凝结水离子交换处理工艺中失效树脂的分离及再生

及余热炉要求的进水指标 。
混合离子交换器 内树脂的填充量 ， 根据前段流 程是否设置阴 、 阳离子交换器 ， 确定混合离子交换
器 内设 置 阴 、 阳树 脂 的 比例 及数 量 。
节
一
能
６ 一 ６
ＥＮＥＲ ＧＹ Ｃ０ＮＳ ＥＲＶＡＴＩ ＯＮ
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能
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Ｅ ＮＥＲＧＹ ＯＮＳ ＲＶＡＴ ０Ｎ Ｃ Ｅ １
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３４高塔 内失效阴、 ． 阳树脂的分层控制 在高塔 内采用压缩空气及除盐水进行多次的
擦洗 及正 洗 ， 通过 分离塔 反 洗进 水 阀采取 由大 至 后
小、 分流量 、 阶段性的进水控制方式对失效阴、 阳树 脂进行分层 ， 反洗 进水 阀设 为调 节阀进行流 量控 制， 高塔上部倒锥 型的扩容部分 可降低反洗水 流
Ｓ ｉ 小于 ２ ￣ ／ ， Ｏ ０ ｇ Ｌ 可提高｝ 合离子交换器 的运行 昆
周期 。
粒
有效粒径／ ｕ ｎｎ 均一系数
嚣，５． 嚣， ． ６ ８ ５８ （ ５ （ －５ ０－ ０ ｍｊ ．Ｏｊ ．０ ． ６
０ ６ ０ ７ ．８～ ．８ １２ ． ０ ５— ． ． ０６ １２ ．
除 盐水
循 环冷却 水 回水
至第 三循 环水场 除盐水
二
竺
…
压 氧 ｌＩ 除 器１
柏 厂銮 道 塑
．
图 １ 汽机凝结水 系统工艺流程
根 据 离子交 换 的工 艺 要求 、 质情 况 、 次投 水 一
表 ２ 专用树脂性能及参数
指标
型号
资与运行费用的综合平衡等因素确定离子交换设 备型式及数量。同单独设置 混合离子交换器的工
艺方式 相 比 ， 处 理前 段 设 置 阳离 子 交换一 、 一 在 器 阴离 加
］ Ｊ 子交换器的一级除盐设备 ， 可使混合离子交换器的 的人 口水 的指 标 含 量 达 到 阴离 子 为 ０ Ｉ ． ｍｍｏ Ｌ， ｌ ／
阳树脂
Ｄ ０ 一Ｚ ０１
阴树脂
Ｄ２ １一Ｚ ０
汽机 凝结 水 系 统 工 艺 流 程如 图 ｌ所 示 。流 程
中除铁系统采用复合双膜凝结水精处理技术 ， 离子 交换系统采用 阳离 子交换器 ＋ 二级混合离子交换
器 的处理 工艺 。同时 为保证 凝结 水 的出水 指标 ， 设
置相 应 的控制 及检 测手 段保 证 出水质 量 。
２混合 离子 交换器 对 水质 的处 理
全 ， 较先 进 的分 离技术 。 是
图 ２ 分离塔 内树脂分层后的层态分布 图
在树脂分离塔顶部及底部各有一个倒锥体 ， 因
此， 称其为变径高塔 。同样是根据混合离子交换器 内装填 的阴、 阳树脂量 ， 设计分离塔 的规格及树脂
抽 出管 的位置及 规格 。树脂 分离塔外形如 图 ５ 所
引言
表 １ 汽机凝结水进水 、 出水水质
神华集 团在 内蒙古鄂尔 多斯市建设 的煤直接
液 化示 范 工程 是 目前 已投 产 规 模 最 大 的煤 制 油 项
目。其生产装置在生产过程 中产生大量 的不 同工 况的工艺凝结水及汽机凝结水。其 中工艺凝结水 为 ２０／ ， ５ ｔｈ 汽机 凝 结 水 为 ３０／ ， 结 水 回收 工 艺 ６ ｔｈ 凝
湿真密度／ ・ ｇｍＬ～ 渗磨 圆球率 全交换容量／ ｔｏ・ ｅ ｒｏ ｌｇ～ 工作交换容量／ ｍｍｏ・ ｌｍＬ～
１２ ．５～１３ ．０ ≥９ ５ ４４ ． １８ ．
１０ ．６～１１ ．１ ≥９ ５ ３６ ． １４ ．
阳离子 为 ０ １ ｍｏ／ 电导 率 小 于 ０ ２ ｓｃ 含 ． ｍ ｌＬ， ． Ｉ／ ｍ， ￣
关 键 词 ： 脂 ； 离 ； 径 高 塔 技 术 树 分 变
