1、南京理工大學碩士學位論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究姓名：郝明松申請學位級別：碩士專業：化學工程指導教師：鐘秦;許金來 20100601多袋式過濾器一濾芯消毒方法1消毒柜內消毒, 把濾芯從塑料袋中取出, 置于消毒柜內在121C下消毒30分鐘.2在線消毒請, 濾芯按正確的方法安裝在濾器內(固定板與濾芯間隔0.5mm. 通蒸汽30分鐘二進出流向識別濾芯外面進中間出, 正反沖可按不同方向進行.三孔徑識別多袋式過濾器濾芯殼體有熱熔字體, 標明濾芯材質及孔徑。四濾芯安裝方法1將O 型圈濕潤，慢慢將濾芯垂直插入，必須全部插到不銹鋼第圓槽內。2將濾芯部翅片用不銹鋼孔板壓好，壓板不需太緊，

2、以防高溫消毒時濾芯變型。3避免直接用手接觸濾芯。4使用前盡可能沖洗濾芯。5開機或關機時，請慢慢轉動閥門，不要一下子打開或關閉，以防在高溫消毒時濾被吸癟。五濾芯維護方法濾芯使用至不能滿足設計流量時(流量明顯下降前后壓力表差在0.1MPa 請停機后打開濾器從濾器，從中取出濾芯，用清水沖洗表面贓物，然后先在的4%的鹽酸中浸泡24小時，再在4%的氫氧化鈉中浸泡24小時，后用清水沖洗(浸泡時取下二根O 型圈，以防膨脹 。六儲存法1將濾芯浸泡在消毒劑中，將濾器不銹鋼外殼灌滿消毒劑。2濾芯取出烘干，(50C36小時3將濾芯取出晾干，在氣候干燥地區。4未干燥的濾芯請不要用塑料袋包裝以防發霉。聚丙烯濾芯：(PP

3、材質：聚丙烯濾芯介質為聚丙烯膜。碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究摘要隨著氯堿行業的發展，離子膜法電解制堿技術在氯堿行業中的應用越來越得到重視，本文結合我國目前離子膜制堿生產中一次鹽水制各的現況和揚農化工集團的生產實際，對頗爾膜過濾器在一次鹽水中的應用進行了研究。首先結合揚農集團的一次鹽水工藝過程，對由于原料引入的雜質進行討論與研究，并通過數據分析，提出在一次鹽水中要重點控制的雜質指標。其次在對離子膜法電解一次鹽水系統進行頗爾膜過濾器的應用研究，生產原料采用精制鹽及鹵鹽水，重點是對于粗鹽水的工藝進行了試驗。在保證過濾器過濾通量及再生性能的基礎上，設計了對、和。分別進行處理

4、的三種試驗方案，對于不同雜質在精制過程中的固體顆粒的過濾特性進行了分析對比，確定了粗鹽水工藝并進行了改進。通過試驗對頗爾膜過濾器的微濾操作條件的進行了研究，重點是對不同過濾壓力下過濾通量的影響。對過濾操作參數進行了優選，確定了最佳操作條件為過濾壓力為和過濾通量為，為裝置的工業化設計提供了依據。最后根據試驗結論，對一次鹽水系統的物料平衡及主要設備的參數進行了計算與設計，并進行了裝置進行了安裝及調試。根據試驗方案，確定了頗爾膜表面過濾器的操作程序、操作法及相關的控制指標。在工業化裝置的調試過程中，針對出現的不正常情況進行了分析與研究，重點是針對于頗爾膜表面過濾器濾芯的斷裂和鼓泡，通過強度試驗檢測及

5、掃描電子顯微鏡分析，確定了濾芯損壞的原因，并加以改進。在一次鹽水的工藝中，解決了鹽水中的有機物、游離氯等對頗爾膜過濾器的污染問題、濾芯的斷裂及起泡等問題，在國內首次使頗爾膜分離技術在離子膜一次鹽水精制工藝中獲得成功應用。從而簡化了傳統工藝流程，一次鹽水質量得到了顯著提高。從而保障了離子膜電解裝置的穩定、高效生產。 關鍵詞：頗爾膜過濾器，微濾，一次鹽水，離子膜法制堿，、。；，虢，。，廿，勰，。： ，聲明本學位論文是我在導師的指導下取得的研究成果，盡我所知，在本學位論文中，除了加以標注和致謝的部分外，不包含其他人已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機構的學位或學歷而使用過的材料。與

6、我一同工作的同事對本學位論文做出的貢獻均研究生簽名：荔出已在論文中作了明確的說明。勿，口年歹月沙日學位論文使用授權聲明南京理工大學有權保存本學位論文的電子和紙質文檔，可以借閱或上網公布本學位論文的部分或全部內容，可以向有關部門或機構送交并授權其保存、借閱或上網公布本學位論文的部分或全部內容。對于保密論文，按保密的有關規定和程序處理。研究生簽名： 凇，年月加日碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究前言氯堿工業是以生產氫氧化鈉、氯氣和氫氣以及由此衍生出來系列產品的基礎化學工業。它不僅為化學工業提供了原料，其產品又廣泛地應用于國民經濟各部門，在國民經濟的各工業及國防建設中具有重要作

