饱和盐水膜法脱硝工艺应用及经济效益分析

2024年3月6日发(作者：公开报价)

第55卷第I2期2019年12月氯 碱工业Chlor -

Alkali

IndustryVol.55,

No. 12

Dec. , 2019【盐水】饱和a水膜法脱硝工艺应用及经济效益分析尹燕亓张树山2,施庆新2,石风强1

(1.马按山星奇达新材料科技有限公司，江苏南京210000;2•江苏安邦电化有限公司，江苏淮安223001)[关键词]盐水精制;饱和盐水;膜法脱硝;经济效益[摘要]介绍了饱和盐水膜法脱硝技术在江苏安邦电化有限公司的应用情况，并与原冷冻工艺做对比，阐述

了饱和盐水膜法脱硝工艺的技术先进性，分析了在实际生产中产生的经济效益。[中图分类号]TQ114.261 [文献标志码]B [文章编号]1008 -133X(2019)12 -0012 -04Application and economic benefit analysis of

membrane-process sulfate removal from saturated brineYIN Yanqi ,

ZHANG Shushan2, SHI Qingxin2, SHI Fengqiang1(1.

Maanshan

Xingqida

New

Material

Technology

Co. ,

Ltd. ,

Nanjing 210000,

China；2.

Jiangsu

Anbang

Electrochemical

Co. ,

Ltd.，Huai’an 223001，China)Key words

： brine

refining

； saturated

brine

； membrane-process

sulfate

removal

； economic

benefitsAbstract： The

application

of

membrane

process

for

sulfate

removal

from

saturated

brine

in

Jiangsu

Anbang

Electrochemical

Co.，Ltd.

is

introduced.

The

process

is

compared

with

the

original

refrigeration

process.

The

advanced

technology

of

the

membrane

process

for

sulfate

removal

from

saturated

brine

is

expounded,

and

the

economic

benefits

produced

in

the

actual

production

are

analyzed.江苏安邦电化有限公司（以下简称“江苏安邦

电化”）是以生产氯碱、精细化工和农药产品为主的

化工企业，成立于1958年，为中国化工农化总公司

的直属企业,依托丰富的卤水资源，建有20万t/a离子膜法烧碱生产线。该生产线原工艺采用冷冻法除硝，即先冷冻脱

硝,再化盐至饱和，进行精制反应后，通过膜过滤去

除钙镁，制得一次盐水，其工艺流程如图1所示。齒水-冷冻脱硝系统化盐系统戈尔膜系统树脂吸附塔离子膜电解槽

• —-烧碱淡盐水图1Fig. 1

原工艺流程示意图

Original process flow diagram ** [作者简介]尹燕亓（1982 —），男,工程师,2008年毕业于江南大学化学与材料工程学院化学工艺专业,现任马鞍山星

