飽和鹽水膜法脫硝工藝應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析

2024年3月6日發(fā)(作者：公開(kāi)報(bào)價(jià))

第55卷第I2期2019年12月氯 堿工業(yè)Chlor -

Alkali

IndustryVol.55,

No. 12

Dec. , 2019【鹽水】飽和a水膜法脫硝工藝應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析尹燕亓張樹(shù)山2,施慶新2,石風(fēng)強(qiáng)1

(1.馬按山星奇達(dá)新材料科技有限公司，江蘇南京210000;2?江蘇安邦電化有限公司，江蘇淮安223001)[關(guān)鍵詞]鹽水精制;飽和鹽水;膜法脫硝;經(jīng)濟(jì)效益[摘要]介紹了飽和鹽水膜法脫硝技術(shù)在江蘇安邦電化有限公司的應(yīng)用情況，并與原冷凍工藝做對(duì)比，闡述

了飽和鹽水膜法脫硝工藝的技術(shù)先進(jìn)性，分析了在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。[中圖分類(lèi)號(hào)]TQ114.261 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B [文章編號(hào)]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.江蘇安邦電化有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“江蘇安邦

電化”）是以生產(chǎn)氯堿、精細(xì)化工和農(nóng)藥產(chǎn)品為主的

化工企業(yè)，成立于1958年，為中國(guó)化工農(nóng)化總公司

的直屬企業(yè),依托豐富的鹵水資源，建有20萬(wàn)t/a離子膜法燒堿生產(chǎn)線(xiàn)。該生產(chǎn)線(xiàn)原工藝采用冷凍法除硝，即先冷凍脫

硝,再化鹽至飽和，進(jìn)行精制反應(yīng)后，通過(guò)膜過(guò)濾去

除鈣鎂，制得一次鹽水，其工藝流程如圖1所示。齒水-冷凍脫硝系統(tǒng)化鹽系統(tǒng)戈?duì)柲は到y(tǒng)樹(shù)脂吸附塔離子膜電解槽

? —-燒堿淡鹽水圖1Fig. 1

原工藝流程示意圖

Original process flow diagram ** [作者簡(jiǎn)介]尹燕亓（1982 —），男,工程師,2008年畢業(yè)于江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè),現(xiàn)任馬鞍山星

奇達(dá)新材料科技有限公司副總經(jīng)理。[收稿日期]2018-10-1612

第丨2期 尹燕亓等：飽和鹽水膜法脫硝工藝應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析由于冷凍法脫硝工藝需要大量的冷凍鹵水，冷

凍電耗較高。尤其是在2016年8月，江蘇安邦電化

氯堿廠(chǎng)隔膜法燒堿系統(tǒng)停車(chē)后，所用鹵水比例降低，

冷凍電解淡鹽水量增加，生產(chǎn)1 t折百燒堿的冷凍

鹵水，用電成本增至約115元,進(jìn)而增加了燒堿生產(chǎn)

成本。該工藝存在的最大問(wèn)題是冷凍法脫硝系統(tǒng)的能

耗高（總功率高達(dá)6 727

kW),致使燒堿生產(chǎn)成本居

高不下，嚴(yán)重制約了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。2017年11月，

采用“飽和鹽水膜法脫硝技術(shù)”對(duì)原工藝進(jìn)行升級(jí)

改造。改造后，冷凍量只有原工藝的1/4,提高了用

鹵比，降低了蒸汽使用量，從而大大降低了生產(chǎn)成本

和能源消耗。自2017年12月開(kāi)車(chē)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，

各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足技術(shù)要求。1.2改造工藝膜法脫硝作為一種新興的脫硝技術(shù)在氯堿行業(yè)

應(yīng)用廣泛[1]。傳統(tǒng)的膜法脫硝技術(shù)只能用于淡鹽

水，不能用于p(NaCl) >280 g/L高濃度鹽水的處

理，限制了該技術(shù)在擁有鹵水資源企業(yè)中的應(yīng)用。

為突破技術(shù)壁壘，馬鞍山星奇達(dá)新材料科技有限公

司通過(guò)多年的研究，開(kāi)發(fā)出了用于飽和鹽水的納濾

脫硝技術(shù)。2017年7月，江蘇安邦電化引進(jìn)該技術(shù)

