三層混床樹脂裝填的工藝措施與工藝處置

馬海峰

（中國(guó)石油大慶石化公司水氣廠，黑龍江大慶163714）

某石化公司脫鹽水裝置的一級(jí)水脫鹽水設(shè)計(jì)制水量450 t/h，二級(jí)脫鹽水設(shè)計(jì)制水量150 t/h。一級(jí)脫鹽水處理工藝采用高效過濾器—活性炭過濾器—陽雙層雙室沸騰浮動(dòng)床—二氧化碳除碳器—陰雙層雙室沸騰浮動(dòng)床，二級(jí)脫鹽水處理工藝采用固定混床［1］。2004 年將雙層固定混床改造為三層固定混床。混床內(nèi)部裝填3種樹脂，分別為大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽樹脂（D001TR）、大孔強(qiáng)堿性苯乙烯系陰樹脂（D201TR）及惰性樹脂（S-TR）。2019 年裝置混床更換混床樹脂，采取有效樹脂裝填工藝措施和后續(xù)工藝處置，取得較好效果。

1 混床工藝原理

三層混床是在交換容器內(nèi)裝填3種樹脂，分別是強(qiáng)陽樹脂D001-TR、強(qiáng)陰樹脂D201-TR、惰性樹脂S-TR。這3 種樹脂的比重不同、粒徑不同，在樹脂再生的反洗過程中，使用水力對(duì)這3種樹脂進(jìn)行分層，分層后的樹脂層從上到下的排列順序是：強(qiáng)陰樹脂D201TR、惰性樹脂S-TR、強(qiáng)陽樹脂D001TR［2］。惰性樹脂 S-TR 在再生過程、運(yùn)行過程中不參與離子交換反應(yīng)，只在再生過程中起到分開陽、陰2種樹脂的作用，避免再生過程中強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂交叉污染，提高了交換容量和水質(zhì)質(zhì)量?；齑驳某鏊妼?dǎo)率≤0.2 μs/cm，SiO2含量≤20 μg/L。

2 更換樹脂后三層混床出現(xiàn)的問題

2.1 電導(dǎo)率高

在脫鹽水的制取過程中，混床的出水水質(zhì)：電導(dǎo)率大于1.0 μs/cm，二氧化硅大于20 μg/L，達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［3］。

2.2 酸堿耗高，再生劑用量大

樹脂再生過程中，由于分層過程不明顯，混層較深，容易產(chǎn)生樹脂交叉污染，造成樹脂離子交換容量降低，并且失去交換容量的樹指混在再生后的樹脂中容易釋放Na+和SiO2，影響混床出水水質(zhì)，使酸堿耗高，再生劑用量大，制水成本上升。

2.3 能耗高

混床水質(zhì)SiO2含量高，運(yùn)行周期短，所以使用脫鹽水的各化工廠熱交換損失較多，排污增加，能源浪費(fèi)較大，經(jīng)濟(jì)效益差。

3 裝填和后續(xù)工藝不當(dāng)對(duì)混床出水水質(zhì)的影響

3.1 離子交換樹脂裝填環(huán)節(jié)

新樹脂裝填前未對(duì)新樹脂型號(hào)和狀況進(jìn)行檢查，其他型號(hào)或破損新樹脂被裝入混床內(nèi)，造成混床工作交換容量下降和出水電導(dǎo)高［4］。

新樹脂裝填前未對(duì)混床進(jìn)行檢查：

（1）未對(duì)混床內(nèi)廢樹脂進(jìn)行徹底清理，新舊樹脂混雜后，造成混床交換容量下降和出水電導(dǎo)高。

（2）未對(duì)破損的防腐層進(jìn)行處理，再生時(shí)，床體受再生液腐蝕床體漏鐵，樹脂被污染，造成混床工作交換容量下降和出水水質(zhì)差。

（3）未更換混床破損布水設(shè)施，運(yùn)行時(shí)存在偏流現(xiàn)象，床體內(nèi)布水不均勻，造成混床提前失效，混床周期制水量下降，造成混床再生不徹底，提前排酸排堿，使再生不合格或投運(yùn)后混床周期短。

