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        提高陰陽浮動(dòng)床周期制水量效果研究

        2020-09-10 07:22:44任剛偉
        中國化工貿(mào)易·上旬刊 2020年2期
        關(guān)鍵詞:再生

        任剛偉

        摘 要:通過對(duì)陰陽浮動(dòng)床體再生進(jìn)行正交試驗(yàn),得到陰陽浮動(dòng)床再生液再生濃度、再生液再生溫度的最優(yōu)配比參數(shù),達(dá)到提高陰陽浮動(dòng)床周期制水量的目的。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證以及經(jīng)濟(jì)性分析,再生鹽酸溶液濃度為3.3%,再生氫氧化鈉溶液濃度2.9%,再生氫氧化鈉溶液溫度為30℃時(shí),再生效果最好,周期制水量顯著增加。

        關(guān)鍵詞:陰陽浮動(dòng)床;周期制水量;再生;離子交換

        Abstract:The mass fraction and temperature of the regenerated liquid can increase or decrease the water production of cation-anion exchanger Cycle, so it is necessary to obtain the optimum ratio parameters of regeneration through orthogonal test. The test results showed that 3.3% mass fraction of regenerating hydrochloric, 2.9% mass fraction and 30℃of sodium hydroxide are found to have a dramatic effect on cation-anion exchanger regeneration and increase water production .

        Keywords:cation-anion exchanger;water production;regeneration;ion exchange.

        普光凈化廠化學(xué)水站除鹽水系統(tǒng)共有4套離子交換床,為該廠鍋爐及蒸汽系統(tǒng)提供除鹽補(bǔ)給水,該系統(tǒng)由源水→活性炭過濾器→陽床→除碳器→陰床→混床→除鹽水罐組成。陰、陽床采用雙室浮動(dòng)床,無頂壓逆流再生方式。近2年,陰陽浮動(dòng)床年平均周期制水量均低于設(shè)計(jì)要求,致使陰陽浮動(dòng)床再生次數(shù)頻繁,再生強(qiáng)度大,酸堿消耗高,水資源浪費(fèi),既降低樹脂交換性能,又增加制水成本。

        本研究結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,分析造成制水量低的主要原因,對(duì)單套3#陰陽浮動(dòng)床進(jìn)行多組再生試驗(yàn),尋找再生參數(shù)最優(yōu)配比,據(jù)此對(duì)整個(gè)除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行再生參數(shù)優(yōu)化,提高陰陽浮動(dòng)床周期制水量,以達(dá)到節(jié)能降耗,增產(chǎn)創(chuàng)效目的。

        1 原因分析

        現(xiàn)場陰陽浮動(dòng)床體近期均填補(bǔ)新的離子交換樹脂,樹脂質(zhì)量經(jīng)檢驗(yàn)合格,所以樹脂的數(shù)量及質(zhì)量完全滿足工藝要求。現(xiàn)場操作人員均嚴(yán)格按照崗位操作法要求進(jìn)行再生操作,所以排除再生操作失誤及失效指標(biāo)變更等因素,主要從陰陽浮動(dòng)床體再生過程分析研究,分析造成浮動(dòng)床周期制水量低主要原因:①再生鹽酸溶液濃度的影響,再生液濃度對(duì)再生程度影響較大,當(dāng)再生鹽酸溶液流量及注入時(shí)間一定的條件下,再生鹽酸溶液濃度越高,再生程度越高,周期制水量越高,濃度進(jìn)一步增加,再生液體積小,與樹脂接觸時(shí)間變短,不能均勻地與交換樹脂反應(yīng),影響交換容量,制水量會(huì)有所降低;②再生氫氧化鈉溶液濃度影響,與鹽酸溶液濃度影響相似,周期制水量也隨氫氧化鈉溶液濃度升高逐漸增加達(dá)到最大值后又相應(yīng)降低;③再生氫氧化鈉溶液溫度的影響,因提高再生氫氧化鈉溶液溫度可加快再生過程中離子內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)算的速度,有利于再生交換,但再生溫度升高,樹脂熱穩(wěn)定性會(huì)受影響,溫度過高,樹脂的交換機(jī)團(tuán)分解,促使交換機(jī)團(tuán)變質(zhì),影響交換容量,從而影響周期制水量。通過以上因素分析,尋找再生參數(shù)最優(yōu)配比,以使陰陽浮動(dòng)床再生達(dá)到最佳狀態(tài)是提高床體周期制水量關(guān)鍵所在。

