CN103551043A

CN103551043A - 一种陶瓷膜的清洗方法

Info

Publication number: CN103551043A
Application number: CN201310540638.XA
Authority: CN
Inventors: 刘文宗; 刘卫东; 黄红春; 留辉; 姜勇飞; 黄柳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: CN103551043B

Abstract

本发明涉及一种陶瓷膜的清洗方法是：常温条件下，在酸洗阶段，以硝酸溶液为酸洗剂对陶瓷膜进行酸洗，在酸洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；在碱洗阶段，以氢氧化钠溶液为碱洗剂对陶瓷膜进行碱洗，在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；在酸洗与碱洗循环清洗，膜组件清洗合格后改为水洗后，用水清清洗膜组件。解决了在常温的条件下，在酸、碱溶液的作用下，并利用酸、碱清液对膜组件进行反冲，将陶瓷膜组件快速的清洗干净，在达到相同的清洗效果的前提下，大大缩短了清洗时间，节省大量资源。

Description

一种陶瓷膜的清洗方法

技术领域

本发明属于己内酰胺生产技术领域，具体涉及一种陶瓷膜的清洗方法。

背景技术

在己内酰胺生产过程中，有一个重要环节，为环己酮肟的生成。目前环己酮肟的生成大多采用氨肟化反应来实现。环己酮氨肟化反应是在叔丁醇溶剂存在下，环己酮与氨、双氧水在TS-1催化剂表面进行反应，一步直接高选择性地制备环己酮肟。反应混合液经过釜液循环泵从反应釜底部抽出送到膜过滤系统，在一定的压差推动下，实现催化剂与反应产物的分离。其中产物以清液的方式从膜管中渗出。含催化剂的浓液经换热器取热冷却后汇同原料环己酮、气氨、双氧水、溶剂叔丁醇经混和器混和再返回反应釜。

膜过滤系统中所有的无机陶瓷膜是由陶瓷材料(氧化铝、氧化锆、氧化钛等)制备而成的具有分离功能的半透明膜。对陶瓷而言，其分离机理为分子筛分离，在压力推动力的作用下，实现粒子与溶剂的分离，粒子的截留率取决于粒子大小与膜孔径的关系。而溶剂在通过膜的传递与膜孔径、孔径分布、形状以及孔隙率等有着密切的关系。陶瓷膜的分离性能主要以截留率和渗透通量表示，影响陶瓷膜分离性能的主要因素为膜材料和结构、原料液性质、浓差极化和膜污染等。

浓差极化：在机械压力的作用下，迫使溶液中的所有组分都趋向透过膜，其中某些组分基本上可以畅通无阻的全部通过，但是对某些组分来说，由于膜的截留作用，使其绝大部分无法通过而被截留，于是在膜表面及靠近膜表面区域中的被截留物质的浓度越来越高，造成从膜表面到主体溶液之间的浓度梯度。浓差极化将会导致膜的截留率降低和渗透性能逐渐减弱直至完全消失。

膜污染：指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生渗透通量与分离特性的不可逆变化现象。在实际应用过程中，浓差极化增加了膜面被截留物质的浓度，加速了膜污染的发生，而膜污染也会促成浓差极化。在氨肟化反应过程中，污染物主要有以下四种来源：

①反应过程中生成的重物质杂质

②反应助剂形成的絮凝物质

③反应原料带入的重物质杂质，如双氧水的稳定剂等

④破碎的钛硅分子筛微粒

控制浓差极化和膜污染的方法主要包括操作条件优化、膜材料的选择、原料液控制等，在生产过程中由于受膜污染等影响，导致陶瓷膜的分离性能---渗透通量下降，浓度极化加大，具体表现为陶瓷膜两侧的压差明显增大。目前的清洗方法中，难以在短时间内将膜组件清洗干净，循环利用。

现有专利申请号CN201110450283.6，涉及钢铁生产领域，公开了一种无机陶瓷膜清洗方法，包括如下步骤：用柠檬酸作为酸清洗剂对无机陶瓷膜进行酸洗；在碱清洗剂中加入十二烷基硫酸钠对无机陶瓷膜进行碱洗。

现有学术论文：《环己酮氨肟化反应中TS-1分离的膜污染研究》，较为简要的论述了氨肟化反应过程，陶瓷膜组件的使用酸碱清洗的办法，但是清洗效果不佳。

发明内容

通过改进现有陶瓷膜组件的清洗方式，提出了一种具有高效能的陶瓷膜清洗方法。这种陶瓷膜的清洗方法是：常温条件下，陶瓷膜经酸洗、碱洗、酸洗单阶段循环直至膜组件清洗合格后改为水洗、备用。其中清洗过程中的工艺条件如下：以质量浓度为3～5%的硝酸作为清洗酸，以质量浓度为3～5%的氢氧化钠作为清洗碱，清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/h；反冲泵出口压力为：0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/h。在酸洗阶段，以硝酸溶液为酸洗剂对陶瓷膜进行酸洗，在酸洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；在碱洗阶段，以氢氧化钠溶液为碱洗剂对陶瓷膜进行碱洗，在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；膜组件清洗合格标准：膜组件的跨膜压差＜0.10MPa,过滤清液流量为12～15m3/h；膜组件合格后改用工艺水清洗，将残余的酸或碱清洗干净。

作为本发明的一个优选实施例，所述的清洗步骤为：酸洗、碱洗、酸洗循环直至膜组件清洗合格后改为水洗、备用。在酸洗一段时间后，再碱洗一段时间，再酸洗单阶段循环，使陶瓷膜清洗合格。

