NaCl的质量浓度为(300士5)g/L;制定道尔澄清桶结构改造和优化BaSO。晶种成长壮大的工艺方案，并迅速落实整改;选择降低处理S0;一成本的处理方法。
　　3 完善戈尔盐水预处理工艺的效果内蒙 古 海 吉氯碱公司积极创造条件，组织实施(除目前尚不具备条件的)以上措施，取得了可喜的效果:①进戈尔过滤器的粗盐水钙镁比从原来的
　　3.6:1提高到目前的30 10②戈尔过滤器的过滤能力从原来的60一70m 3/h提高到80一90m 3/h ，过滤速度从原来的0.6 - 0.7m /s提高到现在的0.8一0.9
m/so ③精盐水NaCl的质量浓度稳定在(300土5)岁L，尽管SO互一含量暂时还不能降到指标值，但NaCl的结晶基本上已控制住，戈尔膜再未出现针孔。④戈尔膜具有较强的抗腐蚀能力，微量的游离氯对其强度不产生威胁。
4 结语
　　在氯 碱 生 产中，一次盐水工序的运行情况直接关系到整个装置的正常生产。内蒙古海吉氯碱公司对使用戈尔盐水预处理工艺中出现的问题，在专业技术人员的指导下，从设计、选型、安装到操作、控制中找到问题的所在，并逐一进行解决和处理，最终达到了设计能力，说明戈尔盐水预处理工艺在内蒙古海吉氯碱公司的使用情况稳定。