對(duì)一次鹽水精制系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造工藝物料平衡

如圖2所示。1工藝概況

江蘇安邦電化20萬(wàn)t/a離子膜法燒堿g水脫

1.1原工藝硝裝置于2010年12月投入使用，采用冷凍法脫硝

工藝。鹵水經(jīng)循環(huán)冷凍后，沉降、離心分離，將硫酸

根以Na2S04 ? 10H20的形式從鹵水中分離出去。

脫硝鹵供鹽水工序飽和精制，Na2S04 ? 10H20經(jīng)蒸

發(fā)、干燥后,副產(chǎn)元明粉。0=94. 5 m’/h

p(S02； i=14. 45g/L

p( NaCl )=297.3 g/L鹵水戈?duì)柲は到y(tǒng)I0=60 ms/h

/>(S02；)=18 g/L

pi NaCl>=290 g/L納濾系統(tǒng)0=67. 5 m3/h

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

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

'p( NaCl )=280.6 g/L

髙硝鹵水$34 ”’/h

/)(S〇-4 )=8. 265 g/L 化鹽水一

pi NaCl )=310 g/L

q=27 ms/h ▼p(s〇2;)=5 g/L 冷凍脫硝水/)( 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一次鹽水一—二次鹽水離子膜電解槽化鹽水二戈?duì)柲は到y(tǒng)n化鹽系統(tǒng)0=180 m3/h

p(S02:)=8.625 g/L

NaCl )=310 g/L圖2改造工藝物料平衡圖淡鹽水0=180 m’/h

/>(SO2:) =8 g/L

p( NaCl)=200 g/LFig. 2Diagram of material balance of improved process其工藝流程為：鹵水（流量為60

m3/h)與一部

分化鹽水（流量為34. 5

m3/h)混合后，進(jìn)行精制反

應(yīng)，再送人戈?duì)柲は到y(tǒng)I進(jìn)行過(guò)濾澄清;澄清后的鹵

水送入納濾系統(tǒng)。在高壓狀態(tài)下，大部分硫酸根被

截留下來(lái)。納濾系統(tǒng)將鹵水分成兩部分，截留側(cè)為

高硝鹵水（流量為27

m3/h)，透過(guò)側(cè)為低硝商水（流量為67.5

m3/h);高硝鹵水送人冷凍機(jī)組脫硝。另

一部分化鹽水（流量為145.5

mVh)精制反應(yīng)后，送

入戈?duì)柲は到y(tǒng)n過(guò)濾澄清；澄清后的鹵水與冷凍脫

硝水、低硝鹵水混合，制得一次鹽水（240

m3/h)。

來(lái)自離子膜電解槽的淡鹽水直接被送入化鹽系統(tǒng)，

用于化鹽，直至飽和。與原工藝進(jìn)行對(duì)比，改進(jìn)后工13

氯 堿工業(yè)2019 年飽和鹽水膜法脫硝成套裝備裝機(jī)功率為848

藝主要有以下五大優(yōu)勢(shì)。供料泵、增壓栗、高壓泵均為1用1備，因此，成

(1) 鹵水冷凍量降低，由1〇〇 m3/h降到27kW

，m3/h，僅為原工藝的1/4。原有4套冷凍機(jī)組滿(mǎn)負(fù)

荷運(yùn)行;改造后，只開(kāi)1套冷凍機(jī)組即可，冷凍電耗

大大降低。(2)

套裝備運(yùn)行功率僅為454 kW。2.2預(yù)處理系統(tǒng)改造2018年3月10日完成預(yù)處理系統(tǒng)改造，由江

利用淡鹽水70?80 T的自身溫度直接化

安邦電化負(fù)責(zé)，蘇主要改造內(nèi)容如下:原有預(yù)處理系

統(tǒng)即作為預(yù)處理系統(tǒng)n使用，由原預(yù)處理系統(tǒng)分出

的1臺(tái)加壓溶氣罐、1臺(tái)預(yù)處理器和新增設(shè)備組成

鹽，無(wú)須額外的蒸汽或換熱器設(shè)備，縮短了工藝流

程，減少了能耗及設(shè)備費(fèi)用，避免了換熱器檢修等過(guò)

程帶來(lái)的不便。(3) 受工藝制約，原工藝用鹵比較低，只有左右;采用新工藝后，用鹵比提高到47%，原鹽用量

減少，從而節(jié)約了原鹽費(fèi)用。(4) 原工藝受冷凍系統(tǒng)負(fù)荷限制，一次鹽的硫酸根含量長(zhǎng)期超標(biāo);改造后，系統(tǒng)中硫酸根的質(zhì)

量濃度降至6 g/L以下，有利于整套離子膜法燒堿

生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(5) 原工藝中為配套冷凍脫硝后十水硫酸處理，建設(shè)有1萬(wàn)t/a的元明粉生產(chǎn)線(xiàn)。由于冷凍

