離子膜樹(shù)脂塔優(yōu)化改造運(yùn)行小結(jié)

邵 芳，周紅燕

（石河子天域新實(shí)化工有限公司，新疆 石河子 832000）

石河子天域新實(shí)化工有限公司的設(shè)計(jì)總規(guī)模為24萬(wàn)t/a聚氯乙烯，配套18萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置，此裝置中較為重要的設(shè)備離子膜螯合樹(shù)脂塔的工藝控制主要是基于橫河DCS控制系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的順序控制，控制方式以自動(dòng)與半自動(dòng)兩者兼顧。樹(shù)脂塔的運(yùn)行與控制對(duì)離子膜堿的產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的影響，經(jīng)過(guò)合理控制可以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起到非常有利的促進(jìn)作用。

1 工藝改造概述

1.1 樹(shù)脂塔裝置運(yùn)行過(guò)程的生產(chǎn)現(xiàn)狀

原有再生塔在等待的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)塔中壓力超高造成泄漏的狀況，經(jīng)過(guò)對(duì)再生流量及樹(shù)脂塔壓力的控制樹(shù)脂塔運(yùn)行狀況有了很大的改善。具體生產(chǎn)工藝為：從界區(qū)外送來(lái)的過(guò)濾后50℃約含（305±5）g/LNaCL的鹽水以150 m3/h的流量送入鹽水過(guò)濾槽，由過(guò)濾鹽水泵送入鹽水加熱器中升溫至55～65℃后送入離子交換樹(shù)脂塔。通過(guò)離子交換，使鹽水中Ca2+，Mg2+等多價(jià)離子的含量小于規(guī)定值。從離子交換樹(shù)脂塔出來(lái)的二次鹽水被送入電解工序的鹽水高位槽。

1.2 樹(shù)脂塔裝置工藝技術(shù)概述

該控制單元共有2套鹽水吸附系統(tǒng)，每套各有3臺(tái)離子交換樹(shù)脂塔，塔內(nèi)裝填有螯合樹(shù)脂。3臺(tái)離子交換樹(shù)脂塔輪回式運(yùn)轉(zhuǎn)，2臺(tái)在線運(yùn)轉(zhuǎn)，剩下的1臺(tái)離線進(jìn)行螯合樹(shù)脂再生。第1臺(tái)離子交換樹(shù)脂塔的作用是除去多價(jià)離子，第2臺(tái)起保護(hù)作用。離子交換樹(shù)脂塔每運(yùn)行48 h進(jìn)行自動(dòng)切換下線再生。主要分為9個(gè)控制步序：水洗、反洗、酸再生、二次水洗、NaOH再生、再水洗、等待一、置換、等待二。其中水洗的過(guò)程主要將下線塔中的剩余鹽水用純水置換，將純水從塔頂引入，使廢鹽水回收到廢水槽中；反洗的過(guò)程是將水從塔底進(jìn)入，再將廢水排到離子交換樹(shù)脂捕集器；酸再生過(guò)程是將被純水稀釋后的鹽酸送入塔進(jìn)行樹(shù)脂再生，二價(jià)金屬離子被H+置換出來(lái)，再將廢水排到廢水槽（D-165）中；水洗的過(guò)程是將塔中剩余的鹽酸通過(guò)純水置換，NaOH再生過(guò)程是將被水稀釋的燒堿送入塔進(jìn)行樹(shù)脂再生，再將H+由Na+置換出來(lái)后將廢水排到廢水槽D-166中，上述工序中，以水洗與酸再生較為重要。

通過(guò)樹(shù)脂的再生，每臺(tái)塔48 h再生一次。2個(gè)運(yùn)行塔中的前塔運(yùn)行48 h后下線再生，再生塔下線后需要24 h，其中再生9.75 h，兩次等待共用14.25 h，在整個(gè)再生過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)塔內(nèi)壓力超高，管線和法蘭或調(diào)節(jié)閥處泄漏的現(xiàn)象。

