双室浮动阴离子交换器运行问题探析

杭　青

(陕西延长石油(集团)有限责任公司 炼化公司 ， 陕西 延安　727406)



双室浮动阴离子交换器运行问题探析

杭青

(陕西延长石油(集团)有限责任公司 炼化公司 ， 陕西 延安727406)

摘要：水处理站双室阴离子交换器自投运以来周期一直不平稳，运行中存在问题，严重地制约着水处理站的经济运行。针对阴床运行中存在的问题，通过分析，进行了相应的操作调整及技术改造，最终延长了阴床制水周期，节约物耗的同时，降低了生产成本，保障了装置长周期平稳运行。

关键词：阴床 ； 树脂 ； 措施

水处理站是延长石油集团炼化公司延安炼油厂一联合两台60 t/h CO焚烧炉配套设施，主要负责除盐水的制备及供给，有阴床、阳床各三台，均采用双室浮动逆流再生工艺，设计能力为250 t/h。投运以来，阳床一直运行较稳，阴床运行到14周期后，失效再生连续4次仍无法彻底还原，并且阴床再生时正洗水质不合格的现象经常发生，为了保证水质，频繁地再生不仅大大耗费了人力、水资源，而且增大了物耗，影响了该站的经济运行，故延长阴床制水周期是保证水质、降低成本、高效运行的关键。

1双室浮动阴离子交换器运行情况

三台阴离子交换器，规格都为Φ2 500 mm×6 200 mm。上室装填213型强碱性丙烯酸系浮床树脂1.1 m，下室装填 D301型大孔弱碱性苯乙烯系浮床树脂1.5 m，上、下室各装填惰性白球0.75 m3，运行流速为21.27 m/s，2008年8月开始，阴床经常发生运行周期骤减，床体失效后再生困难，正洗时间延长，耗碱量猛增且除硅率低的状况。2011年9月锅炉气压机开缸检查发现叶片结垢严重，从蒸汽透平机组叶片结垢分析结果来看，主要成分为硅酸盐，这就说明了阴床平稳运行的问题已成了影响装置安全、平稳、长周期、满负荷生产的关键。

2原因分析

2.1　温度的影响

2008年6月开始，由于加热生水及碱再生液的1.0 MPa低压饱和蒸汽压力不稳定，而原水温度较高，停止对生水及碱再生液加热，换热器停止使用一段时间后，发现阴床运行周期明显缩短，由于降温使离子交换层液膜扩散速度减慢，而交换器运行时离子交换反应速度取决于液膜扩散速度，特别是阴树脂再生时温度过低，对于离子交换树脂选择性较强的离子，再生时尤为困难，故出现再生不彻底，树脂交换容量下降，工作层移动加快，交换器制水周期骤减，过早失效的现象[1]。

2.2　原水水质的影响

按设计使用拓家河水作为生水水源，水源水质见表1。

表1　源水水质分析表　　　　mg/L

注：胶体硅含量为0.94 mg/L。

由于四台机械过滤器反洗操作掌握不当，且过滤器对胶体硅基本上没有去除能力，所以导致原水浊度及胶体硅在除盐水系统中有一定的积累，在处理水过程中，树脂被水中的悬浮物及带负电的胶体紧裹，吸附并聚合在其表面，隔绝了树脂与原水的离子交换过程，造成了阴床运行周期下降，出水水质超标[2]。

2.3　化验问题

分析化验对于水处理工作特别重要，它指导水处理生产的全过程，分析均为微量分析，故对分析过程、试剂配制、仪器调试要求严格，若其中任何一个环节出现问题、会造成全系统的紊乱，尤其对于阴离子浮床树脂，在其运行周期的末段不可随意停床，否则会造成床体树脂层乱床，对于床体平稳运行危害极大。

