陽床再生效果差原因分析

1、陽床再生效果差原因分析陽床再生效果差原因分析摘要煤氣發(fā)電項(xiàng)目化水站在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)陽床再生效果差，耗酸量大，對(duì)正常的生產(chǎn) 運(yùn)行帶來一定影響，同時(shí)增加了運(yùn)行成本，針對(duì)這一問題，從多角度入手，查閱相關(guān)資料， 總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分析相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過對(duì)再生工藝進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，最終這一問題得以 解決，有力的保證了生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：再生、中和、酸堿降耗、措施煤氣發(fā)電化水站各個(gè)水處理設(shè)備運(yùn)行工況已經(jīng)趨于其最佳工況，但是陽離子交換器在 運(yùn)行中出現(xiàn)失效后再生效果差的問題，主要表現(xiàn)為按照正常的逆流再生程序難以實(shí)現(xiàn)再 生，必須依靠高濃度（7%-10%）的酸進(jìn)行浸泡再生，酸耗比增大（再生中酸的用量增大）, 同時(shí)在再生過程

2、中發(fā)現(xiàn)陽樹脂顏色較深， 呈鐵紅色（陽樹脂正常顏色為米黃色，顏色較淡）， 初步分析為鐵污染較為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)?，F(xiàn)從其交換原理，再生方式，再生 液的濃度，水源水質(zhì)等幾個(gè)方面逐一進(jìn)行分析，尋找原因。一、陽離子交換器（陽床）交換原理化水站選用的陽離子交換器中的陽樹脂為強(qiáng)酸性 H樹脂，簡稱H型樹脂。強(qiáng)酸性H 樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的陽離 子進(jìn)行交換。強(qiáng)酸性H樹脂是一種人造有機(jī)聚合物產(chǎn)品。聚合反應(yīng)生成具有三度空間立體 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物骨架（樹脂母體），再于骨架上導(dǎo)入不同的化學(xué)活性基而成。由于它的 活性基如磺酸基（-SO3H）、毯基（-COOH）

3、等都含有活性強(qiáng)酸性 H離子可在水中解離出 來，用于與其它陽離子進(jìn)行交換。H型陽離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)相 當(dāng)穩(wěn)定摸起來硬而有彈性，機(jī)械強(qiáng)度也足夠承受相當(dāng)壓力，顏色淺呈透明狀。離子交換的選擇性是指離子交換劑對(duì)于某些離子顯示優(yōu)先活性的性質(zhì)。離子交換樹脂 吸附各種離子的能力不同，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著后要把它置換下來就比較 困難，而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選 擇性。離子交換樹脂對(duì)水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯(lián)度、交換基團(tuán)、可交換離子的 性質(zhì)、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關(guān)。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交 換基團(tuán)上的可交

4、換離子發(fā)生交換。一般來說，離子交換樹脂對(duì)價(jià)數(shù)較高的離子的選擇性較 大。對(duì)丁同價(jià)離子則對(duì)離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價(jià)的金屆離子中，原 子序數(shù)較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對(duì)其的選擇性較大。對(duì)強(qiáng)酸性陽離子 交換樹脂來說，它對(duì)一些離子的選擇性順序?yàn)椋?+2+ 9+9+ + +Fe >A1 >Ca >Mg >K >Na >H。離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，但是這種可逆反應(yīng)并不是在均相溶液中進(jìn)行的，而是在固 態(tài)的樹脂和溶液的接觸界面間發(fā)生的。這種反應(yīng)的可逆性使離子交換樹脂可以反復(fù)使用。強(qiáng)酸性H+交換樹脂的交換反應(yīng)如下：2RH + Ca(HCO3)2

5、= R2Ca + 2CO2 + 2H2O2RH + Mg(HCO 3)2 = R2Mg+ 2CO2 + 2H2O2RH + CaCl2 = R2Ca + 2HC12RH + MgSO4 = R2Mg + H2SO4二、陽離子交換器(陽床)再生原理離子相對(duì)濃度高低對(duì)樹脂的交換性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)水溶液中氫離子的濃度相 當(dāng)大時(shí)，鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂中的鈣離子或鎂離子，可與氫離子進(jìn)行交換，重新 成為氫型陽離子交換樹脂。換言之，交換反應(yīng)也可以反方向進(jìn)行。由丁離子交換過程是可 逆的，因此當(dāng)交換樹脂交換了一定量的離子后，可用相對(duì)濃度較高的氫離子再取代下來， 使之一再重復(fù)被循環(huán)使用，這種作用稱為再

