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11

2016

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07

重慶市映天輝氯堿化工有限公司關(guān)于螯合樹(shù)脂塔最佳再生周期探討

作者：

1

Chelating resin tower of the best regeneration cycle of

HU Hong-ming

(Chongqing Wintinwe Chlor-alkali Chemical Co.Ltd ,Changshou 401221,China)

Abstract: Combined with the examples ofchelating resin tower’s regeneration cycle,do detailed analysis for the factors that affecting regeneration cycle and find the best regeneration cycle at different load conditions .The calculating of regeneration cycle and regeneration economy show that finding the best regeneration cycle of  resin tower not only can greatly reduce the production cost, but also can reduce environmental emissions.

Key Words: Resin exchange capacity   Regeneration cycle  Chelating resin tower

 

一、前言

重慶市映天輝氯堿化工有限公司離子膜法燒堿裝置能力為15萬(wàn)噸/年，現(xiàn)已經(jīng)投入生產(chǎn)，因受金融危機(jī)等影響，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模為5萬(wàn)噸/年。二次鹽水的精制采用的南通久信螯合樹(shù)脂塔，漂萊特S930/4757螯合樹(shù)脂，兩塔流程，串聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)首塔需要再生時(shí)，一塔運(yùn)行，再生完成后上線串聯(lián)運(yùn)行。樹(shù)脂塔直徑為3m，單塔樹(shù)脂裝填量9.89m3,以出去鹽水中的Ca2+,Mg2+,Fe2+,Mn2+,Si2+,Sr2+,Ni2+等重金屬離子。設(shè)計(jì)樹(shù)脂塔每24小時(shí)進(jìn)行再生，再生12小時(shí)完成，完成后作為保護(hù)塔參與運(yùn)行。為保證樹(shù)脂塔再生完全，加入的酸堿量都是過(guò)量的，產(chǎn)生的酸堿廢水都排入了污水池。

公司現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入平穩(wěn)生產(chǎn)，怎樣節(jié)能降耗成了公司的一大研究課題。二次鹽水工序的再生廢水是氯堿企業(yè)污水排放的主要來(lái)源，而且再生一次費(fèi)用相對(duì)較高，怎樣使二次鹽水裝置更加合理運(yùn)行，并且挖潛出裝置的最大經(jīng)濟(jì)效益和最小的環(huán)保排放，成為了一個(gè)重要研究科題。本文旨在研究裝置不變的情況下螯合樹(shù)脂塔的最佳再生時(shí)間，時(shí)間延長(zhǎng)了，單位時(shí)間內(nèi)的廢水排放量就小了，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保都提上去了。

二、再生周期的分析

樹(shù)脂塔的再生周期是指從作為首塔運(yùn)行開(kāi)始到下線再生所需要的時(shí)間，理論上，樹(shù)脂達(dá)到飽和狀態(tài)就再生，再生的計(jì)算公式為：

再生周期=樹(shù)脂工作交換容量×樹(shù)脂量/負(fù)荷濃度

樹(shù)脂工作交換容量=樹(shù)脂全交換容量×再生交換率×樹(shù)脂利用率

負(fù)荷濃度=介質(zhì)流量×雜質(zhì)含量

全交換容量：表示每單位數(shù)量樹(shù)脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。

工作交換容量：表示樹(shù)脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)脂種類和全交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。

再生交換容量：表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹(shù)脂的交換容量,表明樹(shù)脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。

再生交換率：再生交換容量與總交換容量的比值，通常為50～90%（控制在70～80%）。

樹(shù)脂利用率：工作交換容量與再生交換容量的比值，通常為30～90%。

從此式中可以看出，在裝置不變的情況下，再生周期與樹(shù)脂全交換容量，再生交換率，樹(shù)脂利用率成正比，與介質(zhì)流量（生產(chǎn)負(fù)荷）和雜質(zhì)含量成反比。下面對(duì)這幾個(gè)因素進(jìn)行逐一分析：

1、樹(shù)脂的工作交換容量與樹(shù)脂的種類、全體積交換容量、再生效率、樹(shù)脂利用率有關(guān)，樹(shù)脂的種類和全體積交換容量由購(gòu)買的樹(shù)脂決定，如漂萊特S930/4757螯合樹(shù)脂的全體積交換容量（Ca2+）≥1.3meq/ml(濕) ，當(dāng)然在運(yùn)行過(guò)程中，樹(shù)脂可能接觸到游離氯被氧化破壞或Fe等重金屬的污染造成樹(shù)脂的衰減，樹(shù)脂全交換容量就會(huì)降低。再生效率取決于再生效果的好壞，如果再生時(shí)再生劑量控制不好，造成再生不完全，再生效率低下。樹(shù)脂利用率與當(dāng)時(shí)工作條件有關(guān)，如果溫度、壓力、PH等控制得好，達(dá)到樹(shù)脂的最佳操作條件，那么樹(shù)脂的利用率將比較高。

2、介質(zhì)流量與生產(chǎn)負(fù)荷有關(guān)，在裝置規(guī)模不變的情況下，生產(chǎn)負(fù)荷越大，介質(zhì)的流量也就越大。

