螯合樹脂塔的最佳再生周期

胡洪銘

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶長壽401221）

螯合樹脂塔的最佳再生周期

胡洪銘

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶長壽401221）

分析了螯合樹脂塔的再生周期和影響再生周期的因素，通過計算和再生經濟分析，找到樹脂塔的最佳再生周期，降低了生產成本，減少了環境污染。

樹脂交換容量；再生周期；螯合樹脂塔

重慶市映天輝氯堿化工有限公司離子膜法燒堿裝置能力為15萬t/a，因受金融危機等影響，現生產規模為5萬t/a。二次鹽水的精制采用南通久信螯合樹脂塔，漂萊特S930/4757螯合樹脂，兩塔串聯運行，當首塔需要再生時，一塔運行，再生完成后上線串聯運行。樹脂塔直徑為3 m，單塔樹脂裝填量為9.89 m3，以除去鹽水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Si2+、Sr2+、Ni2+等重金屬離子。樹脂塔每運行24 h進行再生，再生12 h后作為保護塔參與運行。為保證樹脂塔再生完全，加入的酸堿都是過量的，產生的酸堿廢水都排入污水池。

1 再生周期

樹脂塔的再生周期是指從首塔運行開始到下線再生所需要的時間。理論上，樹脂達到飽和狀態就需再生，再生的計算公式為：

再生周期=樹脂工作交換容量×樹脂量/負荷濃度

樹脂工作交換容量=樹脂全交換容量×再生交換率×樹脂利用率

負荷濃度=介質流量×雜質含量

全交換容量表示每單位數量樹脂能進行離子交換反應的化學基團的總量。工作交換容量表示樹脂在一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類、全交換容量以及工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關。再生交換容量表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量，表明樹脂中原有化學基團再生復原的程度。再生交換率表示再生交換容量與總交換容量的比值，通常為50%～90%（控制在70%～80%）。樹脂利用率表示工作交換容量與再生交換容量的比值，通常為30%～90%[3]。

在裝置不變的情況下，再生周期與樹脂全交換容量、再生交換率、樹脂利用率成正比，與介質流量（生產負荷）和雜質含量成反比。

（1）樹脂的工作交換容量與樹脂的種類、全體積交換容量、再生效率、樹脂利用率有關，不同型號的樹脂全體積交換容量不同。在運行過程中，樹脂可能接觸到游離氯被氧化破壞或被Fe等重金屬污染造成樹脂的衰減，樹脂全交換容量就會降低。再生效率取決于再生效果，如果再生時再生劑量控制不好會造成再生不完全，再生效率低下。樹脂利用率與當時工作條件有關，如果溫度、壓力、pH值等控制得好，達到了樹脂的最佳操作條件，樹脂的利用率則較高[2]。

（2）介質流量與生產負荷有關，在裝置規模不變的情況下，生產負荷越大，介質的流量也就越大。

（3）雜質含量與前端處理有關，前端處理得好，雜質含量則較少。

從以上分析可以看出，在二次鹽水裝置不變的條件下，降低生產負荷、提高一次鹽水質量、控制好工作條件可提高樹脂的利用率，延長再生周期。

2 再生周期計算

2.1 計算

已知裝置規模：15萬t/a；

生產規模：5萬t/a；

鹽水流量：60 m3/h；

雜質含量（以總Ca2+計算）≤5 mg/L；

使用樹脂：S930/4757螯合樹脂；

全體積交換容量（Ca2+）≥1.3 meq/mL（濕）；

Ca的克當量：20 g；

再生交換率：70%～80%；

樹脂利用率：30%～90%；

樹脂塔直徑：3 m；

樹脂裝填高度：1.4 m。

再生周期=樹脂全交換容量Ca的克當量×再生交換率×樹脂利用率×樹脂量/介質流量×雜質含量= 1.3×20×70%×30%×3.14×1.5×1.5×1.4×1000/60×5= 180（h）。

而實際運行再生周期為24 h，相差了6.5倍，相當于增加6.5倍的成本和廢水排放量。

2.2 實際改進

根據以上數據，在生產中延長了再生時間，分析頻次變為1次/2h，第5天的分析結果為w（Ca2++Mg2+）小于20×10-9，第6天再生周期改為120 h。按照此再生周期運行4個月，進行了全方位的跟蹤分析，鹽水質量、樹脂效果都比較好。

3 再生過程和經濟分析

經過1個再生周期的運行，第一級螯合樹脂塔需要脫機再生，因只有兩塔運行，每次再生過程只需12 h，再生后立即投入運行。螯合樹脂塔再生過程見表1、每次再生廢液排放及處理費用見表2，鹽水流量為60 m3/h。

從表1可看出，3 m直徑的樹脂塔每再生一次需排放的廢液多達142.3 m3，耗酸（31%）3.6 m3，耗堿（32%）3.3m3。能回收利用的不計入成本，從表2可看出，僅再生廢液排放和處理費用就高達6120.85元，所以，減少再生次數可有效地減少排放和降低成本。

再生周期從24 h/次改為120 h/次，一年工作8 000 h，每年可以減少廢水排放37 947 m3，節約成本163萬元。

表1 螯合樹脂塔再生過程（T-1501A/B）

表2 再生廢液排放及處理費用

4 結論

通過以上分析可以發現，找準樹脂塔的最佳再生周期，可以最大程度地利用樹脂，節約再生成本，減少環保排放量。

影響最佳再生周期的因素包括：（1）合格穩定的一次鹽水質量。一次鹽水雜質越少，再生周期就越長，雜質含量越穩定，更容易接近最佳再生周期。（2）根據不同負荷的鹽水流量調整相應的再生周期。在相同裝置下，負荷不同，鹽水流量和再生周期也不一樣，需要及時調整。（3）控制好二次鹽水的工作條件，提高樹脂的利用率。在樹脂提供的最佳溫度、壓力、pH值等條件下運行，會提高樹脂的利用率，樹脂的再生周期也會更長。（4）再生程序科學合理，與實際吻合，可提高再生率。加酸、加堿、純水洗滌的濃度、流量、時間一定要計算好，既要保證樹脂再生效果好，又不要多加酸堿增加排放量。（5）分析準確，增加分析頻次。

［1］劉志新，羅桂花.螯合樹脂塔再生及降耗措施探討［J］，氯堿工業，1996，（7）：5－6.

［2］李杰.提高螯合樹脂塔運行能力措施.中國氯堿，2009（7）：14－15.

［3］王方.離子交換樹脂標準手冊.北京：中國標準出版社，2003.6，10－15.

The best regeneration cycle of chelating resin tower

HU Hong-ming
(Chongqing Yingtianhui Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Changshou 401221,China)

The regeneration cycle of Chelating resin tower,the factors that affect the regeneration cycle were analyzed.Through the calculation of the regeneration cycle and analysis of regeneration economic,the best regeneration cycle of resin tower was found,and production costs and environmental pollution were reduced.

resin exchange capacity;regeneration cycle;chelating resin tower

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0032-02

2010-04-06