2.4　树脂因素

2.4.1树脂老化

阴床交换器周期不稳定，为了保证出水水质，频繁的再生树脂，逐渐使树脂强度降低，出现老化破损，碎树脂不仅堵塞滤帽，影响正反洗及再生效果，也会产生带负电的基团，并被树脂固定基团吸附，使部分树脂失去交换能力，导致树脂交换容量的下降，影响出水水质[1]。

2.4.2上、下室树脂混杂

随着交换器运行周期的增加，交换器的破碎树脂和从水中截留的污物增多，容易造成树脂结块或抱团，若阻力降超过运行阻力降(0.04~0.06 MPa)时，需将床体内树脂分别输送到清洗塔内进行体外反洗。由于阴床上、下室输卸树脂管线共用一条母线，在频繁的输卸过程中，使上、下室强弱树脂混杂，结果导致逆流再生，出水水质的部分强型树脂没有得到彻底还原，降低了离子交换的能力，减少了制水量。

2.4.3树脂污染

离子交换树脂理化性能的变化是影响水处理运行周期的重要因素[2]，本站交换器上室213树脂为丙烯酸骨架上带有季铵基(—N(CH3)3OH)的强型树脂，当运行温度控制过高或原水中含有余氯时，最易引起部分树脂交换基团变性，甚至发生母体骨架断裂，失去交换能力，最后导致床体周期骤减的状况。

由于水处理站设计工艺对于有机物无去除能力，仅能通过过滤器对其有机大分子进行部分截留，而有机物主要是存在于天然水中的腐植酸、胶团性的多元羟基酸，羟基酸与再生剂苛性钠作用易产生—COONa，而要使—COONa水解恢复至—COOH型需耗费大量的冲洗水，反映在交换器再生运行状态时主要表现为正洗耗水量大，拖时较长，当有机物存在于树脂强碱交换部位时，阴床树脂除硅效率下降。

2.5　再生

除盐水质的优劣直接影响到锅炉的长周期平稳运行，当交换器出水水质达到控制指标时，就要停止运行，利用酸碱再生剂浓度差的原理，恢复失效树脂的正常工作交换容量，故再生过程是影响交换器运行周期的重要因素，再生方式及控制指标如再生液温度、流速、浓度及再生步骤直接影响着再生质量的高低。本站阴床再生采用40.3 t/h水射器抽负压带碱的方式对失效树脂进行再生，由于流速过大，浓度提不起来，失效树脂不能及时有效地还原，且床内压力控制过低，再生液不能在床体整个截面均匀再生，故树脂再生程度相差较大，再生效率较低，影响阴床运行周期。

3解决措施

要解决阴床周期不平稳的状况，最根本的办法是更换新的阴离子交换树脂，但考虑到更换新树脂费用较大(单台阴床需48万元)，所以我们最终寻求了以下具体可行又切实有效的解决办法。

3.1　优化操作，改善工艺条件

①立即投运浮头式换热器，恢复对生水及再生液的加热，使其温度恒定在35~40 ℃，提高离子属液膜的扩散速度，提高树脂的去离子效果及再生时交换容量的恢复效率，提供交换器稳定的工艺操作条件，消除因温度过低造成的不利影响，从而保证交换器长周期运行。②对拓家河水进行前期预处理，通过无阀过滤器的使用进一步改善水源水质，并且每周两次对水处理站机械过滤器进行反洗操作，并加强空气擦洗步骤，保证过滤器出水浊度≤5 mg/L。③定期对阴床上、下室树脂进行体外清洗，扭转因树脂板结及破碎树脂造成运行阻力增大，出力降低的局面，通过将破损树脂及时有效地清除，提高交换器单位树脂制水能力。④对于分析化验问题，我们采取的主要措施是硅表、钠表定期做到专人调校，作硅酸盐分析的试剂配制及冲洗用水均采用塑料瓶盛装，分析用作空白用的蒸馏水均为二次蒸馏水，用来消除各种污染物质的干扰，同时水质化验室定期做平行样，保证现场化验提供可靠详实的分析数据。⑤将40 ℃、10%食盐水溶液用饱和NaOH调节pH值为10左右，浸泡污染树脂40 h后，用循环流动的方式，控制流速为2.5 m/s，进行24 h循环清洗，使进入树脂的有机物经过碱再生处理解吸出来，恢复树脂的交换能力。