奇达新材料科技有限公司副总经理。[收稿日期]2018-10-1612

第丨2期 尹燕亓等：饱和盐水膜法脱硝工艺应用及经济效益分析由于冷冻法脱硝工艺需要大量的冷冻卤水，冷

冻电耗较高。尤其是在2016年8月，江苏安邦电化

氯碱厂隔膜法烧碱系统停车后，所用卤水比例降低，

冷冻电解淡盐水量增加，生产1 t折百烧碱的冷冻

卤水，用电成本增至约115元,进而增加了烧碱生产

成本。该工艺存在的最大问题是冷冻法脱硝系统的能

耗高（总功率高达6 727

kW),致使烧碱生产成本居

高不下，严重制约了企业的竞争力。2017年11月，

采用“饱和盐水膜法脱硝技术”对原工艺进行升级

改造。改造后，冷冻量只有原工艺的1/4,提高了用

卤比，降低了蒸汽使用量，从而大大降低了生产成本

和能源消耗。自2017年12月开车以来，运行稳定，

各项指标均满足技术要求。1.2改造工艺膜法脱硝作为一种新兴的脱硝技术在氯碱行业

应用广泛[1]。传统的膜法脱硝技术只能用于淡盐

水，不能用于p(NaCl) >280 g/L高浓度盐水的处

理，限制了该技术在拥有卤水资源企业中的应用。

为突破技术壁垒，马鞍山星奇达新材料科技有限公

司通过多年的研究，开发出了用于饱和盐水的纳滤

脱硝技术。2017年7月，江苏安邦电化引进该技术

对一次盐水精制系统进行改造，改造工艺物料平衡

如图2所示。1工艺概况

江苏安邦电化20万t/a离子膜法烧碱g水脱

1.1原工艺硝装置于2010年12月投入使用，采用冷冻法脱硝

工艺。卤水经循环冷冻后，沉降、离心分离，将硫酸

根以Na2S04 • 10H20的形式从卤水中分离出去。

脱硝卤供盐水工序饱和精制，Na2S04 • 10H20经蒸

发、干燥后,副产元明粉。0=94. 5 m’/h

p(S02； i=14. 45g/L

p( NaCl )=297.3 g/L卤水戈尔膜系统I0=60 ms/h

/>(S02；)=18 g/L

pi NaCl>=290 g/L纳滤系统0=67. 5 m3/h

/>(S024-)=1 . 5 g/L

p{ NaCl )=304 g/L低硝卤水0=27 mVh/>(S02p=46. 825 g/L

'p( NaCl )=280.6 g/L

髙硝卤水$34 ”’/h

/)(S〇-4 )=8. 265 g/L 化盐水一

pi NaCl )=310 g/L

q=27 ms/h ▼p(s〇2;)=5 g/L 冷冻脱硝水/)( NaCl )=280. 6 g/LQ=l 4 5. 5 ms/h

p(S02'4)=8.2 g/L

p( NaCl)=310 g/L0=240 m3/h

M /)(S02；)=6 g/L

p( NaCl )=305 g/L一次盐水一—二次盐水离子膜电解槽化盐水二戈尔膜系统n化盐系统0=180 m3/h

p(S02:)=8.625 g/L

NaCl )=310 g/L图2改造工艺物料平衡图淡盐水0=180 m’/h

/>(SO2:) =8 g/L

p( NaCl)=200 g/LFig. 2Diagram of material balance of improved process其工艺流程为：卤水（流量为60

m3/h)与一部

分化盐水（流量为34. 5

m3/h)混合后，进行精制反

应，再送人戈尔膜系统I进行过滤澄清;澄清后的卤

水送入纳滤系统。在高压状态下，大部分硫酸根被

截留下来。纳滤系统将卤水分成两部分，截留侧为

高硝卤水（流量为27

m3/h)，透过侧为低硝商水（流量为67.5

m3/h);高硝卤水送人冷冻机组脱硝。另

一部分化盐水（流量为145.5

mVh)精制反应后，送

入戈尔膜系统n过滤澄清；澄清后的卤水与冷冻脱

硝水、低硝卤水混合，制得一次盐水（240

m3/h)。

来自离子膜电解槽的淡盐水直接被送入化盐系统，

用于化盐，直至饱和。与原工艺进行对比，改进后工13

氯 碱工业2019 年饱和盐水膜法脱硝成套装备装机功率为848

艺主要有以下五大优势。供料泵、增压栗、高压泵均为1用1备，因此，成

(1) 卤水冷冻量降低，由1〇〇 m3/h降到27kW

，m3/h，仅为原工艺的1/4。原有4套冷冻机组满负

荷运行;改造后，只开1套冷冻机组即可，冷冻电耗

大大降低。(2)

