离子交换器中间排水装置改造

2014-04-16姜之宇

中国科技纵横 2014年3期

关键词：制水交换器母管

姜之宇

(中石化股份天津分公司水务部,天津 300271)

离子交换器中间排水装置改造

姜之宇

(中石化股份天津分公司水务部,天津 300271)

文章介绍了逆流再生双层床通过对中间排水装置排改造,增加合理分配树脂,提高了树脂的使用效率量,增加了离子交换器的制水量,相应的降低了药剂用量和水耗。

离子交换器周期制水量中间排水装置

1 概述

天津石化水务供化工用除盐水的一级除盐水系统采用的是逆流再生双层床水处理工艺。双层床就是将强、弱两种树脂分上、下两层放在同一交换器内。上面是弱树脂,下面是强树脂,现有有阴、阳双层床各5台,阴阳离子交换器的直径为φ2500mm,高度分别为:阴双层床5910mm,阳双层床5710mm采用逆流再生。运行时,水自上而下流经树脂层。再生时,再生液自下而上流经树脂层。

2 双层床再生原理

2.1 阳离子交换器

新鲜的盐酸为再生液,先通过下层失效度较小的强酸性阳树脂,尽管强酸性阳树脂对氢离子的吸收能力并不很强［1］,但再生液中大量的氢离子离子先与部分失效的强酸性阳树脂进行置换反应。当离子浓度达到动态平衡时,将有大量的钙、镁、钠离子被氢离子从树脂上置换下来,使阳树脂得到再生。新再生液不断从底部进入,通过弱酸性阳树脂层时,由于弱酸性阳树脂对氢离子的吸收能力很强［1］,所以利用废液对弱树脂进行再生。

2.2 阴离子交换器

新鲜的氢氧化钠为再生液,先通过底部失效度较小的强碱性阴树脂。尽管强碱性阴树脂对氢氧根的吸收能力并不很强,但我们用大量的OH-去置换树脂上的酸根。当反应趋于平衡时,将有大量的酸根被氢氧根从树脂上置换下来,使树脂得到了再生。

不断的用新鲜的NaOH再生液从底部进入,废再生液不断向上流动,当与弱碱性阴树脂接触时,由于弱减性阴树脂对氢氧根吸着能力很强［1］,所以,只要用少量的氢氧根浓度,就能置换出弱碱树脂上的其它酸根离子。再生液的不断流动,便将置换下来的含有大量酸根的废液带走。

3 中间排水装置结构

床体中部设有中间排水装置,中间排水装置的结构主要是要求不漏交换剂颗粒,布水均匀。中间排水装置用不锈钢制造,形式为母管支管式,一根母管上接有8根支管,支管上总共开有直径为φ18mm的孔568个,外包60目尼龙网套,其作用是防止再生时跑树脂。此外,为了使液体上流时不乱层,在中间排水装置之上,交换剂层面上加离子一层交换树脂作为压实层,这样可以使用来顶压的压缩空气或水均匀地进入中间排水装置。

4 中间排水装置改造

运行(制水)时的水流向与再生时再生液流向相反,再生时,将中排以上水放净,从交换器上部加压缩空气顶压,使气压均匀的压在压脂层上,为使从下部进再生液时使树层保持原有状态,不搅动,保证树脂有较高的再生度。当下部再生液与上部顶压压力平衡时,再生液经过中间排水装置的8根支管上的小孔流向母管,排出交换器体外,此过程中在各支管与外排水之间形成虹吸现象,所以再生液所再生的树脂只是在中排支管以下的部分。

经查找资料［1］,在不改动交换器内部结构,在不影响树脂层反洗膨胀高度情况下,中排支管上小孔面积、流速均大于中排母管面积四倍以上的情况下,将中排母管与支管间的连通管缩短150mm,把原有固定中排支管用的两根槽钢左与右对换后翻面使用(原固定支管的槽钢眼朝下,翻面后眼朝上)。将缩短后的中排支管固定在槽钢之上,(原是中排支管在槽钢之下)。经过上述改造后,交换器内树脂的可利用率提高了,增加制水量,延长了工作周期等等。

5 效益分析

5.1 增加可利用树脂

由于中排母管与中排支管间的距离缩短了150mm,那么交换器中树脂的工作层即增加150mm,化学水工段使用的阴、阳离子交换器直径均为2500mm单台交换器可利用树脂增加0.735m3五台阳床共计增加可利用树脂3.68m3(弱阳树脂单价29000元/吨),约合10万元。五台阴床共计增加可利用树脂3.68m3(弱阴树脂单价31200元/吨),约合11.5万元。

5.2 树脂量增加再生液用量不增

改造后交换器中树脂量增加,但再生液用量不增加,其原因是利用了双层床逆流再生的优点和强、弱树脂不同的离子选择性顺序,强树脂需要纯度较高的再生液,而若树脂只需再生强树脂后的再生液就很容易将其再生,所以不会增加再生液的耗量。

5.3 延长工作周期增加制水量

交换器树脂量的增,若强、若树脂按比例配置后,阳离子交换器单台制水量每周期增加约8.3%,(阳床平均周期制水量2800吨)。阴离子交换器单台制水量每周期增加约7.5%,(阴床平均周期制水量3800吨)。经测算,阳床每周期多制水230吨,阴床每周期多制水280吨。单台阳床每年平均使用108周期,阴床平均每年使用84周期。五台阳床每年多制水124000吨,五台阴床每年多制水117600吨。制117600吨一级除盐水需用31%盐酸100吨,42%氢氧化钠45吨。