3.2　技措改造

3.2.1水射器改造

将水射器流量由40.3 t/h改为24.6 t/h，在保证再生流量的同时，提高再生浓度 ，并满足再生时床内压力≥0.05 MPa，保证交换树脂充分均匀地再生，从而提高了再生效果。

3.2.2输、卸树脂管线的改造

整改三台阴离子交换器至阴离子清洗塔之间的输卸树脂管线，在利用原有管线的基础上，平等铺设Crl8Ni9Ti管线，从而分离上、下室树脂，彻底地解决了由于上、下室共用一条母线，在频繁的输卸树脂过程中因树脂混杂的问题而导致制水量降低的状况。

4运行效果

①通过技术改造的实施及工艺操作条件优化，改善了阴床的运行状况，提高了周期制水量，并从根本上解决了制约交换器运行的因素及隐患。②2013年5月装置计划停车检修，检查锅炉内部及蒸汽平叶片及流通面发现，基本没有沉积现象，故可以认为影响气压机高效、长周期运行的锅炉给水方面的影响因素基本消除，给气压机提供了很好的工艺操作空间，保证装置长周期、高效运行。③对阴床树脂进行碱液循环复苏，大大提高了受污染树脂的交换能力，明显表现为交换器制水周期的延长，碱耗的降低，故经常有计划地进行树脂的复苏处理是很有必要的。

参考文献：

[1]杨清华,孟凡胜.除盐水制备技术与应用[M].北京,化学工业出版社,2004.

[2]金熙,项成林.工业水处理技术问答及常用数据Ⅲ[M].北京：化学工业出版社,1999.

发改委将出台全国性煤炭价格指数

近日，记者了解到，发改委召集太原煤炭交易中心、内蒙古煤炭交易中心、卓创资讯等超十家市场机构相关人员来京开会，提供动力煤价格监测基本情况。“发改委将联合上述机构编制中国煤炭价格指数，每个月发布一次。”有接近发改委人士向记者透露，此指数或将在七八月份出台，要看具体的推进速度。 上述人士表示，鄂尔多斯动力煤价格指数、环渤海动力煤价格指数及太原和陕西的指数，都是区域性的，而此次是在区域指数的基础上编制国家的指数，为煤电联动做准备。 值得注意的是，按照煤电联动机制，从4月20日起开始执行对燃煤发电上网电价和工商业用电价格实施下调，全国燃煤发电上网电价平均每千瓦时下调约2分钱，全国工商业用电价格平均每千瓦时下调约1.8分钱。 这意味着煤电联动两年来的首次开启。

在林伯强看来，目前，煤电联动究竟是怎么联动，市场并不清楚。从价格指数出发来判断成本，使煤电联动相对透明。如果以后煤电联动类似于成品油价格调整机制一样透明，可以说是改革成功的一大步。 对于市场而言，成品油调价机制是透明的和可以预期的，具体反映在每次成品油调价之前，市场机构根据国际油价变动而测算的调价幅度和政府调整的幅度都大致差不多。 “上述全国性的煤炭价格指数还有一层意义，就是为正在推进的电改服务。”知情人士还表示。 据了解，自从新电改方案发布后，电改正在逐步推进，输配电价改革试点不断扩大，相关配套文件也在陆续出台。 林伯强还认为，煤电联动可以作为电价市场化改革的起点。从开始时由政府按照机制决定联动幅度，逐渐过渡为由电力企业自主联动。

作者简介：杭青(1975-)，女，工程师，从事生产技术管理工作，电话：13809117440。

收稿日期：2015-03-05

中图分类号：TQ050.7

文献标识码：B

文章编号：1003-3467(2015)06-0031-03