工藝不能穩(wěn)定運(yùn)行，并且在環(huán)境氣溫高時(shí)冷凍量不

足，元明粉生產(chǎn)能力大概只有〇. 4萬(wàn)t/a;改造后，冷

凍工藝富余量很多，保證了高硝水中十水硫酸鈉的

冷凍效果，預(yù)計(jì)元明粉的產(chǎn)量為〇. 7萬(wàn)t/a,元明粉

生產(chǎn)運(yùn)行負(fù)荷明顯降低。2 改造實(shí)施過(guò)程江蘇安邦電化對(duì)一次鹽水精制系統(tǒng)的此次改造

自2017年11月4日開(kāi)始實(shí)施，分兩個(gè)階段進(jìn)行。

2.1飽和鹽水膜法脫硝成套裝備安裝2017年12月15日，由馬鞍山星奇達(dá)新材料科

技有限公司負(fù)責(zé)完成了飽和鹽水膜法脫硝成套裝備

安裝，主要設(shè)備如表1所示。表1膜法脫硝主要設(shè)備Table 1 Main devices for membrane-process sulfate removal序號(hào)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)數(shù)量1納濾膜組件8040①120支2膜殼4芯30支3供料泵55 kW2臺(tái)4增壓泵132 kW2臺(tái)5高壓泵132 kW2臺(tái)6循環(huán)泵45 kW3臺(tái)7清洗泵75 kW1臺(tái)8清洗桶5 m31臺(tái)9沖洗桶5 m31臺(tái)10活性炭過(guò)濾器處理能力120 m3/h1臺(tái)11保安過(guò)濾器處理能力120 m3/h1臺(tái)12清洗過(guò)濾器處理能力160 m3/h1臺(tái)13管式換熱器5=2 m23臺(tái)①納濾膜組件的外形尺寸編號(hào)8040。14預(yù)處理系統(tǒng)I (新增設(shè)備如表2所示）。%

表2預(yù)處理系統(tǒng)新增設(shè)備Table 2 Devices added newly to pretreatment system序號(hào)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)數(shù)量中

1前反應(yīng)桶K = 50 m31只2后反應(yīng)桶AV^ = 50 m31只3后反應(yīng)桶BV = 50 m31只4前反應(yīng)桶淌槽10 m x 1 m1臺(tái)5后反應(yīng)桶淌槽15 m x 1 m1臺(tái)6中和淌槽10 m x 1 m的

1臺(tái)其中，前反應(yīng)桶、后反應(yīng)桶A、后反應(yīng)桶B均為

利舊設(shè)備，從已停產(chǎn)的隔膜法燒堿生產(chǎn)線(xiàn)拆遷而來(lái)，

并將原有的戈?duì)柲み^(guò)濾系統(tǒng)（4臺(tái)過(guò)濾器）分成兩

組:戈?duì)柲は到y(tǒng)I (2臺(tái)過(guò)濾器）和戈?duì)柲は到y(tǒng)n (2

臺(tái)過(guò)濾器），戈?duì)柲は到y(tǒng)I用于鹵水和化鹽水一次

處理，戈?duì)柲は到y(tǒng)n用于化鹽水二次處理。3改造效果總結(jié)2018年3月13—15日完成改造系統(tǒng)的72 h性

能測(cè)試，運(yùn)行數(shù)據(jù)如表3所示。由表3可見(jiàn):進(jìn)料鹽

水中NaCl的質(zhì)量濃度為（305 ±5)g/L，屬飽和鹽

水;低硝水流量均大于67.5 mVh，其中硫酸根的質(zhì)

量濃度均小于1.5 g/L，完全滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo);各運(yùn)行

數(shù)據(jù)穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。4經(jīng)濟(jì)效益分析與原工藝對(duì)比，改造后的運(yùn)行成本差別主要體

現(xiàn)在冷凍電耗、化鹽蒸汽消耗、鹽耗上，該次工藝改

造的經(jīng)濟(jì)性見(jiàn)表4。4.1 冷凍電耗改造前后冷凍電耗2017年4月和2018年4月

同期對(duì)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

同期對(duì)比下降了：3 280 -24 =3 256(t)〇蒸汽單價(jià)按120元/t計(jì)，則4月節(jié)汽費(fèi)用為：3 256 x 120 =39. 1 萬(wàn)（元）。30水鈉

第12期尹燕亓等：飽和鹽水膜法脫硝工藝應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析表3 72 h性能測(cè)試運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 3 Operation data of 72-h performance test日期檢測(cè)時(shí)間早班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進(jìn)料鹽水

