延长螯合树脂塔再生周期的经验

石亿红，张黎峰，权耀宁

(内蒙古中谷矿业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 016064)

内蒙古中谷矿业有限责任公司(以下简称“中谷矿业”)25万t/a烧碱项目于2015年1月26日开车生产，运行平稳。其盐水精制工艺采用“3塔工艺”，即2塔运行，1台再生；采用进口螯合树脂。烧碱系统开车运行2年半，树脂塔一直运行良好，盐水指标全部合格，树脂的破碎率低，树脂颜色正常。

1 树脂塔的理论再生周期[1]

树脂塔的运行方式，原设计是每24 h再生1台塔。经分析，树脂的吸附能力如下所述：生产装置规模25万t/a，盐水流量320 m3/h，杂质含量(以总Ca2+质量浓度计,下同)≤5 mg/L；进口螯合树脂,全体积交换容量(以Ca2+计，下同)≥2.3 eq/L,Ca的克当量为20 g/mol(eq)，再生交换率为50%；树脂利用率为30%～90%，按50%计算；树脂塔直径为3.8 m，树脂填充高度为1.3 m。则：

再生周期=树脂全体积交换容量×再生交换率×树脂利用率×树脂量/(盐水流量×杂质含量)；

即：再生周期=2.3×20×50%×50%×(3.14×1.9×1.9×1.3×1 000)÷(320×5)=105.9(h)。

2 延长再生周期

(1)经过计算分析，树脂塔的理论再生周期为105.9 h，而实际再生周期为24 h，可见有很大的延长空间。2016年7月开始，中谷矿业逐渐延长树脂塔的运行周期，达到36 h。盐水质量如表1所示。

(2)再生周期为36 h的情况下运行2个月，盐水质量合格。改再生周期为48 h运行，盐水质量见表2。

表1 树脂塔采用36 h再生周期时出塔盐水的质量Table 1 Quality of brine out of chelating-resin tower when 36-h regeneration time process is operated

表2 树脂塔采用48 h再生周期时出塔盐水的质量Table 2 Quality of brine out of chelating-resin tower when 48-h regeneration time process is operated

表3 2017年树脂塔采用48 h再生周期时出塔盐水的质量Table 3 Quality of brine out of chelating-resin tower when 48-h regeneration time process is operated in the year of 2017

3 影响树脂塔运行周期的其他因素[2]

(1)盐水温度。温度高可以提高化学反应速率，但是盐水温度过高又会破坏树脂的性能。所以设置70 ℃为温度高报警值，75 ℃连锁停止盐水加热。中谷矿业过滤盐水的温度控制在60～65 ℃，实际操作一般在62～63 ℃。

(2)pH值。过滤盐水的pH值一般控制9～11，过低会影响树脂的吸附能力，过高则会使Mg2+变成沉淀，影响精制盐水指标。

(3)树脂再生废水的酸度和碱度。树脂再生过程中检测再生废水的酸度和碱度，保证树脂再生充分。在中谷矿业每次再生过程中，在水洗Ⅱ和水洗Ⅲ时分别检测，此再生两步废水样品中的酸度≥1.0 mol/L、碱度≥0.5 mol/L。

(4)倍量再生。盐水温度、pH值，树脂再生废水的酸度和碱度都是树脂塔48 h再生周期运行时倍量再生的重要条件，所以定期进行倍量再生很必要。

(5)大流量反洗。大流量反洗主要是去除破碎的树脂，降低塔的压降，对于破碎率高的树脂，大流量反洗的频率就高一些，甚至还要在反洗时加鼓泡操作。

(6)树脂床层高度及平整度。[2]定期检查树脂床层高度，低于1.2 m则及时添加树脂。定期检查树脂床层平整度，防止出现沟流。

4 经济效益分析

原设计树脂塔每24 h再生1次，改为每48 h再生1次后，每年节约物料量如表4所示。每年节约成本约152万元。

5 结语

树脂塔再生时间为48 h时完全可以满足二次精制盐水的指标，从而满足离子膜电解槽的需要。同时，笔者总结出如下两点规律。

表4 改造后每年节约物料量Table 4 Annual saved materials after transformation

注：烧碱的节约量已折100%。

(1)树脂对不同的离子吸附能力不同，例如Ba2+的累积致使树脂对Ba2+的吸附接近贯穿点。

(2)定期进行倍量再生是提高树脂利用率的有效方法。

[1] 胡洪铭.螯合树脂塔的最佳再生周期[J].中国氯碱，2011(1)：32-33.

[2] 钟汩江，华克明.螯合树脂的交换容量[J].中国氯碱，2000(6)：7-9.