作为本发明的一个优选实施例，所述硝酸溶液的质量浓度为3～5%；

作为本发明的一个优选实施例，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3～5%；

作为本发明的一个优选实施例，所述的酸洗时间为90～120分钟；

作为本发明的一个优选实施例，所述的碱洗时间为90～120分钟；

作为本发明的一个优选实施例，所述的水洗时间为30～60分钟；

作为本发明的一个优选实施例，所述的操作温度为常温；

作为本发明的一个优选实施例，所述的清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/h；

作为本发明的一个优选实施例，所述的反冲泵出口压力为：0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/h；

作为本发明的一个优选实施例，所述的酸洗、碱洗、水洗的反冲周期为40s-60 s；

作为本发明的一个优选实施例，所述的膜组件清洗合格标准：膜组件的跨膜压差＜0.10MPa,过滤清液流量为12～15m3/h；

作为本发明的一个优选实施例，所述的反冲介质为在酸洗的过程中以陶瓷膜过滤的酸性清液为反冲溶液；

作为本发明的一个优选实施例，所述的反冲介质为在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液；

作为本发明的一个优选实施例，所述的反冲介质为在水洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液；

作为本发明的一个优选实施例，所述的设备包括：过滤循环泵、反冲泵、酸（碱、水）溶液储罐、清液储罐及附属管道；

本发明提供的是一种陶瓷膜的清洗方法，解决了在常温的条件下，在酸、碱溶液的作用下，并利用酸、碱清液对膜组件进行反冲，将陶瓷膜组件快速的清洗干净，在达到相同的清洗效果的前提下，大大缩短了清洗时间，节省大量资源。

附图说明

图1 陶瓷膜清洗流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明，但并成构成对本发明的限制。

实施例1

陶瓷膜清洗步骤为：酸洗、碱洗、酸洗单阶段循环直至膜组件清洗合格后改为水洗。

1）酸洗：常温条件下，以质量浓度为3～5%硝酸溶液为酸洗剂对陶瓷膜进行酸洗，在酸洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，酸洗时间为90～120分钟。

2）碱洗：以质量浓度为3～5%氢氧化钠溶液为碱洗剂对陶瓷膜进行碱洗，在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，碱洗时间为90～120分钟。

3）水洗：膜组件清洗合格后，用水对陶瓷膜进行水洗，在水洗过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，水洗时间为30～60分钟。

实施例2

陶瓷膜清洗步骤为：酸洗、碱洗、酸洗单阶段循环直至膜组件清洗合格后，改为水洗、备用。

1）酸洗：常温条件下，以质量浓度为3～5%硝酸溶液为酸洗剂对陶瓷膜进行酸洗，清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/h；在酸洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，反冲泵出口压力为0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/h,反冲周期为40s。酸洗时间为60～90分钟。

2）碱洗：以质量浓度为3～5%氢氧化钠溶液为碱洗剂对陶瓷膜进行碱洗，清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/h；在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，反冲泵出口压力为0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/hr,反冲周期为40s。碱洗时间为90～120分钟。

3）水洗：膜组件清洗合格（膜组件的跨膜压差＜0.10MPa,过滤清液流量为12～15m3/h）后，用工艺水对陶瓷膜进行水洗，清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/hr；在水洗过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲，反冲泵出口压力为0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/h,反冲周期为40s（反冲周期可延长至60s）。水洗时间为30～60分钟，将膜组件上的酸清洗干净，备用。

Claims

1.一种陶瓷膜的清洗方法，常温条件下，陶瓷膜经酸洗、碱洗、酸洗单阶段循环直至膜组件清洗合格后改为水洗，以质量浓度为3～5%的硝酸作为清洗酸，以质量浓度为3～5%的氢氧化钠作为清洗碱，清洗循环泵出口压力为0.25～0.45MPa,循环泵流量范围为120～180m3/h；反冲泵出口压力为：0.45～0.65MPa，反冲泵流量为10～15m3/h；在酸洗阶段，以硝酸溶液为酸洗剂对陶瓷膜进行酸洗，在酸洗过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；在碱洗阶段，以氢氧化钠溶液为碱洗剂对陶瓷膜进行碱洗，在碱洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液，对该组陶瓷膜进行反冲；当膜组件清洗达到膜组件的跨膜压差＜0.10MPa,过滤清液流量为12～15m3/h时，膜组件改用工艺水清洗，将残余的酸或碱清洗干净。

2.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述酸洗时间为90～120分钟。

3.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述碱洗时间为90～120分钟。

4.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述的水洗时间为30～60分钟。

5.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述水洗过程反冲介质为在水洗的过程中以陶瓷膜过滤的清液为反冲溶液。

6.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述反冲是用反冲泵进料。

7.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述酸洗、碱洗和水洗的反冲周期为40～60s。

8.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述酸洗、碱洗与水洗是循环清洗，用过滤循环泵进行循环。

9.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述清洗所需设备包括：过滤循环泵、反冲泵、清洗溶液储罐、清液储罐及附属管道。

10.根据权利要求1所述的陶瓷膜的清洗方法，其特征在于所述清洗溶液储罐在不同清洗阶段可分别装有硝酸溶液、氢氧化钠溶和工艺水；清液储罐同样在不同阶段分别装有陶瓷膜过滤的酸性清液、碱性清液、工艺水。