逆流再生離子交換器在運(yùn)行中常出現(xiàn)問題的分析及解決方法

張金紅（中石化股份天津分公司化工部生產(chǎn)部，天津300271）

一、概述

天津石化公司化工部動(dòng)力站化學(xué)水處理工段水處理為一級(jí)除鹽加混床處理工藝。一級(jí)除鹽采用的是逆流再生雙層床水處理工藝［1］，二級(jí)除鹽采用的是混床處理工藝。化學(xué)水工段所使用的離子交換器是逆流再生離子交換器，在逆流再生離子交換器運(yùn)行時(shí)，原水水流自上而下流動(dòng)；在再生時(shí)，再生液則自下而上流動(dòng)，兩者流動(dòng)方向相反，故稱逆流。再生和置換時(shí)離子交換樹脂不發(fā)生亂層是保證對(duì)流再生效果的關(guān)鍵，為此要控制再生液和置換水的流速、再生液的濃度及不同的頂壓方式。逆流再生交換器的特點(diǎn)是在樹脂層上有壓脂層（惰性樹脂球），并設(shè)有中間排水裝置，一般設(shè)在壓脂層和樹脂之間，用于再生液排出而不致錯(cuò)動(dòng)樹脂層。

二、逆流再生工藝中常見的幾個(gè)問題的分析

2.1 逆流再生工藝中常見的亂層問題

逆流再生工藝的工作原理就是在樹脂曾不發(fā)生紊亂的情況下進(jìn)行平穩(wěn)的分層再生，因此逆流再生設(shè)備的構(gòu)造和再生操作步驟很多都是圍繞防止樹脂亂層這個(gè)大前提的。防止樹脂亂層是逆流再生的關(guān)鍵。樹脂亂層后首先會(huì)使再生效果降低，正洗難以合格投入運(yùn)行后出水水質(zhì)不好，周期出水量銳減。這是由于：

2.1.1 樹脂亂層后破壞了樹脂的離子排列規(guī)律［1］

離子交換器失效后，被吸著的離子在樹脂層中的分布是按照它們被交換劑吸著的難易順序沿水流方向分層次分布的。這種逆流再生方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，雙層床中所裝樹脂上層為弱型樹脂，下層為強(qiáng)型樹脂，強(qiáng)型樹脂出水效果好，對(duì)再生劑的要求也較高，而弱型樹脂只能和重碳酸鹽對(duì)應(yīng)的陽離子交換，對(duì)再生劑的要求相對(duì)較低，下層樹脂再生排放廢液可以做上層樹脂的再生液，再生液利用率高。其次，再生液先和最容易再生的樹脂接觸，提高了樹脂的再生度。如果樹脂發(fā)生亂層，會(huì)使再生度大大降低。

2.1.2 樹脂亂層會(huì)使樹脂保護(hù)層的再生效果降低

交換器運(yùn)行時(shí)，其出水質(zhì)量高低取決于交換器底部樹脂層（保護(hù)層）的再生質(zhì)量，這部分樹脂再生程度越高出水質(zhì)量越好。若樹脂不亂層這部分樹脂最容易再生，首先，這部分樹脂和新的再生液接觸，反離子效應(yīng)［1］幾乎沒有。其次，這部分樹脂失效度很低，并且樹脂所吸附的離子只有最易再生的鈉離子((以陽樹脂為例)，它和樹脂的吸附力最小，而樹脂亂層這部分樹脂就不會(huì)只有Na型樹脂，這部分樹脂再生程度就會(huì)降低，相應(yīng)的會(huì)影響出水質(zhì)量。

2.1.3 樹脂亂層使樹脂底部的剩余交換容量完全喪失

交換器失效是指出水質(zhì)量超標(biāo)，而交換器底部樹脂不一定完全失效，而是保護(hù)層局部被穿透，還有一部分未失效，再生時(shí)不會(huì)消耗再生液，使更多的再生液用在了其它樹脂上，提高了再生度。如果亂層，這部分未失效的樹脂與失效的樹脂接觸，可能發(fā)生離子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，使未失效的樹脂全部喪失，增加了再生劑用量，影響再生效果。

