生產應用過程中的問題及工藝改進措施目前,陶瓷膜法一次鹽水精制工藝應用的廠家多采用精制鹽制取飽和鹽水而中國北方的氯堿企業多用海鹽,有機物含量高,泥沙等雜質較多,要保證裝置能連續性生產,應注意以下幾個問題。1粗鹽水中雜質的前處理過濾陶瓷膜的膜管孔徑只有3mm,超過此孔徑的雜物會產生搭橋,堵塞過濾通道,使得一級壓力升高,過濾膜通量下降,短時間內堵死膜管,影響正常連續生產。因此,在粗鹽水進入陶瓷膜過濾器前,必須采取可靠的前處理過濾措施。通常設計中,都會在中間池入口加40目的絲網過濾器以攔截粗鹽水中的雜物。在運行過程中發現敞開式的過濾器雖可簡單有效地過濾鹽水中大于2mm的顆粒雜物,但雜草等物質會在絲網上沉積形成簡單的“濾餅”,阻擋鹽水通過“過濾器”,影響在反應桶攪拌反應均勻的飽和鹽水自流進入中間池。而且清理“濾餅”工作量大,一個班需更換清理過濾網4次,特別在冬季北方氣溫較低的情況下在過濾網表面會有結晶鹽析出,通過濾網的鹽水通量減小,清理工作量加大。在更換“濾網”的過程中也不可避免會有雜物顆粒和纖維進入陶瓷膜過濾器,長時間運行同樣會堵塞膜管。根據陶瓷膜過濾的原理———錯流過濾,進入陶瓷膜管前,一定要將粗鹽水中的機械雜質處理完全,滿足陶瓷膜使用要求。選擇好的前處理工藝及設備是用好陶瓷膜的關鍵。該公司前處理選用了密閉的、具備自動反沖洗功能的處理器,并且過濾器材質一定要選用防腐材料,以防鹽水中氯離子的腐蝕,鈦材是的材料。
1、鹽水質量穩定其他的鹽水精制、澄清工藝中的道爾桶或浮上桶對鹽水工藝指標的操作要求平穩性高,特別是鹽水澄清工藝,溫度、濃度、流量、過堿量、助沉劑加入等方面,一旦其操作平穩性被破壞,易造成澄清桶鹽水的返渾要消除澄清返渾比較困難,為了避免不合格鹽水進入電解槽,必須增大合格鹽水的儲備量。陶瓷膜鹽水精制工藝采用膜表面錯流過濾,陶瓷膜采用50nm孔徑可以完全去除化鹽水中的固體懸浮物(固體懸浮物直徑大于50nm),使過濾鹽水澄清透明。取代傳統的澄清、過濾設備及其他膜過濾需要的預處理器,排除了大截面積澄清設備對鹽水溫度、濃度、流量等因素變化適應能力差對鹽水質量的影響。只要滿足沉淀生成的溫度和時間條件,該工藝就能生產高質量的鹽水。2、工藝流程短,自動化程度高,操作簡單陶瓷膜鹽水過濾工藝流程不需要預處理系統,工藝流程較短。陶瓷膜過濾器采用PLC控制器或DCS控制系統進行控制,自動化程度高,減輕了操作人員的勞動強度,只要控制好化鹽溫度和過堿量,就能保證一次鹽水質量。3、占地面積小,投資節省陶瓷膜鹽水過濾工藝結構緊湊、設備小,流程短,占地面積小,投資省。與目前應用的有機聚合物膜終端過濾分離工藝相比,也省去了前反應、料液預處理器和加壓溶氣系統,可使一次鹽水裝置總投資節省1/3左右陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。