7、用，引。氯堿工業始創于世紀末期，經過一百多年的發展，己成為現代工業的重要基礎。在氯堿工業發展的過程中，規模大型化，節能降耗技術是發展的重點，發展的核心技術是電解技術，始終以降低能耗、減少環境污染為主要目標。目前氯堿電解生產主要有種形式：隔膜法、水銀法、離子膜法【】。隔膜法與水銀法電解幾乎是差不多時間發明的，隔膜法于年在德國出現，第一臺水銀法電解槽（電解槽）于年取得專利【。目前，我國已完全淘汰了水銀電解法燒堿，但仍有不少中小型企業采用金屬陽極隔膜電解槽【。離子膜法的研究和試驗工作始于年左右一，從上世紀年代起，離子膜電解技術逐漸形成工業化，在原有的電解技術的基礎上，進一步降低了電解過程的能耗，同時

8、也減少了對環境的污染，成為氯堿工業新的發展方向【。經過半個世紀的發展，離子膜電解制堿技術已經成為氯堿工業的主要生產技術。據統計，年全國堿產量為萬，其中離子膜法堿產量達到了萬，占比為】。離子膜法電解運行過程的控制主要集中于鹽水質量的穩定達標，在生產過程中，首先要保證一次鹽水的質量，才能經過二次精制得到合格的二次鹽水，從而保障離子膜裝置的高效、穩定運行。氯堿電解技術氯堿電解技術屬于電化學，電化學是研究電能和化學能之間的相互轉化及轉化過程中有關規律的科學。目前氯堿種主要電解生產形式在產品的質量、能源消耗和環境污染方面有不同的表現：金屬陽極隔膜電解槽取代石墨陽極電解槽，前者的電流密度比后者高，且生產堿

9、節電，消除了鉛污染；水銀法能夠直接通過電解食鹽水生產出高質量的產品，但存在著汞污染；離子膜電解槽同金屬陽極隔膜電解槽相比，單槽的生產強度高，生產堿節電左右，并徹底消除了石棉對人體的危害和對環境的影響，生產堿比水銀法省電左右，且消除了汞對于人體的危害及對環境影響【】，已成為主要的行業技術改造發展方向】。下面就三種氯堿電解技術進行對比分析。隔膜法電解技術隔膜法制堿（）是利用多孔滲透性的隔膜材料作 為隔層，將陽極與陰極產物隔開，這種隔層能夠使得電解液透過，并以一定的速度流前言碩士論文向陰極阻止。向陽極室擴散，它不妨礙離子運動構成電流通路，但它卻能夠防止陰極產物與陽極產物的機械混合【們。隔膜法電解槽從

10、發展初期到現在，經歷了水平式電解槽和立式電解槽。立式電解槽又分為單極式電解槽和復極式電解槽。立式隔膜電解槽的陽極與陰極都是垂直安裝，因此電解槽的容積小但電極面積大、電流強度大，所以目前隔膜電解槽的形式為立式。而電解槽的陽極材料也經過了石墨電極到金屬陽極的過程。石墨電極隔膜電解槽在電解的過程，會因為石墨電極的消耗，使得電解槽的極距加大而導致槽電壓上升，電流效率下降，生產過程中要經常更換陽極，并且生產過程中產生的炭粒還會堵塞隔膜，進一步加大槽電壓上升的趨勢。所以目前國內己列為淘汰工藝。目前隔膜電解槽以金屬陽極來提高電解過程的效率。在國內的金屬陽極電解槽普遍采用擴張金屬陽極、活性陰極及改性隔膜組合來

11、降低電槽的槽電壓，能夠實現隔膜電槽的高電流密度運行。立式金屬陽極電解槽的特點如下。（）占地面積小。立式金屬陽極電解槽與水平電解槽比，由于電極垂直安裝，占地面積小，廠房面積利用率高。（）能耗水平低。由于金屬陽極電解槽采用金屬材質的陽極與陰極，電解槽的極距小而且穩定，溶液電壓降低，槽電壓低因而省電。（）濃縮堿液耗能。金屬陽極隔膜電解槽中，陽極與陰極之間存在有靜壓差，為保證電解槽的電流效率，電解槽內的陽極液通過隔膜流向陰極室的速度要等于或者大于。的反遷移速度，所以電解槽出來的淡堿中含有氫氧化鈉的濃度一般在左右，同時在淡堿中含有大量的氯化鈉，所以在后續的蒸發生產中要通過多效蒸發來濃縮氫氧化鈉，并在濃縮

12、的過程中除氯化鈉，以達到氫氧化鈉的濃度與質量。蒸發過程的蒸汽耗用也是隔膜法生產過程的重要能耗支出。（）隔膜材料污染環境。金屬陽極電解的隔膜材料采用的是石棉纖維，在電解技術的發展過程中，采用了四氟乳液等材料作為制膜過程的改性劑，減少電解槽制膜過程中所耗用的石棉量。但在隔膜電解槽膜更新過程中還是有廢石棉產生，目前采用是回收制成其它的石棉制品，但是石棉纖維本身對于環境的污染卻無法避免。目前也有采用四氟纖維替代技術，但在國內還沒有實現工業化應用。水銀法電解技術水銀法制堿（）是采用汞作為電解過程的陰極來生產氯和氫氧化鈉的方法。較為典型的是公司的電解槽，在年，水銀法在德國有較為迅速的發展，積累了許多的技術