2 樹(shù)脂塔存在的技術(shù)問(wèn)題與改造方案

2.1 工藝技術(shù)問(wèn)題

在一、二期共6臺(tái)樹(shù)脂塔塔內(nèi)壓力的變化曲線得出壓力變化情況，以一期A/B/C 3臺(tái)樹(shù)脂塔壓力變化為例，水洗階段需要時(shí)間1.0 h，樹(shù)脂塔壓力為0.01 MPa，NaOH再生等待13.25 h樹(shù)脂塔壓力為0.27 MPa，鹽水填充等待二過(guò)程樹(shù)脂塔壓力為0.21 MPa，其余運(yùn)行階段運(yùn)行塔壓力始終在0.2 MPa左右。

通過(guò)對(duì)運(yùn)行塔和再生塔塔內(nèi)壓力的觀察發(fā)現(xiàn)運(yùn)行塔在運(yùn)行過(guò)程中塔內(nèi)基本無(wú)壓力，樹(shù)脂塔中的再生塔在再生的9個(gè)步驟中，只有在等待一和等待二的過(guò)程中壓力會(huì)逐漸升高，會(huì)升高至0.2 MPa左右，與運(yùn)行塔壓力相當(dāng)。再生塔在等待過(guò)程中壓力會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。一期A塔等待一運(yùn)行時(shí)間13.25 h，在這期間A塔壓力逐漸由0升高至0.22 MPa，通過(guò)對(duì)再生過(guò)程的塔上壓力表的變化可以得出在等待的過(guò)程中由于密封塔內(nèi)壓力超高導(dǎo)致塔體或進(jìn)出口管線泄漏。

2.2 技術(shù)問(wèn)題的解決方案

更改樹(shù)脂塔順控程序，解決樹(shù)脂塔等待過(guò)程中壓力過(guò)高的狀況。在離子膜法燒堿生產(chǎn)中，鹽水精制工序的樹(shù)脂塔吸附、再生過(guò)程運(yùn)用了DCS系統(tǒng)的順控功能，按照預(yù)定的時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，采用了步控功能塊中的步序號(hào)的設(shè)置，改變了以往系統(tǒng)中繁瑣操作，每個(gè)步驟都設(shè)定一個(gè)計(jì)時(shí)器，當(dāng)前計(jì)時(shí)器（CTUP）溢出后（時(shí)間到），自動(dòng)執(zhí)行下一個(gè)步驟，整個(gè)過(guò)程由DCS自動(dòng)控制的26個(gè)開(kāi)關(guān)閥和3個(gè)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)完成。

2.3 技術(shù)問(wèn)題的實(shí)施情況

通過(guò)對(duì)一、二期樹(shù)脂塔KV167A/B/C 3臺(tái)切斷閥在等待一和等待二的狀態(tài)改變，由程序自動(dòng)完成控制狀態(tài)由原來(lái)的關(guān)狀態(tài)更改為開(kāi)狀態(tài)，即使等待中的塔內(nèi)壓力逐漸升高但是通過(guò)連通閥可以往樹(shù)脂捕集器泄壓，使塔與外界聯(lián)通，塔內(nèi)壓力始終保持在零壓力。

3 改造前后效果對(duì)比分析

改造前離子膜二次鹽水工序一、二期共6臺(tái)樹(shù)脂塔，在再生塔的等待一與等待二狀態(tài)下，塔內(nèi)壓力會(huì)持續(xù)升高，對(duì)樹(shù)脂塔的管線及樹(shù)脂造成一定程度的破壞。改造后，解決了等待過(guò)程中壓力升高的現(xiàn)象，使再生過(guò)程中塔內(nèi)壓力也保持在零壓力的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)6臺(tái)塔增加壓力表遠(yuǎn)傳顯示報(bào)警后，中控人員可以隨時(shí)觀察運(yùn)行塔與再生塔的壓力變化，以便調(diào)整樹(shù)脂塔的運(yùn)行狀況，通過(guò)程序更改后在樹(shù)脂塔再生的過(guò)程中塔內(nèi)的壓力得以改善，取得了良好的改造效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)膜樹(shù)脂塔工藝管線及運(yùn)行程序的控制改造，更加保證了離子膜電解設(shè)備的安全運(yùn)行，避免造成離子膜的損耗。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：該系統(tǒng)控制平穩(wěn)、操作方便、響應(yīng)迅速，既可以自動(dòng)控制螯合樹(shù)脂塔也可以切換成人工控制模式，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和安全性。該系統(tǒng)在制堿生產(chǎn)過(guò)程中，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，離子膜制堿的二次鹽水質(zhì)量達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障。