而且清理“濾餅”工作量大,一個班需更換清理過濾網4次,特別在冬季北方氣溫較低的情況下在過濾網表面會有結晶鹽析出,通過濾網的鹽水通量減小,清理工作量加大在更換“濾網”的過程中也不可避免會有雜物顆粒和纖維進入陶瓷膜過濾器,長時間運行同樣會堵塞膜管。根據陶瓷膜過濾的原理———錯流過濾,進入陶瓷膜管前,一定要將粗鹽水中的機械雜質處理完全,滿足陶瓷膜使用要求。選擇好的前處理工藝及設備是用好陶瓷膜的關鍵。該公司前處理選用了密閉的、具備自動反沖洗功能的處理器,并且過濾器材質一定要選用防腐材料,以防鹽水中氯離子的腐蝕,鈦材是的材料。經過一段時間的運行,效果較好。2.2防止有機物對陶瓷膜污染在采用海鹽為原料制備一次精制鹽水過程中,海鹽中含有的大量有機物和藻類,在膜表面形成附著,污染過濾通道,導致鹽水通量降低,不能正常生產,必須要清洗再生。陶瓷膜對有機物的污染很敏感,因此,必須采取清除有機物的工藝措施。在前反應添加次氯酸鈉來破壞有機物及藻類,使陶瓷膜能保持較高的通量,同時,在后續工序添加亞硫酸鈉消除精鹽水中的游離氯,并且對游離氯采用實時自動儀表監測。通過多次試驗分析,確定在反應桶內添加5%次氯酸鈉20~30mL/h,在精鹽水緩沖罐前添加8%亞硫酸鈉20mL/h,可較好地消除有機物對膜管的污染,同時可保證精鹽水中游離氯的含量為零。2.3選擇耐壓材料外殼,防止反沖過程焊口開裂泄漏陶瓷膜法鹽水精制系統采用高壓錯流過濾,正常生產壓力為0.3~0.4MPa,反沖過程壓力為0.45~0.50MPa,選擇PP材質的外殼,在頻繁反沖過程后容易出現泄漏。
以陶瓷膜為核心的膜分離技術目前在我國主要應用于過程分離與特種水處理兩大領域(1)過程分離領域過程工業指通過物質的化學、物理或生物轉化進行的連續生產過程,其原料和產品多為均一相(固體、液體或氣體)的物料,而非由零部件組裝成的物品,主要包括化工、石化、冶金、生物與醫藥、食品飲料、造紙等工業行業。過程分離是指過程工業生產中通常會涉及的物料分離、濃縮、提純、凈化除雜等工藝環節。陶瓷膜分離效率與分離精度高、耐高溫、耐有機溶劑、耐腐蝕等特點,使其能夠在過程分離工藝中得到廣泛應用。目前,以陶瓷膜為核心的膜分離技術在過程分離領域中較為成熟的應用行業主要包括生物與醫藥、化工、食品飲料等行業,其中生物與醫藥、化工行業的應用規模相對較大。①生物與醫藥生物與醫藥行業是指通過生物工程或發酵工程生產、提取藥品、食品或化工產品的一系列行業,主要包括發酵工業、生物制藥、天然產物提取等相關行業。因陶瓷膜耐腐蝕、耐高溫、分離精度高等特性,以陶瓷膜為核心的膜分離技術已成為生物與醫藥行業優先選擇的高效分離技術,可廣泛應用于氨基酸(如谷氨酸、賴氨酸等)、抗生素(如青霉素、紅霉素等)、有機酸(如檸檬酸、乳酸等)等的處理。我國是氨基酸原料的生產大國之一,根據中科院微生物研究所的統計,2013年,全球氨基酸總產量650萬噸,中國超過400萬噸,占比超過60%。根據中國膜工業協會的統計,2010-2012年,國內氨基酸行業合計安裝了約2萬平方米的以陶瓷膜為核心的膜分離設備,行業普及率超過60%;預計2013-2015年氨基酸行業新增產能和傳統工藝改造可形成約3萬平方米的陶瓷膜材料需求。在生物制藥行業,工信部已將“無機陶瓷組合膜分離技術”作為清潔生產工藝技術在發酵類抗生素、維生素制藥行業進行重點推廣,截至2013年底,該工藝技術目前在國內發酵類制藥行業的普及率約為20%,預計到2015年技術普及率可達50%15。根據中國膜工業協會的統計,2014年,在生物醫藥領域新安裝與更換的陶瓷膜約為2.6萬平方米,約占全年陶瓷膜安裝總量的49.1%。
