树脂污染的处理与预防_全国化工热工设计技术中心站

树脂污染的处理及预防

吴凯宁

(中石化金陵分公司化肥联合车间, 210033)

[容摘要] 分析了化学水处理系统中钙、铁、有机物等污染树脂的原因,介绍了恢复树脂的交换能力的处理方法,提出了合理的预防措施.

[关键词] 树脂硫酸钙铁有机物污染

在化学水处理系统中,由于多种原因,阴、阳离子交换树脂都存在着被污染的问题,尤其是钙、铁、有机物的污染.污染后的树脂性能下降、工作交换容量降低、离子泄露量增加,影响出水的质量.由于树脂的结构未遭到破坏,可以通过适当的处理,恢复其交换性能.同时应对树脂在使用过程中易出现污染的情况进行分析,采取合理的措施加以预防.

1、化学水处理系统的组成

原水→澄清池→无烟煤石英→弱阳离子→强阳离子→脱碳器→阴双层床→锅砂过滤器交换器交换器炉

混→补

冷床充

却→水

器

图1 化学水处理系统流程图

化肥联合车间化学水处理系统由以下五部分组成:

(1) 预处理系统.由炼油二水源来的原水在澄清池T9202加入40%浓度FeCl3溶液进行絮凝澄清后,经无烟煤石英砂过滤器JF9201进一步过滤,出水浊度<0.5mg/L.

(2)一级除盐系统.过滤处理后的原水经弱阳离子交换器D9208﹑强阳离子交换器D9207﹑脱碳器D9206﹑阴双层床D9205进行离子交换除去大部分阳离子

﹑阴离子,出水点导率≤5μS/cm, SiO2≤100μg/L.

(3)冷凝液回收系统. 含氨工艺冷凝液经汽提﹑冷却﹑氰纶棉除铁器JF9208,除铁后进入阳离子交换器D9214进行离子交换除去NH+4,出水电导率≤20μS/cm.全车间的透平及尿素冷凝液汇合至一冷凝液罐后进入氰纶棉除铁器JF9207除铁. 含氨工艺冷凝液与透平及尿素冷凝液一起经换热器冷却.

(4)二级除盐系统.一级除盐水﹑含氨工艺冷凝液﹑透平及尿素冷凝液经混床离子交换器D9204进一步精制处理后,作为锅炉补充水,出水电导率≤0.4μS/cm, SiO2≤20μg/L.

(5)再生系统.阴﹑阳离子交换树脂失效后,分别用一定浓度的NaOH溶液和H2SO4溶液再生.其中弱阳离子交换树脂用强阳离子交换树脂的再生废液进行再生.

表1 各离子交换器中装填树脂类别

2、钙污染

2.1 树脂钙污染的特征

钙污染指CaSO4沉淀对树脂所产生的污染. 钙污染树脂后的离子交换器出水发生Ca2+和SO42-的过早泄露；树脂再生时交换器排水不畅；再生废液呈白色浑浊物。

2.2 树脂钙污染的原因

用H2SO4溶液再生阳离子交换树脂时，树脂吸附的Ca2+与再生剂的H+离子交换后，当再生液中Ca2+ 和SO42-离子浓度的乘积超过CaSO4溶度积至一定围后，CaSO4沉淀就会从水溶液中析出覆盖在树脂表面上，而造成钙对阳离子交换树脂的污染。钙污染一般发生在一级除盐系统的阳离子交换器。

2.3 树脂钙污染的处理

当阳离子交换树脂发生钙污染后，采取下述措施进行处理。

（1）阳离子交换器在再生前排水至树脂表面20cm左右，进气擦洗，进气量以树脂在交换器能翻滚为宜。擦洗完后，进JF9201滤后水反洗，反洗流速8m/h。开始时，反洗出水呈白色浑浊物，继续反洗直至反洗出水清澈为止。

（2）用JF9201滤后水反冲弱阳离子交换器与强阳离子交换器之间的再生废液管道，

冲洗管道、阀门处的CaSO4沉淀，反洗流速控制以弱阳离子交换器水流速在

12m/h为宜。

2.4 树脂钙污染的预防

（1）用H2SO4溶液再生强阳离子交换树脂时，宜采取分步再生法。开始以低浓度H2SO4溶液再生，因为此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度高，但SO42

