摘 要 介绍了PE (聚乙烯) 烧结管式过滤器在盐水精制处理工艺上的应用, 对其使用前后的效果进行了对比分析, 指出了其使用过程中的缺陷。
关键词 PE 管过滤器 盐水 精制
我公司氯碱生产采用的原盐不仅种类多, 而且产地也不同, 既有海盐、湖盐、岩盐, 又有掺用卤水的井盐。由于这些原盐质量差异很大, 其Ca2+ 、M g2+ 离子等杂质含量不同, 直接影响了盐水质量, 而恶劣的盐水质量不仅加重了现有精制工艺和设备能力的发挥, 更主要的是影响电槽的使用寿命及技术经济指标的实现。为了保证为电解工艺输送高质量的精盐水, 我公司在1996 年初安装试用了广西桂林环保工程公司生产的PE 烧结管式过滤器, 通过几年的试验和改进, 取得了极好的效果。
1 一次盐水精制工艺概述
我公司一次盐水悬浮物含量较高, 一直是困扰生产的重要难题, 隔膜法制碱进槽盐水Ca2+ 、M g2+ 总量的行业标准为不大于6 m göL , 而我公司一次盐水的Ca2+ 、M g2+ 总量平均在10 m göL 以上, 尤其是其中镁离子含量过高, 由于其反应形成的M g (OH ) 2 胶状絮凝物难以沉降和过滤, 使隔膜电解槽的隔膜易堵塞, 造成槽电压过高、电流效率下降、运转周期缩短,影响了正常的修槽(除槽) 周期, 每年需投入大量的人力、物力抢修电槽; 另外离子膜二次盐水的精制工序由于一次盐水质量太差而造成盐水过滤器反洗频繁,效率下降。使用PE 管式过滤器前, 离子膜二次盐水精制工序的碳素管式过滤器运行时间达到20 h 左右就需反洗, 远远低于工艺上48 h 以上的运行要求, 而且反洗时还浪费了大量精盐水。所以提高一次盐水质量、改善隔膜碱生产及离子膜碱生产的技术经济指标, 降低生产成本, 将是我们在盐水生产工艺上进行革新的重点。
一次盐水的传统生产工艺是将原盐加入化盐桶中, 以经蒸汽加热的热水或淡盐水溶解原盐, 化盐桶中溢流出的粗盐水进入反应桶, 加入精制剂碳酸钠溶液、氯化钡溶液及氢氧化钠进行反应, 使溶解在盐水中的Ca2+ 、M g2+ 、SO 2-4 生成不溶于水的碳酸钙、氢氧化镁、硫酸钡沉淀物而悬浮在粗盐水中。反应桶出来的粗盐水带有大量悬浮杂质, 流入澄清桶, 为加速沉降, 在粗盐水进入澄清桶前加入助沉剂聚丙烯酸钠等高分子絮凝剂。澄清后的清盐水从澄清桶上部溢出进入重力式砂滤器, 砂滤器中放置数层颗粒大小不同的卵石、石英砂等滤层, 盐水经过滤层后, 所夹带的悬浮物颗粒绝大部分被截留下来, 出砂滤器后的清盐水作为一次精盐水送往精盐水贮槽, 这些精盐水经盐酸调节pH 值后, 即可送往隔膜碱的电解工序或离子膜制碱的二次盐水精制工序使用。如图1 所示。
经反复论证, 我们决定在砂滤器之后设置一精盐水缓冲槽, 缓冲槽中的盐水用泵打入PE 管式过滤器, 经其过滤后, 利用出过滤器的余压, 将精盐水送入盐水大贮槽, 以此来得到经过PE 管过滤器处理的高质量一次精盐水。
2 PE 管式过滤器过滤及再生工艺
