颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究_百度

1、南京理工大学硕士学位论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究姓名：郝明松申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：钟秦;许金来 20100601多袋式过滤器一滤芯消毒方法1消毒柜内消毒, 把滤芯从塑料袋中取出, 置于消毒柜内在121C下消毒30分钟.2在线消毒请, 滤芯按正确的方法安装在滤器内(固定板与滤芯间隔0.5mm. 通蒸汽30分钟二进出流向识别滤芯外面进中间出, 正反冲可按不同方向进行.三孔径识别多袋式过滤器滤芯壳体有热熔字体, 标明滤芯材质及孔径。四滤芯安装方法1将O 型圈湿润，慢慢将滤芯垂直插入，必须全部插到不锈钢第圆槽内。2将滤芯部翅片用不锈钢孔板压好，压板不需太紧，

2、以防高温消毒时滤芯变型。3避免直接用手接触滤芯。4使用前尽可能冲洗滤芯。5开机或关机时，请慢慢转动阀门，不要一下子打开或关闭，以防在高温消毒时滤被吸瘪。五滤芯维护方法滤芯使用至不能满足设计流量时(流量明显下降前后压力表差在0.1MPa 请停机后打开滤器从滤器，从中取出滤芯，用清水冲洗表面赃物，然后先在的4%的盐酸中浸泡24小时，再在4%的氢氧化钠中浸泡24小时，后用清水冲洗(浸泡时取下二根O 型圈，以防膨胀 。六储存法1将滤芯浸泡在消毒剂中，将滤器不锈钢外壳灌满消毒剂。2滤芯取出烘干，(50C36小时3将滤芯取出晾干，在气候干燥地区。4未干燥的滤芯请不要用塑料袋包装以防发霉。聚丙烯滤芯：(PP

3、材质：聚丙烯滤芯介质为聚丙烯膜。硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究摘要随着氯碱行业的发展，离子膜法电解制碱技术在氯碱行业中的应用越来越得到重视，本文结合我国目前离子膜制碱生产中一次盐水制各的现况和扬农化工集团的生产实际，对颇尔膜过滤器在一次盐水中的应用进行了研究。首先结合扬农集团的一次盐水工艺过程，对由于原料引入的杂质进行讨论与研究，并通过数据分析，提出在一次盐水中要重点控制的杂质指标。其次在对离子膜法电解一次盐水系统进行颇尔膜过滤器的应用研究，生产原料采用精制盐及卤盐水，重点是对于粗盐水的工艺进行了试验。在保证过滤器过滤通量及再生性能的基础上，设计了对、和。分别进行处理

4、的三种试验方案，对于不同杂质在精制过程中的固体颗粒的过滤特性进行了分析对比，确定了粗盐水工艺并进行了改进。通过试验对颇尔膜过滤器的微滤操作条件的进行了研究，重点是对不同过滤压力下过滤通量的影响。对过滤操作参数进行了优选，确定了最佳操作条件为过滤压力为和过滤通量为，为装置的工业化设计提供了依据。最后根据试验结论，对一次盐水系统的物料平衡及主要设备的参数进行了计算与设计，并进行了装置进行了安装及调试。根据试验方案，确定了颇尔膜表面过滤器的操作程序、操作法及相关的控制指标。在工业化装置的调试过程中，针对出现的不正常情况进行了分析与研究，重点是针对于颇尔膜表面过滤器滤芯的断裂和鼓泡，通过强度试验检测及

5、扫描电子显微镜分析，确定了滤芯损坏的原因，并加以改进。在一次盐水的工艺中，解决了盐水中的有机物、游离氯等对颇尔膜过滤器的污染问题、滤芯的断裂及起泡等问题，在国内首次使颇尔膜分离技术在离子膜一次盐水精制工艺中获得成功应用。从而简化了传统工艺流程，一次盐水质量得到了显著提高。从而保障了离子膜电解装置的稳定、高效生产。 关键词：颇尔膜过滤器，微滤，一次盐水，离子膜法制碱，、。；，虢，。，廿，勰，。： ，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与

6、我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均研究生签名：荔出已在论文中作了明确的说明。勿，口年歹月沙日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名： 凇，年月加日硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究前言氯碱工业是以生产氢氧化钠、氯气和氢气以及由此衍生出来系列产品的基础化学工业。它不仅为化学工业提供了原料，其产品又广泛地应用于国民经济各部门，在国民经济的各工业及国防建设中具有重要作

7、用，引。氯碱工业始创于世纪末期，经过一百多年的发展，己成为现代工业的重要基础。在氯碱工业发展的过程中，规模大型化，节能降耗技术是发展的重点，发展的核心技术是电解技术，始终以降低能耗、减少环境污染为主要目标。目前氯碱电解生产主要有种形式：隔膜法、水银法、离子膜法【】。隔膜法与水银法电解几乎是差不多时间发明的，隔膜法于年在德国出现，第一台水银法电解槽（电解槽）于年取得专利【。目前，我国已完全淘汰了水银电解法烧碱，但仍有不少中小型企业采用金属阳极隔膜电解槽【。离子膜法的研究和试验工作始于年左右一，从上世纪年代起，离子膜电解技术逐渐形成工业化，在原有的电解技术的基础上，进一步降低了电解过程的能耗，同时