13、資料【。在二戰后，這些資料對全世界的水銀法的進一步發展起到了積極的作用，直到年代以鈦為基體的鈦釕金屬陽極在水銀電解槽中得到廣泛地應用，使得水銀法電解的各項指標飛躍增長，每噸堿的汞耗由 以上降低到以下。但是就在水銀法電解技術達到極盛的年代，日本發生了“水碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究俁”事件，日本政府決定限期將全國的水銀法電解槽轉換為離子交換膜電解槽。但是目前因水銀法的特點，在世界范圍內還是有一定的生產能力，主要集中在歐洲、北美地區。水銀法的特點如下。（）產品的質量好。水銀法能夠直接通過電解食鹽水生產出高濃度、優質的液堿，從解汞塔出來的液堿無需蒸發濃度就可以達到（），所

14、含雜質極低。生產出來的氯氣質量也高，最高純度可以達到（），含氫正常可控制在（）。另外由于水銀法電解的鹽的分解率低，也就是陽極中的氯化鈉平均濃度較其它方法高，因此陽極發生副反應的可能性也較少。在金屬陽極條件下，陽極副反應產生的氧直接以的形式存在于氯氣中，水銀法產生氯氣中含氧一般在（）以下，這也是水銀法電解法制堿工藝的優點之一。（）對鹽水質量有特殊要求。水銀法對于鹽水質量沒有離子膜法那樣要求進行鹽水的二次精制，但是對于鹽水中的雜質有特殊要求，與其它電解法對鹽水中所含雜質要求不同。鹽水中的微量金屬雜質對水銀法的危害主要集中為四類：一是能夠生成比較均勻的汞齊，但對于氫在陰極上的過電位影響不大，主要有銀

15、、鉛、鋅等；二是能在汞表面形成覆蓋膜，主要有鎂、鋁、鈣、鍶等；三是能夠與鈉汞混在一起，使得氫的過電壓降低，主要有鐵、鎳和碳等；四是能夠導致并促進鈉汞齊的解汞反應，主要有釩、鉻、鉬等。主要的影響就是微量金屬的存在，引發氯氣中氫含量超標，導致惡性事故的發生。（）存在汞污染。水銀法生產過程中可能會造成汞的流失和對環境的污染【，主要的流失源有：鹽水系統、排水系統、排氣系統、產品、汞渣及其它廢料。離子交換膜法電解技術離子交換膜法制堿技術（，）是上世紀年代中期出現的具有劃時代意義的電解技術，世界首套工業規模離子膜堿裝置在日本旭化成公司延岡工廠投產【，】。與隔膜法電解制堿和水銀法電解制堿技術相比，己被世界公

16、認為技術最為先進和經濟上最合理的制堿方法，是當今電解制堿技術的發展方向【。離子膜法電解槽按供電方式可以分為單極式電解槽和復極式電解槽：單極槽的供電是并聯的，存在有電流分布不均勻的現象，特點是高電流、低電壓。而復極槽的電流是軸向輸入，通過電解槽內的筋板進行分布，所以電流分布比單極槽均勻，各單元槽是串聯的，特點是低電流、高電壓。離子膜法電解槽按電極間距又可以分為：常極距電解槽、窄極距電解槽、零極距電解槽和膜電極一體化（或者）。從離子膜法電槽的循環方式可以分為強制循環槽和自然循環槽。 從離子膜法電解制堿技術的發展來看，發展方向是進一步降低電解過程的電耗，前言碩士論文主要從電極材料、涂層及膜來改進；提

17、高膜的運行電流密度，以減少裝置的一次性投資；提高膜對于雜質的耐受性；提高出堿濃度。離子膜法的特點：（）離子膜法制堿能耗低。離子膜法制堿直流電耗是，比隔膜法的總能耗節約，與水銀法比較，總能耗可節約；（）離子膜法電解的產品質量好。離子膜法制堿出槽電解液中含氯化鈉為，氯氣的純度高，氯氣中含有氫氣量低；氫氣純度高，最高可以達到，對合成氯化氫和生產中提高氯化氫純度極為有利；（）無污染。離子膜法電解可以避免水銀和石棉對環境的污染，離子膜化學性質穩定，幾乎無污染、無毒害。離子膜法堿與隔膜法堿對比如表所示。表離子膜法堿與隔膜法堿對比表”離子膜鹽水精制技術離子膜一次鹽水工藝發展離子膜法電解裝置的節能與穩定運行努

18、力方面主要集中在兩個方面：一是電解技術的進步，包括電解槽技術與離子膜技術改進；二是在運行過程中電解所用鹽水的質量保障。而二次鹽水質量又取決于一次鹽水質量的可靠保證，因此一次鹽水工藝過程的改進也從日常的運行上保證了離子膜裝置的節能與穩定。自我國從上世紀八十年代引進離子膜法電解裝置以來，一次鹽水工藝經歷了浮上桶澄清、斜板澄清桶加砂濾器、道爾桶澄清加砂濾器、改良道爾澄清加砂濾器等傳統工藝的發展過程【。二十一世紀，隨著膜式靜態過濾器如頗爾膜、戈爾膜、膜過濾器的研制與開發，一次鹽水工藝發生了巨大的改變。設備投資、生產能力、鹽水質量得到了改變【】。一次鹽水是指經過一次精制得到的鹽水。要進入離子膜法電槽進行

