浅谈盐湖资源开发过程的膜分离工艺技术模板.doc

浅谈盐湖资源开发过程膜分离工艺技术 摘 要 简明介绍氯碱行业盐水精制两种工艺及膜分离技术在盐水生产中应用和发展。并分别对膜过滤脱除SO2 SO4技术和HVMTM膜过滤盐水精制技术进行了综述。关键词 盐水精制 氯碱 戈尔膜 凯膜Brief Discussion on Appl ication of Membrance SeparationTechnology in the Ref ining Process of Salt Lake Abstract :In this article .Two refining process of brine and the application and development of membrance sparation technology in chlor - alkail industry were introduced.The technice about SO2 SO4 filted out with membrance and refining brine with HVMTM were expaitiated respectively.Key words : Chlor-alkal Refinement of brine ;gore memhrance ;HVMTM 0 引言青海省盐湖资源极其丰富,已探明NaCl储量达3262.85亿t,占全国保有储量85%，其中茶卡、柯柯盐湖为其关键盐湖，两盐湖NaCl资源矿开发已经有40多年历史,形成了一定生产规模。茶卡盐湖在青海省乌兰县茶卡镇,交通便利,青藏公路由湖北边经过,青藏铁路从察汉诺站有43km专线通往湖区盐湖面积105km2为固液相伴并存盐湖,石盐呈层状,平均厚度4.9m,最厚处达15m,总储量4.8亿t(其中固相45958万t)。氯碱工业作为国民经济基础产业,含有较高经济延伸价值,其发展速度和国民经济发展息息相关。进入二十一世纪后,中国氯碱行业总产能、产量迅猛增加,生产能力为8844.4kt/a,产量为7135.2kt/a；产量突8000kt为8230kt/a；产能达11000kt/a,产量为9399kt；产能为11960kt/a,产量为10500kt/a2。伴随烧碱生产能力、产量不停增加；电解技术不停进步,尤其是离子膜电解槽应用,对盐水质量要求越来越高,从而使膜分离技术在氯碱盐水生产中得到较大应用和发展。近几年,伴随氯碱行业总产能、产量迅猛增加,氯碱生产中盐水精制工艺也取得不停发展,部分新技术越来越多地被应用于盐水精制工艺中。其中膜分离技术以其能耗低、分离效率高、过程简单、不污染等特点，已成为行业技术进步亮点1。本文就盐湖资源之一氯碱盐水生产中膜分离技术应用及发展作一个简单叙述。1 盐水生产中两种工艺说明及比较现在盐水精制工艺有传统澄清桶工艺和薄膜液体过滤工艺两种。1.1 传统澄清桶工艺由其它工段来淡盐水、碱盐水进入化盐水贮槽,经化盐水泵进入化盐桶;化盐水溶解原盐后成为饱和粗盐水从化盐桶上部溢出,计量加入精制剂NaOH后,饱和粗盐水进入中间槽,再进入反应器,加入精制剂Na2CO3、凝聚助沉剂(聚丙烯酸钠) 后,自流入澄清桶;澄清桶出来清液进入砂滤器,经砂滤器过滤后进入砂滤精盐水贮槽、泵加压后进入PE(聚乙烯)管过滤器过滤,清液进入一次精盐水贮槽,经泵加压后进入碳素管过滤器;最终进入树脂塔,经离子交换塔精制后进入阳极液循环槽供电解用。1.2 膜液体过滤工艺由其它工段来淡盐水、碱盐水进入化盐水贮槽,配水合格后泵入化盐桶;化盐水溶解原盐后成为饱和粗盐水从化盐桶上部溢出进入折流槽,计量加入精制剂NaOH及未脱氯淡盐水(含NaClO)。在前反应罐内,粗盐水中镁离子和精制剂NaOH 反应生成Mg(OH)2,菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解为小分子有机物；然后用加压泵将粗盐水送入预处理器,经过预处理盐水进入后反应罐,盐水中钙离子和加入碳酸钠反应形成碳酸钙沉淀;充足反应后盐水进入中间槽,加入亚硫酸钠溶液除去盐水中游离氯后,经泵入膜过滤器过滤;过滤后精盐水进入一次精盐水贮槽,经精盐水泵送入树脂塔,经离子交换塔精制后进入阳极循环槽供电解用。图1所表示： 原盐 NaCl NaClO化盐水贮槽化盐桶折流槽反应罐预处理器后反应罐中间槽盐泥压滤贮槽膜分离过滤器一次精盐水贮槽树脂交换塔至电解FeCl3 图1 膜分离盐水精制工艺步骤简图膜分离盐水精制工艺步骤较传统工艺简单,去除碳素管过滤器等工艺步骤,不需大型澄清桶、砂滤器等设备,占地面积小,投资少、运行费用较低3。2.盐水生产中两种膜特点及应用2.1 戈尔膜分离技术特点戈尔膜较凯膜早应用于盐水精制工艺中,戈尔膜是以一个厚度为微米级、孔径为0.5m膨体聚四氟乙烯薄膜和23mm厚聚丙烯、聚脂无纺布(外形如羊毛毡) 复合而成滤袋,然后套在刚性支撑体上作为膜过滤元件。