離子膜樹脂塔優化改造運行小結

邵 芳，周紅燕

（石河子天域新實化工有限公司，新疆 石河子 832000）

石河子天域新實化工有限公司的設計總規模為24萬t/a聚氯乙烯，配套18萬t/a離子膜燒堿裝置，此裝置中較為重要的設備離子膜螯合樹脂塔的工藝控制主要是基于橫河DCS控制系統予以實現的順序控制，控制方式以自動與半自動兩者兼顧。樹脂塔的運行與控制對離子膜堿的產品質量有著非常重要的影響，經過合理控制可以對產品質量起到非常有利的促進作用。

1 工藝改造概述

1.1 樹脂塔裝置運行過程的生產現狀

原有再生塔在等待的過程中經常出現塔中壓力超高造成泄漏的狀況，經過對再生流量及樹脂塔壓力的控制樹脂塔運行狀況有了很大的改善。具體生產工藝為：從界區外送來的過濾后50℃約含（305±5）g/LNaCL的鹽水以150 m3/h的流量送入鹽水過濾槽，由過濾鹽水泵送入鹽水加熱器中升溫至55～65℃后送入離子交換樹脂塔。通過離子交換，使鹽水中Ca2+，Mg2+等多價離子的含量小于規定值。從離子交換樹脂塔出來的二次鹽水被送入電解工序的鹽水高位槽。

1.2 樹脂塔裝置工藝技術概述

該控制單元共有2套鹽水吸附系統，每套各有3臺離子交換樹脂塔，塔內裝填有螯合樹脂。3臺離子交換樹脂塔輪回式運轉，2臺在線運轉，剩下的1臺離線進行螯合樹脂再生。第1臺離子交換樹脂塔的作用是除去多價離子，第2臺起保護作用。離子交換樹脂塔每運行48 h進行自動切換下線再生。主要分為9個控制步序：水洗、反洗、酸再生、二次水洗、NaOH再生、再水洗、等待一、置換、等待二。其中水洗的過程主要將下線塔中的剩余鹽水用純水置換，將純水從塔頂引入，使廢鹽水回收到廢水槽中；反洗的過程是將水從塔底進入，再將廢水排到離子交換樹脂捕集器；酸再生過程是將被純水稀釋后的鹽酸送入塔進行樹脂再生，二價金屬離子被H+置換出來，再將廢水排到廢水槽（D-165）中；水洗的過程是將塔中剩余的鹽酸通過純水置換，NaOH再生過程是將被水稀釋的燒堿送入塔進行樹脂再生，再將H+由Na+置換出來后將廢水排到廢水槽D-166中，上述工序中，以水洗與酸再生較為重要。

通過樹脂的再生，每臺塔48 h再生一次。2個運行塔中的前塔運行48 h后下線再生，再生塔下線后需要24 h，其中再生9.75 h，兩次等待共用14.25 h，在整個再生過程中經常會出現塔內壓力超高，管線和法蘭或調節閥處泄漏的現象。

2 樹脂塔存在的技術問題與改造方案

2.1 工藝技術問題

在一、二期共6臺樹脂塔塔內壓力的變化曲線得出壓力變化情況，以一期A/B/C 3臺樹脂塔壓力變化為例，水洗階段需要時間1.0 h，樹脂塔壓力為0.01 MPa，NaOH再生等待13.25 h樹脂塔壓力為0.27 MPa，鹽水填充等待二過程樹脂塔壓力為0.21 MPa，其余運行階段運行塔壓力始終在0.2 MPa左右。

通過對運行塔和再生塔塔內壓力的觀察發現運行塔在運行過程中塔內基本無壓力，樹脂塔中的再生塔在再生的9個步驟中，只有在等待一和等待二的過程中壓力會逐漸升高，會升高至0.2 MPa左右，與運行塔壓力相當。再生塔在等待過程中壓力會出現升高的現象。一期A塔等待一運行時間13.25 h，在這期間A塔壓力逐漸由0升高至0.22 MPa，通過對再生過程的塔上壓力表的變化可以得出在等待的過程中由于密封塔內壓力超高導致塔體或進出口管線泄漏。

2.2 技術問題的解決方案

更改樹脂塔順控程序，解決樹脂塔等待過程中壓力過高的狀況。在離子膜法燒堿生產中，鹽水精制工序的樹脂塔吸附、再生過程運用了DCS系統的順控功能，按照預定的時間實現自動控制，采用了步控功能塊中的步序號的設置，改變了以往系統中繁瑣操作，每個步驟都設定一個計時器，當前計時器（CTUP）溢出后（時間到），自動執行下一個步驟，整個過程由DCS自動控制的26個開關閥和3個調節閥自動完成。

2.3 技術問題的實施情況

通過對一、二期樹脂塔KV167A/B/C 3臺切斷閥在等待一和等待二的狀態改變，由程序自動完成控制狀態由原來的關狀態更改為開狀態，即使等待中的塔內壓力逐漸升高但是通過連通閥可以往樹脂捕集器泄壓，使塔與外界聯通，塔內壓力始終保持在零壓力。

3 改造前后效果對比分析

改造前離子膜二次鹽水工序一、二期共6臺樹脂塔，在再生塔的等待一與等待二狀態下，塔內壓力會持續升高，對樹脂塔的管線及樹脂造成一定程度的破壞。改造后，解決了等待過程中壓力升高的現象，使再生過程中塔內壓力也保持在零壓力的狀態。通過對6臺塔增加壓力表遠傳顯示報警后，中控人員可以隨時觀察運行塔與再生塔的壓力變化，以便調整樹脂塔的運行狀況，通過程序更改后在樹脂塔再生的過程中塔內的壓力得以改善，取得了良好的改造效果。

4 結語

通過此次對膜樹脂塔工藝管線及運行程序的控制改造，更加保證了離子膜電解設備的安全運行，避免造成離子膜的損耗。實際應用結果表明：該系統控制平穩、操作方便、響應迅速，既可以自動控制螯合樹脂塔也可以切換成人工控制模式，提高了系統的自動化程度和安全性。該系統在制堿生產過程中，可長時間連續運行，離子膜制堿的二次鹽水質量達標且穩定，為企業的安全生產提供了保障。