混床樹脂的分離及體外再生

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混床樹脂的分離及體外再生

凝結(jié)水混床常采用體外再生方式，體外再生系統(tǒng)有三個(gè)主要功能：一是分離陰、陽樹脂，二是空氣擦洗樹脂除去金屬腐蝕產(chǎn)物，三是對失效樹脂進(jìn)行再生和清洗。

體外再生系統(tǒng)中包括下述子系統(tǒng)：

（1）用于樹脂分離、再生、貯存的系統(tǒng)；

（2）用于酸堿貯存、計(jì)量、投加的酸、堿系統(tǒng)；

（3）用于樹脂反洗、清洗、輸送及稀釋再生劑的自用水系統(tǒng)；

（4）用于擦洗樹脂、混合樹脂的壓縮空氣系統(tǒng)。

本章先介紹混床樹脂的分離，然后詳細(xì)介紹我廠混床體外再生的有關(guān)內(nèi)容。

一、混床樹脂的分離

提高混床樹脂再生度的前提之一就是再生前將陰、陽樹脂完全分離，這是混床能否在運(yùn)行由H/OH型轉(zhuǎn)為NH4/OH型運(yùn)行的關(guān)鍵。下面簡要介紹目前較為常見的幾種樹脂分離技術(shù)。

1. 中間抽出法

當(dāng)失效的混合樹脂在分離塔（兼作陽再生塔）中反洗分層后，在陽陰樹脂的分界面處會有一層混脂層，將混脂層上部的陰樹脂送出至陰再生塔后，再將中間的混脂層（約占混床樹脂總體積的15-20%）從分離塔中抽出，送入混脂塔內(nèi)，在下一次的再生中參與樹脂的分離，陽樹脂留在分離塔中進(jìn)行再生。

2. 二次分離法

混床失效樹脂在陽再生塔反洗再生分層后，將上部的混脂和陰樹脂層一起送入陰再生塔中。當(dāng)陰再生塔進(jìn)堿再生后，混雜在陰樹脂層中的陽樹脂會轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型，從而使陽樹脂與陰樹脂的密度差增大，可在陰再生塔中進(jìn)行一次反洗分離。

3. 錐形分離法

混床失效樹脂在錐形分離塔（兼作陽再生塔）內(nèi)反洗分層后，從錐形分離塔底部送出陽樹脂，在樹脂輸送的過程中利用樹脂輸送管上的檢測儀器來檢測陰樹脂的界面，當(dāng)陽樹脂輸送完畢后，再將混樹脂送入混脂罐，待下次再參與樹脂的分離。陰樹脂留在分離塔中進(jìn)行再生。由于樹脂分離塔的底部為一錐形體，樹脂分離界面處的樹脂很少，從而減少了中間混合樹脂的數(shù)量，提高了陽、陰樹脂的分離效果。

4. 完全分離法

完全分離法又稱高塔分離法（Fullsep），是美國 U.S.F集團(tuán)推出的一種樹脂分離方法。該塔的特點(diǎn)是塔的下部為一個(gè)直徑較小的長筒體，上部為直徑擴(kuò)大的錐體，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)符合陽、陰樹脂分離的水力學(xué)要求，從而保證了在失效樹脂的分離過程中陽樹脂層可充分膨脹，而陰樹脂也不會從分離塔的上部被沖出，這樣可以使陽、陰樹脂得到完全的分離。我廠凝結(jié)水混床體外再生系統(tǒng)中采用的就是這種分離工藝。

二、混床的體外再生

1.系統(tǒng)

我廠本期二臺機(jī)組的四臺混床共用一套體外再生系統(tǒng)，如圖4-1所示。該系統(tǒng)為三塔式系統(tǒng)，由樹脂分離塔（SPT）、陰樹脂再生塔（ART）、陽樹脂再生/混合/貯存塔（CRT），以及羅茨風(fēng)機(jī)組組成，為低壓系統(tǒng)。在與混床有聯(lián)系的管路上安裝了安全閥門，以防止中壓系統(tǒng)的壓力進(jìn)入再生系統(tǒng)。

2.設(shè)備簡介

（1）樹脂分離塔。分離塔的作用是：空氣擦洗樹脂除去腐蝕產(chǎn)物；水反洗使陰、陽樹脂分離；暫時(shí)貯存未完全分開的“界面樹脂”，以待下次分離。

分離塔采用碳鋼制，橡膠襯里。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于上大下小，下部是一個(gè)細(xì)長的筒體，直徑1300mm，高4464mm,上部是一個(gè)直徑逐漸擴(kuò)大的倒錐體，直徑大處為2100 mm，設(shè)備總高度為8611 mm。塔體上設(shè)有失效樹脂進(jìn)口和陰、陽樹脂出口，以及進(jìn)水口和排水口（兼作反洗進(jìn)水和進(jìn)壓縮空氣）。塔體上還設(shè)有上入孔、側(cè)入孔，沿塔高共設(shè)有7個(gè)視孔，用于觀察塔內(nèi)樹脂狀態(tài)。體內(nèi)有布水裝置和孔板水帽式排水裝置，設(shè)計(jì)壓力為0.69MPa。分離塔結(jié)構(gòu)如圖4-2所示

