延長螯合樹脂塔再生周期的經驗

石億紅，張黎峰，權耀寧

(內蒙古中谷礦業有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 016064)

內蒙古中谷礦業有限責任公司(以下簡稱“中谷礦業”)25萬t/a燒堿項目于2015年1月26日開車生產，運行平穩。其鹽水精制工藝采用“3塔工藝”，即2塔運行，1臺再生；采用進口螯合樹脂。燒堿系統開車運行2年半，樹脂塔一直運行良好，鹽水指標全部合格，樹脂的破碎率低，樹脂顏色正常。

1 樹脂塔的理論再生周期[1]

樹脂塔的運行方式，原設計是每24 h再生1臺塔。經分析，樹脂的吸附能力如下所述：生產裝置規模25萬t/a，鹽水流量320 m3/h，雜質含量(以總Ca2+質量濃度計,下同)≤5 mg/L；進口螯合樹脂,全體積交換容量(以Ca2+計，下同)≥2.3 eq/L,Ca的克當量為20 g/mol(eq)，再生交換率為50%；樹脂利用率為30%～90%，按50%計算；樹脂塔直徑為3.8 m，樹脂填充高度為1.3 m。則：

再生周期=樹脂全體積交換容量×再生交換率×樹脂利用率×樹脂量/(鹽水流量×雜質含量)；

即：再生周期=2.3×20×50%×50%×(3.14×1.9×1.9×1.3×1 000)÷(320×5)=105.9(h)。

2 延長再生周期

(1)經過計算分析，樹脂塔的理論再生周期為105.9 h，而實際再生周期為24 h，可見有很大的延長空間。2016年7月開始，中谷礦業逐漸延長樹脂塔的運行周期，達到36 h。鹽水質量如表1所示。

(2)再生周期為36 h的情況下運行2個月，鹽水質量合格。改再生周期為48 h運行，鹽水質量見表2。

表1 樹脂塔采用36 h再生周期時出塔鹽水的質量Table 1 Quality of brine out of chelating-resin tower when 36-h regeneration time process is operated

表2 樹脂塔采用48 h再生周期時出塔鹽水的質量Table 2 Quality of brine out of chelating-resin tower when 48-h regeneration time process is operated

表3 2017年樹脂塔采用48 h再生周期時出塔鹽水的質量Table 3 Quality of brine out of chelating-resin tower when 48-h regeneration time process is operated in the year of 2017

3 影響樹脂塔運行周期的其他因素[2]

(1)鹽水溫度。溫度高可以提高化學反應速率，但是鹽水溫度過高又會破壞樹脂的性能。所以設置70 ℃為溫度高報警值，75 ℃連鎖停止鹽水加熱。中谷礦業過濾鹽水的溫度控制在60～65 ℃，實際操作一般在62～63 ℃。

(2)pH值。過濾鹽水的pH值一般控制9～11，過低會影響樹脂的吸附能力，過高則會使Mg2+變成沉淀，影響精制鹽水指標。

(3)樹脂再生廢水的酸度和堿度。樹脂再生過程中檢測再生廢水的酸度和堿度，保證樹脂再生充分。在中谷礦業每次再生過程中，在水洗Ⅱ和水洗Ⅲ時分別檢測，此再生兩步廢水樣品中的酸度≥1.0 mol/L、堿度≥0.5 mol/L。

(4)倍量再生。鹽水溫度、pH值，樹脂再生廢水的酸度和堿度都是樹脂塔48 h再生周期運行時倍量再生的重要條件，所以定期進行倍量再生很必要。

(5)大流量反洗。大流量反洗主要是去除破碎的樹脂，降低塔的壓降，對于破碎率高的樹脂，大流量反洗的頻率就高一些，甚至還要在反洗時加鼓泡操作。

(6)樹脂床層高度及平整度。[2]定期檢查樹脂床層高度，低于1.2 m則及時添加樹脂。定期檢查樹脂床層平整度，防止出現溝流。

4 經濟效益分析

原設計樹脂塔每24 h再生1次，改為每48 h再生1次后，每年節約物料量如表4所示。每年節約成本約152萬元。

5 結語

樹脂塔再生時間為48 h時完全可以滿足二次精制鹽水的指標，從而滿足離子膜電解槽的需要。同時，筆者總結出如下兩點規律。

表4 改造后每年節約物料量Table 4 Annual saved materials after transformation

注：燒堿的節約量已折100%。

(1)樹脂對不同的離子吸附能力不同，例如Ba2+的累積致使樹脂對Ba2+的吸附接近貫穿點。

(2)定期進行倍量再生是提高樹脂利用率的有效方法。

[1] 胡洪銘.螯合樹脂塔的最佳再生周期[J].中國氯堿，2011(1)：32-33.

[2] 鐘汩江，華克明.螯合樹脂的交換容量[J].中國氯堿，2000(6)：7-9.