6、生。當(dāng)氫型樹脂中的氫離子，都被其它硬度離子交換后，這些樹脂就沒有軟化水質(zhì)作用， 此時(shí)之狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。再生操作主要目的就是將已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)的樹脂，利用再生 劑洗出所交換來的陽離子，讓樹脂重新再恢復(fù)到原有的交換容量，或所期望的容量程度， 或原有的樹脂型態(tài)等。無論是強(qiáng)酸性或弱酸性陽離子交換樹脂，都可以使用稀硫酸或稀鹽 酸作為再生劑，但一般認(rèn)為以稀硫酸作為再生劑，效果可能會(huì)好一些。因?yàn)闃渲粑接?機(jī)物的話，稀硫酸較稀鹽酸更能解析出有機(jī)物，所以一般工藝多采用稀硫酸為再生劑。不 過實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可能因?yàn)榱蛩岬娜〉幂^為困難，所以多使用鹽酸作為再生劑居多。三、陽離子交換器(陽床)再生程序常用的再生方式有

7、順流再生，逆流再生，浸泡再生。化水站陽床采用的是效果比較好 的逆流再生方式。逆流再生的步驟：小反洗：為了保持有利丁再生的失效樹脂層不亂，不能像順流再生那樣每次都對(duì)整個(gè) 樹脂層進(jìn)行反洗，而只是對(duì)中排上面的壓脂層進(jìn)行反洗以松動(dòng)樹脂層和沖洗掉運(yùn)行時(shí)積累 在壓脂層中的污物。反洗直到排水活澈為止；放水：小反洗后，待壓脂層沉降下來，放掉中排以上的水，使壓脂層處丁無水狀態(tài)， 防止在進(jìn)再生液過程中，對(duì)再生液稀釋；進(jìn)再生液：調(diào)節(jié)再生液的濃度在 3%-5%,進(jìn)再生液流量小丁 12.7m3/h,時(shí)間 30-40min；置換、進(jìn)再生液結(jié)束后，關(guān)閉抽酸閥門，按進(jìn)再生液的流量繼續(xù)用稀釋再生劑的水（除鹽水）進(jìn)行活洗，直至排

8、出的廢液達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般PH呈中性即可停止置換；正洗：恢復(fù)樹脂的交換能力，直至出水合格。四、影響再生效果的因素及控制措施氫型陽樹脂的再生特性與它的類型和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，強(qiáng)酸性氫型陽樹脂的再生比較 困難，需要的再生酸液的劑量比理論值高許多，而且必須較長的接觸時(shí)間。相形之下，弱 酸性氫型樹脂的再生則比較容易，需要的再生酸液的劑量僅比理論值高一些，也不需要長 的接觸時(shí)間。一般認(rèn)為，在硫酸或鹽酸的用量為其總交換容量的二倍時(shí)，每次再生樹脂與 再生酸液浸泡接觸時(shí)間是：強(qiáng)酸性約 30-60分；弱酸性約30-45分。此外，氫型陽樹脂的再生特性也與它們的交聯(lián)度有關(guān)。所謂交聯(lián)度乃是定量樹脂中所 含的交聯(lián)劑（如

9、苯乙烯）的質(zhì)量白分率。通常交聯(lián)度低的樹脂，其特征是聚合密度較低， 內(nèi)部空隙較多，網(wǎng)孔大，對(duì)水的溶脹性好，但對(duì)離子選擇較弱，交換反應(yīng)速度快，較易再 生，因此每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時(shí)間較短。反之，交聯(lián)度高的樹脂，則需要較 長再生酸液與樹脂接觸的時(shí)間。無論強(qiáng)酸性或弱酸性氫型樹脂的交聯(lián)度均可以在制造時(shí)控 制。由丁氫型樹脂的網(wǎng)孔不僅提供了良好的離子交換條件，而且也像活性碳一般，能產(chǎn)生 分子吸附作用，也可能吸附各種有機(jī)物，因此容易受到有機(jī)物污染，而影響其操作效率， 也使得其再生操作發(fā)生困難。如果樹脂在使用過程中，吸附了有機(jī)物，特別是大分子有機(jī) 物，再生接觸時(shí)間必須更久，而且通常要提高溫度（70-8