浓度较低，即使形成少量CaSO4沉淀也会被溶液冲走。然后逐步提高

H2SO4浓度，此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度低，不会形成CaSO4沉淀。

（2）由于弱阳离子交换树脂是用强阳离子交换树脂的再生废液进行再生的。因此，在进酸的同时，弱阳离子交换器必须进稀释水（JF9201滤

后水），进水量以液位不超过交换器进酸口为宜。另外注意观察弱阳离

子交换器排出的再生废液颜色，如呈白色浑浊物，即使调节进酸浓度。

（3）进酸完后，弱阳离子交换器必须立即进JF9201滤后水置换清洗，强阳离子交换器必须立即进精制水置换清洗。

（4）冬季由于再生液温度低，更易出现钙污染。因此在再生前，弱阳离子交换器必须擦洗反洗，弱阳离子交换器必须与强阳离子交换器之间再

生废液的管道必须反冲，做到防患于未然。

2.5 效果

1997年冬季，一级脱盐系统阳离子交换器出现了钙污染树脂的情况。采取了上述处理措施和预防措施后，从1998年至今，一级脱盐系统阳离子交换器没有再出现钙污染树脂的情况，保证了一级脱盐系统的正常运行。

3、铁污染

3.1 树脂铁污染的特征

铁污染后的树脂颜色变深，甚至呈黑色；树脂床层压降增加，可能出现偏流；工作交换容量降低，再生效率下降。

3.2 树脂铁污染的原因

（1）水和冷凝液中铁的影响。水和冷凝液中铁含量见表 3 。铁包括悬浮铁、离子铁。一级除盐进水、冷凝液中的悬浮铁大部分在无烟煤石英砂过滤器JF9201、氰纶棉除铁过滤器JF9208/07中得到去除。但由于原水预处理采用FeCl3作为混凝剂，少量矾花被带入一级脱盐系统；在运行中还有部分冷凝液未经氰纶棉除铁过滤器过滤通过旁路直接进入树脂床层，尤其是化肥装置停车后再次开车时，冷凝液中总铁达120μg/L左右，此时如果冷凝液不经过过滤而直接进入树脂床层，对树脂的污染是非常严重的。一级

除盐进水和冷凝液中的铁进入交换器被树脂吸附后，以高价铁化合物的形态，牢固地沉积在树脂部和表面，堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散，造成铁的污染。

（2）再生剂烧碱溶液中含有杂质NaClO3和Fe2O3。它们生成高铁酸盐（如FeO42-）。

高铁酸盐随碱液进入阴床后，因PH值降低，发生分解反应：

2 FeO42-+10H+→2Fe3++3/2O2+5H2O

Fe3+进一步形成Fe（OH）3，附着在阴树脂颗粒表面上，造成铁的污染。（3）H2SO4溶液作为阳离子交换树脂的再生剂，其除铁效果比较低。在再生时树脂的铁很难与H+交换而得以洗脱。这样，树脂的铁积累愈来愈多，从而影响树脂的交换能力。

3.3 树脂铁污染的处理

已经受到铁污染的树脂，采用5%-10%的盐酸进行浸泡处理。

（1）树脂失效后，交换器排水。混床树脂失效后，正常再生至阴、阳树脂分开，分别转移至阴、阳离子再生器中。

（2）向各交换器或再生器中投加5%-10%的盐酸，盐酸液面在树脂表面以上20-30cm左右。

（3）浸泡5-10min后，从各交换器或再生器底部进压缩空气进行擦洗，然后继续浸泡，30min后，在进行擦洗、浸泡。上述过程重复多次，直至浸泡液

的酸度、铁含量基本不变为止。

（4）对阳树脂用一定浓度的H2SO4进行正常再生，进酸直至阳离子交换器或再生器进出口酸浓度相等；对阴双层床先进行反洗分层，将弱碱阴树脂和强

碱阴树脂分开，用精制水置换30min，然后用一定浓度的NaOH碱液进行正常再生，进碱直至阴双层床进出口碱浓度相等；对混床阴树脂先用精制

水冲洗30min左右，然后用一定浓度的NaOH碱液进行正常再生，进碱直

至阴离子再生器进出口碱浓度相等。

（5）按再生程序继续进行再生。

以上过程只是原则处理方法，具体过程需要根据各交换器情况而定。