19、電解，還要經過二次精制，即經過鰲合樹脂塔吸附后再進入離子膜電解槽進行電解生產。上世紀，我國氯堿企業鹽水制備絕大多數采用傳統工藝，一次鹽水也不例外，為滿足離子膜法制堿生產的要求，增加了碳素管過濾器。碳素管過濾器屬于靜態過濾器，由于其沒有表面膜，需要采用僅纖維素預涂，用泵將鹽水與纖維素配制成懸浮液送到過濾器中，通過不斷地循環，使得碳素管表面形成一層均勻的一纖維素層，稱為預涂層，然 碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究后再把鹽水送到過濾器，同時用定量泵把與鹽水中（固體懸浮物）相當的纖維素送入過濾器，利用在水中的分散性，過濾器生成的泥餅在返洗時碎成小塊剝落。由于【纖維素的骨架作用，

20、僅纖維素和截留在預涂表面的混合，形成新的過濾層，此新的過濾層也能通過濾液，起到過濾效果。并需要周期性采用纖維素重涂【。這工藝過程的成本高、鹽水質量不穩定很大程度上抑制了離子膜生產技術的推廣。膜過濾技術在國外上世紀年代開始使用，年代過濾工藝已經成熟。世紀初，我國引進戈爾膜過濾技術。但是我國原鹽的種類很多，原鹽含”、孑等雜質遠高于國外指標【。國外離子膜法制堿生產原料均采用水洗鹽，原料的正常指標為，礦，玉。我國原鹽一般均為海鹽，未經過水洗，指標：，礦墨，。，水不溶物，無機銨，（一般國產海鹽質量都低于以上標準）。引進的戈爾膜過濾器無法在同樣的鹽水精制工藝中使用。年，江蘇揚農化工集團有限公司（下稱揚農集

21、團）在國內率先采用鹽水新工藝，使得戈爾膜過濾器在氯堿企業鹽水精制生產中使用成功。在國內也有采用戈爾膜過濾器作為離子膜一次鹽水制備中的應用，戈爾膜過濾器的過濾通量設計值為一。二次鹽水精制工藝一次鹽水經過鰲合樹脂塔吸附相關的金屬離子精制后的鹽水稱為二次鹽水。離子膜法制堿所用的鹽水二次精制工藝一般采用兩臺或者三臺鰲合樹脂塔串聯使用，來自一次鹽水過濾器或者一次鹽水貯槽的鹽水進入到第一鰲合樹脂塔的頂部，自上而下經過鰲合樹脂床層，從第一鰲合樹脂塔底部流入第二鰲合樹脂塔的項部，再由第二鰲合樹脂塔的底部流出，進入離子膜法電解裝置的二次鹽水高位槽，再由二次鹽水高位槽經過流量控制進入離子膜法電解槽進行電解生產。通

22、常情況下樹脂塔進行串聯操作是在第一塔進行鹽水初步精制，再進入第二塔進行精制，以保證二次鹽水質量穩定達到指標的要求。當鰲合樹脂床層飽和時，可以將鰲合樹脂塔從生產線上斷開進行再生操作，此時在兩塔工藝中保持單塔運行，再生結束后的塔上線之后再進行雙塔串聯操作；而三塔工藝中則始終保持雙塔運行。無論是雙塔工藝還是三塔工藝，在設計時都考慮了在二次鹽水精制過程中的保證量，確保二次鹽水的質量能夠穩定達到離子膜法電解制堿的要求。再生過程所產生的廢酸、廢堿進入再生廢水系統，經過調節后可以回一次鹽水的化鹽系統進行回收利用，以減少廢水的排放。膜分離技術膜分離過程中的傳遞現象，包括膜內傳遞過程和膜外傳遞過程兩種。膜內的傳

23、遞過程主要有兩個問題：其一是氣體、蒸汽、溶質、溶劑或離子等在膜表面的吸附、前言碩士論文吸收和溶脹等熱力學過程，主要是分離物質在主流體的膜中不同的分配系數。其二就是物質從膜表面進入膜內的傳遞過程，這是由于膜兩側的濃度差等造成的分子運動。也就是膜內傳遞過程。膜分離過程的效率不僅取決于膜材料及其成膜后的特性，而且取決于物料進入膜前的流動狀態，膜的傳遞阻力形成主要有兩種不同的情況：一是膜本身的高傳遞阻力，低滲透量，其結果造成低度的濃度極化。膜表面上由于溶解組分的集聚，所形成的濃度極化，未達到飽和程度，這種稱為膜控制的傳質過程；另一種是在高滲透通量情況下，溶解的一種或幾種組分的濃度達到了飽和程度，在膜表

