螯合樹(shù)脂塔的最佳再生周期

胡洪銘

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶長(zhǎng)壽401221）

螯合樹(shù)脂塔的最佳再生周期

胡洪銘

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶長(zhǎng)壽401221）

分析了螯合樹(shù)脂塔的再生周期和影響再生周期的因素，通過(guò)計(jì)算和再生經(jīng)濟(jì)分析，找到樹(shù)脂塔的最佳再生周期，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。

樹(shù)脂交換容量；再生周期；螯合樹(shù)脂塔

重慶市映天輝氯堿化工有限公司離子膜法燒堿裝置能力為15萬(wàn)t/a，因受金融危機(jī)等影響，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模為5萬(wàn)t/a。二次鹽水的精制采用南通久信螯合樹(shù)脂塔，漂萊特S930/4757螯合樹(shù)脂，兩塔串聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)首塔需要再生時(shí)，一塔運(yùn)行，再生完成后上線串聯(lián)運(yùn)行。樹(shù)脂塔直徑為3 m，單塔樹(shù)脂裝填量為9.89 m3，以除去鹽水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Si2+、Sr2+、Ni2+等重金屬離子。樹(shù)脂塔每運(yùn)行24 h進(jìn)行再生，再生12 h后作為保護(hù)塔參與運(yùn)行。為保證樹(shù)脂塔再生完全，加入的酸堿都是過(guò)量的，產(chǎn)生的酸堿廢水都排入污水池。

1 再生周期

樹(shù)脂塔的再生周期是指從首塔運(yùn)行開(kāi)始到下線再生所需要的時(shí)間。理論上，樹(shù)脂達(dá)到飽和狀態(tài)就需再生，再生的計(jì)算公式為：

再生周期=樹(shù)脂工作交換容量×樹(shù)脂量/負(fù)荷濃度

樹(shù)脂工作交換容量=樹(shù)脂全交換容量×再生交換率×樹(shù)脂利用率

負(fù)荷濃度=介質(zhì)流量×雜質(zhì)含量

全交換容量表示每單位數(shù)量樹(shù)脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。工作交換容量表示樹(shù)脂在一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)脂種類(lèi)、全交換容量以及工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。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(shù)脂的交換容量，表明樹(shù)脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。再生交換率表示再生交換容量與總交換容量的比值，通常為50%～90%（控制在70%～80%）。樹(shù)脂利用率表示工作交換容量與再生交換容量的比值，通常為30%～90%[3]。

在裝置不變的情況下，再生周期與樹(shù)脂全交換容量、再生交換率、樹(shù)脂利用率成正比，與介質(zhì)流量（生產(chǎn)負(fù)荷）和雜質(zhì)含量成反比。

（1）樹(shù)脂的工作交換容量與樹(shù)脂的種類(lèi)、全體積交換容量、再生效率、樹(shù)脂利用率有關(guān)，不同型號(hào)的樹(shù)脂全體積交換容量不同。在運(yùn)行過(guò)程中，樹(shù)脂可能接觸到游離氯被氧化破壞或被Fe等重金屬污染造成樹(shù)脂的衰減，樹(shù)脂全交換容量就會(huì)降低。再生效率取決于再生效果，如果再生時(shí)再生劑量控制不好會(huì)造成再生不完全，再生效率低下。樹(shù)脂利用率與當(dāng)時(shí)工作條件有關(guān)，如果溫度、壓力、pH值等控制得好，達(dá)到了樹(shù)脂的最佳操作條件，樹(shù)脂的利用率則較高[2]。

（2）介質(zhì)流量與生產(chǎn)負(fù)荷有關(guān)，在裝置規(guī)模不變的情況下，生產(chǎn)負(fù)荷越大，介質(zhì)的流量也就越大。

（3）雜質(zhì)含量與前端處理有關(guān)，前端處理得好，雜質(zhì)含量則較少。

從以上分析可以看出，在二次鹽水裝置不變的條件下，降低生產(chǎn)負(fù)荷、提高一次鹽水質(zhì)量、控制好工作條件可提高樹(shù)脂的利用率，延長(zhǎng)再生周期。