九思陶瓷膜過濾單元采用外循環錯流過濾方式,九思膜過濾器為三級組件串聯過濾,一級組件出口的濃縮鹽水進入二級組件,二級組件出口的濃縮鹽水進入三級組件過濾后的一次精制過濾鹽水經九思陶瓷膜過濾器N1451滲透清液出口排出,進入精制鹽水罐V1409,經由精制過濾鹽水泵P1409送離子膜二次精制;從九思膜過濾器N1451濃縮液出口流出的濃縮鹽水跟據控制濃縮鹽水濃度的情況,按比例排出一部分進入鹽泥槽;另一部分濃縮鹽水回到中間槽V1451(用于調整九思膜過濾器進料液的固液比,實現控制濃縮液含固量的目的),經九思膜過濾進料泵P1451回到九思膜過濾器N1451內循環過濾。2一代無機陶瓷膜鹽水精制技術在運行中的不足1)設備方面的不足:本公司購買的無機陶瓷膜過濾器規格型號為JW-45-CS/F4-FRPP,排列方式為3-2-1,一級組件3個,二級組件2個,三級組件1個,該排列方式會導致3級組件膜面流速過快,端面沖刷嚴重。同時由于組件材質選用的是CS/PO,下花盤采用FRPP材質,因此,長時間運行后會導致PO層剝離組件,導致擠壓膜管,致使其膜管斷裂。同時下花盤采用FRPP材質,在運行一段時間后,下花盤會變形,導致膜管在組件中上下串動,密封不嚴,造成鹽水不合格;2)工藝方面不足:一代產品鹽水精制工藝采用的是單級循環泵供料的方式,同時從無機膜過濾器三級組件出來的濃縮液直接進到中間桶中,導致三級組件出來的2kg壓力不能夠回收利用,造成能耗較高。自動化控制水平較低,在該工藝中,除了反沖程序采用PLC控制外,其它程序皆采用手動控制,如設備頂部的排氣閥,閥門安裝位置較高,采用手動操作造成閥門操作不便。三代鹽水精制技術的改進1設備的改進本公司二期20萬T/a離子膜燒堿一次鹽水精制裝置采用江蘇久吾公司4套JW-100-Ti-CS/HRL無機陶瓷膜設備。該設備采用5-4-3組合方式排列,一級5個組件,二級4個組件,三級3個組件串并聯方式,排列方式更加合理,避免了膜面流速過高,造成端面沖刷嚴重。同時無機陶瓷膜設備核心組件采用Ti2材質,下花盤為Ti10,組件材質的更換,避免了膜管的斷裂,也為企業減少了由于更換膜管而造成運行成本升高的費用。2工藝的改進1)二期項目中,江蘇久吾公司提供的3代鹽水精制技術中,的亮點為采用供料泵+循環泵的內循環模式,同時在兩臺泵之間增加了一個過濾循環罐,供料泵揚程0.25mPa,循環泵揚程0.15mPa,大部分的濃縮液回到過濾循環罐中,與供料泵送來的粗鹽水混合,既起到調節濃縮液的含固量,又能把濃縮液出口側0.2mPa的壓力回收,因此比單級循環泵的模式節能40%左右;2)鹽水粗過濾器濾網孔徑由原來的1.5mm更改為1.0mm,使粗過濾器攔截效果更佳顯著,同時由原來手動反沖更換為自動反沖,保證了陶瓷膜過濾系統連續穩定運行,也降低了工人勞動強度;3)每臺設備滲透側清液總管上增加了在線濁度儀的使用,在線監測鹽水水質,當濁度超標時,系統聯鎖,自動切斷出液閥,保證不合格鹽水不進入后續流程;4)設備頂部排氣閥由手動改為自動,由DCS或PLC控制,避免了開車時由于操作失誤導致的氣錘的發生,同時也避免了閥門安裝位置過高,造成的操作不便。3自動控制程序的優化二期項目已經由局部的PLC控制系統轉變為整個一次鹽水精制系統控制全部進入到PLC控制系統中,同時PLC控制與DCS系統進行通訊,因此,無機陶瓷膜過濾精制系統自動化程度更高,減少了操作人員。
