混床樹(shù)脂的分離及體外再生

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混床樹(shù)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(yáng)樹(shù)脂，二是空氣擦洗樹(shù)脂除去金屬腐蝕產(chǎn)物，三是對(duì)失效樹(shù)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(shù)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(shù)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(shù)脂、混合樹(shù)脂的壓縮空氣系統(tǒng)。

本章先介紹混床樹(shù)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(shù)脂的分離

提高混床樹(shù)脂再生度的前提之一就是再生前將陰、陽(yáng)樹(shù)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(jiǎn)要介紹目前較為常見(jiàn)的幾種樹(shù)脂分離技術(shù)。

1. 中間抽出法

當(dāng)失效的混合樹(shù)脂在分離塔（兼作陽(yáng)再生塔）中反洗分層后，在陽(yáng)陰樹(shù)脂的分界面處會(huì)有一層混脂層，將混脂層上部的陰樹(shù)脂送出至陰再生塔后，再將中間的混脂層（約占混床樹(shù)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(shù)脂的分離，陽(yáng)樹(shù)脂留在分離塔中進(jìn)行再生。

2. 二次分離法

混床失效樹(shù)脂在陽(yáng)再生塔反洗再生分層后，將上部的混脂和陰樹(shù)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(shù)脂層中的陽(yáng)樹(shù)脂會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型，從而使陽(yáng)樹(shù)脂與陰樹(shù)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(shù)脂在錐形分離塔（兼作陽(yáng)再生塔）內(nèi)反洗分層后，從錐形分離塔底部送出陽(yáng)樹(shù)脂，在樹(shù)脂輸送的過(guò)程中利用樹(shù)脂輸送管上的檢測(cè)儀器來(lái)檢測(cè)陰樹(shù)脂的界面，當(dāng)陽(yáng)樹(shù)脂輸送完畢后，再將混樹(shù)脂送入混脂罐，待下次再參與樹(shù)脂的分離。陰樹(shù)脂留在分離塔中進(jìn)行再生。由于樹(shù)脂分離塔的底部為一錐形體，樹(shù)脂分離界面處的樹(shù)脂很少，從而減少了中間混合樹(shù)脂的數(shù)量，提高了陽(yáng)、陰樹(shù)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(guó) U.S.F集團(tuán)推出的一種樹(shù)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(zhǎng)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(yáng)、陰樹(shù)脂分離的水力學(xué)要求，從而保證了在失效樹(shù)脂的分離過(guò)程中陽(yáng)樹(shù)脂層可充分膨脹，而陰樹(shù)脂也不會(huì)從分離塔的上部被沖出，這樣可以使陽(yáng)、陰樹(shù)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(tái)機(jī)組的四臺(tái)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(shù)脂分離塔（SPT）、陰樹(shù)脂再生塔（ART）、陽(yáng)樹(shù)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(jiǎn)介

（1）樹(shù)脂分離塔。分離塔的作用是：空氣擦洗樹(shù)脂除去腐蝕產(chǎn)物；水反洗使陰、陽(yáng)樹(shù)脂分離；暫時(shí)貯存未完全分開(kāi)的“界面樹(shù)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(zhǎng)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(shù)脂進(jìn)口和陰、陽(yáng)樹(shù)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(shù)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(dòng)

②塔內(nèi)沒(méi)有會(huì)引起攪動(dòng)和影響樹(shù)脂分離的中間集管裝置，所以反洗、沉降及輸送樹(shù)脂時(shí)能將內(nèi)部攪動(dòng)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(shù)脂混脂區(qū)的容積。

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

⑵陰樹(shù)脂再生塔。陰樹(shù)脂再生塔的作用是對(duì)陰樹(shù)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(yáng)樹(shù)脂再生/混合/貯存塔。該塔的作用是：

①對(duì)陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行空氣擦洗及再生

②陰陽(yáng)樹(shù)脂在此塔內(nèi)進(jìn)行混合

③貯存已混合好的備用樹(shù)脂

陽(yáng)樹(shù)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(yáng)再生塔的集水裝置都采用了雙盤碟型裝置，過(guò)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(shù)脂的流動(dòng)，而過(guò)濾盤上安裝的雙流水帽可貼近過(guò)濾盤基礎(chǔ)座處射出的高流速反洗水，因而可徹底攪動(dòng)塔底的述職。此外，雙盤碟形集水裝置無(wú)水流死角，塔內(nèi)不會(huì)隱藏再生液。

3.工作過(guò)程

（1）分離樹(shù)脂。失效混床中的樹(shù)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(lái)，出水至上而下沖洗除去。再用水反洗，使陰、陽(yáng)樹(shù)脂分離。

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

（2）空氣擦洗。進(jìn)行空氣擦洗以去除樹(shù)脂層中的金屬腐蝕產(chǎn)物，這一過(guò)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(shù)脂至陰、陽(yáng)樹(shù)脂再生塔后，在每個(gè)塔中注水至樹(shù)脂層高度，然后由再生塔下部通入低壓空氣對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行擦洗，使雜質(zhì)從樹(shù)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(shù)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(kāi)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(shù)脂顆粒略小，因此能在沖洗時(shí)防止樹(shù)脂流失。

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

（3）樹(shù)脂的再生。樹(shù)脂擦洗干凈后，接著分別對(duì)陰樹(shù)脂再生塔和陽(yáng)樹(shù)脂再生塔中的樹(shù)脂進(jìn)行再生、清洗，之后將陰樹(shù)脂送入陽(yáng)樹(shù)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(shù)脂送入樹(shù)脂分離塔之后開(kāi)始，敘述再生操作的原則性步驟。

（1）分離塔中失效樹(shù)脂的擦洗、分離及送出。

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

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

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

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

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

（2）陰再生塔中陰樹(shù)脂的擦洗及再生

① 水至陰樹(shù)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(cuò)進(jìn)氣、泄壓對(duì)陰樹(shù)脂進(jìn)行擦洗至樹(shù)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(hào)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(yáng)再生塔中陽(yáng)樹(shù)脂的擦洗和再生。與陰再生塔中陰樹(shù)脂的擦洗及再生步驟相同。

（4）陰樹(shù)脂輸送至陽(yáng)再生塔及陰陽(yáng)樹(shù)脂的混合、貯存

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

②沖洗樹(shù)脂輸送管道。

③陽(yáng)再生塔重力排水至樹(shù)脂層以上約100mm處或中部排水閥不出水為止。

④陽(yáng)再生塔下部進(jìn)壓縮空氣，進(jìn)行陰陽(yáng)樹(shù)脂混合。

⑤陽(yáng)再生塔進(jìn)水對(duì)混合樹(shù)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(shù)脂從陽(yáng)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(guò)濾器和混床串聯(lián)組成，其中主要是混床。

前置過(guò)濾器如果采用纖維素覆蓋過(guò)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(guò)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(shù)脂，在混床后串聯(lián)一個(gè)由管狀濾網(wǎng)構(gòu)成的樹(shù)脂捕捉器，以免樹(shù)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(tái)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(guò)濾器、混床和樹(shù)脂捕捉器串聯(lián)組成或由混床、樹(shù)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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