火电厂化学离子交换器最佳再生操作工艺的探索

I摘要离子交换法：当某些材料遇水时，能将本身具有的离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的方法。探索离子交换器最佳再生操作工艺，可以提高交换器周期制水量，降低酸碱耗,提高出水水质，使水处理设备达到低耗环保运行。关键词：离子交换器再生流程周期制水量II目录第1章前言..........................................................................................................................1第2章影响离子交换器周期出水量的因素........................................................................22.1再生方式......................................................................................................................22.1.1顺流再生............................................................................................................22.1.2对流再生............................................................................................................22.2再生剂用量..................................................................................................................22.3再生剂的浓度..............................................................................................................32.4再生液的流速..............................................................................................................32.5再生液的纯度..............................................................................................................32.6再生液的温度..............................................................................................................4第3章探索发电二作业区实际再生工艺过程中的控制....................................................53.1反洗..............................................................................................................................53.2静置（沉降）..............................................................................................................53.3排水..............................................................................................................................53.4预喷射..........................................................................................................................53.5再生..............................................................................................................................63.6置换..............................................................................................................................63.7小正洗..........................................................................................................................73.8大正洗..........................................................................................................................7第4章结论..........................................................................................................................8参考文献....................................................................................................................................9致谢..................................................................................................................................101第1章前言除去水中离子态杂质最普遍的方法是离子交换法，水处理中常用到的离子交换有Na离子交换、H离子交换和OH离子交换。根据反应目的的不同，它们组合成的工艺有：为除去水中硬度的Na离子交换软化处理，为除去硬度并降低碱度的H-Na离子交换软化降碱处理，以及为除去水中全部溶解盐类的H-OH离子交换除盐处理。离子交换法是指当某些材料遇水时，能将本身具有的离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的方法，这些材料称离子交换剂。在离子交换剂应用的初期，采用的只是天然的和无机质的交换剂，目前普遍应用于水处理中的离子交换剂是合成的离子交换树脂[1]。2第2章影响离子交换器周期出水量的因素2.1再生方式2.1.1顺流再生顺流再生是指再生液自交换器上部进入，从交换器底部排除的方法，也即再生液和水处理在交换器流动方向相同的再生方法。它的优点是：操作简单、便于控制；缺点：再生剂利用率低，树脂工作交换容量偏低，出水水质较差等。由于这种工艺的缺点，已不适用与现在大型火力发电机组对水质的要求，故现在在电厂水处理中已很少采用，在这里就不做过多赘述了。2.1.2对流再生对流再生也称（逆流再生），也就是再生液和处理水在交换器流动方向相反的再生方法。再生时，再生液首先接触的是失效程度最低的树脂层，该层树脂失效树脂相对少一些，但是因为再生液中所含的交换离子量较高，所以使交换反应向再生方向进行。随着再生剂向上流动，再生液中可交换离子浓度逐渐减少，但树脂的失效程度确逐渐升高，这样就可以保证再生反应一直进行下去。另外，再生液从底部进入，可使保护层中未失效的树脂仍然保存了下来。所以，对流再生可以用较少的再生剂取得较高的再生程度，再生剂利用率较高。交换器在运行中和再生过程中，必须保持树脂层处于静止状态。如果树脂层发生扰动，就会破坏树脂组成的排列次序，致使出水水质恶化，这种想象也就是“乱层”[2]。顺流再生不易发生乱层现象，所以交换器的构造比较简单，再生操作也方便。而对流再生时，如果操作不当，就容易发生乱层现象，这就需要在设备结构和操作方法上采取相应的措施，因此，对流再生设备构造和操作方法都比较复杂。2.2再生剂用量从理论上说，再生剂中可交换离子摩尔质量与被交换离子的摩尔质量相等。但实际上，再生剂的利用率不会等于100%，而只有约30-50%，也就是说再生剂的实际用量应是理论量的2-3倍。即使如此，交换剂的再生程度也只能恢复到原来的60-80%左右。再生剂的利用率不高是由于根据树脂的选择性顺序可知，强型树脂容易进行交换反应而难以进行再生反应，用再生剂中所含的交换离子将失效树脂中携带的失效离子交换下来是十分困难的。因此，要想使树脂达到一定的再生程度，再生时就必须提高再生液的浓度。3一般来说，再生剂的用量越多，所做的再生程度越高，再生交换容易也就接近于全交换容量，但这种关系并非呈线性的，当再生剂用量增大到约理论量的4倍后，继续增大再生剂的用量时，再生度的变化就稳于平缓，再生水平提高不大，这在经济性上是不可取的。通常再生剂的再生程度控制在60-80%就可以了。2.3再生剂的浓度为了使再生反应进行完全，从理论上说，再生液的浓度越高再生越彻底。但实际上，再生液的浓度提高，只是在一定范围内再生程度提高，当浓度超过这一范围时，再生程度反而会下降。这是由于以下原因造成的：再生水平和再生流速一定时，再生液的浓度愈高，体积愈小，再生剂与树脂的接触时间愈短，因此很难达到交换平衡。同时，因再生液的体积小也影响它在树脂层中的均匀分配；再生液浓度过高，溶液中再生产物的浓度也随之增高，反离子的干扰作用较为严重，使再生反应受到阻碍；再生液浓度过度低则可能造成再生反应进行不彻底，同时还增加了再生操作的时间、增加自用水耗和电耗，这也是不利的。2.4再生液的流速当树脂的再生水平和再生液的浓度确定后，再生液的体积即为一定的，定量体积的再生液通过交换器的流速与再生时间成反比。控制再生剂液的流速，实际上就是保证再生液与数值之间有一个适当的接触时间，以保证再生反应尽量完全及充分利用再生剂。若流速过低，不久增加了再生液偏流的可能性，还可能因再生液与树脂接触时间过长，而导致交换反应向逆方向进行，从而影响再生效果；若流速过高时，可能由于再生液和树脂接触时间过短，而使再生反应无法进行。当再生剂用量一定时，再生液浓度、再生时间和再生流速对再生效果的影响是相互关联的，所以，除了单独考虑它们的影响外，还要考虑它们之间的关系。2.5再生液的纯度再生液的纯度对于树脂的再生程度和交换器的出水水质都有直接的影响，这个问题也就不容易忽视。再生液中所含的杂志过多，在再生过程中反离子的浓度高，在反离子的干扰作用下，根据离子交换平衡的原理，树脂就很难向再生方向进行，将会大大降低树脂的再生度，从而导致交换器的周期出水量和出水水质显著下降。再生用水水质不良也会影响到再生液的纯度。因此，再生时所用水质也是影响再生效果的一个重要因素。42.6再生液的温度再生液的温度对再生效果也有一定影响。对于强酸性阳树脂来说，如能将再生液的温度提高到40℃时，则能有效的清除树脂中的铁及其氧化物，从而提高了树脂的工作交换容量，防止树脂的铁污染；而对碱液加温对去除强碱性阴树脂吸着的硅酸也很有帮助。但再生液的温度不宜太高，以防止树脂