分離塔的特殊結(jié)構(gòu)能起到以下作用：

①反洗時(shí)水流呈均勻的柱狀流動

②塔內(nèi)沒有會引起攪動和影響樹脂分離的中間集管裝置，所以反洗、沉降及輸送樹脂時(shí)能將內(nèi)部攪動減到小

③將分離塔的斷面減小，使高度和直徑的比例加合理，減少了樹脂混脂區(qū)的容積。

④上部倒錐體提供了陽樹脂充分膨脹，而陰樹脂又不被沖走的空間；下部的細(xì)長筒體使陰陽樹脂界面處有近1米高的隔離樹脂層保留在分離塔中，從而保證了陰陽樹脂的徹底分離，分離后陰、陽樹脂的混脂率都在0.1%以下。

⑵陰樹脂再生塔。陰樹脂再生塔的作用是對陰樹脂進(jìn)行空氣擦洗及再生。該塔為碳鋼制作，橡膠襯里的圓筒形結(jié)構(gòu)。陰再生塔直徑1200 mm，高度4809 mm。塔體設(shè)上入孔、側(cè)入孔各一個(gè)，沿塔高1303 mm、2283 mm、3841 mm三處設(shè)有視孔，進(jìn)堿裝置為母管支管型式。

⑶陽樹脂再生/混合/貯存塔。該塔的作用是：

①對陽樹脂進(jìn)行空氣擦洗及再生

②陰陽樹脂在此塔內(nèi)進(jìn)行混合

③貯存已混合好的備用樹脂

陽樹脂再生/混合/貯存塔直徑1500 mm，高度為4859 mm，在2514 mm、3385 mm、4018 mm處設(shè)有視孔、進(jìn)酸裝置為母管支管型式。

陰再生塔及陽再生塔的集水裝置都采用了雙盤碟型裝置，過濾盤上固定著數(shù)量不等的雙流速水帽。碟形的塔底結(jié)構(gòu)有利于底部樹脂的流動，而過濾盤上安裝的雙流水帽可貼近過濾盤基礎(chǔ)座處射出的高流速反洗水，因而可徹底攪動塔底的述職。此外，雙盤碟形集水裝置無水流死角，塔內(nèi)不會隱藏再生液。

3.工作過程

（1）分離樹脂。失效混床中的樹脂送到分離塔后，行一次空氣擦洗，使較重的腐蝕產(chǎn)物從混床中分離出來，出水至上而下沖洗除去。再用水反洗，使陰、陽樹脂分離。

待樹脂分離沉降后，上部的是被分離的陰樹脂，通過位于分離塔側(cè)壁上的噴嘴被輸送到陰樹脂再生塔。下部的陽樹脂用水力通過位于分離塔底部的出脂管被送到陽樹脂再生塔，陽樹脂的送出量是由位于分離塔側(cè)壁上適當(dāng)位置的訊號來控制的。中部為未能完成分離的“界面樹脂”留在分離塔中，參與下次分離。界面樹脂區(qū)內(nèi)樹脂的比例為陰樹脂約25%，陽樹脂約75%。

（2）空氣擦洗。進(jìn)行空氣擦洗以去除樹脂層中的金屬腐蝕產(chǎn)物，這一過程主要是在再生塔中進(jìn)行的。

從分離塔分別送出已分離的失效樹脂至陰、陽樹脂再生塔后，在每個(gè)塔中注水至樹脂層高度，然后由再生塔下部通入低壓空氣對樹脂進(jìn)行擦洗，使雜質(zhì)從樹脂表面分離。在空氣擦洗的同時(shí)，從再生塔底部的集水裝置進(jìn)水，使塔內(nèi)水位上升，并使樹脂膨脹至50%處，此時(shí)關(guān)閉塔頂?shù)呐艢忾y。從而在塔內(nèi)形成一個(gè)圓頂帽形空氣室。然后停止進(jìn)空氣和水，同時(shí)開啟上部再生液分配裝置排水閥及底部集水裝置排水閥，使帶有雜質(zhì)的水從上、下兩處急流排出。一般較大顆粒的雜質(zhì)從塔底部排出，而細(xì)小的雜質(zhì)從上部再生液分配裝置排出。由于再生液分配裝置及集水裝置的縫隙恰比樹脂顆粒略小，因此能在沖洗時(shí)防止樹脂流失。

沖洗結(jié)束后，開排氣閥使塔內(nèi)壓力降低，進(jìn)水使水位回升至樹脂層高度處，再生重復(fù)下一次擦洗及沖洗，直到樹脂被擦洗干凈。

（3）樹脂的再生。樹脂擦洗干凈后，接著分別對陰樹脂再生塔和陽樹脂再生塔中的樹脂進(jìn)行再生、清洗，之后將陰樹脂送入陽樹脂再生/混合/貯存塔，用壓縮空氣混合后備用。

