离子膜树脂塔优化改造运行小结

邵 芳，周红燕

（石河子天域新实化工有限公司，新疆 石河子 832000）

石河子天域新实化工有限公司的设计总规模为24万t/a聚氯乙烯，配套18万t/a离子膜烧碱装置，此装置中较为重要的设备离子膜螯合树脂塔的工艺控制主要是基于横河DCS控制系统予以实现的顺序控制，控制方式以自动与半自动两者兼顾。树脂塔的运行与控制对离子膜碱的产品质量有着非常重要的影响，经过合理控制可以对产品质量起到非常有利的促进作用。

1 工艺改造概述

1.1 树脂塔装置运行过程的生产现状

原有再生塔在等待的过程中经常出现塔中压力超高造成泄漏的状况，经过对再生流量及树脂塔压力的控制树脂塔运行状况有了很大的改善。具体生产工艺为：从界区外送来的过滤后50℃约含（305±5）g/LNaCL的盐水以150 m3/h的流量送入盐水过滤槽，由过滤盐水泵送入盐水加热器中升温至55～65℃后送入离子交换树脂塔。通过离子交换，使盐水中Ca2+，Mg2+等多价离子的含量小于规定值。从离子交换树脂塔出来的二次盐水被送入电解工序的盐水高位槽。

1.2 树脂塔装置工艺技术概述

该控制单元共有2套盐水吸附系统，每套各有3台离子交换树脂塔，塔内装填有螯合树脂。3台离子交换树脂塔轮回式运转，2台在线运转，剩下的1台离线进行螯合树脂再生。第1台离子交换树脂塔的作用是除去多价离子，第2台起保护作用。离子交换树脂塔每运行48 h进行自动切换下线再生。主要分为9个控制步序：水洗、反洗、酸再生、二次水洗、NaOH再生、再水洗、等待一、置换、等待二。其中水洗的过程主要将下线塔中的剩余盐水用纯水置换，将纯水从塔顶引入，使废盐水回收到废水槽中；反洗的过程是将水从塔底进入，再将废水排到离子交换树脂捕集器；酸再生过程是将被纯水稀释后的盐酸送入塔进行树脂再生，二价金属离子被H+置换出来，再将废水排到废水槽（D-165）中；水洗的过程是将塔中剩余的盐酸通过纯水置换，NaOH再生过程是将被水稀释的烧碱送入塔进行树脂再生，再将H+由Na+置换出来后将废水排到废水槽D-166中，上述工序中，以水洗与酸再生较为重要。

通过树脂的再生，每台塔48 h再生一次。2个运行塔中的前塔运行48 h后下线再生，再生塔下线后需要24 h，其中再生9.75 h，两次等待共用14.25 h，在整个再生过程中经常会出现塔内压力超高，管线和法兰或调节阀处泄漏的现象。

2 树脂塔存在的技术问题与改造方案

2.1 工艺技术问题

在一、二期共6台树脂塔塔内压力的变化曲线得出压力变化情况，以一期A/B/C 3台树脂塔压力变化为例，水洗阶段需要时间1.0 h，树脂塔压力为0.01 MPa，NaOH再生等待13.25 h树脂塔压力为0.27 MPa，盐水填充等待二过程树脂塔压力为0.21 MPa，其余运行阶段运行塔压力始终在0.2 MPa左右。

通过对运行塔和再生塔塔内压力的观察发现运行塔在运行过程中塔内基本无压力，树脂塔中的再生塔在再生的9个步骤中，只有在等待一和等待二的过程中压力会逐渐升高，会升高至0.2 MPa左右，与运行塔压力相当。再生塔在等待过程中压力会出现升高的现象。一期A塔等待一运行时间13.25 h，在这期间A塔压力逐渐由0升高至0.22 MPa，通过对再生过程的塔上压力表的变化可以得出在等待的过程中由于密封塔内压力超高导致塔体或进出口管线泄漏。

2.2 技术问题的解决方案

更改树脂塔顺控程序，解决树脂塔等待过程中压力过高的状况。在离子膜法烧碱生产中，盐水精制工序的树脂塔吸附、再生过程运用了DCS系统的顺控功能，按照预定的时间实现自动控制，采用了步控功能块中的步序号的设置，改变了以往系统中繁琐操作，每个步骤都设定一个计时器，当前计时器（CTUP）溢出后（时间到），自动执行下一个步骤，整个过程由DCS自动控制的26个开关阀和3个调节阀自动完成。

2.3 技术问题的实施情况

通过对一、二期树脂塔KV167A/B/C 3台切断阀在等待一和等待二的状态改变，由程序自动完成控制状态由原来的关状态更改为开状态，即使等待中的塔内压力逐渐升高但是通过连通阀可以往树脂捕集器泄压，使塔与外界联通，塔内压力始终保持在零压力。

3 改造前后效果对比分析

改造前离子膜二次盐水工序一、二期共6台树脂塔，在再生塔的等待一与等待二状态下，塔内压力会持续升高，对树脂塔的管线及树脂造成一定程度的破坏。改造后，解决了等待过程中压力升高的现象，使再生过程中塔内压力也保持在零压力的状态。通过对6台塔增加压力表远传显示报警后，中控人员可以随时观察运行塔与再生塔的压力变化，以便调整树脂塔的运行状况，通过程序更改后在树脂塔再生的过程中塔内的压力得以改善，取得了良好的改造效果。

4 结语

通过此次对膜树脂塔工艺管线及运行程序的控制改造，更加保证了离子膜电解设备的安全运行，避免造成离子膜的损耗。实际应用结果表明：该系统控制平稳、操作方便、响应迅速，既可以自动控制螯合树脂塔也可以切换成人工控制模式，提高了系统的自动化程度和安全性。该系统在制碱生产过程中，可长时间连续运行，离子膜制碱的二次盐水质量达标且稳定，为企业的安全生产提供了保障。