脱盐水混床树脂更换及运行小结

王 鹏，于 磊，万 浩，毕凤红，宋 飞

（山东铁雄新沙能源有限公司，山东巨野 274900）

1 脱盐水工艺简述

源水由蓄水池絮凝沉淀和杀菌处理后进入脱盐水预处理，脱盐水前后分两期建设，预处理先投加杀菌剂、絮凝剂后，一期进入多介质过滤器，二期进入盘式过滤器，预处理后经袋式过滤器（10µm）、10µm保安过滤器进入超滤装置，超滤产水进入超滤水箱，依次通过升压泵、5µm保安过滤器、高压泵进入反渗透，在升压泵后投加反渗透阻垢剂和还原剂，反渗透的产水通过脱碳风机流入中间水箱，一部分产水作为一级脱盐水供往锅炉房、余热锅炉、化产和甲醇等，另一部分产水通过中间水泵进入二级反渗透和混床进一步精制，得到二级脱盐水进入水箱，由二级脱盐水泵加压供干熄焦和LNG装置。

2 混床的工作原理

混床是混合离子交换柱的简称，所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下，一般阳、阴树脂装填的比例为1∶2或1∶1.5，可按不同树脂选择。同步再生式混床在运行及再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。

混床包括混合离子交换器和体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴（阳）树脂再生器、树脂贮存塔、混杂树脂塔和酸碱再生设备。产水量为0.5~98t/h。阳床装载强酸阳离子交换树脂，阴床装载强碱阴离子交换树脂，装载高度一般在1 000~2 400mm，逆流再生固定床树脂顶层有200mm厚压脂层树脂。

3 脱盐水指标

1）一级脱盐水指标：电导率＜5µS/cm、硬度＜0.005mmol/L、Cl-＜20mg/L；

2）二级脱盐水指标：电导率＜0.2µS/cm、硬度＜0.002mmol/L、Cl-未测出。

4 混床装填及处理

4.1 混床装填的工序

确认混床内部花板和布水器的水帽已紧固且完好，把混床顶部人孔打开，通过进水阀向容器内加水至容器的1/3处，以缓冲在加树脂时，树脂对水帽的冲击；加201×7阴树脂高度1 000mm，阳树脂001×7高度500mm，依次装入，填完后抹平，以中排支管为阳树脂基准线和布碱支管以下200mm为阴树脂基准线，将顶部人孔恢复，试水压0.6MPa，保持45min，确认密封面无渗水方可投入使用。

4.2 新树脂预处理

新树脂中含有杂质，当树脂与水、酸、碱接触时，这些杂质（如磺酸、胺类等）会进入溶液，污染出水水质及影响树脂的工艺性能；因此，新树脂在使用之前应进行预处理，以除去新树脂表面的可溶性或小颗粒杂质，预处理程序如下。

（1）浸泡：向混床充满水，关闭所有阀门，新树脂浸泡4~8h。

（2）浸泡完后，先正洗30min（50~60m3/h），再反洗30min（30~50m3/h）。

（3）用盐酸泡：进酸前把水放至阴树脂上10cm处。开混床进酸阀，反洗排放阀，开再生泵，进酸量1.8m3/h，水10m3/h，冲洗处理2h后，关闭所有阀门，浸泡4~8h，将液位放至阴树脂上10cm处，开中间水泵、快冲进水阀、正排阀，冲洗约90min，出水pH根据混床进水水质确定。

（4）用氢氧化钠浸泡：排水至阴树脂上10cm处，开进碱阀、开中排阀（逆流阀）15min，关闭中排阀，开正排阀，直至进碱完毕，进碱流量4.2m3/h，水18m3/h，冲洗处理60min后，关闭所有阀门，浸泡4~8h，放水至阴树脂上10cm处，然后开中间水泵、快冲进水阀，待水灌满后，开正排阀，冲洗90min，至pH近中性。

（5）碱液液位不能低于阴树脂，即保持液位不低于阴树脂上10cm处。如果出现低的情况，关闭出水阀、开排气阀，灌水5~10min 后再关闭排气阀，开排水阀，如此达到要求的液位。

96初次再生混床时，按正常再生步骤，将进酸碱时间延长至90min，慢冲时间延长至60min，正冲结束时，取水样分析pH、电导率、SiO2达标。

4.3 混床再生

（1）反洗预分层：关闭进水阀、产水阀、手动产水阀和树脂捕捉器的排污阀；打开反洗进水阀、反洗排水阀，启动中间水泵，使树脂处于充分流动状态，将破碎的树脂反冲洗掉。用手动反洗阀来控制反洗流量，以正常颗粒树脂不被水流冲出为准，反洗终点以阴、阳树脂基本分层为止，时间约600s。

