第５１卷第３期 氯 碱 工 业 Ｖｏ１．５１，Ｎｏ．３ ２０１５年３月 Ｃｈｌｏｒ－－Ａｌｋａｌｉ Ｉｎｄｕｓｔ￣ Ｍａｒ．，２０１５ 【盐水】 提高螯合树脂塔运行效率的措施 睢国慧 （河南神马氯碱发展有限责任公司，河南平顶山４６７０００） ［关键词】盐水精制；螯合树脂塔；运行效率；措施 ［摘要］介绍了二次盐水精制的重要性及采用的不同树脂塔的工艺特点，重点分析了提高螯合树脂塔运行 效率的方法。 ［中图分类号】ＴＱ１１４．２６１ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００８—１３３Ｘ（２０１５）０５—０００４—０３ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ－ｒｅｓｉｎ ｔｏｗｅｒｓ ＳＵ／Ｇｕｏｈｕｉ （Ｈｅｎａｎ Ｓｈｅｎｍａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７０００，Ｃｈｉｎａ） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｎｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ；ｃｈｅｌａｔｉｎｇ—ｒｅｓｉｎ ｔｏｗｅｒ；ｒｕｎｎｉｎｇ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ；ｍｅａｓｕｒｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏ￣ａｎｃｅ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｉｌｙ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｂｒｉｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ—ｒｅｓｉｎ ｔｏｗｅｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｕｎｎｉｎｇ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ—ｒｅｓｉｎ ｔｏｗｅｒｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． １ 二次盐水精制的重要性 利的伍迪公司、德国的伍德公司等采用的是这种方 盐水质量不仅影响着离子膜的使用寿命，还是 式。三塔工艺一般情况下是两塔串联运行，１塔再 离子膜在高密度电流下是否高效运行的重要因素。 生待命，这种流程方式是串联的两塔中１塔作为工 电解制烧碱所用的离子膜具有选择透过阳离子的特 作塔，除去杂质离子，第２塔作为保安塔，进一步保 性，不仅Ｎａ 能够通过，ｃａ２ 、Ｍｇ２ 、Ｆｅ 、Ｆｅ¨、 证杂质离子含量在离子膜运行要求的范围内。另 Ｂａ¨等也能通过。如果盐水质量不合格，大量的金 外，当三塔中无论哪个塔需要维修，其余两塔可以转 属阳离子在透过离子膜时，会与阴极室反渗过来的 换成两塔流程的模式，不影响生产且能有足够多的 ＯＨ一发生化学反应而生成氢氧化物沉淀，堵塞膜的 维修时间。蓝星（北京）化工机械有限公司、日本旭 微孔，导致离子交换能力下降，槽电压升高，电流效 化成公司和日本氯工程公司采用这种三塔流程。三 率下降，离子膜使用寿命缩短。另外，Ｆｅｎ、Ｆｅ¨、 塔运行的特点是占地面积大、工艺较复杂、运行周期 Ｂａ“含量高时，还会破坏金属阳极的钌钛涂层和阴 较短、再生频繁，优点是保险系数大。无论是两塔流 极涂层的活性。其中对离子膜影响最明显的是 程还是三塔流程，在选用螯合树脂时都须考虑交换 ｃａ２ 和Ｍｇ¨，而一次盐水过滤器仅能使Ｃａ２ 和 容量大、再生效率高、阻力降小、体积变化小、抗氧化 Ｍｇ 的质量分数控制在ｌ×１０ 以下，不能满足离 性能强和价格较经济等方面 ｊ。 子膜运行的要求，所以必须对盐水进行二次精制。 ３提高螯合树脂塔运行能力的措施 ２不同树脂塔流程的工艺特点 ３．１控制一次盐水的质量和流量 二次盐水的生产工艺现在主要有两塔和三塔流 对于一定的树脂塔，其中填装的树脂量是一定 程。两塔工艺比较简单，占地面积较小，资金投入较 的，交换容量也是一定的。若盐水质量波动较大，则 少，可以两塔串联运行，也可以一塔单独运行，意大 可能超过树脂的交换能力，造成人槽盐水质量不合 ［作者简介】睢国慧（１９８７一），女，理学硕士，２０１２年毕业于郑州大学化学与分子工程学院，从事技术管理工作。 ［收稿日期］２０１４－０８—２６ ４ 第３期 睢国慧：提高螯合树脂塔运行效率的措施 格，从而缩短离子膜的使用寿命。ｃａ¨、Ｍｇ¨含量 过高，则通过树脂床时部分ｃａ“、Ｍｇ¨来不及螯合 交换就流出树脂塔，进入电解槽，会引起电解效率下 就可能会造成树脂塔出口盐水不合格。除了及时添 加到规定高度外，应加大反洗流量，及时排出破碎树 脂 。 降和槽电压升高；ＳＳ含量太高，则会堵塞树脂颗粒 的间隙，造成树脂床层压降上升快，加速树脂破 碎 ；Ｆｅ。 的存在则会使树脂中毒，树脂颜色变红； 存在的游离氯则会氧化部分树脂，使树脂失去离子 ３．５控制树脂塔压差 树脂塔的运行压力越大，则树脂越容易破碎 （要求运行前后两个塔的压差应保持在０．１ ＭＰａ以 下）。当压差过高时，树脂的破碎量就会增大，同时 交换活性，使这部分树脂无法再生 。若盐水流量 太大，则盐水在树脂塔内停留的时间短，会造成 也表明塔内存在大量破碎树脂或纤维素、ｓｓ等杂 质 ］。可以加大树脂的反洗流量或通入压缩空气， Ｃａ“、Ｍｇ 交换不彻底，造成进槽盐水中Ｃａ¨、 Ｍｇ 含量高；如盐水流量低，则树脂的使用时间较 长，但需要容量较大的树脂塔。所以，在实际运行 中，要严格控制一次盐水的质量，通过可靠的自控阀 来控制一次盐水的流量。 ３．２控制进塔盐水温度 螯合树脂与Ｃａ¨、Ｍｇ 的螯合反应是在一定温 度条件下进行的。温度较低时，螯合反应速率较慢， 螯合交换能力偏低。随着温度的升高，螯合反应速 率增快，树脂的使用周期变长。但是温度过高（超 过８０℃），树脂的含水率增高，机械强度下降，容易 破碎，使树脂受到不可恢复的损伤 。为了保障树 脂性能，要求进树脂塔的盐水温度控制在５５～６５ ｑＣ。 ３．３控制进塔盐水的ｐＩ－Ｉ值 由于螯合树脂塔交换的是离子状态的物质，所 以进塔时钙、镁须保持离子状态。但是螯合树脂塔 工作时，由于部分钠型树脂在低ｐＨ值下会转换为 氢型，使交换能力降低，所以ｐＨ值不能太低。ｐＨ 值小于８时，树脂去除钙、镁离子的能力会显著下 降；而ｐＨ值大于１１时，镁离子在高浓度盐水中会 生成Ｍｇ（ＯＨ） 胶状沉淀。螯合树脂对分子态的 Ｍｇ（ＯＨ） 没有螯合能力，并且，生成的Ｍｇ（ＯＨ）： 进入树脂塔后会堵塞树脂孔隙，降低树脂的交换能 力，还会使进人树脂塔的盐水发生偏流，增加了压力 降，导致盐水中的钙镁去除不彻底。 所以，一般盐水ｐＨ值控制在８．５—９．５ Ｅｓ］，使用 Ｄ４６３型树脂时，ｐＨ值可控制在８．５～１０．５＿６ Ｊ。 ３．４保证充足的树脂填充量 树脂塔在设计时，已经严格规定了树脂的填充 量，其填充量应该保证在设计的高度，不能随意改 变。出现树脂损失时，应该及时添加。特别是在树 脂床高度达到设计值的下限时，更应该留心观察。 此时，因树脂床内有破碎的树脂，则树脂塔的实际高 度更小。若遇到盐水质量波动或树脂高度不均匀， 使破碎树脂从树脂床中分离出来＂Ｊ。或者在设计 时有意识地加大树脂塔的排水能力，适当增加排水 阀及排水管路的直径，以降低塔内压力，从而减少树 脂的破损。 ３．６避免有机物的污染 进入树脂塔的液体（如盐水、盐酸、烧碱、纯水） 中的有机物以及使用压缩空气时带入的油，都会造 成树脂污染，影响树脂的使用寿命。因为油类物质 会在螯合树脂颗粒表面生成一层油膜，从而影响螯 合树脂的正常离子交换功能，阻碍螯合反应，所以应 避免在进入树脂塔的物质中混入油分＿８］。 ３．７寻找最佳的再生周期 一般来说，在三塔工艺中，生产中再生时间约为 ２４ ｈ，这样的设计每个厂都能满足生产需要。但是， 频繁的再生会浪费酸、碱、纯水，以及能源，所以应依 据实际情况找准树脂塔的最佳再生周期，这样可以 最大程度地利用树脂，节约再生成本，减少环保排放 量。影响最佳再生周期的４个主要因素如下。 （１）合格稳定的一次盐水质量。一次盐水杂质 越少，再生周期就越长，杂质含量越稳定，更容易接 近最佳再生周期。 （２）盐水流量改变负荷时，须调整再生周期。 （３）保持在质量最佳的二次盐水工作条件下工 作，提高树脂的利用率，树脂的再生周期也会更长。 （４）再生程序科学合理，保证再生彻底，可提高 再生率。加酸、加碱、纯水洗涤的浓度，流量，时间一 定要计算好。如果再生不彻底，则会使树脂吸附的 Ｃａ¨、Ｍｇ 不能完全交换下来，再投入运行时则会 丧失部分螯合交换量。但是再生不宜过长，既要保 证树脂再生效果好，也不要多加酸碱而增加排放 量 。 ３．８树脂塔安装时的零部件位置合适且质量合格 由于树脂塔是电解制烧碱必不可少的部分，那 么其质量的可靠性就非常重要，则其零部件的安装 位置及零部件的质量都应达到设计要求。