中图分 类号 ：Ｅ ２ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ４— ９ ８ ２ １ ） １— ０ ５— ４ Ｔ ６４ Ｂ １０ ７ ４ （０ ３ ０ ０６ ０
ｄ ｉ１３ ６￣．ｓｎ １０ ７ ４ ．０ ３叭 ． ｌ ｏ：０ ９ ９ ｉ ．０４— ９ ８ ２ １ ． ０ ８ ｓ
方的树脂送出。实际应用的情况表明 ， 受树脂 的流
动性 能 所 限 ， 由分 离塔 的上 部进 水后 不可 能将 界面
行抽取。分离塔 内输送树脂的管道分布有以下几
种方 式 ：
上方的树脂较完全地送出。 送脂结束后 ， 分离塔内树脂的堆积状况如 图 ４
所示 。
１ 方 式一 。 ）
体外再生常见的方法有中间抽 出法及变径高
塔分 离法 。
子交换器规格 为 Ｄ ２０ ， 中阴树脂的填充高度 ２０ 其
为 ８０ ｍ、 ０ ｍ 阳树脂的填充高度为 ４０ ｍ。 ０ｍ 两级混合离子交换器 内填充 的阴阳树脂采用 均粒凝结水专用树脂。专用树脂性能及参数如表
２所示 。
变径高塔分离法因其设备结构的特点及控制 方式 的选 择优 于 中间抽 出法 ， 神华 工程设 计 项 目中 即采用了此种方法 。配套的三塔体外再生系统 ， 由
炼 油 装 置 产 生 的 凝结 水 根 据 其 温 压参 数 及 水 质 特点 进行 分 类送 至凝 结水 处 理站 ， 处理 后 作为 二 将 阳离子 交换 器 、 阴离 子交换 器 的出水 作为 混
级除盐水或除氧水外送至装置。 装 置 产 生 的汽 机凝 结 水 主 要 包括 空分 汽 机 凝
离子交换器运行是否能达到设计要求 以保证 处理后水质指标 ， 中的关键环节是对失效树脂的 其 有效再生 。阳离子交换器采 用逆流再生方式在体 内再生 ， 运行操作稳定 ， 只需补充树脂即可 。而对 于混合 离 子交换 器 ， 重要 的是保 证 对失效 树脂 的有 效分 离 ， 能做 到有 效地 再生 。 才
示。
失效树脂首先通过水 、 气推动方式 由运行混床 输送到树脂分离塔 ， 在树脂分离塔内经过压缩空气
擦洗和水力反洗将不 同密度的阴 、 阳树脂分层后 ，
进行 阴、 阳树脂的分离抽出。首先由下部 阳树脂输 ‘
图 ３ 混脂及 阴树脂 送出装置
出口送 出失效 阳树脂 ， 随着阳树脂的送 出 ， 树脂已
的设计 中对 不 同 温位 的凝 结 水 采 用 二 次 蒸 发 的 方 式 进行 分段 取 热利 用 ， 对不 同水 质 的凝结 水 采用 不 同的工 艺 进 行 处 理 ， 之 达 到 锅 炉 用 水 的指 标 要 使 求 。通 过对 凝结 水 的水 量 和 热 量 进 行 有 效 回收 可
减少再生次数 ， 降低 阴、 阳树脂再生造成 的破 损， 即减少 了价格较贵的阴树脂 的补充量 ， 同时也
减 少 了树脂 对介 质 污染 的可能 性 。 该 项 目对 汽机 凝 结 水处 理 后 的 电导 率 要 求严 格 （ ． ｓｃ ， 指 标 要 求 是 确定 工 艺 流程 的 ≤０ １￣ ｍ） 该 ｇ／ 重要 因素之 一 。离 子 交 换 系 统处 理 工 艺 的 设计 是 关 键 ， 据 凝 结 水 的水 质 情 况 ， 置 阳 离 子 交 换 根 设 器 ＋二级 混合 离子交 换 器 的工艺 ， 以保证 出 口电导 值 的指 标要 求 。 由 于混 合 离 子 交换 器 处 理 的是 酸
阴树脂 、 混脂 送 出 后 ， 留下 来 的 阳树 脂 表 面 总是 保 残 留有 一层 ３ ０—５ｍｍ 厚 的 阴树脂 。 ０ ２ 方式二。 ） 分 离 塔 的侧 面 开 一 个输 送 孔 而试 图将 界 面上
受分离塔 内的输送管路布置方式所限， 分离后的树 脂易产生“ 混脂” 现象 。
３ １体 外再 生 中 间抽 出法 ．
由于 混脂 的流 动性 能所 限 ， 上输 脂支 管 的分 加
阳树脂再生 塔兼作分 离塔 ， 用惰 性树脂 对 需 阴、 阳树脂进行隔离。将阴树脂分离出送至阴树脂
再生 塔 ， 在再 生塔 内对 失 效树 脂进 行 再生 。该 方式