3、雜質(zhì)含量與前端處理有關(guān)，如果前端處理得好，那么雜質(zhì)含量就相對(duì)低下。

從以上理論分析可以看出，在二次鹽水裝置不變的條件下，如果降低了負(fù)荷生產(chǎn)，那么相應(yīng)的再生周期就需要延長(zhǎng)；如果一次鹽水處理質(zhì)量較好，也可以延長(zhǎng)再生周期；如果工作條件控制得好，提高了樹(shù)脂的利用率，也可以延長(zhǎng)再生時(shí)間；如果再生過(guò)程中，再生得好，再生率高，也可以延長(zhǎng)再生的時(shí)間。

三、再生周期計(jì)算和實(shí)踐

1、已知數(shù)據(jù)

裝置規(guī)模：15萬(wàn)噸/年100%NaOH

生產(chǎn)規(guī)模：5萬(wàn)噸/年100%NaOH

鹽水流量：60m3/h

雜質(zhì)含量（以總Ca2+計(jì)算）≤5mg/l

使用樹(shù)脂：S930/4757螯合樹(shù)脂

全體積交換容量（Ca2+）≥1.3meq/ml(濕)

Ca的克當(dāng)量：20g

再生交換率：70～80%

樹(shù)脂利用率：30～90%

樹(shù)脂塔直徑：3m

樹(shù)脂裝填高度：1.4m

2、再生周期計(jì)算

再生周期=樹(shù)脂全交換容量×再生交換率×樹(shù)脂利用率×樹(shù)脂量/介質(zhì)流量×雜質(zhì)含量=1.3×20×70%×30%×3.14×1.5×1.5×1.4×1000/60×5=180小時(shí)

而實(shí)際再生周期為24小時(shí)，相差了7.5倍，相當(dāng)于增加7.5倍的成本和7.5倍的廢水排放量。

3、實(shí)際改進(jìn)

在上面的計(jì)算數(shù)據(jù)出來(lái)后，我司立即進(jìn)行了實(shí)踐，延長(zhǎng)了再生時(shí)間，分析頻次變?yōu)?/span>2小時(shí)一次，在第5天的時(shí)候，每次的分析結(jié)果都比較好，Ca2++Mg2+都小于20ppb，在第6天的時(shí)候怕樹(shù)脂塔靜壓影響，進(jìn)行了再生，也就是再生周期改為了120小時(shí)再生。按照此再生周期運(yùn)行了4個(gè)月，進(jìn)行了全方位的跟蹤分析，鹽水質(zhì)量，樹(shù)脂效果都比較良好。

四、再生過(guò)程和經(jīng)濟(jì)分析

經(jīng)過(guò)一個(gè)再生周期運(yùn)行，第一級(jí)螯合樹(shù)脂塔需要進(jìn)行脫機(jī)再生，因現(xiàn)在只有兩塔運(yùn)行，所以每次再生過(guò)程只需12小時(shí)，再生完后立即投入運(yùn)行。螯合樹(shù)脂塔再生過(guò)程見(jiàn)表一，每次再生廢液排放及處理費(fèi)用如表二。鹽水流量為60m3/h。
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從表一中可以看出，3m直徑的樹(shù)脂塔每再生一次需排放的廢液高達(dá)142.3m3,其中耗酸3.6m3(31%),耗堿3.3m3(32%)。能回收利用的不計(jì)入成本，從表二中可以看出只是再生廢液排放和處理費(fèi)用就高達(dá)6120.85元，所以減少再生的次數(shù)，可以有效的減少排放和降低成本。
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我們從24小時(shí)一次改為120小時(shí)再生一次，一年工作8000小時(shí)，每年可以減少?gòu)U水排放37947 m3，節(jié)約成本163萬(wàn)元。

五、結(jié)論

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，找準(zhǔn)樹(shù)脂塔的最佳再生周期，可以最大程度的利用樹(shù)脂，并且可以節(jié)約再生成本，降低環(huán)保排放。將影響最佳再生周期的因素總結(jié)如下：

1、好的穩(wěn)定的一次鹽水質(zhì)量。一次鹽水雜質(zhì)越少，再生周期就越長(zhǎng)，雜質(zhì)含量穩(wěn)定，就更容易接近最佳再生周期。

2、根據(jù)不同負(fù)荷的鹽水流量調(diào)整相應(yīng)的再生周期。在相同的裝置下，因?yàn)樨?fù)荷不同，鹽水流量也不一樣，這時(shí)再生周期也不一樣，需要跟隨調(diào)整。

3、控制好二次鹽水的工作條件，提高樹(shù)脂的利用率。在樹(shù)脂提供的最佳溫度、壓力、PH等條件下運(yùn)行，樹(shù)脂的利用率將會(huì)更高，樹(shù)脂的再生周期也將會(huì)更長(zhǎng)。

4、再生程序科學(xué)合理，與實(shí)際吻合，提高再生率。加酸、加堿、純水洗滌的濃度、流量、時(shí)間一定要計(jì)算好，既要保證樹(shù)脂再生效果好，又不要多加酸堿，增加排放量。

5、分析準(zhǔn)確，增加分析頻次。分析是眼睛，只有通過(guò)它才能了解最真實(shí)的情況正確。

參考文獻(xiàn)：

【1】劉志新，羅桂花，螯合樹(shù)脂塔再生及降耗措施探討[J]，氯堿工業(yè)，1996，（7）：5-6。

【2】李杰，提高螯合樹(shù)脂塔運(yùn)行能力措施，中國(guó)氯堿，2009（7）：14-15。

【3】王方，離子交換樹(shù)脂標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.6，10-15。

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