脫鹽水混床樹脂更換及運行小結

王 鵬，于 磊，萬 浩，畢鳳紅，宋 飛

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

1 脫鹽水工藝簡述

源水由蓄水池絮凝沉淀和殺菌處理后進入脫鹽水預處理，脫鹽水前后分兩期建設，預處理先投加殺菌劑、絮凝劑后，一期進入多介質過濾器，二期進入盤式過濾器，預處理后經袋式過濾器（10μm）、10μm保安過濾器進入超濾裝置，超濾產水進入超濾水箱，依次通過升壓泵、5μm保安過濾器、高壓泵進入反滲透，在升壓泵后投加反滲透阻垢劑和還原劑，反滲透的產水通過脫碳風機流入中間水箱，一部分產水作為一級脫鹽水供往鍋爐房、余熱鍋爐、化產和甲醇等，另一部分產水通過中間水泵進入二級反滲透和混床進一步精制，得到二級脫鹽水進入水箱，由二級脫鹽水泵加壓供干熄焦和LNG裝置。

2 混床的工作原理

混床是混合離子交換柱的簡稱，所謂混床，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，由于陽樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內陰樹脂在上陽樹脂在下，一般陽、陰樹脂裝填的比例為1∶2或1∶1.5，可按不同樹脂選擇。同步再生式混床在運行及再生過程均在混床內進行，再生時樹脂不移出設備，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設備少，操作簡便。

混床包括混合離子交換器和體外再生設備。其中體外再生設備主要包括樹脂分離器、陰（陽）樹脂再生器、樹脂貯存塔、混雜樹脂塔和酸堿再生設備。產水量為0.5~98t/h。陽床裝載強酸陽離子交換樹脂，陰床裝載強堿陰離子交換樹脂，裝載高度一般在1 000~2 400mm，逆流再生固定床樹脂頂層有200mm厚壓脂層樹脂。

3 脫鹽水指標

1）一級脫鹽水指標：電導率＜5μS/cm、硬度＜0.005mmol/L、Cl-＜20mg/L；

2）二級脫鹽水指標：電導率＜0.2μS/cm、硬度＜0.002mmol/L、Cl-未測出。

4 混床裝填及處理

4.1 混床裝填的工序

確認混床內部花板和布水器的水帽已緊固且完好，把混床頂部人孔打開，通過進水閥向容器內加水至容器的1/3處，以緩沖在加樹脂時，樹脂對水帽的沖擊；加201×7陰樹脂高度1 000mm，陽樹脂001×7高度500mm，依次裝入，填完后抹平，以中排支管為陽樹脂基準線和布堿支管以下200mm為陰樹脂基準線，將頂部人孔恢復，試水壓0.6MPa，保持45min，確認密封面無滲水方可投入使用。

4.2 新樹脂預處理

新樹脂中含有雜質，當樹脂與水、酸、堿接觸時，這些雜質（如磺酸、胺類等）會進入溶液，污染出水水質及影響樹脂的工藝性能；因此，新樹脂在使用之前應進行預處理，以除去新樹脂表面的可溶性或小顆粒雜質，預處理程序如下。

（1）浸泡：向混床充滿水，關閉所有閥門，新樹脂浸泡4~8h。

（2）浸泡完后，先正洗30min（50~60m3/h），再反洗30min（30~50m3/h）。

（3）用鹽酸泡：進酸前把水放至陰樹脂上10cm處。開混床進酸閥，反洗排放閥，開再生泵，進酸量1.8m3/h，水10m3/h，沖洗處理2h后，關閉所有閥門，浸泡4~8h，將液位放至陰樹脂上10cm處，開中間水泵、快沖進水閥、正排閥，沖洗約90min，出水pH根據混床進水水質確定。

（4）用氫氧化鈉浸泡：排水至陰樹脂上10cm處，開進堿閥、開中排閥（逆流閥）15min，關閉中排閥，開正排閥，直至進堿完畢，進堿流量4.2m3/h，水18m3/h，沖洗處理60min后，關閉所有閥門，浸泡4~8h，放水至陰樹脂上10cm處，然后開中間水泵、快沖進水閥，待水灌滿后，開正排閥，沖洗90min，至pH近中性。

（5）堿液液位不能低于陰樹脂，即保持液位不低于陰樹脂上10cm處。如果出現低的情況，關閉出水閥、開排氣閥，灌水5~10min 后再關閉排氣閥，開排水閥，如此達到要求的液位。

96初次再生混床時，按正常再生步驟，將進酸堿時間延長至90min，慢沖時間延長至60min，正沖結束時，取水樣分析pH、電導率、SiO2達標。

4.3 混床再生

（1）反洗預分層：關閉進水閥、產水閥、手動產水閥和樹脂捕捉器的排污閥；打開反洗進水閥、反洗排水閥，啟動中間水泵，使樹脂處于充分流動狀態，將破碎的樹脂反沖洗掉。用手動反洗閥來控制反洗流量，以正常顆粒樹脂不被水流沖出為準，反洗終點以陰、陽樹脂基本分層為止，時間約600s。