例如，塔 ５ 一 氯 碱 工 业 ２０１５血 板与塔板压板之间的连接，其螺栓分布应做到密封 严实，不应位于相邻两个塔板压板之间的连接处。 ２０１３，４ｚ（３）：４６—４８． ［３］李杰．提高螯合树脂塔运行能力的措施［Ｊ］．中国氯碱， ２００９（７），１４—１６． Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ如果塔板压板在纵截面上不能很好地与螺栓密封结 合，就会造成树脂从缝隙流出。设计时应将螺栓孔 错过相邻塔板压板之间的连接处¨ ，避免树脂塔的 缝隙流失。关键部位小零部件的质量也要合格，如 菌帽、水帽罩ｕ 、纱滤网等，这些易因材质不过关而 损坏或者掉落，进而造成树脂流失。 ３．９定期对仪表、阀门进行检查 树脂塔再生中，周围控制阀门开关频繁则可能 蜘咖枷姗姗［４］闫健，王亚军．盐水二次精制工艺流程和生产操作［Ｊ］． 跏ｍ稻 例中国氯碱，２００６（ＩＩ）：１９—２１． ７ ７ ７ ７ ７［５］李相彪．氯碱生产技术［Ｍ］．北京，化学工业出版社， ｍ伽啪ｍ ｍ２０１２：９２． ［６］邢家悟．离子膜法制烧碱操作问答［Ｍ］．北京，化学工业 ８ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ 出版社，２００９：４２． ［７］杨军．盐水二次精制运行小结［Ｊ］．石河子科技．２０１１ （４）：３２—３４． 会造成严密性降低、动作开关不到位或动作失灵，导 致盐水泄漏、树脂流失、酸或碱在非再生状态下流入 盐水中，造成进电解槽的盐水不合格。树脂塔运行 过程中要定期对其周围的阀门进行检查，发现问题 应及时处理或更换。 参考文献 ［Ｉ］高锁成．盐水二次精制工艺控制［Ｊ］．中国氯碱，２００８ （１）：２０—２２． ［８］杨庆宾．螯合树脂塔使用的注意事项［Ｊ］．化工管理， ｎｕ ５ ８ ２ １２０１３（１６）：１９９． ［９］胡洪铭．螯合树脂塔的最佳再生周期［Ｊ］．中国氯碱， ２０１Ｉ（Ｉ）：３２—３３． 踮踮昕 ［１０］孙金良，王志勇．螯合树脂塔的技术改造［Ｊ］．中国氯 记：２嘶∞ 碱，２０１０（１０）：１０一ｌ１． ∞［１１］程殿彬．离子膜法烧碱生产中曾发生的问题及解决办 法［Ｊ］．氯碱工业，２０１２，４８（２）：ＩＩ一１８． 鲫 锄 ［２］张国锋，肖娜．二次盐水精制工艺的研究［Ｊ］．山东化工， ［编辑：费红丽］ 锄鲫 锄 （上接第３页）开元化工使用示波仪分别检测每台 螺丝，降低了铜排热损耗，并将变压器降Ｉ挡运行， 黜柳彤仍整流柜的实际导通角度，根据实测数据尽量调整整 流柜相控角，使共用Ｉ台整流变的２台整流柜的相 控角尽量一致。这样，整流变在低挡运行（其节电 效果通过实践可以得到证明）。另外，根据实测，整 流柜低相控角运行也可以节电。所以，开元化工调 整了１ 、２ 整流柜的相控角，紧固了整流柜出线铜排 变电效率上升到了９６．５％；也调整了７ 、８ 整流柜 鲫伽伽姗的相控角，变电效率也略有上升。整流系统是高耗 跏 栅 税能设备，因此要经常检测、比较运行数据，微小的变 化对于优化运行和节能降耗的影响都是非常可观 的。 拼弼 Ｍ Ｈ Ｍ Ｈ Ｈ表２ ２０１４年２月１２日整流柜的测量数据表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄａｔａ ｏｆ ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ ｃａｂｉｎｅｔ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｏｎ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １２，２０１４ Ⅲ蝴 序 整 担垦丞 现场显示 ！ 商堡站 大电流传感器 皇鏖蠢 塞匿鲴整主柜传感器 转换后 号电 Ａ电 Ｖ功 ｋｗ相控角温度①／℃交流电 Ａ功 ＭＷ电 Ａ测量电 Ａ电 Ａ电 Ｖ电 Ａ电 Ｖ 电 Ｖ 实际电压／Ｖ 脓一惭 饼惭 ①指铜排出线温度。 ８结语 整流装置在运行中出现故障将直接影响安全生 参考文献 ［Ｉ］耿庆鲁．离子膜法烧碱装置整流系统的配置［Ｊ］．氯碱工 业，２０１０，４６（２）：７—８． 产，给企业造成经济损失。笔者整理开元化工整流 系统几年来的运行经验，希望为同行企业整流设施 ［２］冯新建，安志明，操斌，艾力，张新程．离子膜整流装置的 优化控制与维护［Ｊ］．氯碱工业，２００３（１０）：７—９． 节能降耗、降低运行成本、安全稳定运行提供帮助。 ［编辑：费红丽］ ６