PE 管由低压超高分子量聚乙烯材料制成, 其过滤原理为表面和深层过滤, 过滤管可以反复再生, 长期使用。盐水经泵加压后送入过滤器, 从滤管外表面渗过滤管上的微孔, 经集液管盒流出。盐水中的固体颗粒被截留在滤管外表面, 形成滤饼, 随着运行时间增加, 滤饼随之增厚, 流量降低, 压差越来越大。待过滤器进出口压差超过0. 2M Pa, 应进行反吹脱渣工作, 即进行物理再生操作。再生过程: 将过滤器内的盐水回收至粗盐水中, 然后用压缩空气以内压法将残留于PE 管内的盐水压出, 这种内压方式凭借压缩空气之瞬间扩张力, 将附于PE 管外壁滤饼爆破下落而达到脱渣目的, 如此反复周期使用。若反吹效果不佳时,改用气液混吹, 即向PE 管内注入热水, 再加空气进行反吹, 反复几次, 可比单纯用空气反吹获得更好的效果。参见PE 管过滤与再生工艺流程简图2。
3 PE 管式过滤器在一次盐水中的使用效果
PE 管过滤器对于进一步提高一次精盐水的质量起到了非常好的作用, 根据测试, 一次精盐水过滤前后的数据对比如表1 所示。
使用证明, PE 管过滤器使用于盐水不仅过滤精度高, 而且PE 管耐腐蚀, 过滤器结构紧凑, 过滤、压缩空气脱渣再生操作等较方便。同时由于一次精盐水质量的提高, 将给后工序精盐水的使用和再处理带来极好的效果, 并大大提高后工序的经济运行。
4 PE 管过滤器的选择及操作注意事项
首先要确定PE 过滤管的规格型号, 一般视待处理的一次精盐水质量情况而定。根据我公司一次精盐水质量情况, 我们选择了PE 6- 3119 型号, 该PE 滤管目数在60 左右, 毛细孔平均孔径在35～ 42 Lm, 过滤精度≤5. 0 Lm, 使用寿命在3 年以上。PE 滤管不能选择过大的目数, 如选择滤管目数过大, 过滤精度过高, 将使操作压力即输入过滤器的盐水压力提高,造成过滤器反吹再生频繁。
其次要选好PE 过滤管的过滤面积, 根据我公司使用经验, 盐水流量在40～ 50 m 3öh 时, 可选用过滤面积为150 m 2 的过滤器, 反吹再生周期可保证为一周, 即每周进行过滤器再生一次。
在设备选择和操作上还应注意, 向PE 管过滤器输入盐水的盐水泵在满足盐水流量要求的前提下, 其扬程应在30～ 40 m 之间, 以保证盐水过滤效果、过滤量, 以及盐水出过滤器后有足够的余压进入一次精盐水大贮槽。
反吹再生操作时的空气压力应控制在0. 2～0. 3M Pa, 否则压力过高, 会造成滤管脱落; 压力过低, 则达不到脱净PE 管上滤渣的目的。
5 PE 管过滤器在盐水精制使用上的不足
(1) 由于盐水具有较强的腐蚀性, 以及较高的温度(40～ 55 ℃) , 使得PE 管老化严重, 一般使用2 年后, PE 管变硬发脆, 在反吹再生过程中极易断裂脱落, 使过滤器降低或失去使用效果。
(2) 由于PE 管固定在过滤器内部的集液盘上,致使检修和更换损坏的滤管非常不便, 且在检修过程中易造成其它滤管的误损坏。
(3) PE 管的使用寿命在3 年左右, 一台150 m 2的过滤器每次更换滤管高达上千根, 更换费用较高,达数万元以上。
6 结束语
PE 管过滤器自1996 年投入使用以来, 使长期困扰电解用盐水质量较差的难题得以解决。在使用过程中, 我们对其设备和工艺进行了积极的改进, 并根据盐水生产能力的增长, 对PE 管过滤工序进行了扩建, 为能更好地促进这项新工艺的推广和提高, 希望过滤器生产厂家能够根据其使用上的不足进行积极的改进, 并努力降低PE 管的生产成本, 以利推广。
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