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神奇“膜”法山东海化集团利用地下卤水制碱梦想成真
《中国海洋石油报》通讯员 张勤业 / 时间:2018-04-10 06:57:18

  据东方头条财经频道2018年4月9日讯 山东海化集团在全国同行业率先将新兴膜技术应用于纯碱生产中,给传统纯碱企业工艺流程再造带来重要变革。目前,海化集团自主开发的日产1万立方米纳滤精制卤水制碱工业化示范项目,三台机组满负荷生产,每小时精制卤水达420~440立方米,每方可带入原盐90千克,产能及产品质量均优于设计值。海化的有益探索,为新材料新技术创新应用促进传统纯碱企业流程再造降本增效,实现转型升级提升竞争力,闯出了一条新路!


神奇“膜”法山东海化集团利用地下卤水制碱梦想成真


  利用地下卤水制碱梦想成真
  海化拥有丰富的地下卤水资源,利用地下卤水直接生产纯碱,一直是海化人孜孜以求的梦想。
  从1989年海化纯碱厂投产以来,与同行业一样,一直用海水化原盐制碱,而生产原盐和化盐精制的费用,无形之中拉高了纯碱制造成本。上世纪90年代初,海化人提出大胆设想:直接利用地下卤水制碱!然而,由于地下卤水含有大量钙、镁、硫酸根等杂质,会给纯碱制造设备造成严重结疤,这个设想暂时“搁浅”了。
  近年来,新兴纳滤膜技术在垃圾处理、原料药制造和氯碱脱硝等领域得到广泛应用。海化人利用纳滤技术精制地下卤水生产纯碱的梦想再次被点燃。
  海化项目组经理刘建路说,纳滤技术是一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术,纳滤膜孔径1~2nm,能实现一、二价离子的分离。纳滤膜是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜,它因能截留物质的大小约为纳米而得名。其实就是通过纳滤膜这个“筛子”把卤水中那些不需要的杂质都过滤出来,这样便可以用精制卤水代替海水化盐直接制碱。
  海化工程技术人员大胆尝试,精心探索,将纳滤膜材料及技术首用于精制卤水制碱项目,进行膜法分离原创性攻关。应用纳滤技术脱除地下卤水中钙、镁、硫酸根等二价组分,产出主要成分为氯化钠的精制卤水直接用于纯碱厂化盐制碱。中试项目组先后开展了纳滤定性定量试验、方案论证、小试及中试实验攻关探索,中试设备运行可靠,技术指标稳定。中试成功后,立即实施了日产精制卤水1万立方米的工业化示范项目。海化人二十多年来利用地下卤水制碱的梦想得以实现。
  新兴膜材料实现纯碱流程再造
  纳滤膜技术的创新应用,实现了纯碱工艺流程再造。
  此前,同行业一直用卤水晒盐,晒出原盐后再用海水化盐制碱,今后海化纯碱厂将采用纳滤膜技术精制卤水,代替海水化盐直接制碱。精制卤水中氯化钠含量是海水的3至4倍,降低了固体盐的使用量,仅此一项每年可节省3600万元。因卤水精制,节约化学法去除杂质钙、镁离子费用 2100万元,年可实现综合效益5000多万元,一年便可收回投资。同时,还延长了关键制碱设备运行周期,提高并稳定了纯碱质量。
  然而,通往成功的道路并非一帆风顺。项目投运3个月之后,运行人员发现设备产水量出现明显下降,从工艺参数看超滤、纳滤压差异常,项目组初步判断是设备内部出现了污染。技术人员对管壁上黑色和黄色生物“粘泥”进行分析。项目组有位员工曾在盐场工作过,有着丰富的实践经验,他查看后判断这些嗜盐菌是“卤虫”。有了方向,项目组开始进行定向生物化验分析,确认造成超滤和纳滤污染、产水量大幅下降的“罪魁祸首”正是卤水中特有的生物——卤虫。这个发现,颠覆了许多专家所认为的在高盐度卤水中不可能滋生卤虫的认识。
  找到了问题所在,项目组立即制定出有针对性策略。一方面用氧化剂将卤虫灭活,另一方面用还原剂保护纳滤膜安全使用。他们通过设置检测仪表,反复试验药剂加入量,终于攻克了这一“拦路虎”。
  以目前的卤水水质计算,每台过滤器的使用周期不足一个月,滤芯废弃后就失去了使用价值,造成很大浪费。他们逐步摸索出了一套新的过滤器清洗模式,实现了在线清洗,保障了设备连续运行。同时,还将定期更换下来的过滤器进行线下清洗,二次利用,使滤芯使用寿命延长了一倍。
  海化集团副总经理迟庆峰介绍,此技术对优化纯碱工艺流程、提升纯碱行业竞争力意义重大。


神奇“膜”法山东海化集团利用地下卤水制碱梦想成真


  “膜”法催生循环链不断增值
  将气浮技术与纳滤技术集成应用于精制提溴后高酸卤水制碱成功,是海化纳滤精制卤水技术工业化应用进程中攻克的又一个行业难题。
  经溴素厂提取溴素后的卤水酸度高,一般 pH值约2~3,对金属设备腐蚀性强,无法直接将提溴后卤水供纳滤工序使用。经过反复论证、大量实验,工程技术人员最后选用纯碱厂碱性废弃物作为中和剂,“以废治废”来调节提溴卤水的酸度,使其达到工艺要求所需的pH值。
  然而,加入碱性废弃物过程中,又带来了提溴卤水浊度升高的新问题。加入碱性废弃物后,提溴卤水中会悬浮着大量未反应掉的细小并且难以沉降的悬浮物,造成提溴卤水浊度超标。为降低卤水浊度,工程技术人员冥思苦想、多方查证,终于发现已被造纸行业污水处理界广泛使用的气浮分离技术可能适用于提溴卤水的预处理、降低其浊度。
  经过与多家气浮厂家十余次的技术交流探讨,最后选定了提溴卤水气浮中试方案,成功攻克了溶气量的确定、药剂品种和添加量的大小、酸碱度的控制以及高盐环境下装置的防腐蚀技术及材质选型等系列难题,取得了突破性成功。效果显示,进水浊度高达100NTU的水质经过气浮设备处理后,出水浊度可以达到2~3NTU,且处理1立方米提溴卤水的药剂费用0.06~0.09元。此举标志着气浮技术在酸性高盐水领域首次应用成功,纳滤精制卤水应用于制碱技术得到进一步完善和提升。
  刘建路表示,“十三五”期间,海化将加紧规划建设二期、三期卤水精制项目,总产能将达8万立方米/日,年可节约原盐200万吨。该项目全部建成后,可基本实现所需原盐全部内部直供,将使海化纯碱生产成本处于行业最好水平。还将着手开展精制卤水浓缩、淡化等论证研究,在精制卤水中提取淡水4万立方米/日,从而进一步提高精制卤水浓度,在新技术集成应用中催生卤水价值链不断增值。

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