火电厂化学离子交换器最佳再生操作工艺的探索难点.doc

摘 要离子交换法：当某些材料遇水时，能将本身具有的离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的方法。探索离子交换器最佳再生操作工艺，可以提高交换器周期制水量，降低酸碱耗,提高出水水质，使水处理设备达到低耗环保运行。关键词：离子交换器 再生流程 周期制水量 1目 录第1章 前 言1第2章 影响离子交换器周期出水量的因素22.1 再生方式22.1.1 顺流再生22.1.2 对流再生22.2 再生剂用量22.3 再生剂的浓度32.4 再生液的流速32.5 再生液的纯度32.6 再生液的温度4第3章 探索发电二作业区实际再生工艺过程中的控制53.1 反洗53.2 静置（沉降）53.3 排水53.4 预喷射53.5 再生63.6 置换63.7 小正洗73.8 大正洗7第4章 结 论8参考文献9致 谢101 第1章 前 言除去水中离子态杂质最普遍的方法是离子交换法，水处理中常用到的离子交换有Na离子交换、H离子交换和OH离子交换。根据反应目的的不同，它们组合成的工艺有：为除去水中硬度的Na离子交换软化处理，为除去硬度并降低碱度的H-Na离子交换软化降碱处理，以及为除去水中全部溶解盐类的H-OH离子交换除盐处理。离子交换法是指当某些材料遇水时，能将本身具有的离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的方法，这些材料称离子交换剂。在离子交换剂应用的初期，采用的只是天然的和无机质的交换剂，目前普遍应用于水处理中的离子交换剂是合成的离子交换树脂1。第2章 影响离子交换器周期出水量的因素2.1 再生方式2.1.1 顺流再生顺流再生是指再生液自交换器上部进入，从交换器底部排除的方法，也即再生液和水处理在交换器流动方向相同的再生方法。它的优点是：操作简单、便于控制；缺点：再生剂利用率低，树脂工作交换容量偏低，出水水质较差等。由于这种工艺的缺点，已不适用与现在大型火力发电机组对水质的要求，故现在在电厂水处理中已很少采用，在这里就不做过多赘述了。2.1.2 对流再生对流再生也称（逆流再生），也就是再生液和处理水在交换器流动方向相反的再生方法。再生时，再生液首先接触的是失效程度最低的树脂层，该层树脂失效树脂相对少一些，但是因为再生液中所含的交换离子量较高，所以使交换反应向再生方向进行。随着再生剂向上流动，再生液中可交换离子浓度逐渐减少，但树脂的失效程度确逐渐升高，这样就可以保证再生反应一直进行下去。另外，再生液从底部进入，可使保护层中未失效的树脂仍然保存了下来。所以，对流再生可以用较少的再生剂取得较高的再生程度，再生剂利用率较高。交换器在运行中和再生过程中，必须保持树脂层处于静止状态。如果树脂层发生扰动，就会破坏树脂组成的排列次序，致使出水水质恶化，这种想象也就是“乱层”2。顺流再生不易发生乱层现象，所以交换器的构造比较简单，再生操作也方便。而对流再生时，如果操作不当，就容易发生乱层现象，这就需要在设备结构和操作方法上采取相应的措施，因此，对流再生设备构造和操作方法都比较复杂。2.2 再生剂用量从理论上说，再生剂中可交换离子摩尔质量与被交换离子的摩尔质量相等。但实际上，再生剂的利用率不会等于100%，而只有约30-50%，也就是说再生剂的实际用量应是理论量的2-3倍。即使如此，交换剂的再生程度也只能恢复到原来的60-80%左右。再生剂的利用率不高是由于根据树脂的选择性顺序可知，强型树脂容易进行交换反应而难以进行再生反应，用再生剂中所含的交换离子将失效树脂中携带的失效离子交换下来是十分困难的。因此，要想使树脂达到一定的再生程度，再生时就必须提高再生液的浓度。一般来说，再生剂的用量越多，所做的再生程度越高，再生交换容易也就接近于全交换容量，但这种关系并非呈线性的，当再生剂用量增大到约理论量的4倍后，继续增大再生剂的用量时，再生度的变化就稳于平缓，再生水平提高不大，这在经济性上是不可取的。