（2）排水：開排氣閥、正排閥排水至樹脂層上10cm處，時間60s，關閉所有閥門。

（3）進堿：打開混床進堿閥、正排閥，排氣閥、堿計量箱堿閥、混床再生堿水閥，啟動再生泵，讓陰樹脂完全失效，增加陰、陽樹脂比重差，使陰、陽樹脂完全分層，時間600s。

（4）反洗分層：目的是將陰陽兩種樹脂徹底分離，關閉堿水閥、混床進堿閥、中排閥，開反洗進水閥、反洗排水閥、一臺中間泵，以適當流速進行反洗分層，反洗終點以陰、陽樹脂交界處徹底分層為止，反洗結束時應緩慢關閉手動反洗閥，使樹脂顆粒逐步沉降，以達到最佳的分層效果，時間1 800s。

（5）靜置：關閉所有閥門（開排氣閥或反排閥放氣），觀察罐體上、下視鏡，待陰、陽樹脂完全分層，時間180s。

（6）二次排水：開排氣閥、正洗排放閥排水至樹脂層上100mm處，時間由實際情況定，后關閉所有閥門。

（7）預噴射：關閉反洗手動閥，打開中排閥、混床進酸、進堿閥、混床再生酸水、堿水閥，啟動再生泵，進水約180s。

（8）進酸堿：采用同步再生法，打開酸堿計量箱酸、堿注入閥，再生時間為1 800s。

（9）置換：關閉計量箱酸、堿注入閥，置換清洗，時間約1 800s。

（10）置換后排水：關閉上一步閥門及水泵，打開反排閥、正排閥，確認容器內水位排至樹脂層上200mm位置處。

（11）再生混合：關閉正排閥，打開排氣閥，進氣閥；進氣壓力控制在0.15MPa，混合時間1200s（確認容器內兩種樹脂已充分混合）后停氣，關閉進氣閥、反排閥、排氣閥；立即快速排水，使樹脂層快速下落。

（12）再生灌水：開進水閥、排氣閥，啟動一臺中間水泵灌滿水。

（13）再生正洗：開正排閥，關閉排氣閥，啟動中間水泵，對混床進行正沖，以120m3/h的流速正洗，直至出水的電導率和硅酸含量合格。

4.4 運行

（1）打開混床進水閥、排氣閥，當水充滿設備時打開下排閥，關閉排氣閥，控制正洗流速同工作流速，至出水電導達到設定值，即轉入制水。

（2）打開混床產水閥，關閉下排閥，調整至正常產水流量，當產水量達到規定的設定值或電導超過設定值，即制水周期結束。

（3）停止操作：關閉混床進、出水閥門。

（4）倒車操作：開啟備用混床，停需處理的混床；（5）混床再生時應注意事項：

①反洗時，應密切注意上部監視孔樹脂松動情況，在反洗排水管處取樣觀察有無樹脂跑出，據此調整反洗流量到最佳。②反洗過程中，應注意樹脂是否結塊或分層不明顯的現象，如出現這些現象，可進少量堿液，由上部進堿門進入，當底部排水門出堿沫時，停止進堿，浸泡15min，其目的是促進分層。③再生過程中，應注意排水中是否有樹脂，如果有樹脂應立即停止再生，檢查底部排水裝置或中排裝置。④再生時注意交換器內液位情況。⑤再生時注意觀察酸堿計量箱的液位情況，如果發生回升，應調整進酸堿和噴射器進水閥門及再生是否上水。⑥再生時控制好再生液的濃度、流速、時間，再生過程中不允許進入空氣，以免影響再生效果。⑦應先停再生泵，然后關閉再生液閥門、噴射器進水閥門，以防浮子流量計和噴射器破裂。⑧混合樹脂時，嚴格控制水位在樹脂層上100~200mm，以免樹脂干混，影響混合效果，同時防止跑樹脂。

5 樹脂更換和混床檢修

5.1 樹脂更換

一期脫鹽水兩臺混床樹脂已使用近三年，樹脂產水性能下降，為確保一級除鹽水穩定達標，需要更換已經到了使用周期的樹脂，編制了更換方案，明確了責任人員和需要準備工器具。

5.1.1 更換準備工作

（1）拆裝樹脂人員6名到位；腳手架搭設至1#混床上部人孔處，準備盛廢舊樹脂的噸袋、需要的叉車及托盤運到現場備用。

(2)更換樹脂前將一級除鹽水箱、二級除鹽水箱、一二級中間水箱保持高液位，開啟備用混床，停需要更換樹脂的混床，將設備內水放空。

(3)待水放空后，拆除下部檢修口的盲板蓋，將預制好的帶閥門的彎頭安裝在混床下部檢修口。

5.1.2 施工步驟

下部檢修口處放好盛裝舊樹脂的噸袋，打開的閥門讓罐內樹脂自然流淌出來，2人協作持續，當樹脂流動較慢時，打開進水閥反沖內壁殘留樹脂，噸袋滿后用叉車將滿噸袋移走更換空噸袋，將舊樹脂噸包存放在指定位置。舊樹脂清除，用時3h完成。舊樹脂清理完成后用水沖洗罐內壁，并檢查底部水帽及酸堿分布器。確認罐內壁附件完好后，進行充裝新樹脂，將新樹脂放至叉車托盤上，從上部人孔處裝填新 樹脂。