8、也减少了对环境的污染，成为氯碱工业新的发展方向【。经过半个世纪的发展，离子膜电解制碱技术已经成为氯碱工业的主要生产技术。据统计，年全国碱产量为万，其中离子膜法碱产量达到了万，占比为】。离子膜法电解运行过程的控制主要集中于盐水质量的稳定达标，在生产过程中，首先要保证一次盐水的质量，才能经过二次精制得到合格的二次盐水，从而保障离子膜装置的高效、稳定运行。氯碱电解技术氯碱电解技术属于电化学，电化学是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。目前氯碱种主要电解生产形式在产品的质量、能源消耗和环境污染方面有不同的表现：金属阳极隔膜电解槽取代石墨阳极电解槽，前者的电流密度比后者高，且生产碱

9、节电，消除了铅污染；水银法能够直接通过电解食盐水生产出高质量的产品，但存在着汞污染；离子膜电解槽同金属阳极隔膜电解槽相比，单槽的生产强度高，生产碱节电左右，并彻底消除了石棉对人体的危害和对环境的影响，生产碱比水银法省电左右，且消除了汞对于人体的危害及对环境影响【】，已成为主要的行业技术改造发展方向】。下面就三种氯碱电解技术进行对比分析。隔膜法电解技术隔膜法制碱（）是利用多孔渗透性的隔膜材料作 为隔层，将阳极与阴极产物隔开，这种隔层能够使得电解液透过，并以一定的速度流前言硕士论文向阴极阻止。向阳极室扩散，它不妨碍离子运动构成电流通路，但它却能够防止阴极产物与阳极产物的机械混合【们。隔膜法电解槽从

10、发展初期到现在，经历了水平式电解槽和立式电解槽。立式电解槽又分为单极式电解槽和复极式电解槽。立式隔膜电解槽的阳极与阴极都是垂直安装，因此电解槽的容积小但电极面积大、电流强度大，所以目前隔膜电解槽的形式为立式。而电解槽的阳极材料也经过了石墨电极到金属阳极的过程。石墨电极隔膜电解槽在电解的过程，会因为石墨电极的消耗，使得电解槽的极距加大而导致槽电压上升，电流效率下降，生产过程中要经常更换阳极，并且生产过程中产生的炭粒还会堵塞隔膜，进一步加大槽电压上升的趋势。所以目前国内己列为淘汰工艺。目前隔膜电解槽以金属阳极来提高电解过程的效率。在国内的金属阳极电解槽普遍采用扩张金属阳极、活性阴极及改性隔膜组合来

11、降低电槽的槽电压，能够实现隔膜电槽的高电流密度运行。立式金属阳极电解槽的特点如下。（）占地面积小。立式金属阳极电解槽与水平电解槽比，由于电极垂直安装，占地面积小，厂房面积利用率高。（）能耗水平低。由于金属阳极电解槽采用金属材质的阳极与阴极，电解槽的极距小而且稳定，溶液电压降低，槽电压低因而省电。（）浓缩碱液耗能。金属阳极隔膜电解槽中，阳极与阴极之间存在有静压差，为保证电解槽的电流效率，电解槽内的阳极液通过隔膜流向阴极室的速度要等于或者大于。的反迁移速度，所以电解槽出来的淡碱中含有氢氧化钠的浓度一般在左右，同时在淡碱中含有大量的氯化钠，所以在后续的蒸发生产中要通过多效蒸发来浓缩氢氧化钠，并在浓缩

12、的过程中除氯化钠，以达到氢氧化钠的浓度与质量。蒸发过程的蒸汽耗用也是隔膜法生产过程的重要能耗支出。（）隔膜材料污染环境。金属阳极电解的隔膜材料采用的是石棉纤维，在电解技术的发展过程中，采用了四氟乳液等材料作为制膜过程的改性剂，减少电解槽制膜过程中所耗用的石棉量。但在隔膜电解槽膜更新过程中还是有废石棉产生，目前采用是回收制成其它的石棉制品，但是石棉纤维本身对于环境的污染却无法避免。目前也有采用四氟纤维替代技术，但在国内还没有实现工业化应用。水银法电解技术水银法制碱（）是采用汞作为电解过程的阴极来生产氯和氢氧化钠的方法。较为典型的是公司的电解槽，在年，水银法在德国有较为迅速的发展，积累了许多的技术

