龔志洋(國家能源寧夏煤業(yè)集團有限公司煤制油分公司，寧夏 銀川 750411)

0 引言

除鹽水作為化工生產(chǎn)重要的生產(chǎn)用水，除鹽水的品質(zhì)關(guān)乎蒸汽品質(zhì)，保障化工設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。為得到合格的除鹽水，要根據(jù)水質(zhì)情況對陽床進行切換再生。再生過程中，需要用稀鹽酸作為再生劑對陽床進行再生，以保證陽床產(chǎn)水指標。原材料鹽酸的品質(zhì)對陽床的再生效果有著直接的影響，鹽酸中含有的國標中未明確規(guī)定雜質(zhì)，將會對大大降低陽床運行周期，尤其是陽床的ABS濾帽和樹脂的影響尤為嚴重。

1 除鹽水再生原理

離子交換是以離子交換劑上的可交換離子與液相中的離子間發(fā)生交換為基礎(chǔ)的分離方法。廣泛采用人工合成的離子交換樹脂作為離子交換劑，它具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和可電離活性基團的難溶性高分子電解質(zhì)。根據(jù)樹脂骨架上的活性基團的不同，可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂(混合離子交換樹脂)、螯合樹脂和氧化還原樹脂等。用于離子交換分離的樹脂要求具有不溶性、一定的交聯(lián)度和溶脹作用，而且交換容量和穩(wěn)定性要高。按交換基團性質(zhì)的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。陽離子交換樹脂大都含有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H4OH)等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡單表示為 R-SO3H，式中，R 代表樹脂母體，其交換原理為：

這也是硬水軟化的原理。陰離子交換樹脂含有季銨基[-N(CH3)3OH]、氨基(-NH2)或亞氨基(-NH-)等堿性基團。其交換原理為：

通過H+來去除水中的Ca、Mg、Si等陽離子，然后鹽酸作為再生劑，其中的H+使得樹脂重新具備活性，周而復(fù)始。所以鹽酸的質(zhì)量直接影響再生質(zhì)量，除鹽水裝置采用3%～5%濃度的鹽酸作為再生劑，好的鹽酸可以提高再生質(zhì)量，還可以提高陽床的周期產(chǎn)水率，達到效益最大化[1]。

2 陽床濾帽溶解

除鹽水裝置陽床再生滿水過程中發(fā)現(xiàn)有大量再生樹脂漏出，(如圖1所示)隨即停止再生，將人孔打開進行檢查，發(fā)現(xiàn)頂部濾帽出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，(如圖2所示)濾帽頂部及側(cè)面有損壞，濾帽整體軟化，造成再生樹脂大量外漏。后續(xù)對其他陽床進行排查發(fā)現(xiàn)另有4臺陽床頂部濾帽存在不同程度的溶解現(xiàn)象。目前因濾帽溶解退備7臺陽床，影響了陽床失效后及時切換再生，隨著后續(xù)裝置負荷提高，除鹽水外供量增大，原水系統(tǒng)因陽床制水量受限，嚴重影響除鹽水裝置的總體制水量，無法保證除鹽水正常外供。同時濾帽的溶解、再生樹脂流失，造成了很大的經(jīng)濟損失。

圖1 陽床樹脂外漏

圖2 濾帽溶解

3 陽床濾帽溶解原因分析

濾帽為苯乙烯材質(zhì)，苯系化合物對濾帽有溶解作用。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，造成濾帽溶解的主要原因為苯系化合物濃度過高造成，質(zhì)檢檢測問題陽床罐體內(nèi)苯系化合物含量＞1×10-3(m/m)。對苯系化合物來源進行排查，來源主要有以下兩種：(1)苯系化合物由除鹽水補水帶入除鹽水系統(tǒng)；(2)苯系化合物由除鹽水添加的藥劑、原輔材料帶入系統(tǒng)。

3.1 補水源排查

除鹽水補水主要有：原水、再生水、少量的污水處理中心的回水，對三股補水源分別取樣進行分析化驗，質(zhì)譜分析無明顯苯系化合物存在，水中油分析無石油類物質(zhì)存在，排除補水源影響。