4.操作步驟

凝結(jié)水體外再生操作比補(bǔ)給水混床復(fù)雜，這里從失效混床樹脂送入樹脂分離塔之后開始，敘述再生操作的原則性步驟。

（1）分離塔中失效樹脂的擦洗、分離及送出。

① 分離塔的水排至樹脂層以上約100mm處，啟動羅茨風(fēng)機(jī)對樹脂進(jìn)行空氣擦洗10min，并用水自上而下淋洗樹脂層5min。

② 樹脂分離塔的頂部通入空氣進(jìn)行頂壓排水，使水位降至樹脂層一定的高度。

③啟動反沖洗水泵，由下而上對分離塔中樹脂進(jìn)行反洗。反洗初期，采用50m/h(超過了兩種樹脂的臨界沉降速度)的高流速將整個(gè)樹脂層快速提升到樹脂分離塔上部的錐體部分。調(diào)整閥門的開度，使反洗的流速先降至陽樹脂的臨界沉降速度以下，然后再降至陰樹脂的臨界沉降速度以下，使樹脂沉降分層。

④ 分離塔中陰樹脂由陰樹脂出脂管送至陰再生塔，直到分離塔陰樹脂出口底線界面以上樹脂輸送完。

⑤ 對分離塔內(nèi)的樹脂進(jìn)行第二次分離后，下部的陽樹脂由底部出脂管送至陽再生塔，直到樹脂界面至液位開關(guān)處為止?；熘瑢恿粼诜蛛x塔中參加下次失效樹脂的分離。

（2）陰再生塔中陰樹脂的擦洗及再生

① 水至陰樹脂層以上約100mm或中部排水閥不出水為止。

② 由陰再生塔下部交錯進(jìn)氣、泄壓對陰樹脂進(jìn)行擦洗至樹脂清洗干凈。

③ 由陰再生塔上部進(jìn)壓縮空氣吹洗器壁。

④ 陰再生塔進(jìn)水至液位信號顯示，接著進(jìn)稀堿液----置換----清洗。

⑤ 后清洗至陰再生塔出水電導(dǎo)率不大于10uS/cm。

（3）陽再生塔中陽樹脂的擦洗和再生。與陰再生塔中陰樹脂的擦洗及再生步驟相同。

（4）陰樹脂輸送至陽再生塔及陰陽樹脂的混合、貯存

①將陰再生塔內(nèi)的陰樹脂水力輸送到陽再生塔，由視孔檢查證實(shí)陰樹脂已徹底輸送完為止。

②沖洗樹脂輸送管道。

③陽再生塔重力排水至樹脂層以上約100mm處或中部排水閥不出水為止。

④陽再生塔下部進(jìn)壓縮空氣，進(jìn)行陰陽樹脂混合。

⑤陽再生塔進(jìn)水對混合樹脂進(jìn)行終漂洗至出水電導(dǎo)率不大于0.2uS/cm漂洗結(jié)束。

當(dāng)漂洗出水的電導(dǎo)率大于0.2uS/cm時(shí)需將樹脂從陽再生塔送回分離塔，重新進(jìn)行分離、擦洗和再生操作。

四、凝結(jié)水處理系統(tǒng)

凝結(jié)水處理系統(tǒng)，基本上由前置過濾器和混床串聯(lián)組成，其中主要是混床。

前置過濾器如果采用纖維素覆蓋過濾器，它的作用是除掉水中的鐵、銅氧化物，保證混床能夠有效運(yùn)行。

混床的作用是除去凝結(jié)水中的鹽類，當(dāng)系統(tǒng)中不設(shè)前置過濾器時(shí)，混床還有清除氧化鐵等懸浮物的作用。

為了截留混床出水中隨水流出的破碎樹脂，在混床后串聯(lián)一個(gè)由管狀濾網(wǎng)構(gòu)成的樹脂捕捉器，以免樹脂隨給水進(jìn)入鍋爐。表13-7列出四種凝結(jié)水處理設(shè)備的布置方式。

表13-7凝結(jié)水處理系統(tǒng)

凝結(jié)水處理設(shè)備的布置	特點(diǎn)
	系統(tǒng)中設(shè)有旁路，處理量可調(diào)節(jié)。設(shè)備運(yùn)行壓力高，工作壓力可達(dá)25公斤/厘米2
	處理量可以調(diào)節(jié)。設(shè)備運(yùn)行壓力較低，水處理系統(tǒng)中增加一臺升壓泵
	設(shè)有凝結(jié)水箱，運(yùn)行比較安全，便于控制
	凝汽器分段隔板區(qū)的水，單獨(dú)抽出處理

注 1——凝汽器；

2——凝結(jié)水處理設(shè)備(由前置過濾器、混床和樹脂捕捉器串聯(lián)組成或由混床、樹脂捕捉器串聯(lián)組成)；

3——低壓加熱器；

4——除氧器；

5——凝結(jié)水箱。

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