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摘 要：随着时代的发展，我国的氯碱行业也在飞速发展，氯碱行业中的应用技术有很多，其中以应用离子膜法电解的事例越来越来越多，其越来越受重视。本文根据我国目前离子膜制碱生产中一次盐水制备的现实情况，以及现在一些集团生产的实际情况，对颇尔膜过滤器在一次盐水中的实际应用进行了进一步的探索，在经过对原料引入的杂质、颇尔膜过滤器在离子膜法电解一次盐水系统中的应用、对一次盐水系统的物料平衡进行计算以及主要设备的参数进行设计后，写下本文，望对一次盐水中重点控制的杂质指标、装置的工业化设计以及简化工艺流程方面有所贡献，望对广大同仁有所帮助。
关键词：颇尔膜过滤器；离子膜制碱；一次盐水系统
一、离子膜法制碱工艺中盐水的质量及达标研究
首先，我们需要对一次盐水精制技术的原理进行大概了解。离子膜法电解需要的原料并不是一次盐水，而是二次盐水，二次盐水是需要用一次盐水并加以树脂塔进行离子交换后得到的，二次盐水的质量达标的关键因素是一次盐水精制后的质量是否达到了标准。一次盐水精制主要是除去一些杂质离子：钙离子、镁离子、硫酸根离子、以及天然有机物。如果需要使用离子膜法制碱工艺，那就需要质量比较高的二次盐水，从而保证离子膜装置稳定，进而保证离子膜的高效运行。在一次盐水质量合格的前提下，二次盐水的制作过程基本决定了二次盐水的质量。在经过对相关企业的二次盐水精致工艺的研究之后，我认为以下几个方面对二次盐水的质量有较大影响。第一，树脂类型的影响。在二次盐水的精致工艺过程中，树脂塔的作用是对进入其中的盐水进行处理，将盐水中的金属离子螯合除去，这些离子主要是钙离子、镁离子等等。而用于离子交换的交换树脂主要是氨基羧酸螯合树脂和氨基膦酸螯合树脂，对于这两种树脂的选用是需要根据生产中所用的原料进行选择的，在制备二次盐水时，由于氨基膦酸螯合树脂和特定的阳离子有更大的亲和性，因此多用氨基膦酸螯合树脂；而氨基羧酸螯合树脂更善于除去锶等重金属，因此，氨基羧酸螯合树脂多用于除去重金属离子。第二，树脂塔最大流量的影响。树脂塔的最大流量在其树脂的填充量确定的时候就已经确定了，在后期并不能改变。要使树脂可以充分吸收杂质离子，就需要盐水和树脂有比较充分的接触时间，如果进入树脂塔的盐水的流速不平稳，就会造成正二价金属离子不能被树脂塔送走，因此，树脂塔不仅要控制流量合适，也要保证盐水的流量平稳。第三，盐水pH值的影响。为了保证盐水的质量，盐水的pH值既不能高于11也不能低于9，pH值过高会造成阳离子形成氢氧化物，使吸附量大大下降，如果pH值太小，会使已经吸附的离子重新回到盐水中，对盐水造成很大的污染，大大降低了盐水的质量。除了以上三个影响因素之外，盐水温度的影响、树脂塔压差控制的影响都是影响二次盐水精制过程的重要因素。
二、颇尔膜过滤器处理氯碱一次盐水的实验研究
本次实验，主要是集中研究在过滤压力对于通量的影响上，同时，在实验的过程中，需要保证过滤任务顺利完成，因此，在实验过程中，我们需要得到合适的过滤压力以及适宜的过滤速度，另外，需要知道的是，新一代的膜表面过滤器的过滤速度是0.8～1.1m/h.在实验之前，我们需要先明确几个过滤膜分离传递过程中的主要参数：过滤通量以及截留率。接下来，我将介绍我的实验。本实验分为两个部分进行，预过滤、过滤过程以及清洗过程均是根据颇尔公司的过滤技术进行确定的。首先是对粗盐工艺的确定实验，此实验设置了三个方案，一次是对前面所做的实验进行了改进，力求有所发现，有所突破。在第一个方案是饱和桶出水加精制剂去除钙离子、镁离子以及硫酸根离子后不用任何操作直接过滤，经过2分钟的预过滤，30分钟的过滤，并且保证实验温度以及pH值等均合适，但是实验结果却不尽如人意，过滤流量下降比较快，并且性能的恢复情况在再生后并不能达到要求。方案二是饱和桶出水加精制剂除去钙、镁，在不处理硫酸根的情况下直接过滤，并且在吸取了方案一中流速下降快的教训，本方案对浆料配置原料也进行了一些改进，根据试验结果，方案二的改进方式还是比较成功的，方案一中的流速快、再生性能恢复能力弱的问题均得到了大幅度改善。