第一篇 盐水精制
图1-2 陶瓷膜管的结构示意图
为了保证九思陶瓷膜元件的正常使用，将膜元件和膜外壳配套使用，称为膜组件。通常膜组件的形式按照装填膜元件的支数命名。九思陶瓷膜的具体应用在是在分离和反应过程中以膜组件形式出现。九思陶瓷膜组件是由19根、37根、61根或者是更多的根数的膜元件组成，可根据实际生产情况而调整。 1.1.2.2 陶瓷膜过滤原理
图1-3 陶瓷膜的错流过滤原理图
过滤过程就是针对性地采用工艺技术装备，实现液固两相的分离。目前，一次盐水过滤广泛采用的都是微滤膜过滤技术。从过滤的形式来看，不论采用何种技术和设备，过滤形式的本质可以简单地分为终
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端过滤和错流过滤两种，两种过滤方式的原理如图1-3。终端过滤多应用于固体含量低的料液，其过滤器属外压式过滤器，为静态过滤，死端式操作，其特点是：原料液从管外压入，被过滤的原料液在过滤过程中不产生膜面流动，透过液排出过滤器，原料液在过滤时不离开过滤器，在过滤周期内膜面上的滤饼层逐渐增厚，料液的含固量逐渐增高，采用脉冲反冲的方式用渗透液冲除膜表面的滤饼，过滤压力与过滤流量快速变化。错流过滤为切线流操作，对悬浮粒子的大小、密度、浓度的变化不敏感，其过滤器属内压式过滤器，为动态过滤，其特点为：原料液从管内压入，在膜表面以一定的速度流动经过膜面，并离开过滤器，渗透液依靠膜面的压差渗透，在过滤周期内膜表面不会形成滤饼，但原料的含固量会增加，将含固量控制在一定的浓度下，采用连续或间断的方法将固体物排出，无需频繁的脉冲反冲，过滤压力缓慢上升，通量缓慢下降。
相对而言，终端过滤的过滤机制是深度的孔径拦截，膜层较厚，膜孔径分布在0.2~05μm之间，实际上要达到较高的过滤精度，还是通过滤饼层的助滤作用来实现的。因此，过高或者过低的悬浮物都将直接影响过滤的精度、压力、流量。错流过滤的过滤机制是表面孔径拦截，过滤过程中除过滤膜表面会产生轻微的污染外，不会有滤饼产生，要实现高的过滤精度和过滤流量，必须完全依靠过滤膜本身孔径以及薄的膜层来实现，故其过滤孔径相对终端过滤要小得多。
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1.1.2.3 陶瓷膜过滤的工艺流程
陶瓷膜过滤的工艺流程描述如下：化盐为地下化盐池，化盐温度为50～65℃，铲车上盐。粗盐水从化盐池自流至地下粗盐水池，加入Na2CO3和NaOH，过碱量分别为0.1～0.3g/l（NaOH）和0.2～0.5g/l （Na2CO3）。粗盐水用泵送入反应桶搅拌，反应时间为0.8～1h。经充分反应的粗盐水自流至中间槽，由供料泵送至循环泵，进入九思膜过滤器，控制过滤器进口压力0.30～0.42MPa，过滤后的一次盐水自流至一次盐水缓冲槽。经过陶瓷膜过滤后，一次盐水中的SS质量分数低于1.0×10-6，可直进入离子膜法烧碱生产装置中的二次盐水精制系统的离子交换树脂。过滤后的浓缩液一部分进入循环泵进口继续循环过滤，另一部分流至盐泥槽进行压滤，压滤后的滤液自流回中间槽，滤饼装车外运。
图1-4 陶瓷膜盐水精制流程示意图
（1）配水桶，（2）化盐桶，（3）中间槽，（4）板框压滤机，（5）反应桶，（6）陶瓷膜过滤器，
（7）清洗液槽，（8）精盐水槽
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1.1.2.4 陶瓷膜过滤技术的特点
与传统的一次盐水处理技术相比，陶瓷膜过滤技术具有以下优点： （1）流程短、占地面积小、设备少、投资费用低。
与传统工艺相比，无道尔沉清桶、砂滤器、纤维素预涂的碳素管过滤器，省略了清理、预涂的工作量，同时避免了硅的二次污染；与有机聚合物过滤膜技术相比，无预处理系统，去除了加压溶气、浮上澄清的工艺和设备，节省了投资费用，也省去了FeCl3等化学药剂的加入，减少系统设备和管道的腐蚀危害，避免了盐水的二次污染。装置占地面积及建筑面积大大减少，且过滤器设备轻巧，厂房可采用单层钢结构形式。
据报导，建设1套10万吨／年的烧碱生产装置，采用传统盐水精制工艺投资需900万元左右，采用聚合物膜过滤工艺需投资800万元左右，而采用陶瓷膜过滤工艺约需投资550万元。
（2）使用寿命长、过程控制和操作简单、运行费用低。 聚合物膜过滤器滤袋通常使用寿命为3年。而陶瓷膜过滤工艺是采用高品质、高强度的无机陶瓷管式膜，不受酸、碱、氧化剂等的影响，可在1MPa的工作压力下长期工作，不存在聚合膜表面剥离、撕裂、腐蚀、孔径拉伸等现象，使用寿命可达五年以上；运行费用大幅下降，据报导，吨碱盐水运行费用可降低约7.8元，一套年产6万吨的离子膜烧碱装置每年可节省运行费用40万元左右。此外，陶瓷膜过滤工艺取消了絮凝及预涂过程，避免了腐蚀性的FeCl3化学药剂的加入，减少对系统设备和管道的腐蚀危害，延长了离子膜的使用寿命；
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（3）过滤精度高，精盐水质量稳定。
在精制反应控制完全的条件下，一次精制盐水可达到离子膜生产要求的指标，(Ca2++Mg2+)≤1mg/l，SS≤1mg/l。实际运行中，一次盐水中的SS含量小于0.5 mg/l，大大减轻螯合树脂塔的运行负荷；
（4）盐水精制工艺技术先进。
传统工艺与聚合物膜法工艺的分离方法都是预处理沉降+并流（终端）过滤操作的膜过滤。传统工艺采用道尔澄清桶沉降作预处理，碳素烧结管（深层）过滤作精滤，聚合物膜工艺采用浮上桶沉降作预处理，聚合物膜过滤作精滤，并流过滤对悬浮粒子浓度极为敏感。而陶瓷膜过滤技术采用高效的“错流”过滤方式，在高浓度污染物（5～10%）的状态下运行过滤，完全适用于高镁及高有机物的原料，消除了终端过滤工艺中过滤膜不耐原盐高镁、高有机物的缺陷，降低了对原盐质量要求，拓宽了选盐的范围。
1.1.2.5 影响陶瓷膜运行的主要工艺参数
影响陶瓷膜运行的主要因素有压力、温度、膜面速度等。 （1） 压力
在错流操作中，存在两种压力差。一种为通道两端压力差P=P1-P2，另一种为膜两侧平均压力差P3。过滤压差ΔPt=(P1+P2)/2-P3，即膜管入口和出口的平均压力与渗透侧的压力之差，为传质过程的推动力，它是影响膜过滤性能的重要因素之一。通常情况下，过滤通量随操作压差增大而增大，但是超过临界操作压差后，由于在膜表面形成了凝胶
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