螯合樹脂塔再生廢水回收改造

李凌云

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

隨著氯堿行業(yè)的不斷發(fā)展，行業(yè)內(nèi)競爭越演越烈，節(jié)約生產(chǎn)成本已成為迫在眉睫的問題。所以氯堿行業(yè)的持續(xù)發(fā)展需要改進流程，實行節(jié)能減排，資源重新利用，增強企業(yè)競爭力。

1 螯合樹脂塔

離子膜電解工藝中，依靠離子螯合交換樹脂捕集一次鹽水中多價金屬離子，使多價金屬離子濃度降到“10-9”水平，從而為離子膜電解槽提供優(yōu)質(zhì)合格的精制鹽水。目前，二次鹽水精制普遍采用的是螯合樹脂法。

螯合樹脂也是一種離子交換樹脂,它與普通樹脂不同,它吸附金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，故稱螯合樹脂。螯合樹脂工作一段時間后，鈉型樹脂逐步轉(zhuǎn)化為鈣型樹脂，同時樹脂螯合能力喪失，這時需對螯合樹脂進行再生。

在酸性條件下，鈣型樹脂溶解并被酸化，轉(zhuǎn)化為氫型樹脂，其平衡反應(yīng)方程式為：

2RCH2NHCH2PO3H2+Ca2++2Na+。

向鈣型樹脂溶液體系中加入鹽酸，則上述溶解平衡向右移動,生成氫型樹脂。且一旦pH值低于某臨界點，樹脂全部變?yōu)闅湫汀?/p>

氫型樹脂也存在著電離平衡：

RCH2NHCH2PO3H-+H+；

當(dāng)向體系中加入NaOH后，H+被中和，平衡右移，最終轉(zhuǎn)化為鈉型樹脂。

2 改造前后設(shè)備運行情況

2.1 改造前運行情況

樹脂塔每48 h就有1臺樹脂塔下線進行再生，其再生步驟為：一次水洗—反洗—酸再生—二次水洗—堿再生—三次水洗—鹽水置換。水洗、反洗和鹽水再生回收的廢水用于化鹽，其余再生廢水送到單體車間作為脫酸吸收水。

改造前廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前廢水處理工藝流程圖

樹脂塔酸堿再生過程中酸堿的量是不平衡的，一般情況下堿過量。因此，在處理這部分水時，須消耗部分酸。在改造前工藝設(shè)置中，酸性和堿性廢水全部混合到一起，排放至乙炔工序利用，再生廢水回收受乙炔工序液位限制，利用率低，且酸性廢水排放至乙炔車間后與渣漿發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣體硫化氫，不符合環(huán)保要求，既污染了環(huán)境，又增加了污水負擔(dān)。

2.2 改造方案

2.2.1 堿性廢水處理

針對樹脂塔酸堿再生過程中酸堿的量是不平衡的。分析及討論后認為，堿再生過程中，其中部分堿性水可以回收，因堿再生時，是樹脂轉(zhuǎn)型過程，其中無其他雜質(zhì)，通過工藝改造，可以回收部分堿液再次重復(fù)利用。考慮通過工藝改造，回收水洗三步驟中的堿性溶液。

方案一：樹脂塔再生廢堿水回收至陰極液回收槽，再由泵通過流量表控制出口流量，以最小流量打至脫氯塔，根據(jù)脫氯鹽水泵出口pH值調(diào)節(jié)原有加堿流量，減少原有堿量的使用量，提高廢堿液的利用率。

方案二：樹脂塔再生廢堿水回收至堿液回收槽，待氯氫處理工序次氯酸鈉裝置配堿時，再由泵打至氯氫處理工序作為生產(chǎn)次氯酸鈉用，這樣既減少了生產(chǎn)次氯酸鈉的堿量又降低了廢水處理成本。

以上2種方案對于目前工藝來說實施性都很強，所以唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡稱“三友氯堿”)都進行了工藝改造。