（2）排水：开排气阀、正排阀排水至树脂层上10cm处，时间60s，关闭所有阀门。

（3）进碱：打开混床进碱阀、正排阀，排气阀、碱计量箱碱阀、混床再生碱水阀，启动再生泵，让阴树脂完全失效，增加阴、阳树脂比重差，使阴、阳树脂完全分层，时间600s。

（4）反洗分层：目的是将阴阳两种树脂彻底分离，关闭碱水阀、混床进碱阀、中排阀，开反洗进水阀、反洗排水阀、一台中间泵，以适当流速进行反洗分层，反洗终点以阴、阳树脂交界处彻底分层为止，反洗结束时应缓慢关闭手动反洗阀，使树脂颗粒逐步沉降，以达到最佳的分层效果，时间1 800s。

（5）静置：关闭所有阀门（开排气阀或反排阀放气），观察罐体上、下视镜，待阴、阳树脂完全分层，时间180s。

（6）二次排水：开排气阀、正洗排放阀排水至树脂层上100mm处，时间由实际情况定，后关闭所有阀门。

（7）预喷射：关闭反洗手动阀，打开中排阀、混床进酸、进碱阀、混床再生酸水、碱水阀，启动再生泵，进水约180s。

（8）进酸碱：采用同步再生法，打开酸碱计量箱酸、碱注入阀，再生时间为1 800s。

（9）置换：关闭计量箱酸、碱注入阀，置换清洗，时间约1 800s。

（10）置换后排水：关闭上一步阀门及水泵，打开反排阀、正排阀，确认容器内水位排至树脂层上200mm位置处。

（11）再生混合：关闭正排阀，打开排气阀，进气阀；进气压力控制在0.15MPa，混合时间1200s（确认容器内两种树脂已充分混合）后停气，关闭进气阀、反排阀、排气阀；立即快速排水，使树脂层快速下落。

（12）再生灌水：开进水阀、排气阀，启动一台中间水泵灌满水。

（13）再生正洗：开正排阀，关闭排气阀，启动中间水泵，对混床进行正冲，以120m3/h的流速正洗，直至出水的电导率和硅酸含量合格。

4.4 运行

（1）打开混床进水阀、排气阀，当水充满设备时打开下排阀，关闭排气阀，控制正洗流速同工作流速，至出水电导达到设定值，即转入制水。

（2）打开混床产水阀，关闭下排阀，调整至正常产水流量，当产水量达到规定的设定值或电导超过设定值，即制水周期结束。

（3）停止操作：关闭混床进、出水阀门。

（4）倒车操作：开启备用混床，停需处理的混床；（5）混床再生时应注意事项：

①反洗时，应密切注意上部监视孔树脂松动情况，在反洗排水管处取样观察有无树脂跑出，据此调整反洗流量到最佳。②反洗过程中，应注意树脂是否结块或分层不明显的现象，如出现这些现象，可进少量碱液，由上部进碱门进入，当底部排水门出碱沫时，停止进碱，浸泡15min，其目的是促进分层。③再生过程中，应注意排水中是否有树脂，如果有树脂应立即停止再生，检查底部排水装置或中排装置。④再生时注意交换器内液位情况。⑤再生时注意观察酸碱计量箱的液位情况，如果发生回升，应调整进酸碱和喷射器进水阀门及再生是否上水。⑥再生时控制好再生液的浓度、流速、时间，再生过程中不允许进入空气，以免影响再生效果。⑦应先停再生泵，然后关闭再生液阀门、喷射器进水阀门，以防浮子流量计和喷射器破裂。⑧混合树脂时，严格控制水位在树脂层上100~200mm，以免树脂干混，影响混合效果，同时防止跑树脂。

5 树脂更换和混床检修

5.1 树脂更换

一期脱盐水两台混床树脂已使用近三年，树脂产水性能下降，为确保一级除盐水稳定达标，需要更换已经到了使用周期的树脂，编制了更换方案，明确了责任人员和需要准备工器具。

5.1.1 更换准备工作

（1）拆装树脂人员6名到位；脚手架搭设至1#混床上部人孔处，准备盛废旧树脂的吨袋、需要的叉车及托盘运到现场备用。

(2)更换树脂前将一级除盐水箱、二级除盐水箱、一二级中间水箱保持高液位，开启备用混床，停需要更换树脂的混床，将设备内水放空。

(3)待水放空后，拆除下部检修口的盲板盖，将预制好的带阀门的弯头安装在混床下部检修口。

5.1.2 施工步骤

下部检修口处放好盛装旧树脂的吨袋，打开的阀门让罐内树脂自然流淌出来，2人协作持续，当树脂流动较慢时，打开进水阀反冲内壁残留树脂，吨袋满后用叉车将满吨袋移走更换空吨袋，将旧树脂吨包存放在指定位置。旧树脂清除，用时3h完成。旧树脂清理完成后用水冲洗罐内壁，并检查底部水帽及酸碱分布器。确认罐内壁附件完好后，进行充装新树脂，将新树脂放至叉车托盘上，从上部人孔处装填新 树脂。