24、面形成一層凝膠層，這種稱為凝膠層控制。濃度極化，即在穩定狀態下，被脫除（截留）組分的濃度分布和穩定狀態下，易滲透組分的濃度分布情況。膜表面相鄰邊界層中的阻力形成濃度梯度，即濃度極化，降低了優先滲透組分的推動力，增加了難滲透組分的濃度，使總的分離效果下降。凝膠層控制傳質，對于高滲透通量的膜，常遇到一種現象，即使膜兩側有不同的壓差，其滲透流速只達到一定值，這種情況就是料液中溶質含量達到了飽和，趨向沉淀，在膜表面上形成一層凝膠層，隨著時間的延長，凝膠層的厚度增加到使膜的滲透通量降低到一個平衡值，若增加膜兩側壓差，在一定的時間區間，滲透通量可以增加，但新的凝膠層又因沉積而形成，于是又達到一個新的平衡態

25、，到穩定狀態時，增加推動力已不可能使滲透通量增加，這時傳質過程已由凝膠層控制。微濾過程分離機理微濾技術是世界上開發應用最早、制備最早、價格最便宜和應用范圍較廣的膜技術。在世紀中期就開始了以天然或人工合成的高分子聚合物制成微濾膜。但系統研究始于世紀。德國在年成立了世界上第一個濾膜公司，年，和公布了著名的膜制備工藝。隨著高分子和聚合物材料的發展，膜技術也得到了飛速的發展。應用范圍也從實驗室的微生物發展到了工業應用。在世紀年代，中國才開始微濾技術的研究，但現在已經取得了很大的進步，生產的微濾膜已經應用到了很多生產中且性能和國外同類產品的性能基本一致，】。今后微濾技術的發展是研制特殊性能的膜、開發更便

26、宜、不易污染、能耗低的膜過程。在微濾過程的進行中，由于孔堵塞、吸附、濃度極化或凝膠層的形成，使膜的通量下降。要提高膜的通量，可以通過增強被截留組分離開膜向液體本體的反向擴散的方法。一般認為此方法建立在擴散效應和流體力學效應兩個基礎上。從而建立了幾種模型：孔模型、濾餅過濾模型、濃度極化類模型和力平衡類模型等【。微濾是以靜壓差為推動力，利用膜的篩分作用進行分離的壓力驅動膜過程，通過電鏡觀察，微濾過程的作用主要有種：一是機械截留作用；二是物理作用或吸附截留作用；三是架橋作用；四是網絡型膜的網絡內部截留作用【。微濾膜各種截留作用碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿次鹽水系統的應用研究示意圖見圖。翩滟）瑛

27、表面層的截留（）膜內部廚絡內的冒圖微濾膜各種截留作用示意圖（）蚓微濾過程的操作模式微濾膜分離過程的操作模式分為兩種：無流動操作模式和錯流操作【。無流動操作模式，也稱為靜態過濾或死端式過濾。原料液在膜的上游，在壓差的推動下，溶劑及直徑小于膜孔徑的溶質通過膜，大于膜孔徑的溶質被截留在膜上。在這種操作模式中，隨著時間的延長，被截留顆粒在膜上形成污染層，在操作壓力不變的情況下，膜的滲透流率下降。若是在恒通量的條件下進行，則會引起膜兩側壓差的上升。所以這種操作模式必須定期進行清洗，以保證一定的分離任務。錯流操作，也稱動態過濾。動態過濾懸浮液流動方向與膜平行，通過滲透達到分離懸浮物的目的，懸浮液中含固率對

28、過濾影響很大，膜上的覆蓋層不固定。與無流動操作相比，料液流經膜表面所產生的高剪切力，可以使得沉積在膜上的顆粒擴散返回主流體中，當達到平衡時，可使得污染層不再無限增厚而保持在一個較薄的穩定水平。并能夠保證膜的滲透率在一段時間內保持相對高的水平。頗爾膜過濾器在國內外氯堿行業的應用情況頗爾公司）于年創立，多年來一直專門從事高性能過濾器及過濾分離系統的開發生產。銷售額在全球同類型過濾行業居第一位，為財富雜志評列的美國家最大的工業公司之一。總部設在美國紐約，下屬公司、制造廠、實驗室遍布世界個國家和地區。是一家集生產、銷售、市場開發、工程設計和技術服務為一體的專業化過濾技術的跨國公司。在氣體和液體的凈化分

29、離技術方面，頗爾公司擁有超過年的成熟經驗，已有數萬套工業裝置在世界各地得到成功的應用，得到了普遍的認可和好評。年月與美國戈爾公司實現強強聯合，進一步提升了自己的實力。頗爾膜過濾器在國外鹽水精制工藝應用頗爾膜過濾器在國外氯堿行業的應用時間較長，上世紀已得到了廣泛地應用。在歐美國家，離子膜法制堿裝置采用膜法鹽水過濾技術比較早而且成熟。主要是國外鹽前言碩士論文水制備均采用水洗鹽，鹽含鈣、鎂很低，對膜過濾污染小，鹽水不需用經過預處理，可以直接進入膜過濾器，運行穩定，濾液質量能滿足離子膜法電解生產的要求。膜的壽命一般在年。穩定的一次鹽水質量，保證了離子膜法電解槽的運行壽命。國外頗爾膜鹽水精制工藝流程在國

