陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂運(yùn)行故障分析及處理方法

李定軍

（貴州金宏化工有限責(zé)任公司氯堿廠，貴州 安龍 552401）

陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂運(yùn)行故障分析及處理方法

李定軍

（貴州金宏化工有限責(zé)任公司氯堿廠，貴州 安龍 552401）

介紹了陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的故障及其原因。經(jīng)過(guò)處理后，混床出水pH值達(dá)到了工藝要求，混床使用周期也達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

陰陽(yáng)離子交換；樹(shù)脂；運(yùn)行；故障；處理方法

貴州金宏化工有限責(zé)任公司是河南煤化控股的子公司，年產(chǎn)10萬(wàn)t離子膜燒堿、12萬(wàn)t PVC，金宏化工現(xiàn)有1套150 m3/h的陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床及配套設(shè)施，純水主要供應(yīng)本公司氯堿分廠、鍋爐發(fā)電廠及電石法PVC分廠。公司自2003年開(kāi)始建設(shè)，2006年初局部試車成功，2006年5月順利投產(chǎn)。

1 純水制備流程

純水的制備流程是地下水→緩沖原水池→多介質(zhì)過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→保安過(guò)濾器→反滲透→除CO2風(fēng)機(jī)→中間緩沖池→陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床→純水貯水池。地下水含鹽量為350～400mg/L，硬度為400～500 mg/L，總堿度為200 mg/L，屬于中等含鹽、高硬度、高堿度地下水。所用陰陽(yáng)樹(shù)脂分別為201×7 和 001×7，其樹(shù)脂充裝比為 2∶1，陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以燒堿和鹽酸作為再生液。

2 陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床的設(shè)備運(yùn)行情況

2臺(tái)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床交替使用，運(yùn)行初期，混床壓力均小于0.2 MPa，樹(shù)脂捕集器未有樹(shù)脂流出現(xiàn)象，出水pH為6.5～7.8，電導(dǎo)1 us/cm以下的使用周期穩(wěn)定在10～12天，完全符合工藝用水及設(shè)計(jì)要求。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，從2009年10月起，混床使用周期逐漸縮短，再生頻率增加，混床出水pH值開(kāi)始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，幾乎穩(wěn)定在5.0～6.5，有時(shí)甚至低于5.0，純水產(chǎn)量也相應(yīng)降低，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)安全生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量。

3 混床使用周期縮短，再生頻率高的原因分析

混床使用周期縮短，再生頻率增高，不僅增大操作強(qiáng)度、而且導(dǎo)致再生液的消耗增高和樹(shù)脂破碎幾率的大大加大。

（1）樹(shù)脂被金屬離子污染。氯化氫合成爐冷卻水（純水）回收至純水站中間緩沖池，直接進(jìn)入陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混床制備純水，由于回收水中鐵離子含量較多，造成部分樹(shù)脂金屬中毒，中毒樹(shù)脂主要呈現(xiàn)紅棕色，導(dǎo)致陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換容量下降。

（2）樹(shù)脂長(zhǎng)期再生、運(yùn)行不可避免地造成部分樹(shù)脂破碎而流失，樹(shù)脂運(yùn)行2年后，在樹(shù)脂捕集器有少量樹(shù)脂流出，而且壓力偏高0.23 MPa，在混床反洗分層。再生時(shí)，破碎樹(shù)脂流失更為明顯，造成樹(shù)脂量不足，且部分破碎的樹(shù)脂再生時(shí)很難分層，在進(jìn)水量不變的情況下，導(dǎo)致陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換容量不足。

（3）再生時(shí)部分樹(shù)脂有抱團(tuán)現(xiàn)象，陰陽(yáng)樹(shù)脂都有假比重現(xiàn)象發(fā)生，致使陰陽(yáng)樹(shù)脂分層不徹底，再生效果差。

4 pH值偏低的原因分析

（1）陰離子樹(shù)脂被再生酸污染。陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生時(shí)，分界面不是位于中間排水管的中線位置，陰陽(yáng)樹(shù)脂分層不良是造成陰離子樹(shù)脂被酸污染的主要原因。由于陰陽(yáng)樹(shù)脂分層不良，2種樹(shù)脂還有彼此摻雜現(xiàn)象，在陽(yáng)離子樹(shù)脂用酸再生時(shí)，摻雜在陽(yáng)樹(shù)脂中的陰樹(shù)脂被酸污染，發(fā)生ROH+HCl=RCl+H2O反應(yīng),而摻雜在陰樹(shù)脂中的陽(yáng)樹(shù)脂卻沒(méi)有得到再生，當(dāng)pH值為4～6時(shí)，被酸污染的陰離子樹(shù)脂發(fā)生水解，釋放少量酸，從而導(dǎo)致混床出水pH值偏低，發(fā)生RCl+H2O=ROH+HCl反應(yīng)，部分陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在長(zhǎng)期使用中受磨損或破碎，但又沒(méi)有流失或更換，這部分樹(shù)脂密度降低，與陰離子相互摻雜而難分離，這部分陰離子樹(shù)脂極易被酸污染。