方案三依然是针对流量下降很快的问题，采用了饱和桶出水加精制剂除镁、硫酸根后，再沉淀钙过滤的方法，是过滤的周期明显增长，并且再生性能恢复状况非常好。第二个实验是过滤通量的优化实验。这一实验是建立在第一个实验的基础上的，并且分为了两个小实验，第一个小实验是研究在不同的压力下过滤量随时间的变化，这一实验的目的是找出过滤过程中的平衡通量，而第二个实验是研究不同压力下过滤通量的变化情况，进而找到过滤器的最佳工作压力以及最佳过滤通量。在经过反复试验之后，我们可以在上述方案中找到最佳方案，以此来确定相关参数，最终达到颇尔公司的设计参数。
三、颇尔膜过滤器的工业化设计及运行
首先，我将简单介绍颇尔膜过滤器的工业化设计。经过一系列的实验以及参考了颇尔公司的过滤工艺，我认为，针对过滤过程可以分为以下几个操作：进料、预过滤、过滤、脉冲清洗以及化学清洗，由于一次盐水系统的稳定性是我们需要考虑的重要因素，因此，我们设置了两台颇尔膜过滤器用于这次的工业设计。对颇尔膜过滤器的设计需要考虑多方面的因素，其中过滤面积的计算以及颇尔膜过滤器进出口管径的计算是非常重要的，根据多次试验，我们得到的最佳过滤通量以及过滤流量分别为1.225m/h、120m3/h，由上面两个数据，我们可以算出过滤面积为97.9m2.进出管径D=（Q/A/u）1/2，代入数字得0.145m。接下来，我谈一下颇尔膜过滤器的运行。在运行之前，需首先经过调试，在经过一次调试之后，颇尔膜过滤器可以实现过滤出水质量良好，但是，在运行过程中，颇尔膜过滤器存在了一些问题。在两台过滤器一台运行一台备用的情况下，过滤器A出现了滤芯起泡的情况，过滤器B出现了滤芯断裂的情况，滤芯断裂直接导致盐水中的钙离子以及鎂离子的严重超标，对离子膜的电流效率以及氯气的纯度造成了很大影响。
总结
本试验主要是对颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用进行了详细研究，确定了粗盐水的净化的工艺，同时也测得了最佳的过滤条件，并对工业化装置进行了探究，望对制碱工业有所贡献。
参考文献：
[1]殷厚义.盐水精制膜过滤器的应用[J].中国氯碱，2008，（4）.
[2]刘晶.预处理器在一次盐水精制中的应用[J].中国氯碱，2010，（4）.
[3]张家杰.膜分离技术在盐水精制中的应用[J].精细与专用化学品，2006， （6）.
关键词：颇尔膜过滤器；离子膜制碱；一次盐水系统
一、离子膜法制碱工艺中盐水的质量及达标研究
首先，我们需要对一次盐水精制技术的原理进行大概了解。离子膜法电解需要的原料并不是一次盐水，而是二次盐水，二次盐水是需要用一次盐水并加以树脂塔进行离子交换后得到的，二次盐水的质量达标的关键因素是一次盐水精制后的质量是否达到了标准。一次盐水精制主要是除去一些杂质离子：钙离子、镁离子、硫酸根离子、以及天然有机物。如果需要使用离子膜法制碱工艺，那就需要质量比较高的二次盐水，从而保证离子膜装置稳定，进而保证离子膜的高效运行。在一次盐水质量合格的前提下，二次盐水的制作过程基本决定了二次盐水的质量。在经过对相关企业的二次盐水精致工艺的研究之后，我认为以下几个方面对二次盐水的质量有较大影响。第一，树脂类型的影响。在二次盐水的精致工艺过程中，树脂塔的作用是对进入其中的盐水进行处理，将盐水中的金属离子螯合除去，这些离子主要是钙离子、镁离子等等。而用于离子交换的交换树脂主要是氨基羧酸螯合树脂和氨基膦酸螯合树脂，对于这两种树脂的选用是需要根据生产中所用的原料进行选择的，在制备二次盐水时，由于氨基膦酸螯合树脂和特定的阳离子有更大的亲和性，因此多用氨基膦酸螯合树脂；而氨基羧酸螯合树脂更善于除去锶等重金属，因此，氨基羧酸螯合树脂多用于除去重金属离子。第二，树脂塔最大流量的影响。树脂塔的最大流量在其树脂的填充量确定的时候就已经确定了，在后期并不能改变。要使树脂可以充分吸收杂质离子，就需要盐水和树脂有比较充分的接触时间，如果进入树脂塔的盐水的流速不平稳，就会造成正二价金属离子不能被树脂塔送走，因此，树脂塔不仅要控制流量合适，也要保证盐水的流量平稳。第三，盐水pH值的影响。为了保证盐水的质量，盐水的pH值既不能高于11也不能低于9，pH值过高会造成阳离子形成氢氧化物，使吸附量大大下降，如果pH值太小，会使已经吸附的离子重新回到盐水中，对盐水造成很大的污染，大大降低了盐水的质量。除了以上三个影响因素之外，盐水温度的影响、树脂塔压差控制的影响都是影响二次盐水精制过程的重要因素。