（1）下水帽检查：首先倒入10袋阳树脂，关闭人孔，向树脂注水，同时底部排水20~30min，用80 目的筛网在排水口拦截，观察是否有树脂漏出，如果有个别小颗粒，属于正常现象；

如果有大颗粒而且树脂较多，说明混床下滤板有漏点，应把树脂和水放出，检查下滤板焊缝和水帽，查找原因并处理，再按照上面的方法检测，直至确定负荷要求。

（2）上布水器检查：将树脂全部装入树脂柱，关闭人孔，然后从树脂柱底部进水，从树脂柱上部排水20~30min，用80 目筛网在排水口拦截，检查方法同下水帽，直至确定符合要求。

（3）中间排水口检查：树脂柱从上部和下部同时进水，中排口出水。用80 目以上的筛网在排水口拦截，检查方法同下水帽，直至确定符合要求。

5.1.3 新树脂装填高度

阳/阴=500/1 000mm，用时6h完成，单柱装填2m3001×7MB树脂，3.75m3201×7MB，装填完成后，封闭人孔。

5.2 树脂更换后的再生

（1）树脂初次再生出现了不分层的问题，阴阳树脂抱团掺混现象严重。1#混床新树脂安装完毕后，在厂家技术人员的指导下，进行反冲洗、气洗约30min后，转入再生，按照程序第一步进碱失效冲洗合格后进行分层，但阴阳树脂无法分层，通过观察镜发现树脂有抱团现象，随即进行反冲洗、气洗6次，仍无法分层。

（2）树脂不分层分析：树脂抱团一般是指阳离子树脂会释放出氢离子，而阴离子树脂则会释放出氢氧根离子，这两种离子相遇时就会结合成水分子，阳离子树脂在失去一些阳离子之后，就会呈现出负电性，而阴离子则是相反的，这两种树脂会相互吸引，之后会导致两种树脂会成为团状，且不容易分离，一些碎的树脂和悬浮物也会增大树脂抱团的概率，新树脂保护液中普遍存在的甘油也会造成树脂抱团现象。

（3）采取的措施：通过分析判断和兄弟厂家交流，认为需要对树脂进行彻底的清洗浸泡，清除树脂自身携带的其他干扰物质，再恢复正常使用程序。因此采用了正常再生的酸碱量投加30min，浸泡10h后，再次进行冲洗至中性，正常再生后分层明显。2#混床树脂更换完成后，直接按照此方法进行了浸泡，一次性再生成功。

（4）树脂更换前后的再生周期和产水量分别如表1和表2所示。

表1 树脂更换前后再生周期对比表

表2 树脂更换前后产水水质对比表

5.3 混床检修

一期混床设备是2008年投入运行，中排阀的内部密封垫是氟橡胶的，长期使用出现老化，再生开中排阀时出现泄漏树脂情况，需要更换密封垫。

（1）更换密封垫前，车间相关管理人员、机修人员到现场查看情况，确定检修方案，检修用具等。提前一天将工器具、安全绳、安全带、空呼器、编织袋（带内袋）、钢板、脚手架等在现场贮备好。

（2）提前将二级脱盐水箱补满，检修期间减少二级用水量，将二级混床产水作为一级混床产水的备用，并将一级脱盐水箱、二级脱盐水箱、一二级中间水箱保持高液位，将备用混床再生后进行倒换。

（3）开启备用混床，停运需要检修的混床，将设备内水放空；拆开检修孔加装阀门弯头开始拆树脂；树脂转入有内袋的编织袋，防止树脂脱水及受到外界不可逆污染。将树脂拆到中排位置，检修人员进入罐内检查，确认是中排位置过滤器的垫片老化损坏，更换为硅胶垫片，更换完毕后，少量进水查看中排无漏树脂情况进行回装树脂，回装完毕后再生成功备用。

6 结束语

通过对脱盐水混床的运行总结和故障处理，特别是更换新树脂的过程，减少因树脂更换带来的对系统影响，可以更好地实现脱盐水装置的长周期高效运行。