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一次盐水 HVM 过滤器运行总结

作时间:2019-10-18 16:48:04   来源:  编辑:

    摘 要: 针对一次盐水精制有机膜过滤生产工艺中的 HVM 过滤器在运行过程中出现的各种异常现象进行总结,为一次盐水精制生产中过滤器异常现象判断及处理积累了经验。

    陕西金泰氯碱化工有限企业(简称“金泰氯碱”),现有 2 套烧碱 装置, 一线装 置于 2005 年 10 月开 车;二线装置于 2013 年 12 月开车,配套的一次 盐水精制均采用有机膜过滤工艺,一、二线盐水装置分别按 15 万t/a、10 万t/a 烧碱进行设计, 因此一线盐水装置配套 ф2 100×6 000 mm HVM 过滤器 3 台, 二线装置配套 ф2 300×5 500 mm HVM 过滤器 2 台, 在一次盐水精制中 HVM 过滤器是否运行正常对一次盐水质量起着至关重要的作用。

    1 工艺流程
    来自采卤工序的卤水, 经盐水换热器加热后,按工艺要求分别加入 32%氢氧化钠溶液、1%次氯酸钠溶液和 12%碳酸钠溶液后流入粗盐水槽。 粗盐水中的镁离子与氢氧化钠反应生成氢氧化镁, 菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解成为小分子有机物, 部分钙离子与碳酸钠反应生 成碳酸钙;然后用加压泵将粗盐水槽的盐水送出,在气水混合器中与空气混合后进入加压溶气罐, 再进入文丘里混合器, 同时再加入絮凝剂 1%三氯化铁溶液一同进入预处理器,经过预处理的盐水进入反应槽,同时再加入部分 12%碳酸钠溶液和 5%的亚硫酸钠溶液, 盐水中的剩余钙离子与碳酸钠反应 生成碳酸钙,盐水中的游离氯通过化学法被亚硫酸钠还原除去,充分反应后的盐水自流进入缓冲槽,缓冲槽中的盐水自流进入 HVM 膜过滤器, 过滤后的精盐水进入精制盐水储槽,通过精盐水泵输送至盐水二次精制岗位,过滤器截留的滤渣排入渣浆池;过滤器反冲盐水进入粗盐水槽。
    HVM 过滤膜运行一段时间后,为了保持较高的过滤能力和较低的过滤压力,需用 15%盐酸进行化学再生,一次盐水精制工艺流程示意图见图 1。

 

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    在一次盐水精制工艺流程中,HVM 膜过滤器内安装的过滤膜材质为膨体聚四氟乙烯薄膜,是整体成型的无缝管结构,不会产生剥离、开裂现象,耐酸碱腐蚀、抗氧化、耐≤250 ℃高温、无老化现象,具有均匀致密的微孔,膜孔径为 0.22~0.50 μm,具有高效的表面过滤能力,膜表面具有不粘接、易清洗、高效率、高强度、长寿命等特点,因此在盐水中两碱、温度等指标满足工艺要求时,正常情况下确保过滤出的精盐水 SS 小于 1×10-6,是一次精制过程中确保盐水质量的关键。

    2 膜过滤器过滤工艺流程
    当过滤液通过进液阀进入过滤器,并经过 HVM膜过滤袋进行过滤。 清液经过薄膜过滤袋进入清液上腔,并通过清液罐至精盐水储槽;过滤液中的固体物质滤渣被截流在薄膜过滤袋表面,当过滤一段时间后,薄膜过滤袋上的滤渣达到一定厚度,过滤器自动进入反冲清膜状态,各挠性阀按各步骤功能阀门状态表中的状态自动切换,使滤渣脱离薄膜过滤袋表面并沉降到过滤器的锥形底部,过滤器自动进入下一个过滤、反冲、沉降周期;当过滤器锥形底部滤渣达到一定量时,过滤器自动打开排渣阀排出滤渣,然后重新进入下一运行循环周期,膜过滤器工艺流程框图见图 2。

    3 膜过滤器运行中的异常分析及处理
    膜过滤器运行是在 PLC 控制下自动进行的,巡检过程中主要从 PLC 控制柜内控制面板显示、电磁阀等是否正常运行,以及除 PLC 控制柜以外的过滤器内清液状况、管道阀门是否正常两大方面进行检查。 控制柜内问题包括控制面板信息 Err1、Err2、反 冲时面板显示无反冲 05 步骤, 控制柜内电磁阀或挠性阀上快速排气阀未动作等问题;而过滤器内清液状况及管道阀门问题包括挠性阀漏盐水、阀体漏气、过滤器清液腔内有大量气泡、水质不清等问题。下面就金泰氯碱盐水过滤器在运行 过程中遇到 的问题简要说明。 各步骤功能阀门状态见表 1。

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    3.1 运行过程中控制面板显示 Err1
    过滤器运行过程中,PLC 控制面板显示 Err1 的 较直接原因实际反冲时间超过设定时间,产生此现象的直接原因有以下 3 点。
    (1)设定反冲时间过短。 若时间过短修改至正常值。
    (2)反冲时过滤器内液位下降缓慢或不下降。 导致液位下降缓慢的原因:PLC 控制柜内 5# 电磁阀未打开、5# 挠性阀快速排气阀未打开排气、5# 挠性阀变形严重不能全部打开、挠性阀前手动阀未正确打开、1# 进液挠性阀未关闭或因变形严重不能完全关闭等。
    (3)过滤器内浮球液位开关不能正确断开。此现象就是过滤器内液位下降正常,但仍出现Err1,此时应检查液位开关及控制柜内仪表接线是否正常。