套装备运行功率仅为454 kW。2.2预处理系统改造2018年3月10日完成预处理系统改造，由江

利用淡盐水70〜80 T的自身温度直接化

安邦电化负责，苏主要改造内容如下:原有预处理系

统即作为预处理系统n使用，由原预处理系统分出

的1台加压溶气罐、1台预处理器和新增设备组成

盐，无须额外的蒸汽或换热器设备，缩短了工艺流

程，减少了能耗及设备费用，避免了换热器检修等过

程带来的不便。(3) 受工艺制约，原工艺用卤比较低，只有左右;采用新工艺后，用卤比提高到47%，原盐用量

减少，从而节约了原盐费用。(4) 原工艺受冷冻系统负荷限制，一次盐的硫酸根含量长期超标;改造后，系统中硫酸根的质

量浓度降至6 g/L以下，有利于整套离子膜法烧碱

生产系统的稳定运行。(5) 原工艺中为配套冷冻脱硝后十水硫酸处理，建设有1万t/a的元明粉生产线。由于冷冻

工艺不能稳定运行，并且在环境气温高时冷冻量不

足，元明粉生产能力大概只有〇. 4万t/a;改造后，冷

冻工艺富余量很多，保证了高硝水中十水硫酸钠的

冷冻效果，预计元明粉的产量为〇. 7万t/a,元明粉

生产运行负荷明显降低。2 改造实施过程江苏安邦电化对一次盐水精制系统的此次改造

自2017年11月4日开始实施，分两个阶段进行。

2.1饱和盐水膜法脱硝成套装备安装2017年12月15日，由马鞍山星奇达新材料科

技有限公司负责完成了饱和盐水膜法脱硝成套装备

安装，主要设备如表1所示。表1膜法脱硝主要设备Table 1 Main devices for membrane-process sulfate removal序号名称技术参数数量1纳滤膜组件8040①120支2膜壳4芯30支3供料泵55 kW2台4增压泵132 kW2台5高压泵132 kW2台6循环泵45 kW3台7清洗泵75 kW1台8清洗桶5 m31台9冲洗桶5 m31台10活性炭过滤器处理能力120 m3/h1台11保安过滤器处理能力120 m3/h1台12清洗过滤器处理能力160 m3/h1台13管式换热器5=2 m23台①纳滤膜组件的外形尺寸编号8040。14预处理系统I (新增设备如表2所示）。%

表2预处理系统新增设备Table 2 Devices added newly to pretreatment system序号名称技术参数数量中

1前反应桶K = 50 m31只2后反应桶AV^ = 50 m31只3后反应桶BV = 50 m31只4前反应桶淌槽10 m x 1 m1台5后反应桶淌槽15 m x 1 m1台6中和淌槽10 m x 1 m的

1台其中，前反应桶、后反应桶A、后反应桶B均为

利旧设备，从已停产的隔膜法烧碱生产线拆迁而来，

并将原有的戈尔膜过滤系统（4台过滤器）分成两

组:戈尔膜系统I (2台过滤器）和戈尔膜系统n (2

台过滤器），戈尔膜系统I用于卤水和化盐水一次

处理，戈尔膜系统n用于化盐水二次处理。3改造效果总结2018年3月13—15日完成改造系统的72 h性

能测试，运行数据如表3所示。由表3可见:进料盐

水中NaCl的质量浓度为（305 ±5)g/L，属饱和盐

水;低硝水流量均大于67.5 mVh，其中硫酸根的质

量浓度均小于1.5 g/L，完全满足技术指标;各运行

数据稳定，达到了预期的改造效果。4经济效益分析与原工艺对比，改造后的运行成本差别主要体

现在冷冻电耗、化盐蒸汽消耗、盐耗上，该次工艺改

造的经济性见表4。4.1 冷冻电耗改造前后冷冻电耗2017年4月和2018年4月

同期对比下降了：278.74 - 142.89 = 135. 85(kW • h/t)。4.2蒸汽改造前后蒸汽用量2017年4月和2018年4月

同期对比下降了：3 280 -24 =3 256(t)〇蒸汽单价按120元/t计，则4月节汽费用为：3 256 x 120 =39. 1 万（元）。30水钠

第12期尹燕亓等：饱和盐水膜法脱硝工艺应用及经济效益分析表3 72 h性能测试运行数据Table 3 Operation data of 72-h performance test日期检测时间早班20180313中班晚班早班20180314中班晚班早班20180315中班晚班p(NaCl)/(g/L)301.1307.2303.7300.5300. 1307.5302305.4306.7进料盐水

p(S0[)/(g/L)8.367.978.177.028.178.178.758.456.42低硝水P(s〇r流量（m3/h)69. 169.370.569. 168.367.868.467.867.6(r/L)0.390.370.310.480.380.270.680.580.32)/

