三層混床樹脂裝填的工藝措施與工藝處置

馬海峰

（中國石油大慶石化公司水氣廠，黑龍江大慶163714）

某石化公司脫鹽水裝置的一級水脫鹽水設計制水量450 t/h，二級脫鹽水設計制水量150 t/h。一級脫鹽水處理工藝采用高效過濾器—活性炭過濾器—陽雙層雙室沸騰浮動床—二氧化碳除碳器—陰雙層雙室沸騰浮動床，二級脫鹽水處理工藝采用固定混床［1］。2004 年將雙層固定混床改造為三層固定混床?；齑矁炔垦b填3種樹脂，分別為大孔強酸性苯乙烯系陽樹脂（D001TR）、大孔強堿性苯乙烯系陰樹脂（D201TR）及惰性樹脂（S-TR）。2019 年裝置混床更換混床樹脂，采取有效樹脂裝填工藝措施和后續工藝處置，取得較好效果。

1 混床工藝原理

三層混床是在交換容器內裝填3種樹脂，分別是強陽樹脂D001-TR、強陰樹脂D201-TR、惰性樹脂S-TR。這3 種樹脂的比重不同、粒徑不同，在樹脂再生的反洗過程中，使用水力對這3種樹脂進行分層，分層后的樹脂層從上到下的排列順序是：強陰樹脂D201TR、惰性樹脂S-TR、強陽樹脂D001TR［2］。惰性樹脂 S-TR 在再生過程、運行過程中不參與離子交換反應，只在再生過程中起到分開陽、陰2種樹脂的作用，避免再生過程中強酸、強堿樹脂交叉污染，提高了交換容量和水質質量。混床的出水電導率≤0.2 μs/cm，SiO2含量≤20 μg/L。

2 更換樹脂后三層混床出現的問題

2.1 電導率高

在脫鹽水的制取過程中，混床的出水水質：電導率大于1.0 μs/cm，二氧化硅大于20 μg/L，達不到國家標準［3］。

2.2 酸堿耗高，再生劑用量大

樹脂再生過程中，由于分層過程不明顯，混層較深，容易產生樹脂交叉污染，造成樹脂離子交換容量降低，并且失去交換容量的樹指混在再生后的樹脂中容易釋放Na+和SiO2，影響混床出水水質，使酸堿耗高，再生劑用量大，制水成本上升。

2.3 能耗高

混床水質SiO2含量高，運行周期短，所以使用脫鹽水的各化工廠熱交換損失較多，排污增加，能源浪費較大，經濟效益差。

3 裝填和后續工藝不當對混床出水水質的影響

3.1 離子交換樹脂裝填環節

新樹脂裝填前未對新樹脂型號和狀況進行檢查，其他型號或破損新樹脂被裝入混床內，造成混床工作交換容量下降和出水電導高［4］。

新樹脂裝填前未對混床進行檢查：

（1）未對混床內廢樹脂進行徹底清理，新舊樹脂混雜后，造成混床交換容量下降和出水電導高。

（2）未對破損的防腐層進行處理，再生時，床體受再生液腐蝕床體漏鐵，樹脂被污染，造成混床工作交換容量下降和出水水質差。

（3）未更換混床破損布水設施，運行時存在偏流現象，床體內布水不均勻，造成混床提前失效，混床周期制水量下降，造成混床再生不徹底，提前排酸排堿，使再生不合格或投運后混床周期短。

陽、陰樹脂的裝填比例或裝填高度不當，在再生時易造成交叉污染，在運行時形成陰陽樹脂不能同步失效，使混床工作交換容量下降，制水周期縮短，影響水質，并增加酸堿消耗?；齑矁戎信诺奈恢迷诙栊詷渲c陰樹脂陽樹脂的分層處，因此確定陽樹脂的裝填高度是混床裝填的關鍵之處。

3.2 后續工藝處置環節

（1）新樹脂未進行預處理，樹脂與水、酸、堿等溶液接觸時有少量低聚合物、未參與聚合或縮合反應的單體轉入到溶液中，影響混床的產水質量。

（2）新樹脂首次再生未使用2 倍酸堿，新樹脂工作交換容量下降，混床制水周期短。

（3）混床的再生操作不當，造成混床工作交換容量下降和出水水質差。

4 裝填工藝措施和后續工藝處置

針對固定混床水質的影響因素，脫鹽水裝置采取系列樹脂裝填工藝措施和后續工藝處置措施

4.1 離子交換樹脂裝填

4.1.1 混床樹脂的裝填比例通常陰樹脂和陽樹脂的體積比例為2:1。即陽樹脂裝填高度為500 mm，陰樹脂裝填高度為1 m，惰性樹脂S-TR 裝填高度為300 mm；直徑大于2.5 m 的混床，通常陽樹脂裝填高度為600 mm，陰樹脂裝填高度為1.2 m。

4.1.2 新樹脂裝填前的檢查處理

（1）安排專人對照樹脂袋標識檢查新樹脂型號和樹脂袋內樹脂狀況。

（2）檢查混床內廢樹脂清理情況，引脫鹽水將舊樹脂排出。

4.2 后續工藝處置環節

（1）新樹脂預處理，首先混床充滿脫鹽水進行24 h浸泡，減少新樹脂附著的有機物和雜質。然后通入3%～4%的NaOH，流速控制在5～6 m/h，當底部有2%左右堿漏出時停止通堿，浸泡2 h 以上，用以消除新樹脂存在的靜電。然后對混床進行反洗分層，當陰、陽、惰性樹脂有明顯的分層面，惰性樹脂S-TR 處于中排位置時操作完成。靜止觀測確定高度，再生之前洗去堿液防止再次出現亂層［5］。

（2）控制酸堿注入量、酸堿再生濃度、樹脂混合等操作，嚴格控制再生操作參數，使用2 倍酸堿再生。再生過程要將混床上的水位控制到上視鏡的中部，使水位保持在陰樹脂上部10～15 cm 處，同時加入酸堿，流速控制在5～6 m/h，加堿流速可稍大于酸流速，保持混床上視鏡液位穩定。置換過程關閉計量箱閥，監測中排出水電導率＜20 μs/cm時，置換過程結束。然后使混床內水表面達到高于樹脂層300 mm處，加入工業風在3 min左右進行混脂操作，觀察3種樹脂充分混合后迅速停氣。打開正洗排水閥、進水閥，讓混床內的樹脂層快速回落，然后進行正洗，出水達到電導率≤0.2 μs/cm、SiO2含量≤20 μg/L，樹脂再生操作完成。

5 結束語

2019 年9 月6 日混床更換樹脂投運后，出水電導率及二氧化硅全部合格，裝置運行平穩。同年12 月4 日，在裝置標定中，混床的周期制水量達到了86 400 t。表明脫鹽水裝置的混床樹脂更換過程采取的工藝措施和后續工藝處置措施得當、效果顯著，混床制水周期和出水水質達到了使用要求。