 

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    控制面板出现 Err1, 此现象出现次数较多,排查第一步就是手动反冲后观察液位下降是否正常, 听 4# 反冲阀的排气阀排气声音是否正常, 根据液位情况更换 4# 反冲阀内胆或根据排气阀声音判断后更换排气阀。

    3.2 过滤器运行过程中控制面板显示 Err2
    过滤器运行过程中 PLC 控制面板显示 Err2 的 较直接原因为过滤压力超高,PLC 控制自动停机,直接原因有以下几方面。
    (1)压力表设定值有误。 此压力表为电接点压力表, 压力表信号传至控制柜后由 PLC 进行控制,若压力设定异常,在运行过程中压力迅速超过设定值后自动停机,重新进行正确的设定。
    (2)压力表故障。 压力表不归零,零点位过高,重新校验压力表,更换安装合格的压力表。
    (3)过滤器进液量过大。 超过过滤器内膜过滤能力,根据实际情况调整进液量使过滤器在正常压力下运行。
    (4)预处理器反浑严重或预处理器出口镁含量过高导致过滤膜被污染。 从而使膜过滤能力下降,压力升高,调整预处理器运行情况,同时采取酸洗方式恢复膜过滤能力。
    (5)膜使用末期,过滤能力大大降低。 加大酸洗频次、采用专用清洗剂清洗再生或重新采购更换新膜。控制面板出现 Err2 现象,金泰氯碱一般很少出现,个别出现的现象是预处理器反混严重,导致过滤器过滤能力下降, 此种情况下应尽快降低流量,调整预处理器出水正常后,酸洗过滤器。

    3.3 过滤器运行达到反冲时无步骤 05, 直接进入下一步
    过滤器正常运行时按 PLC 设定程序按01进液、02过滤、03 排气、04 泄压、05 反冲、06 沉降、07 排渣自动进行,当手动按下反冲按扭时,程序按03排气、04 泄压、05反冲的顺序依次进行,若反冲时控制面板显示无步骤 05 直接进入下一步,同时观 察到过滤器内液位也无下降,说明实际上反冲步骤未进行。因为反冲结束的依据就是过滤器内液位开关断开,故产生此现象的原因就与过滤 器内浮球液位开关有关,排查时通过控制面板上的 FUNC2键,检查在过滤状态下F1 液位开关信号 I00 LED灯状态是否正常,当液位低于F1时,球在 下 面 开关接通,指示灯亮;反之则相反,检查处理液位计接线及液位计。金泰氯碱在 过滤器手动 反冲时有时会出现此现象,此种情况下按控制面板上的 FUNC2 键,检查在过滤状态下 F1 液位开关信号I00 LED 灯状态是否正常,检查处理液位计接线及液位计,有时会出现液位计处卡东西,导致液位计无法闭合。

    3.4 控制器内电磁阀或挠性阀上快速排气阀不动作
    当过滤器正常运行或手动进行反冲、排渣、酸洗等任何操作时不能正常进行, 按下电磁阀打开按钮,听不到排气声或排气速度极慢,检查电磁阀、快速排气阀是否正常,两者正常检查气源管是否畅通。

    3.5 过滤器内清液状况异常
    清液腔内有少量浑浊物、花板上有白色沉淀物、有大量气泡等问题。清液腔内清液即为一次精制盐水工序生产的合格产品, 必须达到清彻透明,SS 悬浮物小于 1×10-6 的指标要求,当清液腔内水质出现以上浑浊物、有白色沉淀物、有大量气泡等现象时马上排查有无膜破损、花板螺丝松动、橡胶垫老化、花板螺丝孔处开裂、内胆破损等现象,根据实际情况进行相应处理。
    有该现象发生时,一般通过紧固过滤膜的松动螺丝,或检查密封垫片及密封面后重新上紧即可。

    3.6 过滤器挠性阀漏盐水、漏空气
    挠性阀是夹管阀的一种,也称气囊阀、 挤压阀,其结构简单、耐颗粒腐蚀,输送含有 纤维的液体时也不会堵塞,在打开状态下,内胆和阀体之间的空隙与大气连通,流通阻力小。 当阀需要 关闭时,内胆受空气的挤压而变形截流。根据过滤器过滤要求,膜需要每天频繁反冲,至少每 2 小时开关1 次,挠性阀为橡胶制品,通过空气来开关挤压,疲劳受损。因此一旦有破损,在阀关闭状态下空气进入盐水内产量大量气泡,在打开状态 下盐水通过破损处漏出。
    出现此种情况的原因是挠性阀破损造成,因过滤器各个挠性阀在自动过滤过程中充当的作用 不同,因而开关次数不同,同时 2 条线过滤器均不 是单一一台,为了降低维修成本,一般对挠性内胆的维修采取破损时更换的方式进行。

    5 结语
    加强一次盐水精制管理,尤其是加强有机膜过滤器的运行管理,确保一次精制盐水合格,是确保盐水二次精制的较基本要求, 除了管理好 HVM 膜 过滤器的日常操作运行外,根据相关备件的使用寿命及实际使用情况积累经验, 做好计划性更换,确保一次盐水质量稳定。

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