通常再生剂的再生程度控制在60-80%就可以了。2.3 再生剂的浓度为了使再生反应进行完全，从理论上说，再生液的浓度越高再生越彻底。但实际上，再生液的浓度提高，只是在一定范围内再生程度提高，当浓度超过这一范围时，再生程度反而会下降。这是由于以下原因造成的：再生水平和再生流速一定时，再生液的浓度愈高，体积愈小，再生剂与树脂的接触时间愈短，因此很难达到交换平衡。同时，因再生液的体积小也影响它在树脂层中的均匀分配；再生液浓度过高，溶液中再生产物的浓度也随之增高，反离子的干扰作用较为严重，使再生反应受到阻碍；再生液浓度过度低则可能造成再生反应进行不彻底，同时还增加了再生操作的时间、增加自用水耗和电耗，这也是不利的。2.4 再生液的流速当树脂的再生水平和再生液的浓度确定后，再生液的体积即为一定的，定量体积的再生液通过交换器的流速与再生时间成反比。控制再生剂液的流速，实际上就是保证再生液与数值之间有一个适当的接触时间，以保证再生反应尽量完全及充分利用再生剂。若流速过低，不久增加了再生液偏流的可能性，还可能因再生液与树脂接触时间过长，而导致交换反应向逆方向进行，从而影响再生效果；若流速过高时，可能由于再生液和树脂接触时间过短，而使再生反应无法进行。当再生剂用量一定时，再生液浓度、再生时间和再生流速对再生效果的影响是相互关联的，所以，除了单独考虑它们的影响外，还要考虑它们之间的关系。2.5 再生液的纯度再生液的纯度对于树脂的再生程度和交换器的出水水质都有直接的影响，这个问题也就不容易忽视。再生液中所含的杂志过多，在再生过程中反离子的浓度高，在反离子的干扰作用下，根据离子交换平衡的原理，树脂就很难向再生方向进行，将会大大降低树脂的再生度，从而导致交换器的周期出水量和出水水质显著下降。再生用水水质不良也会影响到再生液的纯度。因此，再生时所用水质也是影响再生效果的一个重要因素。2.6 再生液的温度再生液的温度对再生效果也有一定影响。对于强酸性阳树脂来说，如能将再生液的温度提高到40时，则能有效的清除树脂中的铁及其氧化物，从而提高了树脂的工作交换容量，防止树脂的铁污染；而对碱液加温对去除强碱性阴树脂吸着的硅酸也很有帮助。但再生液的温度不宜太高，以防止树脂基团降解。第3章 探索发电二作业区实际再生工艺过程中的控制对流再生的操作步骤：反洗、静置（沉降）、排水、预喷射、再生、置换、上水、小正洗、大正洗。生产二作业区水处理设备阴、阳离子交换器均为对流再生设备，再生过程一般采用程控控制操作。再生过程中每一个步骤控制的是否得当，都会对交换器的周期出水量及出水水质带来影响。在这里，我就结合现场实际操作情况，对现行的再生工艺做合理的调整和改进。3.1 反洗对流再生离子交换器反洗可分为大反洗和小反洗。小反洗的目的是洗去上层树脂中的污物和中排装置上的碎树脂；大反洗是为了松动树脂层，防止树脂结块，有利于再生时再生液的均匀分布。二作业区设置和规定的反洗程序是阳床每10周期、阴床每15周期进行大反洗。从现场实际操作情况看，由于二作业区的原水水质较好、生水浊度较低，树脂的污脏程度也较轻，因此可适当延长阴、阳床的大反洗周期。这样即可以降低酸碱耗（大反洗后再生液用量大），也可以降低自用水率。二作业区离子交换器大反洗周期可延长阳床每15周期、阴床每20周期进行大反洗。3.2 静置（沉降）静置的目的是让在反洗过程中浮起的树脂自然沉降下来，以保证再生时树脂处于稳定状态和树脂层表面平整。这一项无需过多的改进。3.3 排水采用无顶压逆流再生的离子交换器在再生过程中最关键的树脂在再生时保持稳定状态，故而再生之前需将交换器中的水排至中排装置位置，防止再生过程中由于交换器带压而导致再生液偏流或树脂发生扰动现象。3.4 预喷射有些人认为预喷射在再生过程中无足轻重，其实不然，预喷射也是再生过程中很关键的一个步骤。我们知道再生时再生液的流速对再生水平影响很大，而预喷射就是调整再生流速、做好再生前的准备工作的一个步骤。在预喷射过程中，调整喷射器流量时一定要缓慢，以防冲乱树脂层。