戈尔膜较薄,过滤速度快,经过戈尔膜过滤后盐水质量好,完全能满足离子膜电解对盐水精度指标要求,不过因为膜薄加上作为底衬聚丙烯轻易受到盐水中游离氯腐蚀,使用寿命较短,因为膜更换频繁,在实际生产过程中操作不方便,且膜消耗快造成运行费用增高,不过其过滤后盐水质量是老生产工艺无法比拟,故中国已经有部分氯碱企业正在使用戈尔膜过滤器。其特点为：第一，戈尔膜分离技术在盐水精制中应用是一套全新盐水精制工艺。 第二，因为该新工艺技术进行先除镁后除钙工艺路线，精制过滤后精盐水中钙镁及悬浮物杂质含有很好滤除效果，使精盐水质量稳定，并使盐水质量有了很大提升。 第三，新工艺精制过滤后盐水可直接去离子膜电槽要求鳌合树脂塔。因为钙、镁较低，树脂塔能力可提升，替换了纤维素炭素管过滤器，简化了二次盐水工艺步骤。 第四，含镁量高原盐也能使用，对于盐水精制讲，不受原盐中钙、镁比限制，因为高镁原盐价格低，能够降低烧碱生产成本。 第五，戈尔膜过滤部分实现了电脑控制，白动化程度高。 第六，盐水温度改变对盐水质量影响不大。因为精盐水质量高，而且稳定性好，可使电解槽运行性能得到较大改善，收到良好经济效益。如表1：表1 采取凯尔膜后盐水中控指标数据预处理器出口过滤器进口过滤器出口(精盐水)Mg2+ NaOHNa2C03 Ca2+ +Mg2+ SS值 总铁20mg/L 0.1一0.4g/L0.4一0.6g/L 2mg/L 1x10-5 0.05 mg/L从表1能够看出，应用戈尔膜分离技术进行盐水精制，完全能够提升盐水质量和简化盐水精制工艺步骤，根本处理了氯碱行业精盐水长久质量不稳定问题，对提升隔膜电槽运行周期起到了关键作用。2.2 凯膜(HVMTM膜) 凯膜是纯聚四氟乙烯管式多孔膜。它是以薄膜滤料达成真正表面过滤效果,其好处是:使液体中悬浮物被全部截留在薄膜表面,因为薄膜含有极佳不粘性和很小摩擦系数,所以薄膜滤料不易产生堵塞现象。这么在不增加运行负荷情况下既确保了液体最大通量,同时也有效地搜集了液体中固体颗粒。质密、多孔、光滑聚四氟乙烯(PTFE)薄膜使固体颗粒穿透靠近零。它低摩擦系数,化学稳定性和表面光滑特点使过滤压力仅0.05011MPa,而且薄膜表面极为轻易清理。聚四氟乙烯又是一个强度很高材料,使滤料寿命大大高于常规滤料。聚四氟乙烯管一次成型,降低了盐水对焊缝侵蚀造成膜脱落可能性,使用寿命较长。2.3 盐水生产工艺发展趋势膜技术在氯碱行业应用很广泛,氯碱行业工艺技术发展常常伴随膜技术应用推广。比如电解槽从最先隔膜槽到现在离子膜槽应用,大大提升了产品质量,降低了运行成本；部分氯碱厂PVC 离心母液回收处理用微米膜、纳米膜、渗透膜应用,使母液循环利用,不仅处理了环境保护问题还节省了水资源;再就是盐水精制中膜过滤器应用,有着投资少、占地小,操作方便等优点。2.4 膜分离技术在盐水精制中原理盐水精制是氯碱生产第一道工序,其关键任务是去除盐水中Ca2 +、Mg2+、SO2-SO4、有机物、水不溶物及其它悬浮物等杂质,制成精盐水供烧碱生产使用。盐水质量直接关系到后续工段安全、稳定、高效运行,也影响着产品质量。通常氯碱企业采取化学和物理相结合方法去除上述杂质。其关键过程为部分化学品和盐水中Ca2+、Mg2+、SO2-SO4等发生反应,生成沉淀沉降后排出,少许没有沉降部分和其它悬浮物再利用过滤法去除。3. 盐水生产工艺发展趋势膜技术在氯碱行业应用很广泛,氯碱行业工艺技术发展常常伴随膜技术应用推广。比如电解槽从最先隔膜槽到现在离子膜槽应用,大大提升了产品质量,降低了运行成本；部分氯碱厂PVC离心母液回收处理用微米膜、纳米膜、渗透膜应用,使母液循环利用,不仅处理了环境保护问题还节省了水资源;再就是盐水精制中膜过滤器应用,有着投资少、占地小,操作方便等优点。综上可见,伴随氯碱生产技术飞速发展,尤其是离子膜电解槽广泛应用,精制盐水质量越来越被重视,“预处理+膜分离”盐水精制新工艺替换“道尔澄清桶+砂滤器+ 碳素管精密过滤器”传统盐水精制工艺成为氯碱行业盐水精制发展方向。4.结语青海盐湖资源丰富，氯碱行业已进入一新发展时期，尤其是膜技术，是现代新型高效分离技术,是多学科交叉产物,和传统分离技术比较,它含有高效、节能、过程易控制、操作方便、环境友好、便于放大、轻易和其它技术集成等优点。伴随认识不停深入,膜技术优越性倍受瞩目,越来越多工业化应用付诸实施4。采取膜分离技术精制盐水能够摆脱传统物理和化学处理工序繁琐,节省人、财、物力,降低运行成本,且易于管理,为氯碱行业提升盐水质量开辟了崭新道路,将为企业带来良好经济效益和社会效益。参考文件1刘茉娥.膜分离技术M.北京：化学工业出版社，1988.65-682费红丽.中国氯碱行业盐水精制工艺情况() 调查汇报. 氯碱工业,(2):103罗圣红.浅谈氯碱行业盐水精制工艺中膜分离技术应用和发展J.贵州化工，（4）：334张家杰.膜分离技术在盐水精制中应用.精细和化学专用具 第14卷（6）：78