具有極好的化學穩定性,能耐酸、堿、鹽溶液及有機溶劑和強氧化劑優良的過濾特性使得其壽命長,維修費用很低,使用成本也大為降低。3.4滲透通量大無機陶瓷膜有很高的孔隙率,高達35%以上,因此其鹽水通量很高,其中50nm孔徑的陶瓷超濾膜飽和氯化鈉鹽水通量大于700L/m2.h。可反復清洗及高溫再生恢復滲透通量,使用壽命長,采用酸、堿清洗,能有效的恢復膜滲透通量,使用壽命可達5年以上。3.5采用錯流過濾方式錯流過濾操作又稱切線流操作,與終端過濾方式相比,這種方法對懸浮粒子的大小、密度、濃度的變化不敏感,系統可長期連續運行,無需頻繁進行反沖洗及排出渣料,適用大規模生產應用。3.6成套分離裝備的運行能耗低、清洗再生費用低通過膜組件有效的并聯與串聯組合,極大的降低了單位膜面積的能耗。通過普通的物理清洗或化學清洗即可完成,降低清洗費用。4經濟效益4.1使用無機陶瓷膜工藝,系統無需加入三氯化鐵等腐蝕性化學藥劑,減少了系統設備和管道的腐蝕危害,三十萬噸/年離子膜燒堿裝置加入三氯化鐵的運行費用為316000元(生產一噸氫氧化鈉需加入三氯化鐵0.00025噸)。4.2無機陶瓷膜工藝因不需要粗鹽水沉降、預處理系統,整個鹽水精制系統流程大大縮短,設備也大幅度減少,三十萬噸離子膜燒堿一次鹽水裝置可節約投資:預處理器設備費1944700元;加壓溶氣罐設備費2臺135000元;后反應器設備費233400元;空氣緩沖罐設備費6000元;工藝管道費300000元;設備土建基礎費1500000元。合計:1944700元+135000元+233400元+6000元+300000元+1500000元=4119100元。4.3由于不需要加壓溶氣、預處理器和后反應器等,全套裝置占地面積小,與有機膜裝置相比,占地面積可減少300平方米以上,只占有機膜裝置用地面積的40%。
1、隔膜電解法 將原鹽化鹽后加入純堿、燒堿、氯化鋇精制劑除去鈣、鎂、硫酸根離子等雜質,再于澄清槽中加入聚丙烯酸鈉或苛化麩皮以加速沉淀,砂濾后加入鹽酸中和,鹽水經預熱后送去電解,電解液經預熱、蒸發、分鹽、冷卻,制得液體燒堿,進一步熬濃即得固體燒堿成品鹽泥洗水用于化鹽。 2、離子交換膜法 將原鹽化鹽后按傳統的辦法進行鹽水精制,把一次精鹽水經微孔燒結碳素管式過濾器進行過濾后,再經螫合離子交換樹脂塔進行二次精制,使鹽水中鈣、鎂含量降到0.002%以下,將二次精制鹽水電解,于陽極室生成氯氣,陽極室鹽水中的Na+通過離子膜進入陰極室與陰極室的OH生成氫氧化鈉,H+直接在陰極上放電生成氫氣。 電解過程中向陽極室加入適量的高純度鹽酸以中和返遷的OH-,陰極室中應加入所需純水。在陰極室生成的高純燒堿濃度為30%~32%,可以直接作為液堿產品,也可以進一步熬濃,制得固體燒堿成品。 以上就是給大家總結的關于氫氧化鈉的工業制法,工業生產中不可替代的工業氫氧化鉀也被廣泛運用于醫學、化工、軍事等諸多領域,也可以作為漂白消毒劑來使用,工業氫氧化鉀已然已經在市場當中形成了一股凝聚力,它在與同類產品的競爭當中時刻保持優勢。。