二、颇尔膜过滤器处理氯碱一次盐水的实验研究
本次实验，主要是集中研究在过滤压力对于通量的影响上，同时，在实验的过程中，需要保证过滤任务顺利完成，因此，在实验过程中，我们需要得到合适的过滤压力以及适宜的过滤速度，另外，需要知道的是，新一代的膜表面过滤器的过滤速度是0.8～1.1m/h.在实验之前，我们需要先明确几个过滤膜分离传递过程中的主要参数：过滤通量以及截留率。接下来，我将介绍我的实验。本实验分为两个部分进行，预过滤、过滤过程以及清洗过程均是根据颇尔公司的过滤技术进行确定的。首先是对粗盐工艺的确定实验，此实验设置了三个方案，一次是对前面所做的实验进行了改进，力求有所发现，有所突破。在第一个方案是饱和桶出水加精制剂去除钙离子、镁离子以及硫酸根离子后不用任何操作直接过滤，经过2分钟的预过滤，30分钟的过滤，并且保证实验温度以及pH值等均合适，但是实验结果却不尽如人意，过滤流量下降比较快，并且性能的恢复情况在再生后并不能达到要求。方案二是饱和桶出水加精制剂除去钙、镁，在不处理硫酸根的情况下直接过滤，并且在吸取了方案一中流速下降快的教训，本方案对浆料配置原料也进行了一些改进，根据试验结果，方案二的改进方式还是比较成功的，方案一中的流速快、再生性能恢复能力弱的问题均得到了大幅度改善。方案三依然是针对流量下降很快的问题，采用了饱和桶出水加精制剂除镁、硫酸根后，再沉淀钙过滤的方法，是过滤的周期明显增长，并且再生性能恢复状况非常好。第二个实验是过滤通量的优化实验。这一实验是建立在第一个实验的基础上的，并且分为了两个小实验，第一个小实验是研究在不同的压力下过滤量随时间的变化，这一实验的目的是找出过滤过程中的平衡通量，而第二个实验是研究不同压力下过滤通量的变化情况，进而找到过滤器的最佳工作压力以及最佳过滤通量。在经过反复试验之后，我们可以在上述方案中找到最佳方案，以此来确定相关参数，最终达到颇尔公司的设计参数。
三、颇尔膜过滤器的工业化设计及运行
首先，我将简单介绍颇尔膜过滤器的工业化设计。经过一系列的实验以及参考了颇尔公司的过滤工艺，我认为，针对过滤过程可以分为以下几个操作：进料、预过滤、过滤、脉冲清洗以及化学清洗，由于一次盐水系统的稳定性是我们需要考虑的重要因素，因此，我们设置了两台颇尔膜过滤器用于这次的工业设计。对颇尔膜过滤器的设计需要考虑多方面的因素，其中过滤面积的计算以及颇尔膜过滤器进出口管径的计算是非常重要的，根据多次试验，我们得到的最佳过滤通量以及过滤流量分别为1.225m/h、120m3/h，由上面两个数据，我们可以算出过滤面积为97.9m2.进出管径D=（Q/A/u）1/2，代入数字得0.145m。接下来，我谈一下颇尔膜过滤器的运行。在运行之前，需首先经过调试，在经过一次调试之后，颇尔膜过滤器可以实现过滤出水质量良好，但是，在运行过程中，颇尔膜过滤器存在了一些问题。在两台过滤器一台运行一台备用的情况下，过滤器A出现了滤芯起泡的情况，过滤器B出现了滤芯断裂的情况，滤芯断裂直接导致盐水中的钙离子以及鎂离子的严重超标，对离子膜的电流效率以及氯气的纯度造成了很大影响。
总结
本试验主要是对颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用进行了详细研究，确定了粗盐水的净化的工艺，同时也测得了最佳的过滤条件，并对工业化装置进行了探究，望对制碱工业有所贡献。
参考文献：
[1]殷厚义.盐水精制膜过滤器的应用[J].中国氯碱，2008，（4）.
[2]刘晶.预处理器在一次盐水精制中的应用[J].中国氯碱，2010，（4）.
[3]张家杰.膜分离技术在盐水精制中的应用[J].精细与专用化学品，2006， （6）.