布情况 ， 在将分离器 内的阴树脂及混脂送出后 ， 阳 树脂层表面的树脂呈高度不一的丘陵状 。此外 ， 从 输 脂支 管 的开 孔情 况 来说 ， 方 面开孔 率 较低 一 （．２ ） 另 一方 面越 靠 近分 离 器 的器壁 ， ０２ ％ ， 相邻 支 管间孔与孔 的间距也越 大 ， 即越靠 近分离器 的器 壁， 所形成的树脂小丘越高。因而在将分离器 内的
分离器内的阴树脂及混脂 的送 出装置均为支 管与 分 配器连 接 的辐射形 分布 型式 ， 中 １ 其 ２根 ３ ４的支管上各对称地开有 ７ ４× 个 ６５的通孔。 ． 分 离 塔 内树脂 分层 后 的层 态分 布 图如 图 ２所示 。
混脂 及 阴树脂 送 出装 置如 图 ３所示 。
等工艺 ， 处理后 的凝结水达到 除氧水 的指标 ， 足锅 炉上水要 求。主要论 述在 采用 Ｎａ 使 满 交换 处理
工艺 中对失效树脂采 用 了有 效分 离工 艺、 设备 及控 制方 式 ， 确保 失效树脂 的有效再 生 ， 而保证 工 艺 从
出水合格 同时减 少了树脂补 充量。通过 实际生产运行 ， 各项工 艺指标达到设计值 ， 得较好的效果。 取
树脂分离塔（ Ｐ ） 阴树脂再生塔 （ Ｒ ） 阳树脂 ＳＴ 、 ＡＴ 、 再生塔（ Ｒ ） Ｃ Ｔ 组成。以下对 ２种分离方式作 出比
较。失效树脂分离后在不回的再生塔 内再生。
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能
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（ 总第 ３４期 ） ６
Ｅ ＮＥＲＧＹ ＣｏＮＳ ＶＡ１Ｉ ＥＲ ｒ ｏＮ
凝 结水 离子交换处理工 艺中失效树脂 的分离及 再生
钟 永锋
（ 中国石 油工程 建设 公 司大连设 计 分公 司 ， 宁 大连 １６ １ ） 辽 １０ １
摘要： 通过对 炼油装置产生 的汽机凝 结水进行热回收 、 中阴阳 离子及 电导值超标 的处理 、 水 除氧 处理
出 口
图 ４ 侧面开孔的分离塔送 出树脂后 的堆积状态
阴树 脂输 出 口
３２体外 再 生变径 高塔 分 离法 ．
该工艺先从分离塔底部输出阳树脂 ， 然后输 出
混脂输 出 口
阴树脂 ， 混树脂保 留在分离塔 内待下次分离 ， 不需 要混脂罐及惰性树脂。这种工艺阴 、 阳树脂分离完
使全厂的生产能耗得到降低 。 汽机凝结水要求处理后电导率值低 ， 因此系统 设计 的工艺过程 、 控制手段及设备 的选择是设计的 关键 。投运后生产运行稳定 ， 各项指标均达到设计
要求 。本 文 主要 论 述 的是wk.baidu.com对 汽 机凝 结 水处 理 部 分
的工 艺设 计 。
１汽 机 凝结 水水 质处 理 工艺
根据混合离子交换器 内装填的阴 、 阳树脂量 ，
设计分离塔的规格 、 树脂抽出管的位置及规格 。分 离塔 同时兼作阳树脂再生塔 ， 分离塔 内通过反洗分
离后 ， 阴 、 因 阳树 脂 的密 度 不 同 ， 生树 脂 分层 ， 产 阴 树脂 在 上部 ， 阳树脂 在 下 部 ， 离塔 内 阴 树脂 及 中 分 间混 脂层 树脂 的送 出 ， 般采 用 由下 往上 的方 式进 一
合离子交换器的进水 ， 通过混合离子交换器 内不同 层 内的阴、 阳树脂对水质进行精处理 ， 可达到锅炉
结水及制氢汽机凝结水 ， 分别送至凝结水处理站后 经换热 、 除铁 、 离子交换 、 除氧等工艺处理后外送作
为锅 炉 的上 水 。正 常 运 行 状 态 汽 机 凝 结 水进 出水 的各 项 参数 如表 １ 示 。 所
３分 离再 生方 式 的选择
混合离子交换器失效树脂的再生方式包括体
性水 ， 增加 了去除 阴离子的能力 ， 阴树脂的工作交 换容量也因此提高 。
设计选择 阳离子交换器的规格为 Ｄ ２０ 、 ８０ 阳 树脂的填充高度为 １０ ｍ ２０ ｍ。串联 的二级混合离
内再生及体外再生， 体外再生的效果好于体内再生。