高硝水流量/

(m3/h)27.026.926.927.027.027.026.827. 127.24.3原盐5结语2018年4月，江苏安邦电化的卤水与原盐合计

盐耗量为20 685 t,对应用卤比提高，原盐用量节约：

20 685 x (37.51% -30.35%) =1 481(1)。

原盐单价按300元/t计，则4月节盐费用为：1 481 x300 =44.4 万（元）。与2017年4月相比,2018年4月节约电费、蒸

汽、原盐总的费用为：68.4+39. 1 +44.4 = 151.9(万元）。表4 2017年4月和2018年同期冷冻电耗和蒸汽用量比较

江苏安邦电化引入饱和盐水膜法脱硝技术对

一次盐水精制系统进行升级改造后，自2017年12

月开车以来，生产运行稳定，各项指标均满足技术要

求。与2017年4月同期的原工艺相比,2018年4月

冷冻电耗、化盐蒸汽消耗、盐耗均有大幅度降低，当

月节约成本高达136. 8万元，达到了节能降耗的预

期目的。该工艺技术先进、经济效益显著、投资回报

快，可以帮助氯碱企业显著提升行业竞争力，尤其是

对于拥有齒水资源的氯碱企业，更能促进其发挥资

源优势，值得在氯碱行业推广。参考文献[1]付军风.纳滤膜法除硫酸根技术进展[J].氯碱工业,

Table 4 Comparison of power consumption in freezing andsteam consumption in April 2017 and in April 2018时间2冷冻电耗/(kW • h/t)278.74142.89蒸汽用量/t3 28024用卤比/%30.3537.512009,45(1)：7-10. [编辑：费红丽]以下交流内容摘自盐水技术讨论微信群，欢迎参与技术讨论。

现有的芒硝深加工技术A:请问，谁家有芒硝深加工技术？B:目前,芒硝深加工工艺都是在热熔后采用MVR蒸发成元

B: @D是，就是这么做的。G:也有采用淡盐水膜法脱硝工艺直接生产元明粉。B:还有种新工艺是在高硝盐水中加真空盐的吧？高硝水的

明粉。A: @B，有成型工艺吗？C:目前有直接出元明粉的脱硝工艺，不用再用冷冻法生产芒

后处理技术目前较多,有做芒硝再蒸发制元明粉的，有盐

硝联产做元明粉的有加盐做元明粉的，有加钙做半水石

膏的。目前氯碱行业就有以上4种办法，至于每种办法的投资以

及运行费用等,还没人进行过对比。A: @B好的，谢谢^B:成功应用的有芒硝蒸发制元明粉以及加钙做半水石膏这

硝了。D: @

A我们有种新方法。B:据我所知，芒硝生产元明粉的方法有多种。C:比采用芒硝再处理的方法要好得多。E:目前，氯碱行业的副产芒硝已泛滥了。B:是直接蒸发浓缩高硝水么？C: @B不用蒸发。F:我们单位就是采用MVR生产元明粉。A: @F好的，了解一下。D: @

F是芒硝溶解后再用MVR吗？两种方法，另外两种方法采用的单位似乎不多。不过目

前听说做半水石膏的这种方法也出现了问题3

C:是的，半水石膏有出现问题的企业，但也有正常运行的。B:哦。希望氯碱行业会幵发出更多更新的芒硝深加工技术。

A:请推荐一下成功使用的厂家,有好的技术请在群里分享一

下。15