30、外工藝過程中，從化鹽桶出水馬槽上按比例投加，、等精制劑，分別與厶、反應，形成、（）、沉淀，從而將相應的雜質離子由液相轉入固相，形成含有的粗鹽水，反應后的粗鹽水直接進入頗爾膜液體過濾器進行過濾，得到一次鹽水。工藝示意圖如圖所示。原料固圖國外頗爾膜過濾器鹽水精制工藝流程示意圖頗爾膜過濾器在國內鹽水精制應用世紀年代中期，以戈爾膜過濾技術為代表的膜法過濾鹽水精制技術被引入我國，在初期，由于照搬國外的鹽水工藝，產生黏膜、堵膜現象，存在有膜的過濾壓差上升快、鹽水流量下降快的問題。通過研究發現在我國鹽水精制過程中主要的固體顆料是和（），試驗表明（）為絮狀物，易堵膜，反洗時濾餅不易脫落、沉降；而形成濾餅多孔而

31、且易脫落，在過濾阻力增加，過濾速率降低之后，反洗比較容易。歐美國家離子膜法制堿普遍采用鈣離子含量高的原鹽，鎂離子含量少，天然有機物含量少，所以該技術得以成功應用。而我國原鹽由于大多采用海鹽、井鹽，普遍質量差，高鎂、高（天然有機物）、高水不溶物【】。在總結了國內同行戈爾膜過濾技術運行的經驗與教訓的基礎上，揚農集團率先對于鹽水工藝進行優化，在粗鹽水的處理過程中調整粗鹽水中的、礦比例，使進膜過濾器的鹽水中、孑比例基本與歐美國家進膜過濾器的鹽水指標類似【。歸結為“先除鎂，再除鈣”，以保證粗鹽水中、的比例【】。從此，膜法鹽水精制技術在國內得以成功應用，形成第一代的膜法鹽水精制技術。第一代膜法鹽水精制技術

32、從年至年在國內氯堿裝置逐步得到應用和推廣，為國內鹽水精制技術達到國際先進水平做出了應有的貢獻。碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究頗爾膜過濾器在國內氯堿的應用可以追溯到上世紀年代，年在山東濰坊亞星化學有限公司萬訛離子膜一次鹽水裝置中應用了兩臺頗爾膜過濾器，一開一備。但是由于當時頗爾膜過濾器在國內氯堿企業沒有成功的運行經驗，所以在流程的設計上，是將頗爾膜過濾器作為二級過濾器，是在戈爾膜過濾器故障時，能夠保證一次鹽水出水合格。其工藝流程為：粗鹽水一戈爾膜過濾器中間槽泵頗爾膜過濾器一次鹽水庫泵一離子膜法電解裝置。主要運行參數：脈沖清洗周期，基礎清洗時間，化學清洗周期半年一次。在南

33、寧化工萬隔膜法堿技術改造項目中，鹽水工藝選用了頗爾膜過濾器鹽水精制工藝，該工藝從開車以來，運行穩定【】。上述流程優點為：對鹽水質量得到雙保險；頗爾作為二級過濾，膜負荷低，膜壽命長。缺點為：設備投資大；運行費用高【叫。由此可以看出，對于頗爾膜過濾器在一次鹽水系統的應用上，氯堿企業采取了謹慎的態度。揚農集團在年計劃建設萬訛離子膜法制堿裝置（分為一期、二期各萬“），在鹽水精制設備選擇時，根據公司自年月使用戈爾膜過濾器年多運行數據分析，認為戈爾膜過濾器可以作為一次鹽水系統中使用的過濾器【，結合國內同行成功運行的數據，按照離子膜法制堿裝置的生產規模要配套三臺戈爾膜過濾器，保證兩開一備。也考慮到離子膜法制

34、堿裝置對于一次鹽水的要求更加嚴格。頗爾公司的新一代的表面膜過濾器，在國內有應用的先例，雖然不是作為一級過濾器，但是過濾膜的過濾精度提高，另的骨架在過濾的過程中也對于鹽水質量提高有一定的幫助，再借鑒國內其他氯堿企業在離子膜制堿工藝中使用戈爾膜過濾器，二次精制不采用碳素燒結管過濾器的成功做法及結合頗爾膜過濾器試驗情況，決定在國內一次鹽水精制中首先采用頗爾膜過濾器】。頗爾膜過濾器出來的鹽水直接用泵送至離子膜電解裝置進行二次精制，就能達到離子膜法電解進槽鹽水質量要求。同時根據頗爾公司的介紹：應用頗爾新一代表面過濾器能夠縮短一次鹽水的工藝流程，能夠保證一開一備。根據揚農集團一次鹽水制備界區的實際情況，界

35、區面積偏小。對于原有工藝下的一次鹽水工藝中的設備布置有相當的難度，加上離子膜裝置電槽制造商伍迪公司的推薦。所以揚農集團也希望采用頗爾膜過濾器，來縮短鹽水精制工藝流程，加之頗爾公司對過濾通量的承諾，要高于同類型的過濾器，所以揚農集團也想通過減少過濾器的臺套數以達到減少投資的目的。課題的主要研究內容揚農集團離子膜法制堿項目中，出于從成本的考慮，原料要使用鹵水及真空精制鹽，為保證離子膜法電解裝置的穩定運行，需要對鹽水中的因鹵水和真空精制鹽所帶入的雜質進行脫除凈化。項目中的離子膜電槽供應商為伍迪公司，槽型為，配套離子膜為杜邦公司的型號為磺酸羧酸復合膜，伍迪公司推薦前言碩士論文的配套過濾技術為頗爾公司的