13、资料【。在二战后，这些资料对全世界的水银法的进一步发展起到了积极的作用，直到年代以钛为基体的钛钌金属阳极在水银电解槽中得到广泛地应用，使得水银法电解的各项指标飞跃增长，每吨碱的汞耗由 以上降低到以下。但是就在水银法电解技术达到极盛的年代，日本发生了“水硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究俣”事件，日本政府决定限期将全国的水银法电解槽转换为离子交换膜电解槽。但是目前因水银法的特点，在世界范围内还是有一定的生产能力，主要集中在欧洲、北美地区。水银法的特点如下。（）产品的质量好。水银法能够直接通过电解食盐水生产出高浓度、优质的液碱，从解汞塔出来的液碱无需蒸发浓度就可以达到（），所

14、含杂质极低。生产出来的氯气质量也高，最高纯度可以达到（），含氢正常可控制在（）。另外由于水银法电解的盐的分解率低，也就是阳极中的氯化钠平均浓度较其它方法高，因此阳极发生副反应的可能性也较少。在金属阳极条件下，阳极副反应产生的氧直接以的形式存在于氯气中，水银法产生氯气中含氧一般在（）以下，这也是水银法电解法制碱工艺的优点之一。（）对盐水质量有特殊要求。水银法对于盐水质量没有离子膜法那样要求进行盐水的二次精制，但是对于盐水中的杂质有特殊要求，与其它电解法对盐水中所含杂质要求不同。盐水中的微量金属杂质对水银法的危害主要集中为四类：一是能够生成比较均匀的汞齐，但对于氢在阴极上的过电位影响不大，主要有银

15、、铅、锌等；二是能在汞表面形成覆盖膜，主要有镁、铝、钙、锶等；三是能够与钠汞混在一起，使得氢的过电压降低，主要有铁、镍和碳等；四是能够导致并促进钠汞齐的解汞反应，主要有钒、铬、钼等。主要的影响就是微量金属的存在，引发氯气中氢含量超标，导致恶性事故的发生。（）存在汞污染。水银法生产过程中可能会造成汞的流失和对环境的污染【，主要的流失源有：盐水系统、排水系统、排气系统、产品、汞渣及其它废料。离子交换膜法电解技术离子交换膜法制碱技术（，）是上世纪年代中期出现的具有划时代意义的电解技术，世界首套工业规模离子膜碱装置在日本旭化成公司延冈工厂投产【，】。与隔膜法电解制碱和水银法电解制碱技术相比，己被世界公

16、认为技术最为先进和经济上最合理的制碱方法，是当今电解制碱技术的发展方向【。离子膜法电解槽按供电方式可以分为单极式电解槽和复极式电解槽：单极槽的供电是并联的，存在有电流分布不均匀的现象，特点是高电流、低电压。而复极槽的电流是轴向输入，通过电解槽内的筋板进行分布，所以电流分布比单极槽均匀，各单元槽是串联的，特点是低电流、高电压。离子膜法电解槽按电极间距又可以分为：常极距电解槽、窄极距电解槽、零极距电解槽和膜电极一体化（或者）。从离子膜法电槽的循环方式可以分为强制循环槽和自然循环槽。 从离子膜法电解制碱技术的发展来看，发展方向是进一步降低电解过程的电耗，前言硕士论文主要从电极材料、涂层及膜来改进；提

17、高膜的运行电流密度，以减少装置的一次性投资；提高膜对于杂质的耐受性；提高出碱浓度。离子膜法的特点：（）离子膜法制碱能耗低。离子膜法制碱直流电耗是，比隔膜法的总能耗节约，与水银法比较，总能耗可节约；（）离子膜法电解的产品质量好。离子膜法制碱出槽电解液中含氯化钠为，氯气的纯度高，氯气中含有氢气量低；氢气纯度高，最高可以达到，对合成氯化氢和生产中提高氯化氢纯度极为有利；（）无污染。离子膜法电解可以避免水银和石棉对环境的污染，离子膜化学性质稳定，几乎无污染、无毒害。离子膜法碱与隔膜法碱对比如表所示。表离子膜法碱与隔膜法碱对比表”离子膜盐水精制技术离子膜一次盐水工艺发展离子膜法电解装置的节能与稳定运行努

18、力方面主要集中在两个方面：一是电解技术的进步，包括电解槽技术与离子膜技术改进；二是在运行过程中电解所用盐水的质量保障。而二次盐水质量又取决于一次盐水质量的可靠保证，因此一次盐水工艺过程的改进也从日常的运行上保证了离子膜装置的节能与稳定。自我国从上世纪八十年代引进离子膜法电解装置以来，一次盐水工艺经历了浮上桶澄清、斜板澄清桶加砂滤器、道尔桶澄清加砂滤器、改良道尔澄清加砂滤器等传统工艺的发展过程【。二十一世纪，随着膜式静态过滤器如颇尔膜、戈尔膜、膜过滤器的研制与开发，一次盐水工艺发生了巨大的改变。设备投资、生产能力、盐水质量得到了改变【】。一次盐水是指经过一次精制得到的盐水。要进入离子膜法电槽进行

