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重庆市映天辉氯碱化工有限公司关于螯合树脂塔最佳再生周期探讨

作者:胡洪铭浏览次数: 日期:2016-07-11

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

重庆市映天辉氯碱化工有限公司离子膜法烧碱装置能力为15万吨/年,现已经投入生产,因受金融危机等影响,现生产规模为5万吨/年。二次盐水的精制采用的南通久信螯合树脂塔,漂莱特S930/4757螯合树脂,两塔流程,串联运行,当首塔需要再生时,一塔运行,再生完成后上线串联运行。树脂塔直径为3m,单塔树脂装填量9.89m3,以出去盐水中的Ca2+,Mg2+,Fe2+,Mn2+,Si2+,Sr2+,Ni2+等重金属离子。设计树脂塔每24小时进行再生,再生12小时完成,完成后作为保护塔参与运行。为保证树脂塔再生完全,加入的酸碱量都是过量的,产生的酸碱废水都排入了污水池。

公司现在已经进入平稳生产,怎样节能降耗成了公司的一大研究课题。二次盐水工序的再生废水是氯碱企业污水排放的主要来源,而且再生一次费用相对较高,怎样使二次盐水装置更加合理运行,并且挖潜出装置的最大经济效益和最小的环保排放,成为了一个重要研究科题。本文旨在研究装置不变的情况下螯合树脂塔的最佳再生时间,时间延长了,单位时间内的废水排放量就小了,经济效益和环保都提上去了。

二、再生周期的分析

树脂塔的再生周期是指从作为首塔运行开始到下线再生所需要的时间,理论上,树脂达到饱和状态就再生,再生的计算公式为:

再生周期=树脂工作交换容量×树脂量/负荷浓度

树脂工作交换容量=树脂全交换容量×再生交换率×树脂利用率

负荷浓度=介质流量×杂质含量

全交换容量:表示每单位数量树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。

工作交换容量:表示树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与树脂种类和全交换容量,以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。

再生交换容量:表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。

再生交换率:再生交换容量与总交换容量的比值,通常为5090%(控制在7080%)。

树脂利用率:工作交换容量与再生交换容量的比值,通常为3090%

从此式中可以看出,在装置不变的情况下,再生周期与树脂全交换容量,再生交换率,树脂利用率成正比,与介质流量(生产负荷)和杂质含量成反比。下面对这几个因素进行逐一分析:

1、树脂的工作交换容量与树脂的种类、全体积交换容量、再生效率、树脂利用率有关,树脂的种类和全体积交换容量由购买的树脂决定,如漂莱特S930/4757螯合树脂的全体积交换容量(Ca2+)≥1.3meq/ml(湿) ,当然在运行过程中,树脂可能接触到游离氯被氧化破坏或Fe等重金属的污染造成树脂的衰减,树脂全交换容量就会降低。再生效率取决于再生效果的好坏,如果再生时再生剂量控制不好,造成再生不完全,再生效率低下。树脂利用率与当时工作条件有关,如果温度、压力、PH等控制得好,达到树脂的最佳操作条件,那么树脂的利用率将比较高。

2、介质流量与生产负荷有关,在装置规模不变的情况下,生产负荷越大,介质的流量也就越大。

3、杂质含量与前端处理有关,如果前端处理得好,那么杂质含量就相对低下。

从以上理论分析可以看出,在二次盐水装置不变的条件下,如果降低了负荷生产,那么相应的再生周期就需要延长;如果一次盐水处理质量较好,也可以延长再生周期;如果工作条件控制得好,提高了树脂的利用率,也可以延长再生时间;如果再生过程中,再生得好,再生率高,也可以延长再生的时间。

三、再生周期计算和实践

1、已知数据

装置规模:15万吨/100%NaOH

生产规模:5万吨/100%NaOH

盐水流量:60m3/h

杂质含量(以总Ca2+计算)≤5mg/l

使用树脂:S930/4757螯合树脂

全体积交换容量(Ca2+)≥1.3meq/ml(湿)

Ca的克当量:20g

再生交换率:7080%

树脂利用率:3090%

树脂塔直径:3m

树脂装填高度:1.4m

2、再生周期计算

再生周期=树脂全交换容量×再生交换率×树脂利用率×树脂量/介质流量×杂质含量=1.3×20×70%×30%×3.14×1.5×1.5×1.4×1000/60×5=180小时

而实际再生周期为24小时,相差了7.5倍,相当于增加7.5倍的成本和7.5倍的废水排放量。

3、实际改进

在上面的计算数据出来后,我司立即进行了实践,延长了再生时间,分析频次变为2小时一次,在第5天的时候,每次的分析结果都比较好,Ca2++Mg2+都小于20ppb,在第6天的时候怕树脂塔静压影响,进行了再生,也就是再生周期改为了120小时再生。按照此再生周期运行了4个月,进行了全方位的跟踪分析,盐水质量,树脂效果都比较良好。

四、再生过程和经济分析

经过一个再生周期运行,第一级螯合树脂塔需要进行脱机再生,因现在只有两塔运行,所以每次再生过程只需12小时,再生完后立即投入运行。螯合树脂塔再生过程见表一,每次再生废液排放及处理费用如表二。盐水流量为60m3/h

从表一中可以看出,3m直径的树脂塔每再生一次需排放的废液高达142.3m3,其中耗酸3.6m3(31%),耗碱3.3m3(32%)。能回收利用的不计入成本,从表二中可以看出只是再生废液排放和处理费用就高达6120.85元,所以减少再生的次数,可以有效的减少排放和降低成本。

我们从24小时一次改为120小时再生一次,一年工作8000小时,每年可以减少废水排放37947 m3,节约成本163万元。

五、结论

通过以上分析可以发现,找准树脂塔的最佳再生周期,可以最大程度的利用树脂,并且可以节约再生成本,降低环保排放。将影响最佳再生周期的因素总结如下:

1、好的稳定的一次盐水质量。一次盐水杂质越少,再生周期就越长,杂质含量稳定,就更容易接近最佳再生周期。

2、根据不同负荷的盐水流量调整相应的再生周期。在相同的装置下,因为负荷不同,盐水流量也不一样,这时再生周期也不一样,需要跟随调整。

3、控制好二次盐水的工作条件,提高树脂的利用率。在树脂提供的最佳温度、压力、PH等条件下运行,树脂的利用率将会更高,树脂的再生周期也将会更长。

4、再生程序科学合理,与实际吻合,提高再生率。加酸、加碱、纯水洗涤的浓度、流量、时间一定要计算好,既要保证树脂再生效果好,又不要多加酸碱,增加排放量。

5、分析准确,增加分析频次。分析是眼睛,只有通过它才能了解最真实的情况正确。

参考文献:

1】刘志新,罗桂花,螯合树脂塔再生及降耗措施探讨[J],氯碱工业,1996,(7):5-6

2】李杰,提高螯合树脂塔运行能力措施,中国氯碱,20097):14-15

3】王方,离子交换树脂标准手册,北京:中国标准出版社,2003.610-15

所属类别: 技术资料

该资讯的关键词为:树脂交换容量 再生周期 螯合树脂塔