10、0 C）才能除去大部分有機(jī)物，以 免其效能降低太快，同時(shí)在高溫下操作，也可以加速再生反應(yīng)時(shí)間，使浸泡接觸時(shí)間得以 因而縮短。流速控制：再生過程中我們嚴(yán)格控制進(jìn)再生液的流速，確保樹脂能和再生液有足夠的 接觸時(shí)間，保證再生反應(yīng)的進(jìn)行；濃度控制：控制再生液濃度在3%-5%之間，再生液濃度對(duì)再生程度有很大影響，當(dāng)再 生劑量一定時(shí)，在一定范圍內(nèi)，濃度越高，再生程度越高，當(dāng)濃達(dá)到某一個(gè)值后，再生后 交換劑的交換容量可恢復(fù)到一個(gè)最高值；時(shí)間控制：為了確保交換劑與再生液的反應(yīng)時(shí)間，在進(jìn)再生液過程中我們均適當(dāng)延長 進(jìn)酸時(shí)間。五、再生過程中出現(xiàn)的異常情況即使我們嚴(yán)格按照陽床再生的步驟操作，嚴(yán)格控制流量、濃度、時(shí)間

11、， 1# , 2#陽床 的再生效果也不能達(dá)到預(yù)期效果。最近一次 1#陽床在逆流再生兩次后，出水依然不合格， 再生失敗。緊接著采用7%高濃度強(qiáng)酸進(jìn)行浸泡12小時(shí)后，再次進(jìn)行再生，再生成功（12 月16日），出水漏鈉量50.4 g/L但是投運(yùn)不久后，出水漏鈉量開始增大（漏納量是陽床 出水的指標(biāo)，規(guī)定 50 g/L 2#陽床失效后，再生一次后出水依然不合格，再生失敗。采 用9%高濃度強(qiáng)酸進(jìn)行浸泡16小時(shí)后，再次進(jìn)行再生（12月17日），出水漏鈉量為43.1 g/L 較設(shè)備投運(yùn)初期有所偏高。再生過程中酸耗是平時(shí)的3-4倍，同時(shí)再生結(jié)束后，廢液在外排時(shí)必須將 PH調(diào)節(jié)到 7-8,由丁陽床再生后的廢液呈強(qiáng)

12、酸性， 必須加入大量的堿進(jìn)行中和，大大增加了酸堿的消 耗量；同時(shí)再生過程延長，加大了操作人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，無形中增加了成本。六、再生效果差的原因分析陽床在再生過程中效果差，難以再生主要有以下幾方面原因：1、反洗不徹底，樹脂松散率不夠；2、樹脂亂層；3、再生液的質(zhì)量較差；4、置換沖洗時(shí)間不夠、置換沖洗水質(zhì)較差；5、進(jìn)酸濃度不夠，酸量不足；6、酸分配裝置損壞，進(jìn)算分布不均勻；7、中排裝置損壞；8、來水水質(zhì)差；9、樹脂被污染或中蠹七、結(jié)論在實(shí)際再生過程中，我們經(jīng)過對(duì)再生過程的分析和判斷，對(duì)能造成陽床再生效果差的 原因進(jìn)行一一的排除，最后得出的結(jié)論是，陽離子交換器失效后再生效果差，交換器交換 容

13、量降低（交換周期縮短），再生酸耗比增大的并非是再生方式或再生過程中操作不規(guī)范 造成的，同時(shí)也排除了設(shè)備損壞的可能性，其根本原因是陽床鐵污染嚴(yán)重。八、樹脂F(xiàn)e污染形成在再生過程中，我們檢測(cè)到陽床樹脂顏色發(fā)暗，部分樹脂呈鐵紅色，同時(shí)在再生混床 過程中檢測(cè)到混床中的陽樹脂也有此現(xiàn)象，經(jīng)過分析判斷我們分析，陽床再生效果差、失 效快是由丁 Fe3+嚴(yán)重污染樹脂所致。由丁陽樹脂對(duì) Fe3+的親和力最強(qiáng)，所以Fe3+也是最難 在再生過程中被交換下來的，使交換反應(yīng)變成不可逆反應(yīng)，當(dāng)有膠態(tài)Fe（OH）3進(jìn)入H型陽樹脂層內(nèi)時(shí)，在酸性溶液的作用下，就造成 Fe3+污染。九、樹脂鐵污染特征及危害1、被鐵污染后的樹脂顏

