螯合树脂塔的最佳再生周期

胡洪铭

（重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆长寿401221）

螯合树脂塔的最佳再生周期

胡洪铭

（重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆长寿401221）

分析了螯合树脂塔的再生周期和影响再生周期的因素，通过计算和再生经济分析，找到树脂塔的最佳再生周期，降低了生产成本，减少了环境污染。

树脂交换容量；再生周期；螯合树脂塔

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t/a，因受金融危机等影响，现生产规模为5万t/a。二次盐水的精制采用南通久信螯合树脂塔，漂莱特S930/4757螯合树脂，两塔串联运行，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3 m，单塔树脂装填量为9.89 m3，以除去盐水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Si2+、Sr2+、Ni2+等重金属离子。树脂塔每运行24 h进行再生，再生12 h后作为保护塔参与运行。为保证树脂塔再生完全，加入的酸碱都是过量的，产生的酸碱废水都排入污水池。

1 再生周期

树脂塔的再生周期是指从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需再生，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一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类、全交换容量以及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。再生交换率表示再生交换容量与总交换容量的比值，通常为50%～90%（控制在70%～80%）。树脂利用率表示工作交换容量与再生交换容量的比值，通常为30%～90%[3]。

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。

（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，不同型号的树脂全体积交换容量不同。在运行过程中，树脂可能接触到游离氯被氧化破坏或被Fe等重金属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，如果再生时再生剂量控制不好会造成再生不完全，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值等控制得好，达到了树脂的最佳操作条件，树脂的利用率则较高[2]。

（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，前端处理得好，杂质含量则较少。

从以上分析可以看出，在二次盐水装置不变的条件下，降低生产负荷、提高一次盐水质量、控制好工作条件可提高树脂的利用率，延长再生周期。

2 再生周期计算

2.1 计算

已知装置规模：15万t/a；

生产规模：5万t/a；

盐水流量：60 m3/h；

杂质含量（以总Ca2+计算）≤5 mg/L；

使用树脂：S930/4757螯合树脂；

全体积交换容量（Ca2+）≥1.3 meq/mL（湿）；

Ca的克当量：20 g；

再生交换率：70%～80%；

树脂利用率：30%～90%；

树脂塔直径：3 m；

树脂装填高度：1.4 m。

再生周期=树脂全交换容量Ca的克当量×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（h）。

而实际运行再生周期为24 h，相差了6.5倍，相当于增加6.5倍的成本和废水排放量。

2.2 实际改进

根据以上数据，在生产中延长了再生时间，分析频次变为1次/2h，第5天的分析结果为w（Ca2++Mg2+）小于20×10-9，第6天再生周期改为120 h。按照此再生周期运行4个月，进行了全方位的跟踪分析，盐水质量、树脂效果都比较好。

3 再生过程和经济分析

经过1个再生周期的运行，第一级螯合树脂塔需要脱机再生，因只有两塔运行，每次再生过程只需12 h，再生后立即投入运行。螯合树脂塔再生过程见表1、每次再生废液排放及处理费用见表2，盐水流量为60 m3/h。

从表1可看出，3 m直径的树脂塔每再生一次需排放的废液多达142.3 m3，耗酸（31%）3.6 m3，耗碱（32%）3.3m3。能回收利用的不计入成本，从表2可看出，仅再生废液排放和处理费用就高达6120.85元，所以，减少再生次数可有效地减少排放和降低成本。

再生周期从24 h/次改为120 h/次，一年工作8 000 h，每年可以减少废水排放37 947 m3，节约成本163万元。

表1 螯合树脂塔再生过程（T-1501A/B）

表2 再生废液排放及处理费用

4 结论

通过以上分析可以发现，找准树脂塔的最佳再生周期，可以最大程度地利用树脂，节约再生成本，减少环保排放量。

影响最佳再生周期的因素包括：（1）合格稳定的一次盐水质量。一次盐水杂质越少，再生周期就越长，杂质含量越稳定，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。在相同装置下，负荷不同，盐水流量和再生周期也不一样，需要及时调整。（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值等条件下运行，会提高树脂的利用率，树脂的再生周期也会更长。（4）再生程序科学合理，与实际吻合，可提高再生率。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。

［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，2009（7）：14－15.

［3］王方.离子交换树脂标准手册.北京：中国标准出版社，2003.6，10－15.

The best regeneration cycle of chelating resin tower

HU Hong-ming
(Chongqing Yingtianhui Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Changshou 401221,China)

The regeneration cycle of Chelating resin tower,the factors that affect the regeneration cycle were analyzed.Through the calculation of the regeneration cycle and analysis of regeneration economic,the best regeneration cycle of resin tower was found,and production costs and environmental pollution were reduced.

resin exchange capacity;regeneration cycle;chelating resin tower

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0032-02

2010-04-06