堿性廢水改造后簡易流程圖如圖2所示。

圖2 改造后堿性廢水處理工藝流程圖

2.2.2 酸性廢水處理

考慮酸性廢水放至乙炔車間后與渣漿發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣體硫化氫，不符合環(huán)保要求。結(jié)合做樣分析數(shù)據(jù)，考慮通過工藝改造，回收再生步驟中產(chǎn)生的酸性廢水。

方案一：將廢水槽內(nèi)廢水通過泵緩慢少量打入廢鹽水罐內(nèi)，采用調(diào)節(jié)閥和電磁流量表控制進罐液體流量，自燒堿管道上配置管線至水回收管線上，堿液流量通過調(diào)節(jié)閥控制，在廢鹽水泵出口和泵進口增加聯(lián)通管，管道上設(shè)置pH計實現(xiàn)在線監(jiān)測，pH值控制微堿性，反送回送一次鹽水。

方案二：將廢水槽內(nèi)廢水通過泵以固定流量緩慢加至脫氯系統(tǒng)，采用調(diào)節(jié)閥和電磁流量表控制進罐液體流量，此酸性廢水代替部分鹽酸使用，減少成品鹽酸消耗。

通過對以上2種方案實施性的考慮，三友氯堿選取了第一種方案進行回收。酸性廢水改造后簡易流程圖如圖3所示。

圖3 改造后酸性廢水處理工藝流程圖

2.3 改造后運行情況

2.3.1 堿性廢水回收

三友氯堿的第1、2期電解工序采用方案一，電流13.5 kA，原脫氯塔加32%燒堿量100 L/h，加入廢堿后32%燒堿液流量37 L/h，加32%堿后pH值11.12，加入廢堿后pH值11.04。

三友氯堿一、二期電解工序采用方案二，運行1天時，第1期廢堿回收量16 m3，第2期廢堿回收量30 m3，總量46 m3。

存在如下問題。

方案一：廢堿液濃度低，為避免pH值大幅波動，廢堿液只能作為輔助，以最少量打至脫氯塔，回收時間長，而陰極液放凈槽需要保持低液位，保證電解槽停車時可回收所有陰極堿液，故系統(tǒng)停車時只能回收利用部分廢堿液。

方案二：樹脂塔再生廢堿水每天都可全部利用，但是當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)停車，進行排液操作時堿液濃度會發(fā)生較大幅度變化，濃度高且混合不勻，用于次氯酸鈉配堿使用時回收時間長。

2.3.2 酸性廢水回收

三友氯堿一、二期電解工序采用方案一，運行1天時，第1期回收量87 m3，第2期回收量141 m3，總量228 m3。

存在如下問題。

(1)由于樹脂塔回收酸性水以及加堿管線為罐頂送入廢鹽水流程，pH計在線監(jiān)測在廢鹽水泵出口外送管線，存在一定的滯后性。

(2)樹脂塔再生分步驟進行，液體回收至罐中混合不勻，需要全部回收后進行循環(huán)，循環(huán)一段時間后再通過泵回收中至廢鹽水罐中，因受廢水罐體積影響，廢水罐必須先將液位降至很低，再充液至液位很高。

3 效益分析

3.1 節(jié)約生產(chǎn)成本

一、二期樹脂塔再生時水洗三的堿性水全部回收，用于替代生產(chǎn)水消耗，每天約46 m3，按照300天的實際生產(chǎn)時間計算，生產(chǎn)水價格約1.99元/t，密度按照1 000 kg/m3計算，設(shè)備管道折舊費1.1萬元，則每年可增效：

46×300×1 000÷1 000×1.99÷10 000-1.1

=1.64萬元。

3.2 減少環(huán)境污染

樹脂塔再生廢水分類回收利用后，有效杜絕了外排現(xiàn)象，減少了環(huán)境污染，同時提升了廢水利用率。

4 結(jié)語

樹脂塔再生廢水分開回收利用后不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且實現(xiàn)了節(jié)能減排，為氯堿行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了一絲助力，增強了企業(yè)競爭力。