        2 試驗(yàn)及效果

        涉及的三個(gè)參數(shù)變量且相互影響,本研究采用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化陰陽浮動(dòng)床再生工藝參數(shù)。選取再生鹽酸溶液濃度,再生氫氧化鈉溶液濃度,再生氫氧化鈉溶液溫度3項(xiàng)因素,3個(gè)位級(jí),列出位級(jí)表1。

        直接看,第5號(hào)試驗(yàn)最好,結(jié)果:制水量為4569m3,其工藝條件為A2B2C3。經(jīng)計(jì)算,由極差R值可知,再生鹽酸溶液濃度對(duì)再生效果影響大于氫氧化鈉溶液濃度及溫度。從位級(jí)之和看出,最好的工藝條件應(yīng)是A3B3C3。兩者結(jié)果有差異,對(duì)三個(gè)因素做趨勢圖進(jìn)一步分析:理論上繼續(xù)對(duì)酸液、堿液濃度進(jìn)行提高能達(dá)到提高制水量目的。但研究發(fā)現(xiàn),隨著鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液濃度提高,鹽酸、氫氧化鈉用量隨之增加,會(huì)增加運(yùn)行成本。結(jié)合正交表試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)制水量較高A2B2C3 和初步最優(yōu)工藝A3B3C3在酸、堿消耗和制水量方面進(jìn)一步對(duì)比,選擇經(jīng)濟(jì)效益最大者。在相同來水電導(dǎo)率條件下,分別使用A2B2C3 和A3B3C3工藝參數(shù)進(jìn)行再生,并記錄陰陽浮動(dòng)床周期制水量、鹽酸、氫氧化鈉增加情況:其中A2B2C3鹽酸溶液增加13.3%,氫氧化鈉溶液增加8.0%,制水量增加10.3%;A3B3C3鹽酸溶液增加20.0%,氫氧化鈉溶液增加36.0%,制水量增加12.1%。由此可知,盡管酸、堿液濃度提高有助于制水量增加,但A3B3C3制水量并未顯著增加,而鹽酸、氫氧化鈉增加幅度較大,投入成本增加。所以最終將A2B2C3作為最佳工藝組合,即鹽酸溶液濃度3.3%,氫氧化鈉溶液濃度為2.9%,氫氧化鈉溫度為30℃。

        3 實(shí)際應(yīng)用效果

        2019年9月15日對(duì)一級(jí)A進(jìn)行整體對(duì)策實(shí)施,實(shí)施后密切觀察一級(jí)A系列的制水情況,A系列陽床出口Na+離子穩(wěn)定,陰床出口電導(dǎo)率、SiO2穩(wěn)定。2019年9月19日,一級(jí)A系列失效,陰床出口電導(dǎo)率≥10μs/cm(失效值),制水量為8186m3,效果良好。又對(duì)現(xiàn)場4套陰陽浮動(dòng)床進(jìn)行再生參數(shù)調(diào)整,共進(jìn)行4×2組試驗(yàn),記錄平均制水量,從表3可知,4套浮動(dòng)床周期制水量均大于試驗(yàn)前。

        綜上,通過分析確定影響陰陽浮動(dòng)床周期制水量主要因素為再生鹽酸溶液濃度、再生氫氧化鈉溶液濃度、再生氫氧化鈉溶液溫度。使用正交試驗(yàn)法得出3個(gè)主要因素的參數(shù)最優(yōu)配比,并明確三個(gè)因素中,鹽酸溶液濃度變化對(duì)周期制水量的影響要高于其余2個(gè)因素。通過本次試驗(yàn),現(xiàn)場優(yōu)化再生工藝操作,有效提高陰陽浮動(dòng)床周期制水量,降低了工作強(qiáng)度,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn):

        [1]薛明強(qiáng),吳康,張振江.離子交換樹脂最適再生條件探索[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào),1999,15(2):76-77.

        [2]黃偉.運(yùn)用正交試驗(yàn)方法提高陰床周期制水量[J].工業(yè)用水與廢水,2012,43(5):55.

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