电厂化学文献

离子交换系统再生剂利用率的提高

                                      

河南化工  2002年  第10期
潘忠友，李建民  (河南省省直机关物业管理中心，河南郑州)
摘   要：在锅炉水处理工作中，通过对离子交换系统和再生过程进行分析，提出对再生系统进行改造，提高了再生剂利用率。
关键词：离子交换系统；再生剂；利用率
中图分类号：TQ425．235    文献标识码：B    文章编号：1003—3467(2002)10—0044—01
收稿日期：2002-07-25
作者简介：潘忠友(1960—)，男，从事锅炉的运行及维护，电话：(0371)5907792

      随着人们生活水平的提高，锅炉在工业或日常生活中应用越来越广泛，对水处理工作的要求也越来越高。如何提高再生剂的利用率，成为亟待解决的问题之一。

1    改造前状况
      我单位使用的是SHL10—16型锅炉，离子交换器两台(一用一备)，直径1500mm，高4250mm，树脂装载高度3000mm，原水硬度在6．1—7．3mmol/L之间，交换器每周期耗盐400kg，产水量300t左右。水处理采用逆流再生顺流运行，软水仅有部分硬度达到0．025 mmol/L，而大量的软水硬度在0．05 mmol/L左右，达不到要求，再生剂利用率不高。

2   离子交换系统的分析   
      离子交换系统的工作过程是利用树脂的反应基交换原水中呈溶解状态的Ca²⁺、Mg²⁺。运行一个周期后，用浓度为3％—5％的盐溶液来再生树脂，以除去交换出来的Ca²⁺、Mg²⁺。若再生不当，被交换出来的Ca²⁺、Mg²⁺不能充分除去，从而使树脂交换容量下降，性能变差，且树脂交换能力难以恢复，造成离子交换运行周期缩短、水质变差、耗盐量增大。
那么，如何延长离子交换周期、降低耗盐量呢?首先，对于逆流再生，再生时必须保持树脂层处于稳定状态，防止树脂发生“乱层”，破坏树脂构成的排列顺序。若采用无顶压逆流再生，要严格控制再生液浓度(3％—5％)和流速(4m／h)，以充分保证再生液与交换剂的动态接触时间；其次，再生进盐应缓慢进行，以保证再生液与树脂的动态接触时间。

3    再生过程分析
      按再生过程所处的状态可分为静态再生和动态再生，下面从反应中离子浓度的变化来分析。
      静态再生过程。反应开始由于树脂中Ca²⁺、Mg²⁺浓度较大，反应速度最快，随着反应的进行，树脂中Ca²⁺、Mg²⁺的浓度以及盐溶液中Na⁺的浓度逐渐减小，反应速度随之减小；同时，随着溶液中Ca²⁺、Mg²⁺浓度的增大，二者与树脂中的Na⁺的可逆反应速度也随之增大，反应最终达到平衡状态。因此，树脂中残留有相当数量的Ca²⁺、Mg²⁺，致使再生反应进行不彻底。
动态再生过程。再生液在树脂层中缓慢流动，与树脂接触的时间较长，当交换反应发生时，再生液中浓度较大的Na⁺，把树脂中的Ca²⁺、Mg²⁺交换出来后，Na⁺被吸附在树脂上，而交换出来的Ca²⁺、Mg²⁺则随着再生液的排出而排掉，不再与树脂中Na⁺发生反应，从而使树脂反应基中Ca²⁺、Mg²⁺的残留量达到最低，甚至接近于零，使反应更彻底。

4    改造措施及效果   
      为确保锅炉的安全运行，我们对原设备的再生系统进行了改造，即在稀盐池出口与盐水泵出口之间加装一道旁通管道(见图1)。
      以交换器1^#、2^#为例。1^#交换器运行，2^#交换器失效进行还原再生(再生液的体积大于交换器体积的1．5倍，其浓度为3％—5％)，再生完毕后，使再生液通过加装的旁通管道重新回到盐池中。2^#交换器运行，1^#交换器还原再生，用回收后的再生液进行第一次再生。在稀盐池中，重新稀释新的再生液，待澄清后对1^#交换器二次再生，再生完毕后，再生液通过加装旁通管道重新回到盐池中，以备2^#交换器失效后进行第一次再生。周而复始，在不增加耗盐量的前提下，对树脂进行二次再生还原，从而提高了再生液的利用率，使交换树脂得到充分还原。
   改造后的设备与原设备相比较具有以下优点：①耗盐量降低。由于树脂再生时，在不增加再生液浓度和体积情况下进行了二次进盐，使树脂得到充分的再生还原，从而提高了树脂的交换容量，降低了盐耗。②出水水质提高。硬度由原来的0．025mmol/L降到0．005mmol／L，甚至为零。③提高了工作交换容量。软水产量由原来的每周期400t增加到800t左右，提高了近一倍。  
     综上所述，通过对原设备再生系统的改造，树脂的工作交换容量提高约40％，耗盐量降低约45％，软水水质得到了明显的改善。实践证明，改造后该系统也适用于硬度较高的原水。

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