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重慶市汇丰娱乐氯堿化工有限公司關於螯合樹脂塔最佳再生周期探討

作者:胡洪銘瀏覽次數: 日期:2016年7月11日 15:30

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

重慶市汇丰娱乐氯堿化工有限公司離子膜法燒堿裝置能力為15萬噸/年,現已經投入生產,因受金融危機等影響,現生產規模為5萬噸/年。二次鹽水的精製采用的南通久信螯合樹脂塔,漂萊特S930/4757螯合樹脂,兩塔流程,串聯運行,當首塔需要再生時,一塔運行,再生完成後上線串聯運行。樹脂塔直徑為3m,單塔樹脂裝填量9.89m3,以出去鹽水中的Ca2+,Mg2+,Fe2+,Mn2+,Si2+,Sr2+,Ni2+等重金屬離子。設計樹脂塔每24小時進行再生,再生12小時完成,完成後作為保護塔參與運行。為保證樹脂塔再生完全,加入的酸堿量都是過量的,產生的酸堿廢水都排入了汙水池。

公司現在已經進入平穩生產,怎樣節能降耗成了公司的一大研究課題。二次鹽水工序的再生廢水是氯堿企業汙水排放的主要來源,而且再生一次費用相對較高,怎樣使二次鹽水裝置更加合理運行,並且挖潛出裝置的最大經濟效益和最小的環保排放,成為了一個重要研究科題。本文旨在研究裝置不變的情況下螯合樹脂塔的最佳再生時間,時間延長了,單位時間內的廢水排放量就小了,經濟效益和環保都提上去了。

二、再生周期的分析

樹脂塔的再生周期是指從作為首塔運行開始到下線再生所需要的時間,理論上,樹脂達到飽和狀態就再生,再生的計算公式為:

再生周期=樹脂工作交換容量×樹脂量/負荷濃度

樹脂工作交換容量=樹脂全交換容量×再生交換率×樹脂利用率

負荷濃度=介質流量×雜質含量

全交換容量:表示每單位數量樹脂能進行離子交換反應的化學基團的總量。

工作交換容量:表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力,它與樹脂種類和全交換容量,以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關。

再生交換容量:表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量,表明樹脂中原有化學基團再生複原的程度。

再生交換率:再生交換容量與總交換容量的比值,通常為5090%(控製在7080%)。

樹脂利用率:工作交換容量與再生交換容量的比值,通常為3090%

從此式中可以看出,在裝置不變的情況下,再生周期與樹脂全交換容量,再生交換率,樹脂利用率成正比,與介質流量(生產負荷)和雜質含量成反比。下麵對這幾個因素進行逐一分析:

1、樹脂的工作交換容量與樹脂的種類、全體積交換容量、再生效率、樹脂利用率有關,樹脂的種類和全體積交換容量由購買的樹脂決定,如漂萊特S930/4757螯合樹脂的全體積交換容量(Ca2+)≥1.3meq/ml() ,當然在運行過程中,樹脂可能接觸到遊離氯被氧化破壞或Fe等重金屬的汙染造成樹脂的衰減,樹脂全交換容量就會降低。再生效率取決於再生效果的好壞,如果再生時再生劑量控製不好,造成再生不完全,再生效率低下。樹脂利用率與當時工作條件有關,如果溫度、壓力、PH等控製得好,達到樹脂的最佳操作條件,那麽樹脂的利用率將比較高。

2、介質流量與生產負荷有關,在裝置規模不變的情況下,生產負荷越大,介質的流量也就越大。

3、雜質含量與前端處理有關,如果前端處理得好,那麽雜質含量就相對低下。

從以上理論分析可以看出,在二次鹽水裝置不變的條件下,如果降低了負荷生產,那麽相應的再生周期就需要延長;如果一次鹽水處理質量較好,也可以延長再生周期;如果工作條件控製得好,提高了樹脂的利用率,也可以延長再生時間;如果再生過程中,再生得好,再生率高,也可以延長再生的時間。

三、再生周期計算和實踐

1、已知數據

裝置規模:15萬噸/100%NaOH

生產規模:5萬噸/100%NaOH

鹽水流量:60m3/h

雜質含量(以總Ca2+計算)≤5mg/l

使用樹脂:S930/4757螯合樹脂

全體積交換容量(Ca2+)≥1.3meq/ml()

Ca的克當量:20g

再生交換率:7080%

樹脂利用率:3090%

樹脂塔直徑:3m

樹脂裝填高度:1.4m

2、再生周期計算

再生周期=樹脂全交換容量×再生交換率×樹脂利用率×樹脂量/介質流量×雜質含量=1.3×20×70%×30%×3.14×1.5×1.5×1.4×1000/60×5=180小時

而實際再生周期為24小時,相差了7.5倍,相當於增加7.5倍的成本和7.5倍的廢水排放量。

3、實際改進

在上麵的計算數據出來後,我司立即進行了實踐,延長了再生時間,分析頻次變為2小時一次,在第5天的時候,每次的分析結果都比較好,Ca2++Mg2+都小於20ppb,在第6天的時候怕樹脂塔靜壓影響,進行了再生,也就是再生周期改為了120小時再生。按照此再生周期運行了4個月,進行了全方位的跟蹤分析,鹽水質量,樹脂效果都比較良好。

四、再生過程和經濟分析

經過一個再生周期運行,第一級螯合樹脂塔需要進行脫機再生,因現在隻有兩塔運行,所以每次再生過程隻需12小時,再生完後立即投入運行。螯合樹脂塔再生過程見表一,每次再生廢液排放及處理費用如表二。鹽水流量為60m3/h

從表一中可以看出,3m直徑的樹脂塔每再生一次需排放的廢液高達142.3m3,其中耗酸3.6m3(31%),耗堿3.3m3(32%)。能回收利用的不計入成本,從表二中可以看出隻是再生廢液排放和處理費用就高達6120.85元,所以減少再生的次數,可以有效的減少排放和降低成本。

汇丰娱乐從24小時一次改為120小時再生一次,一年工作8000小時,每年可以減少廢水排放37947 m3,節約成本163萬元。

五、結論

通過以上分析可以發現,找準樹脂塔的最佳再生周期,可以最大程度的利用樹脂,並且可以節約再生成本,降低環保排放。將影響最佳再生周期的因素總結如下:

1、好的穩定的一次鹽水質量。一次鹽水雜質越少,再生周期就越長,雜質含量穩定,就更容易接近最佳再生周期。

2、根據不同負荷的鹽水流量調整相應的再生周期。在相同的裝置下,因為負荷不同,鹽水流量也不一樣,這時再生周期也不一樣,需要跟隨調整。

3、控製好二次鹽水的工作條件,提高樹脂的利用率。在樹脂提供的最佳溫度、壓力、PH等條件下運行,樹脂的利用率將會更高,樹脂的再生周期也將會更長。

4、再生程序科學合理,與實際吻合,提高再生率。加酸、加堿、純水洗滌的濃度、流量、時間一定要計算好,既要保證樹脂再生效果好,又不要多加酸堿,增加排放量。

5、分析準確,增加分析頻次。分析是眼睛,隻有通過它才能了解最真實的情況正確。

參考文獻:

1】劉誌新,羅桂花,螯合樹脂塔再生及降耗措施探討[J],氯堿工業,1996,(7):5-6

2】李傑,提高螯合樹脂塔運行能力措施,中國氯堿,20097):14-15

3】王方,離子交換樹脂標準手冊,北京:中國標準出版社,2003.610-15

所屬類別: 技術資料

該資訊的關鍵詞為:樹脂交換容量 再生周期 螯合樹脂塔