36、新一代的膜過濾器系統。但是由于頗爾膜過濾器在國內還沒有在氯堿一次鹽水系統中作為一級過濾器的成功案例，結合離子膜電解生產對于次鹽水的要求，需要對頗爾膜過濾器在次鹽水的工藝過程中的應用進行研究確定，要研究頗爾膜過濾器在一次鹽水系統的過濾特性、操作條件、控制指標，是否能夠達到相應的過濾參數指標，并為進行工業化設計提供設計依據。在解決了上述的兩個問題后再進行工業化設計、施工及調試。為解決這幾個問題，確定了本課題的研究思路，具體如圖所示。結合原料情況研究確定鹽水質量要求小試研究粗鹽水工藝方案、確定最佳操作條件進行工業化設計、安裝、調試運行及分析對頗爾膜過濾器的應用效果進行評價圖課題研究思路根據圖所示的研

37、究思路，結合試驗方案及工業化裝置建設，課題的主要研究內容如下。（）對于離子膜生產過程中雜質對于膜的影響，根據生產原料情況進行研究，消除鈣、鎂、鍶、鋇、碘、鐵和（總有機碳）等雜質的影響，確定離子膜一次鹽水工藝要求及二次鹽水的指標，并對二次精制過程影響因素進行分析討論。（）通過試驗確定采用頗爾膜過濾器后，是否可將一次鹽水系統的流程縮短，能否在縮短流程后保證過濾器的正常運行。（）通過試驗研究頗爾膜過濾器過濾在一次鹽水系統中的過濾特性，確定頗爾膜過濾器工業化設計的相關依據。（）進行工業化設計、安裝、調試，并對調試過程中存在的問題進行分析討論，結合一次鹽水的長周期穩定運行進行優化，對于過濾器的運行情況進

38、行評價。 碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究離子膜法制堿工藝中鹽水的質量標準及達標研究一次鹽水精制技術一次鹽水精制技術原理離子膜法電解過程的原料為二次鹽水，是在一次精制鹽水的基礎上，再加以樹脂塔進行離子交換得到的，二次鹽水質量得以保證的前提是一次鹽水精制后質量達標。我國的離子膜法制堿生產所用的一次鹽水，多是以海鹽、真空制鹽及離子膜裝置返回的淡鹽水進行配比制得，也有部分企業從生產成本考慮，在離子膜系統中采用部分鹵水，但是由于鹵水帶入的雜質多，會使得精制成本有所上升，但就與用鹽相比所節約的成本還是會有大幅度下降的。一次鹽水精制反應主要除去以下幾種雜質離子。（）除粗鹽水中所含鈣

39、離子雜質形式一般是、，在處理時向粗鹽水中加入。目前在氯堿企業中，會利用煙道氣與隔膜系統的淡堿（其中含有的，還有部分），反應生產與的混合溶液，揚農集團除采用的就是利用煙道氣制取的與的混合溶液，混合溶液加入后，其中的與鹽水中：反應，生成不溶性沉淀，其反應如下：，在工業化生產過程中，為了把除凈，的加入量必須稍超過反應式的理論需要量。目前揚農集團在一次鹽水中的過量一般控制在。（）除在粗鹽水中所含鎂離子的形式一般是、，在處理時向粗鹽水中加入。揚農集團采用隔膜系統的淡堿，其中含量在左右，其中的與鹽水中反應，生成（）沉淀，其反應如下：什（）土同樣，工業化生產過程中，在處理過程中為了除凈鎂，采用加過量堿的辦法

40、，一次鹽水中的過量為。（）除在氯堿行業除的方法主要有三種：鋇法、鈣法和冷凍法，還有近幾年的膜法除硝工藝，但是氯堿行業中，目前普遍采用的是鋇法，就是往鹽水中加入，與鹽水中的發生反應生成沉淀，其反應如下：厶上，。 加入時不應過量，保證處于過量的狀態，因為過剩的會以可溶離子腱法制堿藝中鹽水的質量標準及選標研究碩士論文性鹽的形式，透過膜過濾囂，加大二次鹽水處理過程中的樹脂塔的處理量，超標進入電槽的在膜上沉積，對電解過程產生影響。所以在反應后溶液中仍含有一部分。一是，。在一定范圍內，對離子膜法電解影響較小，二是保持？過量，可以除去、等雜質離子，防止超標，這兩種重金屬離子對離子膜法電解性能的影響遠大于的影