19、电解，还要经过二次精制，即经过鳌合树脂塔吸附后再进入离子膜电解槽进行电解生产。上世纪，我国氯碱企业盐水制备绝大多数采用传统工艺，一次盐水也不例外，为满足离子膜法制碱生产的要求，增加了碳素管过滤器。碳素管过滤器属于静态过滤器，由于其没有表面膜，需要采用仅纤维素预涂，用泵将盐水与纤维素配制成悬浮液送到过滤器中，通过不断地循环，使得碳素管表面形成一层均匀的一纤维素层，称为预涂层，然 硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究后再把盐水送到过滤器，同时用定量泵把与盐水中（固体悬浮物）相当的纤维素送入过滤器，利用在水中的分散性，过滤器生成的泥饼在返洗时碎成小块剥落。由于【纤维素的骨架作用，

20、仅纤维素和截留在预涂表面的混合，形成新的过滤层，此新的过滤层也能通过滤液，起到过滤效果。并需要周期性采用纤维素重涂【。这工艺过程的成本高、盐水质量不稳定很大程度上抑制了离子膜生产技术的推广。膜过滤技术在国外上世纪年代开始使用，年代过滤工艺已经成熟。世纪初，我国引进戈尔膜过滤技术。但是我国原盐的种类很多，原盐含”、孑等杂质远高于国外指标【。国外离子膜法制碱生产原料均采用水洗盐，原料的正常指标为，矿，玉。我国原盐一般均为海盐，未经过水洗，指标：，矿墨，。，水不溶物，无机铵，（一般国产海盐质量都低于以上标准）。引进的戈尔膜过滤器无法在同样的盐水精制工艺中使用。年，江苏扬农化工集团有限公司（下称扬农集

21、团）在国内率先采用盐水新工艺，使得戈尔膜过滤器在氯碱企业盐水精制生产中使用成功。在国内也有采用戈尔膜过滤器作为离子膜一次盐水制备中的应用，戈尔膜过滤器的过滤通量设计值为一。二次盐水精制工艺一次盐水经过鳌合树脂塔吸附相关的金属离子精制后的盐水称为二次盐水。离子膜法制碱所用的盐水二次精制工艺一般采用两台或者三台鳌合树脂塔串联使用，来自一次盐水过滤器或者一次盐水贮槽的盐水进入到第一鳌合树脂塔的顶部，自上而下经过鳌合树脂床层，从第一鳌合树脂塔底部流入第二鳌合树脂塔的项部，再由第二鳌合树脂塔的底部流出，进入离子膜法电解装置的二次盐水高位槽，再由二次盐水高位槽经过流量控制进入离子膜法电解槽进行电解生产。通

22、常情况下树脂塔进行串联操作是在第一塔进行盐水初步精制，再进入第二塔进行精制，以保证二次盐水质量稳定达到指标的要求。当鳌合树脂床层饱和时，可以将鳌合树脂塔从生产线上断开进行再生操作，此时在两塔工艺中保持单塔运行，再生结束后的塔上线之后再进行双塔串联操作；而三塔工艺中则始终保持双塔运行。无论是双塔工艺还是三塔工艺，在设计时都考虑了在二次盐水精制过程中的保证量，确保二次盐水的质量能够稳定达到离子膜法电解制碱的要求。再生过程所产生的废酸、废碱进入再生废水系统，经过调节后可以回一次盐水的化盐系统进行回收利用，以减少废水的排放。膜分离技术膜分离过程中的传递现象，包括膜内传递过程和膜外传递过程两种。膜内的传

23、递过程主要有两个问题：其一是气体、蒸汽、溶质、溶剂或离子等在膜表面的吸附、前言硕士论文吸收和溶胀等热力学过程，主要是分离物质在主流体的膜中不同的分配系数。其二就是物质从膜表面进入膜内的传递过程，这是由于膜两侧的浓度差等造成的分子运动。也就是膜内传递过程。膜分离过程的效率不仅取决于膜材料及其成膜后的特性，而且取决于物料进入膜前的流动状态，膜的传递阻力形成主要有两种不同的情况：一是膜本身的高传递阻力，低渗透量，其结果造成低度的浓度极化。膜表面上由于溶解组分的集聚，所形成的浓度极化，未达到饱和程度，这种称为膜控制的传质过程；另一种是在高渗透通量情况下，溶解的一种或几种组分的浓度达到了饱和程度，在膜表