根据二作业区离子交换器再生的实践来看，阳床再生流速可控制在7-9t/h为宜。因为在再生剂用量和再生液浓度一定的情况下，再生流量过高，则再生时间就会缩短，再生液与树脂接触时间过短，影响再生效果；再生流量过低，再生液就不能均匀的在交换器内分布，易造成偏流，同时，再生液与树脂接触时间过长，也会影响再生效果。3.5 再生这是再生过程中最关键的一步，再生这一步骤控制的好坏直接影响离子交换器的周期出水量。根据二作业区化学规程的规定，阳床再生酸浓度控制在2.8-3.0%，阴床再生酸浓度控制在1.5-1.9%；阳床正常进酸量为600L，大反洗后进酸量为1200L；阴床正常周期进碱438L，大反洗后进碱876L。在正常的实际工作中，离子交换器的再生用量可以根据离子交换器上一周期的出水水质和周期出水量进行动态的调整。即离子交换器在上一周期的失效时水质较好、周期出水量不高的情况下（树脂的失效程度低），适当降低再生剂用量；而在离子交换器在上一周期的失效水质较差、周期出水量高度情况下（树脂的失效程度高），适当增加再生剂用量。我通过对再生过程的观察和摸索发现，在刚开始进再生液的初期可将再生液浓度控制的稍高一些，阳床控制在3.5-4.0%；阴床控制在2.5-3.0%.进再生液大约5-10分钟后，将再生液浓度调整至正常范围内，通过这样调整可提高交换器的周期出水量。这是因为在再生初期时，树脂的失效程度较高，提高再生液浓度有利于再生反应的进行，而随着再生的进行，树脂上所吸附的离子杂质慢慢减少，再生液的浓度就可适度降低，使再生反应能够持续进行，同时也保证了充足的再生时间。在再生前适当提高再生液的温度，对再生水平的提高也有帮助。但对再生液加温，在操作上有一定难度，尤其是对盐酸溶液的加温。可考虑采用蒸汽对压酸管道或盐酸计量箱进行加温，但要注意酸系统均为衬胶的材质，在操作中要防止损坏设备。同时，再生液温度不可过高，以免造成树脂的降解。再生时可通过监督再生排废液的PH值和再生所置换出的盐类浓度变化，以此为依据可以确定酸、碱的用量。在再生过程中再生排废液的酸、碱浓度会由低到高逐渐上升，同时再生排废液中置换出了盐类含量也会逐渐增大。当再生排废液的酸、碱浓度接近或等于再生液；再生排废液中所置换下来的盐类浓度趋于稳定或有下降趋势时，可视为再生终止。3.6 置换再生操作结束后，在树脂层中仍存留着尚未利用的再生液，同时一些被置换下来的离子杂志也未及时的被水流带走。置换的目的就是为了进一步充分发挥这部分再生液的作用，同时将再生时置换下来的离子杂志及时冲洗出来，以防止由于再生液与树脂接触时间过长，而影响再生效果。在这一步骤作重要的依然是确保树脂层的稳定状态，防止树脂树脂发生扰动现象。置换时间不宜过短，过短会造成树脂层中残留的再生液及再生废液冲洗的不够彻底，进而增加了正洗时间，影响出水水质。一般来说，阳床置换时间因不少于40min，阴床置换时间因不少于45min置换结束后，交换器需先上满水，保证树脂层平坦。防止上部树脂乱层。3.7 小正洗小正洗是为了将压脂层内和再生装置中的再生废液冲洗干净，以避免这些再生废液在运行时随着水流进入交换树脂层，而影响交换器的周期出水量。3.8 大正洗小正洗结束后，要进行大正洗。大正洗是将树脂层中残留的再生废液冲洗干净，以免影响交换器的出水水质。正洗合格的评判标准是正洗水质达到交换器正常出水水质标准。以上是我在日常操作中，摸索和总结的几点操作经验，在实践中取得了一定的效果，尤其阳床效果比较明显。今天在这里与大家共同探讨、总结，以期能找出最佳再生操作工艺方法，确保化学制水水质合格和机组的安全运行。不足之处，敬请领导和评委老师予以指正。第4章 结 论在预喷射过程中，调整喷射器流量时一定要缓慢，以冲乱树脂层。阳床再生流速可控制在7-9t/h为宜，再生这一步骤控制的好坏直接影响离子交换器的周期出水量。在刚开始进再生液的初期可将再生液浓度控制的稍高一些，阳床控制在3.5-4.0%；阴床控制在2.5-3.0%.进再生液大约5-10分钟后，将再生液浓度调整至正常范围内，阳床再生酸浓度控制在2.8-3.0%，阴床再生碱