逆流再生离子交换器在运行中常出现问题的分析及解决方法

张金红（中石化股份天津分公司化工部生产部，天津300271）

一、概述

天津石化公司化工部动力站化学水处理工段水处理为一级除盐加混床处理工艺。一级除盐采用的是逆流再生双层床水处理工艺［1］，二级除盐采用的是混床处理工艺。化学水工段所使用的离子交换器是逆流再生离子交换器，在逆流再生离子交换器运行时，原水水流自上而下流动；在再生时，再生液则自下而上流动，两者流动方向相反，故称逆流。再生和置换时离子交换树脂不发生乱层是保证对流再生效果的关键，为此要控制再生液和置换水的流速、再生液的浓度及不同的顶压方式。逆流再生交换器的特点是在树脂层上有压脂层（惰性树脂球），并设有中间排水装置，一般设在压脂层和树脂之间，用于再生液排出而不致错动树脂层。

二、逆流再生工艺中常见的几个问题的分析

2.1 逆流再生工艺中常见的乱层问题

逆流再生工艺的工作原理就是在树脂曾不发生紊乱的情况下进行平稳的分层再生，因此逆流再生设备的构造和再生操作步骤很多都是围绕防止树脂乱层这个大前提的。防止树脂乱层是逆流再生的关键。树脂乱层后首先会使再生效果降低，正洗难以合格投入运行后出水水质不好，周期出水量锐减。这是由于：

2.1.1 树脂乱层后破坏了树脂的离子排列规律［1］

离子交换器失效后，被吸着的离子在树脂层中的分布是按照它们被交换剂吸着的难易顺序沿水流方向分层次分布的。这种逆流再生方式具有以下优点：首先，双层床中所装树脂上层为弱型树脂，下层为强型树脂，强型树脂出水效果好，对再生剂的要求也较高，而弱型树脂只能和重碳酸盐对应的阳离子交换，对再生剂的要求相对较低，下层树脂再生排放废液可以做上层树脂的再生液，再生液利用率高。其次，再生液先和最容易再生的树脂接触，提高了树脂的再生度。如果树脂发生乱层，会使再生度大大降低。

2.1.2 树脂乱层会使树脂保护层的再生效果降低

交换器运行时，其出水质量高低取决于交换器底部树脂层（保护层）的再生质量，这部分树脂再生程度越高出水质量越好。若树脂不乱层这部分树脂最容易再生，首先，这部分树脂和新的再生液接触，反离子效应［1］几乎没有。其次，这部分树脂失效度很低，并且树脂所吸附的离子只有最易再生的钠离子((以阳树脂为例)，它和树脂的吸附力最小，而树脂乱层这部分树脂就不会只有Na型树脂，这部分树脂再生程度就会降低，相应的会影响出水质量。

2.1.3 树脂乱层使树脂底部的剩余交换容量完全丧失

交换器失效是指出水质量超标，而交换器底部树脂不一定完全失效，而是保护层局部被穿透，还有一部分未失效，再生时不会消耗再生液，使更多的再生液用在了其它树脂上，提高了再生度。如果乱层，这部分未失效的树脂与失效的树脂接触，可能发生离子转移现象，使未失效的树脂全部丧失，增加了再生剂用量，影响再生效果。

2.2 中排装置损坏问题

中排装置损坏就是逆流再生设备在使用过程中，中排装置的母管、支管及其支架发生变形、移位、脱扣、断裂现象。发生中排装置损坏后果严重，会影响运行效果，严重时会造成树脂大量流失。因此，当发现中排装置损坏后，应立即停止运行，进行交换器内部检查，分析损坏原因，并进行修复、加固等工作。中排损坏的原因可能有以下几种：

2.2.1 由于某种原因树脂层中的水被放光，由于静引力及其它力的作用，使树脂颗粒相互吸引，使树脂层形成一个整体。当有一个向上的推力时（如大反洗或逆向进再生液），整个树脂块象一个活塞一样向上推进，当接触到中排装置或其支架时，就会传递给它们一个推力，这一推力就是中排装置及其支架损坏的直接原因。

2.2.2 中排装置及其支架的设计不合理，由于其形状、结构方面的差异，所接受的推力的大小也不同。

2.2.3 支架和本体固定方式不合理，或所用的U型螺栓的紧固方面有薄弱环节。

2.3 中排跑树脂的问题

逆流再生设备在逆向进再生液或逆冲、小正洗等过程中，排出液中有正常的树脂颗粒，这种现象叫做中排装置跑树脂。当100毫升排出液中有3粒或3粒以上的正常颗粒树脂时，说明跑树脂的情况已经很严重，应停止再生进行检查处理。造成跑树脂的原因有以下几个原因：中排支管或母管断裂、支管和母管连接部件（如活接头、法兰等）松动、支管网套破裂。

三、解决方法

3.1 树脂乱层问题：

3.1.1 保持好压脂层的高度，同时保证顶压空气（或水）的压力，避免树脂层托起。

3.1.2 逆向进再生液时应缓慢开启进再生液阀门，尽量消除对树脂层的初始冲击。

3.1.3 进再生液或逆冲洗时尽量不改变再生液的流量，避免水流对树脂层的扰动。

3.1.4 交换器的底部进水装置和中间排水装置的配水应均匀，保证树脂层中的水流均匀，避免发生偏流、回流现象。

3.2 中排损坏问题：

3.2.1 进再生液前放水时，不得用正洗排水门放水，应该用中排装置排水门放水，以免树脂层中水被放光，形成块状。

3.2.2 逆向进再生液或大反洗时，用检查交换器水位高于下窥视镜中心线，初开进液门、大反洗门时应缓缓进行。

3.2.3 因检修的原因水被放掉后，在恢复时应缓慢打开进水门或稍开大反洗门，使水渗透到树脂后，方可开大进水门。

3.3 跑树脂问题：

3.3.1 小反洗时要严格控制小反洗流量不可过大，以免压力大使网套破裂。

3.3.2 大反洗时，流量要从小到大，以松动树脂层，以免树脂呈活塞状上升而使中排损坏，造成跑树脂。

3.3.3 小正洗时流量要适当，以免中排网套滑脱。

1、周本省主编.工业水处理技术.化学工业出版社