24、面形成一层凝胶层，这种称为凝胶层控制。浓度极化，即在稳定状态下，被脱除（截留）组分的浓度分布和稳定状态下，易渗透组分的浓度分布情况。膜表面相邻边界层中的阻力形成浓度梯度，即浓度极化，降低了优先渗透组分的推动力，增加了难渗透组分的浓度，使总的分离效果下降。凝胶层控制传质，对于高渗透通量的膜，常遇到一种现象，即使膜两侧有不同的压差，其渗透流速只达到一定值，这种情况就是料液中溶质含量达到了饱和，趋向沉淀，在膜表面上形成一层凝胶层，随着时间的延长，凝胶层的厚度增加到使膜的渗透通量降低到一个平衡值，若增加膜两侧压差，在一定的时间区间，渗透通量可以增加，但新的凝胶层又因沉积而形成，于是又达到一个新的平衡态

25、，到稳定状态时，增加推动力已不可能使渗透通量增加，这时传质过程已由凝胶层控制。微滤过程分离机理微滤技术是世界上开发应用最早、制备最早、价格最便宜和应用范围较广的膜技术。在世纪中期就开始了以天然或人工合成的高分子聚合物制成微滤膜。但系统研究始于世纪。德国在年成立了世界上第一个滤膜公司，年，和公布了著名的膜制备工艺。随着高分子和聚合物材料的发展，膜技术也得到了飞速的发展。应用范围也从实验室的微生物发展到了工业应用。在世纪年代，中国才开始微滤技术的研究，但现在已经取得了很大的进步，生产的微滤膜已经应用到了很多生产中且性能和国外同类产品的性能基本一致，】。今后微滤技术的发展是研制特殊性能的膜、开发更便

26、宜、不易污染、能耗低的膜过程。在微滤过程的进行中，由于孔堵塞、吸附、浓度极化或凝胶层的形成，使膜的通量下降。要提高膜的通量，可以通过增强被截留组分离开膜向液体本体的反向扩散的方法。一般认为此方法建立在扩散效应和流体力学效应两个基础上。从而建立了几种模型：孔模型、滤饼过滤模型、浓度极化类模型和力平衡类模型等【。微滤是以静压差为推动力，利用膜的筛分作用进行分离的压力驱动膜过程，通过电镜观察，微滤过程的作用主要有种：一是机械截留作用；二是物理作用或吸附截留作用；三是架桥作用；四是网络型膜的网络内部截留作用【。微滤膜各种截留作用硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱次盐水系统的应用研究示意图见图。翩滟）瑛

27、表面层的截留（）膜内部厨络内的冒图微滤膜各种截留作用示意图（）蚓微滤过程的操作模式微滤膜分离过程的操作模式分为两种：无流动操作模式和错流操作【。无流动操作模式，也称为静态过滤或死端式过滤。原料液在膜的上游，在压差的推动下，溶剂及直径小于膜孔径的溶质通过膜，大于膜孔径的溶质被截留在膜上。在这种操作模式中，随着时间的延长，被截留颗粒在膜上形成污染层，在操作压力不变的情况下，膜的渗透流率下降。若是在恒通量的条件下进行，则会引起膜两侧压差的上升。所以这种操作模式必须定期进行清洗，以保证一定的分离任务。错流操作，也称动态过滤。动态过滤悬浮液流动方向与膜平行，通过渗透达到分离悬浮物的目的，悬浮液中含固率对

28、过滤影响很大，膜上的覆盖层不固定。与无流动操作相比，料液流经膜表面所产生的高剪切力，可以使得沉积在膜上的颗粒扩散返回主流体中，当达到平衡时，可使得污染层不再无限增厚而保持在一个较薄的稳定水平。并能够保证膜的渗透率在一段时间内保持相对高的水平。颇尔膜过滤器在国内外氯碱行业的应用情况颇尔公司）于年创立，多年来一直专门从事高性能过滤器及过滤分离系统的开发生产。销售额在全球同类型过滤行业居第一位，为财富杂志评列的美国家最大的工业公司之一。总部设在美国纽约，下属公司、制造厂、实验室遍布世界个国家和地区。是一家集生产、销售、市场开发、工程设计和技术服务为一体的专业化过滤技术的跨国公司。在气体和液体的净化分

29、离技术方面，颇尔公司拥有超过年的成熟经验，已有数万套工业装置在世界各地得到成功的应用，得到了普遍的认可和好评。年月与美国戈尔公司实现强强联合，进一步提升了自己的实力。颇尔膜过滤器在国外盐水精制工艺应用颇尔膜过滤器在国外氯碱行业的应用时间较长，上世纪已得到了广泛地应用。在欧美国家，离子膜法制碱装置采用膜法盐水过滤技术比较早而且成熟。主要是国外盐前言硕士论文水制备均采用水洗盐，盐含钙、镁很低，对膜过滤污染小，盐水不需用经过预处理，可以直接进入膜过滤器，运行稳定，滤液质量能满足离子膜法电解生产的要求。膜的寿命一般在年。稳定的一次盐水质量，保证了离子膜法电解槽的运行寿命。国外颇尔膜盐水精制工艺流程在国