2 再生周期計(jì)算

2.1 計(jì)算

已知裝置規(guī)模：15萬(wàn)t/a；

生產(chǎn)規(guī)模：5萬(wàn)t/a；

鹽水流量：60 m3/h；

雜質(zhì)含量（以總Ca2+計(jì)算）≤5 mg/L；

使用樹(shù)脂：S930/4757螯合樹(shù)脂；

全體積交換容量（Ca2+）≥1.3 meq/mL（濕）；

Ca的克當(dāng)量：20 g；

再生交換率：70%～80%；

樹(shù)脂利用率：30%～90%；

樹(shù)脂塔直徑：3 m；

樹(shù)脂裝填高度：1.4 m。

再生周期=樹(shù)脂全交換容量Ca的克當(dāng)量×再生交換率×樹(shù)脂利用率×樹(shù)脂量/介質(zhì)流量×雜質(zhì)含量= 1.3×20×70%×30%×3.14×1.5×1.5×1.4×1000/60×5= 180（h）。

而實(shí)際運(yùn)行再生周期為24 h，相差了6.5倍，相當(dāng)于增加6.5倍的成本和廢水排放量。

2.2 實(shí)際改進(jìn)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)中延長(zhǎng)了再生時(shí)間，分析頻次變?yōu)?次/2h，第5天的分析結(jié)果為w（Ca2++Mg2+）小于20×10-9，第6天再生周期改為120 h。按照此再生周期運(yùn)行4個(gè)月，進(jìn)行了全方位的跟蹤分析，鹽水質(zhì)量、樹(shù)脂效果都比較好。

3 再生過(guò)程和經(jīng)濟(jì)分析

經(jīng)過(guò)1個(gè)再生周期的運(yùn)行，第一級(jí)螯合樹(shù)脂塔需要脫機(jī)再生，因只有兩塔運(yùn)行，每次再生過(guò)程只需12 h，再生后立即投入運(yùn)行。螯合樹(shù)脂塔再生過(guò)程見(jiàn)表1、每次再生廢液排放及處理費(fèi)用見(jiàn)表2，鹽水流量為60 m3/h。

從表1可看出，3 m直徑的樹(shù)脂塔每再生一次需排放的廢液多達(dá)142.3 m3，耗酸（31%）3.6 m3，耗堿（32%）3.3m3。能回收利用的不計(jì)入成本，從表2可看出，僅再生廢液排放和處理費(fèi)用就高達(dá)6120.85元，所以，減少再生次數(shù)可有效地減少排放和降低成本。

再生周期從24 h/次改為120 h/次，一年工作8 000 h，每年可以減少?gòu)U水排放37 947 m3，節(jié)約成本163萬(wàn)元。

表1 螯合樹(shù)脂塔再生過(guò)程（T-1501A/B）

表2 再生廢液排放及處理費(fèi)用

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，找準(zhǔn)樹(shù)脂塔的最佳再生周期，可以最大程度地利用樹(shù)脂，節(jié)約再生成本，減少環(huán)保排放量。

影響最佳再生周期的因素包括：（1）合格穩(wěn)定的一次鹽水質(zhì)量。一次鹽水雜質(zhì)越少，再生周期就越長(zhǎng)，雜質(zhì)含量越穩(wěn)定，更容易接近最佳再生周期。（2）根據(jù)不同負(fù)荷的鹽水流量調(diào)整相應(yīng)的再生周期。在相同裝置下，負(fù)荷不同，鹽水流量和再生周期也不一樣，需要及時(shí)調(diào)整。（3）控制好二次鹽水的工作條件，提高樹(shù)脂的利用率。在樹(shù)脂提供的最佳溫度、壓力、pH值等條件下運(yùn)行，會(huì)提高樹(shù)脂的利用率，樹(shù)脂的再生周期也會(huì)更長(zhǎng)。（4）再生程序科學(xué)合理，與實(shí)際吻合，可提高再生率。加酸、加堿、純水洗滌的濃度、流量、時(shí)間一定要計(jì)算好，既要保證樹(shù)脂再生效果好，又不要多加酸堿增加排放量。（5）分析準(zhǔn)確，增加分析頻次。

［1］劉志新，羅桂花.螯合樹(shù)脂塔再生及降耗措施探討［J］，氯堿工業(yè)，1996，（7）：5－6.

［2］李杰.提高螯合樹(shù)脂塔運(yùn)行能力措施.中國(guó)氯堿，2009（7）：14－15.

［3］王方.離子交換樹(shù)脂標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)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