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原鹽5結(jié)語(yǔ)2018年4月，江蘇安邦電化的鹵水與原鹽合計(jì)

鹽耗量為20 685 t,對(duì)應(yīng)用鹵比提高，原鹽用量節(jié)約：

20 685 x (37.51% -30.35%) =1 481(1)。

原鹽單價(jià)按300元/t計(jì)，則4月節(jié)鹽費(fèi)用為：1 481 x300 =44.4 萬(wàn)（元）。與2017年4月相比,2018年4月節(jié)約電費(fèi)、蒸

汽、原鹽總的費(fèi)用為：68.4+39. 1 +44.4 = 151.9(萬(wàn)元）。表4 2017年4月和2018年同期冷凍電耗和蒸汽用量比較

江蘇安邦電化引入飽和鹽水膜法脫硝技術(shù)對(duì)

一次鹽水精制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造后，自2017年12

月開(kāi)車(chē)以來(lái)，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足技術(shù)要

求。與2017年4月同期的原工藝相比,2018年4月

冷凍電耗、化鹽蒸汽消耗、鹽耗均有大幅度降低，當(dāng)

月節(jié)約成本高達(dá)136. 8萬(wàn)元，達(dá)到了節(jié)能降耗的預(yù)

期目的。該工藝技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益顯著、投資回報(bào)

快，可以幫助氯堿企業(yè)顯著提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是

對(duì)于擁有齒水資源的氯堿企業(yè)，更能促進(jìn)其發(fā)揮資

源優(yōu)勢(shì)，值得在氯堿行業(yè)推廣。參考文獻(xiàn)[1]付軍風(fēng).納濾膜法除硫酸根技術(shù)進(jìn)展[J].氯堿工業(yè),

Table 4 Comparison of power consumption in freezing andsteam consumption in April 2017 and in April 2018時(shí)間2冷凍電耗/(kW ? h/t)278.74142.89蒸汽用量/t3 28024用鹵比/%30.3537.512009,45(1)：7-10. [編輯：費(fèi)紅麗]以下交流內(nèi)容摘自鹽水技術(shù)討論微信群，歡迎參與技術(shù)討論。

現(xiàn)有的芒硝深加工技術(shù)A:請(qǐng)問(wèn)，誰(shuí)家有芒硝深加工技術(shù)？B:目前,芒硝深加工工藝都是在熱熔后采用MVR蒸發(fā)成元

B: @D是，就是這么做的。G:也有采用淡鹽水膜法脫硝工藝直接生產(chǎn)元明粉。B:還有種新工藝是在高硝鹽水中加真空鹽的吧？高硝水的

明粉。A: @B，有成型工藝嗎？C:目前有直接出元明粉的脫硝工藝，不用再用冷凍法生產(chǎn)芒

后處理技術(shù)目前較多,有做芒硝再蒸發(fā)制元明粉的，有鹽

硝聯(lián)產(chǎn)做元明粉的有加鹽做元明粉的，有加鈣做半水石

膏的。目前氯堿行業(yè)就有以上4種辦法，至于每種辦法的投資以

及運(yùn)行費(fèi)用等,還沒(méi)人進(jìn)行過(guò)對(duì)比。A: @B好的，謝謝^B:成功應(yīng)用的有芒硝蒸發(fā)制元明粉以及加鈣做半水石膏這

硝了。D: @

A我們有種新方法。B:據(jù)我所知，芒硝生產(chǎn)元明粉的方法有多種。C:比采用芒硝再處理的方法要好得多。E:目前，氯堿行業(yè)的副產(chǎn)芒硝已泛濫了。B:是直接蒸發(fā)濃縮高硝水么？C: @B不用蒸發(fā)。F:我們單位就是采用MVR生產(chǎn)元明粉。A: @F好的，了解一下。D: @

F是芒硝溶解后再用MVR嗎？?jī)煞N方法，另外兩種方法采用的單位似乎不多。不過(guò)目

前聽(tīng)說(shuō)做半水石膏的這種方法也出現(xiàn)了問(wèn)題3

C:是的，半水石膏有出現(xiàn)問(wèn)題的企業(yè)，但也有正常運(yùn)行的。B:哦。希望氯堿行業(yè)會(huì)幵發(fā)出更多更新的芒硝深加工技術(shù)。

A:請(qǐng)推薦一下成功使用的廠(chǎng)家,有好的技術(shù)請(qǐng)?jiān)谌豪锓窒硪?

下。15