30、外工艺过程中，从化盐桶出水马槽上按比例投加，、等精制剂，分别与厶、反应，形成、（）、沉淀，从而将相应的杂质离子由液相转入固相，形成含有的粗盐水，反应后的粗盐水直接进入颇尔膜液体过滤器进行过滤，得到一次盐水。工艺示意图如图所示。原料固图国外颇尔膜过滤器盐水精制工艺流程示意图颇尔膜过滤器在国内盐水精制应用世纪年代中期，以戈尔膜过滤技术为代表的膜法过滤盐水精制技术被引入我国，在初期，由于照搬国外的盐水工艺，产生黏膜、堵膜现象，存在有膜的过滤压差上升快、盐水流量下降快的问题。通过研究发现在我国盐水精制过程中主要的固体颗料是和（），试验表明（）为絮状物，易堵膜，反洗时滤饼不易脱落、沉降；而形成滤饼多孔而

31、且易脱落，在过滤阻力增加，过滤速率降低之后，反洗比较容易。欧美国家离子膜法制碱普遍采用钙离子含量高的原盐，镁离子含量少，天然有机物含量少，所以该技术得以成功应用。而我国原盐由于大多采用海盐、井盐，普遍质量差，高镁、高（天然有机物）、高水不溶物【】。在总结了国内同行戈尔膜过滤技术运行的经验与教训的基础上，扬农集团率先对于盐水工艺进行优化，在粗盐水的处理过程中调整粗盐水中的、矿比例，使进膜过滤器的盐水中、孑比例基本与欧美国家进膜过滤器的盐水指标类似【。归结为“先除镁，再除钙”，以保证粗盐水中、的比例【】。从此，膜法盐水精制技术在国内得以成功应用，形成第一代的膜法盐水精制技术。第一代膜法盐水精制技术

32、从年至年在国内氯碱装置逐步得到应用和推广，为国内盐水精制技术达到国际先进水平做出了应有的贡献。硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究颇尔膜过滤器在国内氯碱的应用可以追溯到上世纪年代，年在山东潍坊亚星化学有限公司万讹离子膜一次盐水装置中应用了两台颇尔膜过滤器，一开一备。但是由于当时颇尔膜过滤器在国内氯碱企业没有成功的运行经验，所以在流程的设计上，是将颇尔膜过滤器作为二级过滤器，是在戈尔膜过滤器故障时，能够保证一次盐水出水合格。其工艺流程为：粗盐水一戈尔膜过滤器中间槽泵颇尔膜过滤器一次盐水库泵一离子膜法电解装置。主要运行参数：脉冲清洗周期，基础清洗时间，化学清洗周期半年一次。在南

33、宁化工万隔膜法碱技术改造项目中，盐水工艺选用了颇尔膜过滤器盐水精制工艺，该工艺从开车以来，运行稳定【】。上述流程优点为：对盐水质量得到双保险；颇尔作为二级过滤，膜负荷低，膜寿命长。缺点为：设备投资大；运行费用高【叫。由此可以看出，对于颇尔膜过滤器在一次盐水系统的应用上，氯碱企业采取了谨慎的态度。扬农集团在年计划建设万讹离子膜法制碱装置（分为一期、二期各万“），在盐水精制设备选择时，根据公司自年月使用戈尔膜过滤器年多运行数据分析，认为戈尔膜过滤器可以作为一次盐水系统中使用的过滤器【，结合国内同行成功运行的数据，按照离子膜法制碱装置的生产规模要配套三台戈尔膜过滤器，保证两开一备。也考虑到离子膜法制

34、碱装置对于一次盐水的要求更加严格。颇尔公司的新一代的表面膜过滤器，在国内有应用的先例，虽然不是作为一级过滤器，但是过滤膜的过滤精度提高，另的骨架在过滤的过程中也对于盐水质量提高有一定的帮助，再借鉴国内其他氯碱企业在离子膜制碱工艺中使用戈尔膜过滤器，二次精制不采用碳素烧结管过滤器的成功做法及结合颇尔膜过滤器试验情况，决定在国内一次盐水精制中首先采用颇尔膜过滤器】。颇尔膜过滤器出来的盐水直接用泵送至离子膜电解装置进行二次精制，就能达到离子膜法电解进槽盐水质量要求。同时根据颇尔公司的介绍：应用颇尔新一代表面过滤器能够缩短一次盐水的工艺流程，能够保证一开一备。根据扬农集团一次盐水制备界区的实际情况，界

35、区面积偏小。对于原有工艺下的一次盐水工艺中的设备布置有相当的难度，加上离子膜装置电槽制造商伍迪公司的推荐。所以扬农集团也希望采用颇尔膜过滤器，来缩短盐水精制工艺流程，加之颇尔公司对过滤通量的承诺，要高于同类型的过滤器，所以扬农集团也想通过减少过滤器的台套数以达到减少投资的目的。课题的主要研究内容扬农集团离子膜法制碱项目中，出于从成本的考虑，原料要使用卤水及真空精制盐，为保证离子膜法电解装置的稳定运行，需要对盐水中的因卤水和真空精制盐所带入的杂质进行脱除净化。项目中的离子膜电槽供应商为伍迪公司，槽型为，配套离子膜为杜邦公司的型号为磺酸羧酸复合膜，伍迪公司推荐前言硕士论文的配套过滤技术为颇尔公司的

