陶瓷膜與有機(jī)膜的對(duì)比報(bào)告
行業(yè)動(dòng)態(tài)
如何提高精鹽水質(zhì)量是氯堿生產(chǎn)企業(yè)一直在研究和探討的問(wèn)題，本文就凱膜技術(shù)、陶瓷膜技術(shù)、戈?duì)柲ぜ夹g(shù)以及它們的精制流程和工藝對(duì)比進(jìn)行詳盡分析，故而得出結(jié)論，以期為相關(guān)從業(yè)者提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。
1 鹽水精制的技術(shù)種類(lèi)
1.1 凱膜技術(shù)
凱膜技術(shù)是從人造血管發(fā)展起來(lái)的，是膨化聚四氟乙烯管式多孔膜，孔徑小，只有0.5～1.0μm，過(guò)濾方式為微孔膜筒式過(guò)濾器，膜上有分布均勻，開(kāi)孔率極高的微孔，濾膜具有優(yōu)良的耐腐蝕性和耐熱性，具有較高的強(qiáng)度和伸縮性，本身摩擦系數(shù)低，對(duì)濾餅有不粘性，表面易清理，清膜省時(shí)，過(guò)濾過(guò)程基本可連續(xù)運(yùn)行，但該方法對(duì)粗鹽水中Mg2+含量要求高，如果原鹽中Mg2+含量高時(shí)，浮上桶（預(yù)處理器）能力不足，會(huì)造成凱膜運(yùn)行不正常。
1.2 陶瓷膜技術(shù)
陶瓷膜是一種固態(tài)膜，由無(wú)機(jī)材料加工而成，強(qiáng)度高，陶瓷膜支撐體是采用高純度進(jìn)口α-Al2O3在1600℃以上的高溫下燒結(jié)而成，其使用溫度一般可達(dá)400℃，高達(dá)800℃，其pH值適應(yīng)范圍為0～14，不受酸、堿、氧化劑影響。在氯堿行業(yè)，一般采用50nm孔徑的陶瓷超濾膜，飽和氯化鈉鹽水通量大于800L/(㎡·h)。膜管上有一個(gè)或多個(gè)通道，每根膜管的通量很大。采用錯(cuò)流過(guò)濾方式操作，又稱(chēng)為切線(xiàn)流操作，與傳統(tǒng)的過(guò)濾方式（包括凱膜）比較，是一個(gè)重大的改變，克服了濾餅層過(guò)濾的缺陷。這種方法對(duì)懸浮粒子的大小、密度、濃度的變化不敏感，即對(duì)鹽質(zhì)中Ca2+、Mg2+含量要求較寬，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)需頻繁進(jìn)行反沖洗及排出渣料。
1.3 戈?duì)柲ぜ夹g(shù)
戈?duì)柲さ哪け ⒖锥啵浜穸纫话阍?span style="font-family: Arial;">0.22～0.26μm，孔數(shù)能達(dá)14億個(gè)/cm2，號(hào)稱(chēng)90億目。因此過(guò)濾阻力很低。
戈?duì)柲さ目讖叫。话阍?span style="font-family: Arial;">0.5～1μm，這樣的孔徑可以將鹽水中絕大多數(shù)懸浮物阻于膜之外，使過(guò)濾形式為表面過(guò)濾。返沖壓力大大降低，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
戈?duì)柲さ牟馁|(zhì)為膨脹聚四氟乙烯，具有耐酸堿、耐高溫、對(duì)濾餅有不粘性、本身摩擦系數(shù)低、易返沖等特點(diǎn)。
戈?duì)柲み^(guò)濾器與PE管式過(guò)濾器相似，是一種靜態(tài)管式過(guò)濾器，屬死端式操作。返沖靠管間液體突然下降形成的負(fù)壓使濾餅抖落，并靠濾管內(nèi)精制鹽水反滲透洗滌濾餅沉降到罐底，定期排出。
配以撓性氣動(dòng)閥，過(guò)濾、返沖、澄清、排渣全部自動(dòng)控制，撓性閥是戈?duì)柟緦?zhuān)利，可靠性極高。
凱膜技術(shù)和戈?duì)柲ぜ夹g(shù)流程非常相似，均是分段處理鹽水中的鈣、鎂離子，工藝線(xiàn)路較長(zhǎng)，而陶瓷膜技術(shù)是將鈣、鎂、核酸根離子一次性除去，流程較短，而流程的長(zhǎng)短直接確定了一次鹽水精制單元的占地面積大小。