陽、陰樹脂的裝填比例或裝填高度不當(dāng)，在再生時(shí)易造成交叉污染，在運(yùn)行時(shí)形成陰陽樹脂不能同步失效，使混床工作交換容量下降，制水周期縮短，影響水質(zhì)，并增加酸堿消耗?；齑矁?nèi)中排的位置在惰性樹脂與陰樹脂陽樹脂的分層處，因此確定陽樹脂的裝填高度是混床裝填的關(guān)鍵之處。

3.2 后續(xù)工藝處置環(huán)節(jié)

（1）新樹脂未進(jìn)行預(yù)處理，樹脂與水、酸、堿等溶液接觸時(shí)有少量低聚合物、未參與聚合或縮合反應(yīng)的單體轉(zhuǎn)入到溶液中，影響混床的產(chǎn)水質(zhì)量。

（2）新樹脂首次再生未使用2 倍酸堿，新樹脂工作交換容量下降，混床制水周期短。

（3）混床的再生操作不當(dāng)，造成混床工作交換容量下降和出水水質(zhì)差。

4 裝填工藝措施和后續(xù)工藝處置

針對(duì)固定混床水質(zhì)的影響因素，脫鹽水裝置采取系列樹脂裝填工藝措施和后續(xù)工藝處置措施

4.1 離子交換樹脂裝填

4.1.1 混床樹脂的裝填比例通常陰樹脂和陽樹脂的體積比例為2:1。即陽樹脂裝填高度為500 mm，陰樹脂裝填高度為1 m，惰性樹脂S-TR 裝填高度為300 mm；直徑大于2.5 m 的混床，通常陽樹脂裝填高度為600 mm，陰樹脂裝填高度為1.2 m。

4.1.2 新樹脂裝填前的檢查處理

（1）安排專人對(duì)照樹脂袋標(biāo)識(shí)檢查新樹脂型號(hào)和樹脂袋內(nèi)樹脂狀況。

（2）檢查混床內(nèi)廢樹脂清理情況，引脫鹽水將舊樹脂排出。

4.2 后續(xù)工藝處置環(huán)節(jié)

（1）新樹脂預(yù)處理，首先混床充滿脫鹽水進(jìn)行24 h浸泡，減少新樹脂附著的有機(jī)物和雜質(zhì)。然后通入3%～4%的NaOH，流速控制在5～6 m/h，當(dāng)?shù)撞坑?%左右堿漏出時(shí)停止通堿，浸泡2 h 以上，用以消除新樹脂存在的靜電。然后對(duì)混床進(jìn)行反洗分層，當(dāng)陰、陽、惰性樹脂有明顯的分層面，惰性樹脂S-TR 處于中排位置時(shí)操作完成。靜止觀測(cè)確定高度，再生之前洗去堿液防止再次出現(xiàn)亂層［5］。

（2）控制酸堿注入量、酸堿再生濃度、樹脂混合等操作，嚴(yán)格控制再生操作參數(shù)，使用2 倍酸堿再生。再生過程要將混床上的水位控制到上視鏡的中部，使水位保持在陰樹脂上部10～15 cm 處，同時(shí)加入酸堿，流速控制在5～6 m/h，加堿流速可稍大于酸流速，保持混床上視鏡液位穩(wěn)定。置換過程關(guān)閉計(jì)量箱閥，監(jiān)測(cè)中排出水電導(dǎo)率＜20 μs/cm時(shí)，置換過程結(jié)束。然后使混床內(nèi)水表面達(dá)到高于樹脂層300 mm處，加入工業(yè)風(fēng)在3 min左右進(jìn)行混脂操作，觀察3種樹脂充分混合后迅速停氣。打開正洗排水閥、進(jìn)水閥，讓混床內(nèi)的樹脂層快速回落，然后進(jìn)行正洗，出水達(dá)到電導(dǎo)率≤0.2 μs/cm、SiO2含量≤20 μg/L，樹脂再生操作完成。

5 結(jié)束語

2019 年9 月6 日混床更換樹脂投運(yùn)后，出水電導(dǎo)率及二氧化硅全部合格，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。同年12 月4 日，在裝置標(biāo)定中，混床的周期制水量達(dá)到了86 400 t。表明脫鹽水裝置的混床樹脂更換過程采取的工藝措施和后續(xù)工藝處置措施得當(dāng)、效果顯著，混床制水周期和出水水質(zhì)達(dá)到了使用要求。