36、新一代的膜过滤器系统。但是由于颇尔膜过滤器在国内还没有在氯碱一次盐水系统中作为一级过滤器的成功案例，结合离子膜电解生产对于次盐水的要求，需要对颇尔膜过滤器在次盐水的工艺过程中的应用进行研究确定，要研究颇尔膜过滤器在一次盐水系统的过滤特性、操作条件、控制指标，是否能够达到相应的过滤参数指标，并为进行工业化设计提供设计依据。在解决了上述的两个问题后再进行工业化设计、施工及调试。为解决这几个问题，确定了本课题的研究思路，具体如图所示。结合原料情况研究确定盐水质量要求小试研究粗盐水工艺方案、确定最佳操作条件进行工业化设计、安装、调试运行及分析对颇尔膜过滤器的应用效果进行评价图课题研究思路根据图所示的研

37、究思路，结合试验方案及工业化装置建设，课题的主要研究内容如下。（）对于离子膜生产过程中杂质对于膜的影响，根据生产原料情况进行研究，消除钙、镁、锶、钡、碘、铁和（总有机碳）等杂质的影响，确定离子膜一次盐水工艺要求及二次盐水的指标，并对二次精制过程影响因素进行分析讨论。（）通过试验确定采用颇尔膜过滤器后，是否可将一次盐水系统的流程缩短，能否在缩短流程后保证过滤器的正常运行。（）通过试验研究颇尔膜过滤器过滤在一次盐水系统中的过滤特性，确定颇尔膜过滤器工业化设计的相关依据。（）进行工业化设计、安装、调试，并对调试过程中存在的问题进行分析讨论，结合一次盐水的长周期稳定运行进行优化，对于过滤器的运行情况进

38、行评价。 硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究离子膜法制碱工艺中盐水的质量标准及达标研究一次盐水精制技术一次盐水精制技术原理离子膜法电解过程的原料为二次盐水，是在一次精制盐水的基础上，再加以树脂塔进行离子交换得到的，二次盐水质量得以保证的前提是一次盐水精制后质量达标。我国的离子膜法制碱生产所用的一次盐水，多是以海盐、真空制盐及离子膜装置返回的淡盐水进行配比制得，也有部分企业从生产成本考虑，在离子膜系统中采用部分卤水，但是由于卤水带入的杂质多，会使得精制成本有所上升，但就与用盐相比所节约的成本还是会有大幅度下降的。一次盐水精制反应主要除去以下几种杂质离子。（）除粗盐水中所含钙

39、离子杂质形式一般是、，在处理时向粗盐水中加入。目前在氯碱企业中，会利用烟道气与隔膜系统的淡碱（其中含有的，还有部分），反应生产与的混合溶液，扬农集团除采用的就是利用烟道气制取的与的混合溶液，混合溶液加入后，其中的与盐水中：反应，生成不溶性沉淀，其反应如下：，在工业化生产过程中，为了把除净，的加入量必须稍超过反应式的理论需要量。目前扬农集团在一次盐水中的过量一般控制在。（）除在粗盐水中所含镁离子的形式一般是、，在处理时向粗盐水中加入。扬农集团采用隔膜系统的淡碱，其中含量在左右，其中的与盐水中反应，生成（）沉淀，其反应如下：什（）土同样，工业化生产过程中，在处理过程中为了除净镁，采用加过量碱的办法

40、，一次盐水中的过量为。（）除在氯碱行业除的方法主要有三种：钡法、钙法和冷冻法，还有近几年的膜法除硝工艺，但是氯碱行业中，目前普遍采用的是钡法，就是往盐水中加入，与盐水中的发生反应生成沉淀，其反应如下：厶上，。 加入时不应过量，保证处于过量的状态，因为过剩的会以可溶离子腱法制碱艺中盐水的质量标准及选标研究硕士论文性盐的形式，透过膜过滤嚣，加大二次盐水处理过程中的树脂塔的处理量，超标进入电槽的在膜上沉积，对电解过程产生影响。所以在反应后溶液中仍含有一部分。一是，。在一定范围内，对离子膜法电解影响较小，二是保持？过量，可以除去、等杂质离子，防止超标，这两种重金属离子对离子膜法电解性能的影响远大于的影