2 工藝對(duì)比
類(lèi)別 | 凱膜技術(shù) | 戈?duì)柲ぜ夹g(shù) | 陶瓷膜 |
工藝流程 | 長(zhǎng)，工藝流程長(zhǎng)：化鹽+加壓溶氣+預(yù)處理+反應(yīng)桶+膜過(guò)濾器；有預(yù)處理工序：需要建設(shè)復(fù)雜的浮上桶，硫酸鋇澄清桶等非標(biāo)設(shè)備，需要配套增加溶氣設(shè)備，及投加三價(jià)鐵絮凝劑的設(shè)備 | 長(zhǎng)，工藝流程長(zhǎng)：化鹽+加壓溶氣+預(yù)處理+反應(yīng)桶+膜過(guò)濾器；有預(yù)處理工序：需要建設(shè)復(fù)雜的浮上桶，硫酸鋇澄清桶等非標(biāo)設(shè)備，需要配套增加溶氣設(shè)備，及投加三價(jià)鐵絮凝劑的設(shè)備 | 短，化鹽+反應(yīng)桶+膜過(guò)濾器；無(wú)需預(yù)處理工序 |
對(duì)氯化鉀中鎂含量要求較嚴(yán)格 | 對(duì)氯化鉀中鎂含量要求較嚴(yán)格 | 對(duì)氯化鉀原料質(zhì)量要求不很高，范圍較廣 | |
工藝已成熟，工業(yè)化生產(chǎn)有超過(guò)百家開(kāi)車(chē)業(yè)績(jī)，但鉀堿業(yè)績(jī)較少。在鉀堿行業(yè)，因?yàn)橥都勇然^產(chǎn)生硫酸鋇，普遍存在有機(jī)膜逐漸被污染，通量逐漸下降的情況 | 工藝已成熟，工業(yè)化生產(chǎn)有超過(guò)百家開(kāi)車(chē)業(yè)績(jī)，但鉀堿業(yè)績(jī)較少。在鉀堿行業(yè)，因?yàn)橥都勇然^產(chǎn)生硫酸鋇，普遍存在有機(jī)膜逐漸被污染，通量逐漸下降的情況 | 總體工藝路線(xiàn)合理，工業(yè)化生產(chǎn)有60家開(kāi)車(chē)業(yè)績(jī)，第三代技術(shù)的工藝細(xì)節(jié)方面已成熟，因有專(zhuān)用清洗劑，不必?fù)?dān)心硫酸鋇污染，能夠長(zhǎng)期保持初始通量 | |
膜元件 | e-PTFE全四氟聚四氟乙烯，耐酸、耐堿、耐氧化劑、耐高溫、不粘、耐摩擦，膜支撐為EPDM | e-PTFE全四氟聚四氟乙烯，耐酸、耐堿、耐氧化劑、耐高溫、不粘、耐摩擦，頭蓋材料為CPVC | 無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜管，外徑Φ31mm，長(zhǎng)度1100mm，通道19孔，由支撐體、過(guò)濾層、膜層組成。支撐體：進(jìn)口高純度a-三氧化二鋁經(jīng)高溫?zé)Y(jié)；過(guò)濾層：ZrO2材料涂于過(guò)濾層表面通過(guò)高溫?zé)Y(jié)而成；膜元件的密封采用與電槽墊片相同材質(zhì)：EPDM耐腐蝕耐高溫專(zhuān)用密封墊 |
孔徑范圍 | 0.22～0.51μm | 0.5～1μm | 0.03～0.05μm |
膜層厚度 | 未提供數(shù)據(jù) | 0.22～0.25μm | ≤30μm |
過(guò)濾方式 | 靜態(tài)管式過(guò)濾 | 靜態(tài)管式過(guò)濾 | 錯(cuò)流過(guò)濾 |
過(guò)濾精度 | 高 | 高 | 高 |
對(duì)鹽質(zhì)適應(yīng)性 | 較差 | 較差 | 較好 |
檢漏時(shí)間 | 較短 | 較短 | 較長(zhǎng) |
過(guò)濾通量恢復(fù) | 大部分恢復(fù) | 大部分恢復(fù) | 100%恢復(fù) |
鈣、鎂、根去除 | 分三段去除 | 分三段去除 | 一性去除 |