41、響。揚農集團采用的是與冷凍法相結合的處理方案，在冷凍法處理中產生的芒硝，由鹵礦進行回收制取元明粉，加入產生的，則經過重力沉降及板框壓濾機壓濾后，回收出售。從而減少了生產系統的鹽泥量的排放。（）去除天然有機物揚農集團向粗鹽水中加入溶液來實現有機物的去除，其目的有兩個方面；一是消解水、固體鹽中的菌藻、腐殖酸以及其它天然有機物；二是可除去鹽水中的出或。為保證去除效果，要確保粗鹽水中韻游離氯含量為。或在電解槽陽極液值為的條件下，將產生，由于是爆炸性很強的化合物，對系統的安全特別是液氯生產有很大的威脅，反應如下式：上粗鹽水過濾精制工藝在粗鹽水中加入除去礦，得到（）沉淀，加入，得到沉淀。所有這些沉淀，需要

42、從鹽水系統中除去，一般稱為鹽水過濾。鹽水過濾的方法多種多樣。傳統的澄清加砂濾器過濾，屬于沉降組合表面吸附過濾。頗爾膜過濾器、戈爾膜過濾器、國產過濾器、碳素管過濾器屬于靜態過濾器。所謂靜態過濾器，德國羅伯特勞滕巴赫（）提出：被過濾流體在過濾過程中不在過濾膜上發生橫向運動的，所有被截留的微粒都沉積在膜上，形成髓時間而增厚的濾餅。過濾原料液在過濾過程中不離開過濾器的操作稱為死端式操作】，示意圖如圖所示。圈矗黼田死端撮作過程示意圈唔目前也有開發出陶瓷膜過濾器，屬于動態過濾器瞄，被過濾流體在過濾過程中在過濾膜上發生橫向運動的是流動的。陶瓷膜過濾器固液分離屬于錯流過濾方式，區 別于死端過濾，系統連續運行，

43、無需頻繁進行沖洗及排渣。碩士論文頗爾膜過濾器在離子膜法制堿一次鹽水系統的應用研究二次鹽水的質量指標要求及二次精制過程研究在離子膜法制堿工藝中，對于二次鹽水的質量要求是比較高的，特別是目前在氯堿行業中普遍采用高電流密度來組織生產，以降低離子膜裝置的一次性投資，但是采用高電流密度來組織生產，也就要求在單位時間內有更多的鹽水進入電解裝置，對二次鹽水的質量提出了更高的要求。目前國內的氯堿企業對于二次鹽水中的重要指標如鈣、鎂的要求都在母以下。這也為離子膜法制堿生產裝置的長周期與高效運行提供了保障。目前氯堿企業對于常見的金屬離子雜質對離子膜法電解裝置的性能影響都有了較為全面的研究。但是對于不同的氯堿企業采

44、用不同的原料，會在雜質指標值上有所不同，從而對離子膜鹽水系統產生不同的影響。在揚農集團的生產工藝中，為降低生產的原料成本，在國內同行中較早采用真空精制鹽及鹵水，在鹽水制取過程結合所發生的不同情況，進行了研究與探索。二次鹽水的質量指標目前二次鹽水精制都是采用一次鹽水經過樹脂塔進行離子交換工藝，將一次鹽水中的二價金屬離子降低到合格的指標后，再進入離子膜法電解槽進行電解，生產出、和。二次鹽水的質量達標是離子膜裝置穩定、高效運行的保證，為此制定了較為嚴格的控制指標。表列出了二次鹽水質量指標【。表二次鹽水的質量指標 離子膜法制堿工藝中鹽水的質量標準及達標研究碩士論文二次鹽水精制過程的影響因素在一次鹽水質

45、量合格的基礎上，二次鹽水的質量主要取決于二次精制過程。揚農集團的二次鹽水精制工藝過程描述如下：來自化鹽工段的一次鹽水進入離子膜界區的鹽水酸化罐，將調至后進入一次鹽水罐，再通過泵將鹽水送到鹽水換熱器加熱至（，進樹脂塔經過二塔串聯或者一塔進行處理，將過濾鹽水中、等金屬離子螯合去除，使。后進鹽水換熱器加熱，再進入鹽水高位槽。二次鹽水再從高位槽進入電解槽進行電解生產。二次鹽水流程示意圖見圖。作為二次鹽水精制過程中，對二次精制效果影響較大的幾個因素如下。鱉未位似吣 舊縱珊眥能鼉合一次董赤一次疊棵枷紼村胖二矬木曩勰圖二次鹽水流程示意圖（）樹脂的類型的影響目前在離子膜法電解裝置所使用的交換樹脂分為氨基羧酸螯合樹脂及氨基膦酸螯合樹脂，根據生產中所用原料的不同進行選型。在離子膜制堿行業用于二次鹽水的精制和純化，能同二價金屬離子形成穩定的螯合物，相比較氨基磷酸螯合樹脂，氨基羧酸螯合樹脂去除鍶等重金屬的效果更顯著。氨基膦酸螯合樹脂（相當于拜耳公司和羅姆哈斯）是一種苯乙烯和二乙烯苯交聯的具有弱酸性氨基膦酸活性基團的大孔結構螯合樹脂。與相應的亞氨基二乙酸樹脂相比，氨基膦酸螯合樹脂同特定的陽離子有更大的親和性，同低原子量的陽離子形成更穩定的螯合物，因此，氨基膦酸螯合樹脂更適合于制備二次鹽水，而氨基羧酸螯合樹脂適合于去除重金屬離子。因揚農集團使