（2）陰離子樹(shù)脂被有機(jī)物污染。常見(jiàn)污染陰離子樹(shù)脂的有機(jī)物是腐植酸，其帶有負(fù)電荷，吸附在陰離子樹(shù)脂表面，不僅使陰離子樹(shù)脂交換容量下降，而且在一定條件下，還會(huì)釋放酸，致使混床出水pH值降低。

（3）陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生后混合不均，大部分沉積在混床底部的陽(yáng)離子，在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)緩慢釋放氫離子，而未能與陰樹(shù)脂釋放的陰離子結(jié)合，未消除反離子影響，導(dǎo)致混床出水pH值偏低。

（4）除CO2風(fēng)機(jī)經(jīng)常停止運(yùn)行，導(dǎo)致除CO2效果不好，過(guò)多的CO2溶于水后易形成H2CO3，導(dǎo)致進(jìn)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的水偏酸性，陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂不能中和過(guò)多的陽(yáng)離子，則混床出水pH值偏低。

5 處理方法

（1）將氯化氫合成爐冷卻水回收管線改為氯化聚氯乙烯管，并將其冷卻水回收至緩沖原水池，與地下水混合使用。

（2）將呈紅棕色的中毒樹(shù)脂篩選掉，重新裝入足量新樹(shù)脂。

（3）控制陰陽(yáng)樹(shù)脂比例，為防止陰樹(shù)脂被再生液污染，可將陽(yáng)樹(shù)脂裝至中間排水2/3處，陰陽(yáng)樹(shù)脂分別為 2.5 t和 1.4 t。

（4）在陰陽(yáng)樹(shù)脂分層前，可從混床底部通入壓力為0.3 MPa以下的工藝空氣進(jìn)行攪拌，壓力過(guò)高、水帽容易損壞，而且樹(shù)脂易破碎，或從混床頂部加少量1.5%堿液，這樣，增大陰陽(yáng)離子樹(shù)脂密度差，樹(shù)脂抱團(tuán)現(xiàn)象得到徹底消除，且更助于陰陽(yáng)樹(shù)脂分層。

（5）堿再生液濃度為 3.5%～4.0%，流速為6～8 m/min,再生時(shí)間以 40～50 min最佳，酸再生液濃度為4%～5%,流速為6～8 m/min，再生時(shí)間以50～55 min最佳。過(guò)高的濃度，過(guò)長(zhǎng)的再生時(shí)間，不僅再生液消耗高，再生液中和不好時(shí)，易污染環(huán)境。

（6）確保除CO2風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，減少 H2CO3生成量。

（7）陰陽(yáng)樹(shù)脂分層時(shí)，一定要控制好進(jìn)水流量及混床壓力，進(jìn)水量以15～18 m3/h最佳，混床壓力穩(wěn)定在0.10～0.15 MPa最佳，若一次分層不明顯，可重復(fù)1～2次，務(wù)必當(dāng)明顯看到樹(shù)脂分界線時(shí)，方可進(jìn)行下一步操作，切忌在樹(shù)脂分界線不明顯時(shí)進(jìn)再生液，這樣，徒勞無(wú)獲。

（8）酸堿再生液置換完后，方可對(duì)陰陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行混勻。混合用的壓縮空氣（無(wú)油）壓力穩(wěn)定在0.10～0.15 MPa最佳，切忌空氣流量過(guò)大或忽高忽低。在空氣混合時(shí)，一定要注意樹(shù)脂層上部水位，應(yīng)高于樹(shù)脂200～250 mm，過(guò)低，不利于樹(shù)脂混勻，過(guò)高，則導(dǎo)致樹(shù)脂部分分層，而達(dá)不到混勻的效果。混合時(shí)間一般為5～8 min，視樹(shù)脂混合的情況而定，可適當(dāng)延長(zhǎng)混合時(shí)間，達(dá)到混合最佳效果。

6 總結(jié)

目前，該廠混床出水pH值達(dá)到了工藝要求，均穩(wěn)定在6.5～7.8，混床使用周期也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，恢復(fù)了原有的設(shè)計(jì)產(chǎn)量及質(zhì)量要求。混床的常見(jiàn)故障及原因以各廠生產(chǎn)情況而異，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況及操作細(xì)節(jié)進(jìn)行充分的關(guān)注和分析，確定陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂運(yùn)行故障的原因，從而確定有效的解決措施。

Anion exchange resin analysis and solution of operational failure

LI Ding-jun
(Guizhou Jinhong Chemical Co.,Ltd.,Anlong 552401,China)

The fault and their causes of the mixed-bed anion and cation exchange resin during operation were describes.After treatment,the mixed-bed effluent pH of the process requirements,the life cycle of the mixed-bed has reached the design requirements.

anion and cation exchange;resin;operation;fault;treatment

TQ114.26+1

B

1009－1785(2011)09-0008-02

2011-03-22