15万吨离子膜烧碱盐水精制方案

15万吨/年离子膜烧碱新建项目

盐水精制方

上海西恩化工设备有限公司

二〇〇九年一月

一次案

上海西恩化工设备有限公司

一、设计依据

1．XXX集团新建15万吨/年离子膜烧碱一次盐水水量。 2．XXX集团对一次盐水精制的要求。

二、设计原则与分工

1．设计范围

化盐池一次盐水至精制盐水槽。 2．设计原则

1）投资少，运行费用低，一次精制盐水质量高；

2）采用手动和自动相结合管理，降低工作强度，使操作方便。 3．设计规范和标准

1）《钢结构设计规范》 GBJ17－88

2）《室外排水设计规范》

GBJ14－87(1997年版)

GBJ16－87

3）《建筑设计防火规范》

4）《工业企业照明设计标准》 GB50034－92 5）《低压配电装置及线路设计规范》

GB50054－92

6）《工厂企业厂界噪声标准》 GB12348-90 7）《地基基础设计规范》 DBJ－11－89

三、方案设计

1.项目概述

XXX集团新建15万吨/年离子膜烧碱项目，在盐水精制环节需要设计一套全新的盐水精制工艺。

我国传统的离子膜烧碱盐水一次过滤一般采用澄清桶－砂滤器－碳素管法。其中，该法预处理器——澄清桶＋砂滤器存在占地面积大、过滤精度不够高、出水水质不稳定、易返浑等缺点；碳素管过滤器设备则需预涂α-纤维素，操作复杂，运行费用太高，严重影响氯碱企业的竞争力。后来出现预处理+膜法的盐水精制工艺，盐水质量较好，但存在处理

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流程较长，运行费用较高，操作管理比较复杂的缺点。因此需要一种更经济、操作更简单的方法提高一次精制盐水的质量和稳定性。

上海西恩化工设备有限公司(以下简称西恩公司)是一家致力于化工设备生产和三废治理的企业。开发了拥有自主知识产权的专利技术产品——CN型过滤器，固液分离效果显著，能耐强酸、强碱的腐蚀。CNII型的最新型过滤器的操作已实现自动化，所有日常操作可通过控制室的DCS系统（或PLC系统）来控制，大大减轻了劳动强度。CNII型过滤器对悬浮物的去除率高，出水ss≤3mg/L，完全可以代替目前传统的固液分离——道尔澄清桶＋砂滤器工艺；CNI型过滤器则是CNII型的后续设备，二者采取串联方式，对盐水进一步进行处理，确保出水ss≤1mg/L。 2、设计参数

（1）设计水量：180m3/h

（2）设计水质：混合反应后悬浮物含量≤5000mg/L （3）设计标准：离子膜电解工艺一次精制盐水要求：

出水悬浮物（ss）含量≤1mg/L。

3、工艺方案的选择

原盐是氯碱工业的主要原料，将原盐制成盐水，由于原盐的不纯，使盐水中常含有悬浮物和金属离子（如：Ca2+、Mg2+、Fe3+等）。这些物质进入电解工序，则会损坏电解膜，缩短电解膜的使用寿命，因此必须通过精制将这些离子除去。

盐水精制一般采用加入化学药剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥沙及机械杂质的目的。

一次盐水精制过程主要包括原盐的溶化、粗盐水的精制、浑盐水的澄清和过滤等。 选择以CN过滤器为主的盐水精制工艺，具体工艺流程如下：

NaOH、Na2CO3 脱硝淡盐水 化盐桶 混合反应槽 在线浊度仪 CNII过滤器 盐泥 干泥 CNI过滤器 板框 盐水 进螯合树脂 图1、CN过滤器法工艺流程方框图

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4、工艺流程说明

脱硝淡盐水进入化盐池，将原盐在化盐池溶解后进入混合反应槽，投加NaOH和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+生成CaCO3和Mg(OH)2，搅拌一段时间后，保证盐水充分混合反应（即浑盐水加药后在混合反应槽中停留2小时以上），然后进入CN过滤器进行固液分离，进过滤器前投加聚丙烯酸钠（TXY）和FeCl3。经过CNII型及CNI型过滤器处理后，上清液清澈透明，出水悬浮物稳定在1mg/L以下，可直接进入螯合树脂。过滤器出水有在线浊度仪监控，如出现问题可及时反映和解决，避免对后续工序的影响。

过滤器底部排放的盐泥则用泵打入板框压滤机进行脱水，干泥外运处理，盐水则回到混合反应槽。

CN过滤器采用连续运行方式，反冲和排放盐泥时可不必停泵。CN过滤器反冲不需要任何介质，不存在化学药剂再生和膜更换费用。过滤器操作简单，方便实现自动化，降低工作强度。CNII过滤器一般每隔2～4小时反冲一次，排放盐泥每次约2～3m3，CNI型过滤器一般每隔12～24小时排泥反冲一次，具体可根据进水悬浮物浓度决定。 5、自控系统

在本方案中，每套CN过滤器的出水口处都安装一台浊度仪，可对过滤器的工作状况和出水水质实现在线监控。在运行过程中能及时发现并解决问题。

过滤器的日常操作中主要是定时排放浓缩液，新型CN过滤器的排浓缩阀采用气动阀，日常的排料操作可通过控制室的DCS系统（或PLC系统）来进行，大大减轻了劳动强度。 6、工艺特点

（1）与传统澄清桶－砂滤－碳素管工艺相比，以CN过滤器为主的新工艺简化了工

艺流程，占地面积小，设备投资少。

（2）CN过滤器采用连续运行，反冲放泥无需停泵。相对于预处理+膜分离工艺，

CN过滤反冲操作方便，无需任何介质。运行功耗低，运行费用少，不需要药剂化学再生和膜更换费用，使用寿命长。

（3）CN过滤器悬浮物去除率高且稳定，操作弹性较大，出水水质基本不会受进水

水质波动的影响，保证了一次精制盐水的质量。而传统工艺耐冲击负荷能力差，一旦进水出现较大波动，反应较慢，则不仅影响了一次精制盐水的质量，而且

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会污染离子膜设备，造成运行不正常。

四、主要设备

1、主要设备表

本方案的主要设备见表1。

表1、主要设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 名称 化盐池 中间池 折流槽 混合反应槽 精盐水中间槽 精制盐水槽 临时贮槽 盐泥槽 化盐水槽 盐水中间泵 过滤器进液泵 精盐水泵 回收盐水泵 NaOH高位槽 Na2CO3配制槽 Na2CO3高位槽 Na2CO3提升泵 FeCl3配药槽 FeCl3加药槽 FeCl3加药泵 聚丙烯酸钠配药槽 聚丙烯酸钠加药槽 聚丙烯酸钠加药泵 盐泥泵 规格 90m3 90m3 180m3 100m3 31000m 250m3 100m3 400m3 Q=180m3/h；H=20m N=30kw Q=180m3/h；H=20m N=30kw Q=180m3/h；H=20m N=30kw Q=100m3/h；H=30m N=22kw 15m3 30m3 10m3 Q=5m3/h；H=30m N=3kw 5m3 32m Q=1m3/h；H=30m N=1.5kw 5m3 2m3 Q=1m3/h；H=30m N=1.5kw Q=100m3/h；H=65m N=45kw 数量 3只 1只 15米 2只 1只 2只 1只 1只 2只 2台 2台 2台 1台 1只 1只 1只 2台 1只 1只 2台 1只 1只 2台 2台 备注 带搅拌 一用一备 一用一备 变频 带搅拌 一用一备 带搅拌 一用一备 变频 带搅拌 一用一备 变频 4

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