過(guò)濾器出液質(zhì)量 | SS≤0.5ppm（保證值，實(shí)際檢測(cè)在0.2～0.4），鈣鎂總量分析在300～500ppb（ICP） | SS≤0.5ppm（保證值，實(shí)際檢測(cè)在0.2～0.4），鈣鎂總量分析在300～500ppb（ICP） | SS≤0.5ppm（保證值，實(shí)際檢測(cè)在0.1以下），鈣鎂總量分析小于200ppb（ICP） |
膜通量 | 0.35m3/㎡·h | 0.35m3/㎡·h | 0.5m3/㎡·h（鉀堿設(shè)計(jì)通量） |
膜設(shè)備 | 全部為鋼襯低鈣鎂膠 | 全部為鋼襯低鈣鎂膠 | 膜組件及精鹽水管路為鈦材質(zhì)，粗鹽水接液材質(zhì)為鋼襯低鈣鎂膠 |
運(yùn)行壓力 | 正常：小于0.15MPa 極大：0.15MPa | 正常：小于0.15MPa 極大：0.15MPa | 正常：0.25～0.35MPa 極大：0.45MPa |
精制劑 | 三氯化鐵、次氯酸鉀、碳酸鉀、氯氧化鉀、氯化鋇、壓縮空氣 | 三氯化鐵、次氯酸鉀、碳酸鉀、氯氧化鉀、氯化鋇、壓縮空氣 | 碳酸鉀、氫氧化鉀、氯水、氯化鋇 |
使用壽命 | 3年（期待4年） | 3年（期待4年） | 5年（期待8年） |
性能保證 | 過(guò)濾器本體、管板及其配套管件的防腐內(nèi)襯壽命為36個(gè)月 膜組件的壽命保質(zhì)期為36個(gè)月 膜過(guò)濾器本體免費(fèi)保質(zhì)期為12個(gè)月或到貨后18個(gè)月 | 過(guò)濾器本體、管板及其配套管件的防腐內(nèi)襯壽命為36個(gè)月 膜組件的壽命保質(zhì)期為36個(gè)月 膜過(guò)濾器本體免費(fèi)保質(zhì)期為12個(gè)月或到貨后18個(gè)月 | 膜過(guò)濾器及其配套管件的防腐內(nèi)襯壽命保證期為36個(gè)月 膜組件的壽命保證期為10年 膜管的壽命保證期為5年 膜管的免費(fèi)保質(zhì)期為性能考核驗(yàn)收后24個(gè)月 |
建設(shè)投資 | 投資及占地面積較大，其中預(yù)處理器和澄清桶工序要比陶瓷膜工藝多出720萬(wàn)元投資，建設(shè)周期要長(zhǎng)四個(gè)月以上 | 投資及占地面積較大，其中預(yù)處理器和澄清桶工序要比陶瓷膜工藝多出720萬(wàn)元投資，建設(shè)周期要長(zhǎng)四個(gè)月以上 | 較為節(jié)省：建設(shè)場(chǎng)地節(jié)約35%，綜合投資節(jié)省約800萬(wàn)元左右 |
3 結(jié)論
（1）陶瓷膜比有機(jī)膜更耐氫氧化鎂的污染。有機(jī)膜必須設(shè)置預(yù)處理器，用于去除全部氫氧化鎂，再用有機(jī)膜過(guò)濾器截留碳酸鈣。陶瓷膜可以過(guò)濾100%氫氧化鎂溶液，但過(guò)濾通量較低。所以針對(duì)鎂離子含量高的鹽湖氯化鉀，陶瓷膜工藝增加了33%的膜面積，確保能夠處理鈣鎂比低的鹽湖氯化鉀原料，這是有機(jī)膜預(yù)處理工藝無(wú)法做到的。
（2）陶瓷膜技術(shù)是目前唯一能夠徹底過(guò)濾硫酸鋇顆粒的工藝。在金屬鎂裝置鹵水精制單元的實(shí)驗(yàn)中，陶瓷膜不僅能夠完全過(guò)濾硫酸鋇懸浮物，還能夠通過(guò)特殊且成本低廉的清洗技術(shù)完全恢復(fù)通量。
（3）客戶(hù)對(duì)陶瓷膜工藝不易拆檢、膜管易斷、容易污染的疑慮，都是針對(duì)其第一、二代技術(shù)的。在一、二代工藝中，采用鋼襯PO組件，襯層起鼓會(huì)擠斷陶瓷膜。目前的三代工藝采用鈦組件，杜絕了膜管斷裂問(wèn)題。備用組件讓拆解檢測(cè)更方便，且不影響正常生產(chǎn)。
（4）根據(jù)鉀堿的工程業(yè)績(jī)分析，自2010年，新上或改造項(xiàng)目再不采用有機(jī)膜工藝，全部采用陶瓷膜工藝，也說(shuō)明了陶瓷膜工藝在氯化鉀精制領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
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