41、响。扬农集团采用的是与冷冻法相结合的处理方案，在冷冻法处理中产生的芒硝，由卤矿进行回收制取元明粉，加入产生的，则经过重力沉降及板框压滤机压滤后，回收出售。从而减少了生产系统的盐泥量的排放。（）去除天然有机物扬农集团向粗盐水中加入溶液来实现有机物的去除，其目的有两个方面；一是消解水、固体盐中的菌藻、腐殖酸以及其它天然有机物；二是可除去盐水中的出或。为保证去除效果，要确保粗盐水中韵游离氯含量为。或在电解槽阳极液值为的条件下，将产生，由于是爆炸性很强的化合物，对系统的安全特别是液氯生产有很大的威胁，反应如下式：上粗盐水过滤精制工艺在粗盐水中加入除去矿，得到（）沉淀，加入，得到沉淀。所有这些沉淀，需要

42、从盐水系统中除去，一般称为盐水过滤。盐水过滤的方法多种多样。传统的澄清加砂滤器过滤，属于沉降组合表面吸附过滤。颇尔膜过滤器、戈尔膜过滤器、国产过滤器、碳素管过滤器属于静态过滤器。所谓静态过滤器，德国罗伯特劳滕巴赫（）提出：被过滤流体在过滤过程中不在过滤膜上发生横向运动的，所有被截留的微粒都沉积在膜上，形成髓时间而增厚的滤饼。过滤原料液在过滤过程中不离开过滤器的操作称为死端式操作】，示意图如图所示。圈矗黼田死端撮作过程示意圈唔目前也有开发出陶瓷膜过滤器，属于动态过滤器瞄，被过滤流体在过滤过程中在过滤膜上发生横向运动的是流动的。陶瓷膜过滤器固液分离属于错流过滤方式，区 别于死端过滤，系统连续运行，

43、无需频繁进行冲洗及排渣。硕士论文颇尔膜过滤器在离子膜法制碱一次盐水系统的应用研究二次盐水的质量指标要求及二次精制过程研究在离子膜法制碱工艺中，对于二次盐水的质量要求是比较高的，特别是目前在氯碱行业中普遍采用高电流密度来组织生产，以降低离子膜装置的一次性投资，但是采用高电流密度来组织生产，也就要求在单位时间内有更多的盐水进入电解装置，对二次盐水的质量提出了更高的要求。目前国内的氯碱企业对于二次盐水中的重要指标如钙、镁的要求都在母以下。这也为离子膜法制碱生产装置的长周期与高效运行提供了保障。目前氯碱企业对于常见的金属离子杂质对离子膜法电解装置的性能影响都有了较为全面的研究。但是对于不同的氯碱企业采

44、用不同的原料，会在杂质指标值上有所不同，从而对离子膜盐水系统产生不同的影响。在扬农集团的生产工艺中，为降低生产的原料成本，在国内同行中较早采用真空精制盐及卤水，在盐水制取过程结合所发生的不同情况，进行了研究与探索。二次盐水的质量指标目前二次盐水精制都是采用一次盐水经过树脂塔进行离子交换工艺，将一次盐水中的二价金属离子降低到合格的指标后，再进入离子膜法电解槽进行电解，生产出、和。二次盐水的质量达标是离子膜装置稳定、高效运行的保证，为此制定了较为严格的控制指标。表列出了二次盐水质量指标【。表二次盐水的质量指标 离子膜法制碱工艺中盐水的质量标准及达标研究硕士论文二次盐水精制过程的影响因素在一次盐水质

45、量合格的基础上，二次盐水的质量主要取决于二次精制过程。扬农集团的二次盐水精制工艺过程描述如下：来自化盐工段的一次盐水进入离子膜界区的盐水酸化罐，将调至后进入一次盐水罐，再通过泵将盐水送到盐水换热器加热至（，进树脂塔经过二塔串联或者一塔进行处理，将过滤盐水中、等金属离子螯合去除，使。后进盐水换热器加热，再进入盐水高位槽。二次盐水再从高位槽进入电解槽进行电解生产。二次盐水流程示意图见图。作为二次盐水精制过程中，对二次精制效果影响较大的几个因素如下。鳖未位似吣 旧纵珊眦能鼍合一次董赤一次叠棵枷绋村胖二矬木曩勰图二次盐水流程示意图（）树脂的类型的影响目前在离子膜法电解装置所使用的交换树脂分为氨基羧酸螯合树脂及氨基膦酸螯合树脂，根据生产中所用原料的不同进行选型。在离子膜制碱行业用于二次盐水的精制和纯化，能同二价金属离子形成稳定的螯合物，相比较氨基磷酸螯合树脂，氨基羧酸螯合树脂去除锶等重金属的效果更显著。氨基膦酸螯合树脂（相当于拜耳公司和罗姆哈斯）是一种苯乙烯和二乙烯苯交联的具有弱酸性氨基膦酸活性基团的大孔结构螯合树脂。与相应的亚氨基二乙酸树脂相比，氨基膦酸螯合树脂同特定的阳离子有更大的亲和性，同低原子量的阳离子形成更稳定的螯合物，因此，氨基膦酸螯合树脂更适合于制备二次盐水，而氨基羧酸螯合树脂适合于去除重金属离子。因扬农集团使