2.2 中排裝置損壞問題

中排裝置損壞就是逆流再生設(shè)備在使用過程中，中排裝置的母管、支管及其支架發(fā)生變形、移位、脫扣、斷裂現(xiàn)象。發(fā)生中排裝置損壞后果嚴(yán)重，會(huì)影響運(yùn)行效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成樹脂大量流失。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)中排裝置損壞后，應(yīng)立即停止運(yùn)行，進(jìn)行交換器內(nèi)部檢查，分析損壞原因，并進(jìn)行修復(fù)、加固等工作。中排損壞的原因可能有以下幾種：

2.2.1 由于某種原因樹脂層中的水被放光，由于靜引力及其它力的作用，使樹脂顆粒相互吸引，使樹脂層形成一個(gè)整體。當(dāng)有一個(gè)向上的推力時(shí)（如大反洗或逆向進(jìn)再生液），整個(gè)樹脂塊象一個(gè)活塞一樣向上推進(jìn)，當(dāng)接觸到中排裝置或其支架時(shí)，就會(huì)傳遞給它們一個(gè)推力，這一推力就是中排裝置及其支架損壞的直接原因。

2.2.2 中排裝置及其支架的設(shè)計(jì)不合理，由于其形狀、結(jié)構(gòu)方面的差異，所接受的推力的大小也不同。

2.2.3 支架和本體固定方式不合理，或所用的U型螺栓的緊固方面有薄弱環(huán)節(jié)。

2.3 中排跑樹脂的問題

逆流再生設(shè)備在逆向進(jìn)再生液或逆沖、小正洗等過程中，排出液中有正常的樹脂顆粒，這種現(xiàn)象叫做中排裝置跑樹脂。當(dāng)100毫升排出液中有3粒或3粒以上的正常顆粒樹脂時(shí)，說明跑樹脂的情況已經(jīng)很嚴(yán)重，應(yīng)停止再生進(jìn)行檢查處理。造成跑樹脂的原因有以下幾個(gè)原因：中排支管或母管斷裂、支管和母管連接部件（如活接頭、法蘭等）松動(dòng)、支管網(wǎng)套破裂。

三、解決方法

3.1 樹脂亂層問題：

3.1.1 保持好壓脂層的高度，同時(shí)保證頂壓空氣（或水）的壓力，避免樹脂層托起。

3.1.2 逆向進(jìn)再生液時(shí)應(yīng)緩慢開啟進(jìn)再生液閥門，盡量消除對(duì)樹脂層的初始沖擊。

3.1.3 進(jìn)再生液或逆沖洗時(shí)盡量不改變?cè)偕旱牧髁浚苊馑鲗?duì)樹脂層的擾動(dòng)。

3.1.4 交換器的底部進(jìn)水裝置和中間排水裝置的配水應(yīng)均勻，保證樹脂層中的水流均勻，避免發(fā)生偏流、回流現(xiàn)象。

3.2 中排損壞問題：

3.2.1 進(jìn)再生液前放水時(shí)，不得用正洗排水門放水，應(yīng)該用中排裝置排水門放水，以免樹脂層中水被放光，形成塊狀。

3.2.2 逆向進(jìn)再生液或大反洗時(shí)，用檢查交換器水位高于下窺視鏡中心線，初開進(jìn)液門、大反洗門時(shí)應(yīng)緩緩進(jìn)行。

3.2.3 因檢修的原因水被放掉后，在恢復(fù)時(shí)應(yīng)緩慢打開進(jìn)水門或稍開大反洗門，使水滲透到樹脂后，方可開大進(jìn)水門。

3.3 跑樹脂問題：

3.3.1 小反洗時(shí)要嚴(yán)格控制小反洗流量不可過大，以免壓力大使網(wǎng)套破裂。

3.3.2 大反洗時(shí)，流量要從小到大，以松動(dòng)樹脂層，以免樹脂呈活塞狀上升而使中排損壞，造成跑樹脂。

3.3.3 小正洗時(shí)流量要適當(dāng)，以免中排網(wǎng)套滑脫。

1、周本省主編.工業(yè)水處理技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社