氯堿工業將鹽制成飽和鹽水,在直流電作用下,電解生產得到燒堿和氯氣,由于工業鹽中含有大量的Ca2+、Mg2+、SO2-4等無機雜質,以及細菌、藻類殘體等天然有機物及泥砂等機械雜質,鹽水精制的目的就是要將這些雜質徹底去除,避免這些雜質離子進入離子膜電解槽后,生成的金屬氫氧化物在膜上形成沉積,造成膜性能下降,電流效率降低,嚴重破壞電解槽的正常生產,并大幅度縮短離子膜的壽命鹽水精制的原理是選擇性地采用精制劑,使原鹽中的各種雜質離子生成可分離的固體懸浮顆粒,然后采用物理方法進行分離。傳統的鹽水精制采用“道爾澄清桶+砂濾器”工藝,即在原鹽溶解并經精制反應后,在澄清桶澄清去除大部分懸浮顆粒,再經砂濾器粗濾、α纖維素預涂的碳素燒結管過濾器精濾,最后獲得可進入樹脂交換塔的一次精制鹽水。此工藝受原鹽質量影響大、工藝流程復雜、鹽水質量不穩定、過濾后鹽水SS超標等缺點已難以滿足離子膜電解的要求。針對傳統鹽水精制工藝本身及運行過程中存在的缺陷,近些年來國內出現并推廣運行一種新的有機聚合物膜鹽水精制過濾工藝。該法與傳統工藝相比,只是以浮上桶取代道爾桶并取消了砂濾器,有機聚合物膜過濾器取代了碳素燒結管過濾器,裝置投資相差無幾,操作方面浮上桶的能力、適應性及操作穩定性并不優于道爾桶。針對以上兩種鹽水精制技術存在工藝流程長、生產不穩定等問題,徐南平等開發出用沉淀反應與無機膜分離耦合的鹽水精制新技術。此技術采用無機陶瓷非對稱膜和高效的“錯流”過濾方式,解決了有機聚合物膜對有機物、氫氧化鎂絮狀沉淀敏感的問題,使反應一步完成,簡化了工藝流程,大幅節省了投資,且設備操作簡單、運行穩定、出水質量無波動。陶瓷膜反應器鹽水連續精制技術由兩個簡單的單元構成:單元A———溶鹽,經配水后的淡鹽水調整溫度,于化鹽桶中加入原鹽飽和,單元B———沉淀反應無機膜反應器,飽和粗鹽水和精制劑(碳酸鈉、氫氧化鈉)同時進入沉淀膜反應器,在反應器中反應的飽和粗鹽水通過無機膜過濾器過濾分離,清液即為過濾后的精制鹽水送離子膜電解,濃縮液回到反應桶繼續反應或回到過濾器循環過濾,小部分濃縮液連續進入濃水池。該工藝的核心是沉淀膜反應器(圖8),該反應器實現了精制反應與膜過濾的耦合操作,省略了反應與分離之間的中間處理步驟,簡化了工藝流程。由于反應與過濾同時進行,從而過濾性質與前兩種技術相比有了質的飛躍,且噸鹽水精制可節約運行成本50%以上,節約設備投資近30%。
再生清洗周期由7天左右延長至20天以上陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。
優勢:1、鹽水精制系統的流程大為縮短,減少了加壓溶氣、浮上澄清的工藝和設備,占地少、設備少、投資小;2、運轉設備少,無需加入三氯化鐵助劑,運行費用低;3、控制點少,過程控制和操作簡單,純堿與燒堿同時加入,經膜處理即可實現鈣鎂離子的同步脫除劣勢:1、由于流程短,鹽水質量發生問題緩沖余量小,易對一次鹽水質量產生波動;2、陶瓷膜鹽水工藝對粗鹽水的膜前處理要求較高,需要粗過濾除掉一些雜質,雜質一旦堵塞陶瓷膜,有可能反沖時損壞陶瓷膜;3、此種工藝連續排泥,排泥量約是凱膜的兩倍到三倍,增加了鹽泥壓濾機的生產負荷。陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。