（1）下水帽檢查：首先倒入10袋陽樹脂，關閉人孔，向樹脂注水，同時底部排水20~30min，用80 目的篩網在排水口攔截，觀察是否有樹脂漏出，如果有個別小顆粒，屬于正?，F象；

如果有大顆粒而且樹脂較多，說明混床下濾板有漏點，應把樹脂和水放出，檢查下濾板焊縫和水帽，查找原因并處理，再按照上面的方法檢測，直至確定負荷要求。

（2）上布水器檢查：將樹脂全部裝入樹脂柱，關閉人孔，然后從樹脂柱底部進水，從樹脂柱上部排水20~30min，用80 目篩網在排水口攔截，檢查方法同下水帽，直至確定符合要求。

（3）中間排水口檢查：樹脂柱從上部和下部同時進水，中排口出水。用80 目以上的篩網在排水口攔截，檢查方法同下水帽，直至確定符合要求。

5.1.3 新樹脂裝填高度

陽/陰=500/1 000mm，用時6h完成，單柱裝填2m3001×7MB樹脂，3.75m3201×7MB，裝填完成后，封閉人孔。

5.2 樹脂更換后的再生

（1）樹脂初次再生出現了不分層的問題，陰陽樹脂抱團摻混現象嚴重。1#混床新樹脂安裝完畢后，在廠家技術人員的指導下，進行反沖洗、氣洗約30min后，轉入再生，按照程序第一步進堿失效沖洗合格后進行分層，但陰陽樹脂無法分層，通過觀察鏡發現樹脂有抱團現象，隨即進行反沖洗、氣洗6次，仍無法分層。

（2）樹脂不分層分析：樹脂抱團一般是指陽離子樹脂會釋放出氫離子，而陰離子樹脂則會釋放出氫氧根離子，這兩種離子相遇時就會結合成水分子，陽離子樹脂在失去一些陽離子之后，就會呈現出負電性，而陰離子則是相反的，這兩種樹脂會相互吸引，之后會導致兩種樹脂會成為團狀，且不容易分離，一些碎的樹脂和懸浮物也會增大樹脂抱團的概率，新樹脂保護液中普遍存在的甘油也會造成樹脂抱團現象。

（3）采取的措施：通過分析判斷和兄弟廠家交流，認為需要對樹脂進行徹底的清洗浸泡，清除樹脂自身攜帶的其他干擾物質，再恢復正常使用程序。因此采用了正常再生的酸堿量投加30min，浸泡10h后，再次進行沖洗至中性，正常再生后分層明顯。2#混床樹脂更換完成后，直接按照此方法進行了浸泡，一次性再生成功。

（4）樹脂更換前后的再生周期和產水量分別如表1和表2所示。

表1 樹脂更換前后再生周期對比表

表2 樹脂更換前后產水水質對比表

5.3 混床檢修

一期混床設備是2008年投入運行，中排閥的內部密封墊是氟橡膠的，長期使用出現老化，再生開中排閥時出現泄漏樹脂情況，需要更換密封墊。

（1）更換密封墊前，車間相關管理人員、機修人員到現場查看情況，確定檢修方案，檢修用具等。提前一天將工器具、安全繩、安全帶、空呼器、編織袋（帶內袋）、鋼板、腳手架等在現場貯備好。

（2）提前將二級脫鹽水箱補滿，檢修期間減少二級用水量，將二級混床產水作為一級混床產水的備用，并將一級脫鹽水箱、二級脫鹽水箱、一二級中間水箱保持高液位，將備用混床再生后進行倒換。

（3）開啟備用混床，停運需要檢修的混床，將設備內水放空；拆開檢修孔加裝閥門彎頭開始拆樹脂；樹脂轉入有內袋的編織袋，防止樹脂脫水及受到外界不可逆污染。將樹脂拆到中排位置，檢修人員進入罐內檢查，確認是中排位置過濾器的墊片老化損壞，更換為硅膠墊片，更換完畢后，少量進水查看中排無漏樹脂情況進行回裝樹脂，回裝完畢后再生成功備用。

6 結束語

通過對脫鹽水混床的運行總結和故障處理，特別是更換新樹脂的過程，減少因樹脂更換帶來的對系統影響，可以更好地實現脫鹽水裝置的長周期高效運行。