14、色變深，甚至呈黑色；2、工作交換容量降低；3、再生效率下降；4、樹脂床層壓降增加，可能出現(xiàn)偏流；5、樹脂在短期內(nèi)含水量會(huì)迅速增加6、促進(jìn)樹脂氧化，加速樹脂解鏈；7、污染出水水質(zhì)。十、污染原因分析1、設(shè)備在投運(yùn)過程中，管道（包括來水管道）沒有進(jìn)行酸洗除鐵，沒有經(jīng)過預(yù)膜處理，管道內(nèi)壁氧化，大量Fe3+隨著水流進(jìn)入設(shè)備；2、設(shè)備內(nèi)部的襯膠損壞或者襯膠質(zhì)量有瑕疵，金屆容器被氧化后，大量鐵離子泄露 到水中；3、再生用的工業(yè)鹽酸純度不高，鐵含量較大，在再生過程中對(duì)陽樹脂造成污染；4、樹脂質(zhì)量較差，不能滿足水質(zhì)要求；5、水源水質(zhì)（深井水）鐵含量超標(biāo)，造成對(duì)陽床的污染。對(duì)煤氣發(fā)電水源水質(zhì)分 析日?qǐng)?bào)表的部分?jǐn)?shù)據(jù)

15、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，水源水質(zhì)（深井水）鐵含量是藍(lán)圖標(biāo)準(zhǔn)（補(bǔ) 水）的42.99倍，是技術(shù)協(xié)議（深井水）的41.14倍。嚴(yán)重超標(biāo)！且該水質(zhì)很不穩(wěn)定, 各種物質(zhì)的含量指標(biāo)變化波動(dòng)較大。具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：表一 水源（深井水）指標(biāo)分析表含量、時(shí)間11.1511.1811.2512.512.712.1112.1212.13|平均項(xiàng)目f(r由Fe ng/L)0.1870.1530.0681.7680.7850.7650.7480.1360.576總硬度(CaCO3)(mg/L)455244584040424045.125注：此數(shù)據(jù)摘自煤氣發(fā)電水源水質(zhì)分析日?qǐng)?bào)表表二標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)圖標(biāo)準(zhǔn)（補(bǔ)水）技術(shù)協(xié)議（深井水）總Fe&

16、lt; 0.01340.014(mg/L)總硬度（CaCO3）< 30.324.69(mg/L)卜一、樹脂鐵污染應(yīng)對(duì)措施樹脂鐵污染的處理：對(duì)Fe3+離子而言，最理想的方法是將 Fe3+離子還原為Fe2+,使其 與樹脂的結(jié)合力大幅度下降，H+離子便會(huì)較容易地將其置換下來。輕度鐵污染一般采用濃度在4%-6%的酸進(jìn)行浸泡，復(fù)蘇；中度鐵污染一般采用濃度在10%-12%的酸進(jìn)行浸泡，復(fù)蘇。針對(duì)化水站的設(shè)備特點(diǎn)比較有效可行的辦法只有采用 7%-12%的高濃度鹽酸進(jìn)行長時(shí) 問（5-12h）浸泡處理，然后再進(jìn)行再生。若再生效果不明顯，可將樹脂掏出，放入樹脂復(fù) 蘇罐中進(jìn)行復(fù)蘇。其他處理方法及措施：也可以使用檸檬酸、氨基三乙酸、EDTA等絡(luò)合劑進(jìn)行處理。十二、結(jié)束語以上方法不能從根本上解決樹脂鐵污染的問題，從長遠(yuǎn)考慮，應(yīng)當(dāng)從以下幾點(diǎn)著手：1、對(duì)管道管道（包括來水管道）進(jìn)行酸洗、預(yù)膜處理，防止管道內(nèi)壁氧化；2、通過技術(shù)手段用電火花檢漏儀檢測(cè)罐體內(nèi)部襯膠是否有損壞；3、確保樹脂的質(zhì)量以及其性能能夠滿足水源水質(zhì)要求；4、