3.2 藥劑、原輔材料排查

除鹽水陽床樹脂采用鹽酸進行再生，依據(jù)工業(yè)用合成鹽酸(GB 320—2006)標準對進廠鹽酸進行分析化驗，符合國家標準，標準中對苯系化合物未做規(guī)定。經(jīng)對鹽酸儲罐及后續(xù)進廠的鹽酸罐車鹽酸進行質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)有明顯的苯系化合物，組分有：苯、乙基苯、鄰二甲苯、1-氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2-二氯苯、1-氯-2-甲基苯、1-氯-3-甲基苯、1-氯-4-甲基苯等。

在與鹽酸生產(chǎn)廠家進行溝通后排除裝車、運輸過程混入苯系化合物的可能。

通過目前的相關(guān)文獻查找，了解到工業(yè)生產(chǎn)鹽酸主要有以下四種工藝：

(1)氯堿工藝，通過電解食鹽水(NaCl水溶液)，制得氫氧化鈉、氯氣和氫氣，然后氯氣和氫氣反應(yīng)生成氯化氫氣體，然后再用水吸收成鹽酸溶液。

(2)氯化石蠟工藝是近幾年比較流行的一種副產(chǎn)鹽酸的工藝，主要是因為氯化石蠟在建筑裝修行業(yè)用量非常大。主要工藝是石蠟和氯氣反應(yīng)，氯氣中的氯原子取代了液體石蠟中的氫原子，氫原子與氯原子結(jié)合生成氯化氫，通過吸收，可以得到副產(chǎn)鹽酸，同時可以促使反應(yīng)向目標方向進行。

(3)鹵代苯工藝主要作為醫(yī)藥中間體，近幾年隨著醫(yī)藥行業(yè)迅速的發(fā)展，鹵代苯的用量隨之增加，其生產(chǎn)工藝與氯化石蠟類似，也是副產(chǎn)鹽酸。

(4)不揮發(fā)性強酸制揮發(fā)性酸，這種工藝主要在一些化肥、礦產(chǎn)深加工行業(yè)，主要是濃硫酸和氯化物反應(yīng)生成揮發(fā)性較強的氯化氫，然后用水吸收，可以促使反應(yīng)向目標方向發(fā)展，得到需要的鹽酸。但是這種工藝相對成本較高，反應(yīng)風(fēng)險較大，現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)中，基本已經(jīng)不在使用。

非氯堿行業(yè)生產(chǎn)的鹽酸，在生產(chǎn)過程中鹽酸內(nèi)含有部分苯系化合物，最終在除鹽水裝置系統(tǒng)內(nèi)長時間富集后，導(dǎo)致陽床濾帽溶解。為進一步確定鹽酸中苯系化合物含量，由寧夏計量質(zhì)量檢測研究院進行定量檢測，1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2，4-三氯苯含量為分別為：0.02 mg/L、0.06 mg/L、0.11 mg/L[2]。

3.3 各類鹽酸標準的比對(如表1所示)。

表1 各類鹽酸標準比對表

通過對鹽酸工藝的了解和成品鹽酸相關(guān)標準的比對，我們很容易得到一個結(jié)論。鹽酸的各級標準中均未對苯系化合物或者某些有機物的含量作出相應(yīng)要求，而且某些工藝很有可能會在副產(chǎn)鹽酸中殘留有苯系化合物或者某些有機物，這樣就可能使裝置在運行過程中殘留的苯系化合物或者某些有機物積聚，尤其是對污水“零排放”或者密閉水系統(tǒng)來說，更容易導(dǎo)致苯系化合物或者某些有機物發(fā)生積聚，從而通過“相似相溶”原理，導(dǎo)致某些塑料材質(zhì)的管線、閥門、構(gòu)件腐蝕、變形等影響正常生產(chǎn)。

3.4 改進措施

進廠鹽酸必須為氯堿行業(yè)生產(chǎn)的鹽酸，對鹽酸中苯系化合物含量進行抽檢，國標中無該檢測項目，把控具有一定的難度，將陽床濾帽改為不銹鋼材質(zhì)。

4 經(jīng)濟評算

將陽床濾帽改為不銹鋼材質(zhì)，采購成本會上升，考慮到樹脂損失、人工費用，總體全年成本降低約17萬元 左右。

5 結(jié)語

查找到濾帽溶解的原因，同時周邊化工廠除鹽水系統(tǒng)也有類似的情況發(fā)生，對進廠的鹽酸抽檢提出規(guī)范性要求，由于國標對鹽酸中苯系化合物未做規(guī)定，對鹽酸的國標修訂具有指導(dǎo)意義，同時對發(fā)現(xiàn)的問題進行了積極有效的技改，節(jié)約了成本，提高了工作效率。