逆流再生離子交換器現(xiàn)場改造

李建

(中國石化股份有限公司長嶺分公司，湖南岳陽414012)

在水處理工藝中，雙室浮動離子交換器因其流速高、制水量大和單耗低廣為應(yīng)用。文中通過對某公司現(xiàn)有的逆流再生離子交換器改造，變成雙室浮動離子交換器。改造后的設(shè)備出力提高，能耗降低。

1 改造方案

某公司除鹽水站現(xiàn)有3套一級除鹽DN3000逆流再生離子交換器設(shè)備，已使用30余年，存在設(shè)備出力低、周期制水量低、運(yùn)行操作繁瑣、再生酸堿單耗高等缺點(diǎn)。由于現(xiàn)場場地狹小和生產(chǎn)的需要，該設(shè)備不能全部停運(yùn)，無法移除舊的設(shè)備。經(jīng)過調(diào)研，2010年8月至12月，就地將逆流再生離子交換器改造為先進(jìn)的雙室離子交換器。圖1為固定床改造示意圖。

圖1 固定床改造示意圖

將舊設(shè)備筒體切割分為3個部分，插入3層多孔板，加上水帽。上下2層為單向水帽，中間1層為雙層水帽;原設(shè)備底部石英砂墊層改為擋水板;更換內(nèi)部部件，完成設(shè)備組焊，外部管道重新布局，閥門由手動閥改為氣動閥并接入PLC控制系統(tǒng)，對筒體防腐損壞部分進(jìn)行修復(fù)，安裝在線化學(xué)分析儀表。

本改造項(xiàng)目關(guān)鍵在于改造后的設(shè)備筒體防腐。原設(shè)備筒體內(nèi)部襯膠，在筒體解列時(shí)割口襯膠部分被損壞，需重新防腐。由于現(xiàn)場氣溫和濕度都不能滿足硫化條件，現(xiàn)場襯膠容易脫落。經(jīng)過調(diào)研采用玻璃鱗片防腐技術(shù):主材料為特殊玻璃鱗片，將其按一定比例倒入環(huán)氧樹脂類涂料中調(diào)合，按一定方向刷涂在焊口和損壞襯膠處，自然干燥后再刷涂3次。涂層中大量的玻璃鱗片形成許多小區(qū)域，使涂層中的微裂紋、微氣泡相互分割，大大減慢了介質(zhì)的滲透速度，使介質(zhì)滲透率明顯縮小。玻璃鱗片的存在不僅減少了涂層和底材之間的熱膨脹系數(shù)之差，而且也明顯降低了涂層本身的硬化收縮率。

防腐工作完成后，進(jìn)行15 000 V電火花檢驗(yàn)，確認(rèn)無漏點(diǎn)后加樹脂投運(yùn)。

2 計(jì)算樹脂層高

2.1 陽離子交換器

表1為當(dāng)?shù)厮?(長江水)中陽離子分析數(shù)據(jù)。

表1 生水陽離子分析數(shù)據(jù) mmol/L

經(jīng)計(jì)算，樹脂比例為H弱∶H強(qiáng)≈0.6∶1，為保證充分發(fā)揮弱樹脂作用以及保證出水水質(zhì)，強(qiáng)酸陽樹脂有10%～20%的裕量，樹脂層選擇1 300 mm∶2 200 mm。

2.2 陰離子交換器

表2為當(dāng)?shù)厮?(長江水)中陰離子分析數(shù)據(jù)。

經(jīng)計(jì)算，樹脂比例為H弱∶H強(qiáng)≈1.3∶1，為保證充分發(fā)揮弱樹脂作用以及保證出水水質(zhì)，樹脂層選擇1 900 mm∶1 600 mm。

表2 生水陰離子分析數(shù)據(jù) mmol/L

3 改造效果

現(xiàn)有陽離子交換器技術(shù)改造后，周期制水量由現(xiàn)在的約6 200 t增至12 746 t，酸單耗由現(xiàn)在的0.37 kg/t(30%HCl) 降到0.24 kg/t(30%HCl);陰離子交換器技術(shù)改造后，周期制水量由現(xiàn)在的約5 774 t增至14 709 t，再生用堿耗量由現(xiàn)在的0.31 kg/t(30%NaOH) 下降到0.21 kg/t(30%NaOH)，可見逆流再生離子交換器技術(shù)改造后，周期制水量提高，酸堿單耗降低。

表3為設(shè)備改造前后運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)對比。

表3 設(shè)備改造前后技術(shù)指標(biāo)對比

4 效益計(jì)算

4.1 節(jié)約酸費(fèi)用

技術(shù)改造后的陽雙室浮動離子交換器，每噸水耗酸由原來0.37 kg/t(30%HCl) 降低到0.24 kg/t(30%HCl)，每年節(jié)約工業(yè)用酸量為 (按480 t/h，年運(yùn)行365 d計(jì)算):

480×24×365× (0.37-0.24) ÷1 000=547(t)

4.2 節(jié)約堿費(fèi)用

技術(shù)改造后陰雙室浮動離子交換器，每噸水耗堿由原來的0.31 kg/t(30%NaOH) 下降到0.21 kg/t(30%NaOH)，每年節(jié)約工業(yè)用堿量為 (按480 t/h，年運(yùn)行365 d計(jì)算):

480×24×365× (0.31-0.21) ÷1 000=420(t)

4.3 節(jié)約自耗水費(fèi)用

(1)陽雙室浮動離子交換器:技術(shù)改造后，其自用水率由5%下降到1.63%，改造后每年節(jié)約再生水費(fèi)用為 (除鹽水費(fèi)用6.0元/t):

420 萬 t× (0.05-0.0163) ×6 元/t=84.92 萬元。

(2)陰雙室浮動離子交換器:技術(shù)改造后，其自用水率由5%下降到0.95%，改造后每年節(jié)約再生水費(fèi)用為 (除鹽水費(fèi)用6.0元/t):

420 萬 t× (0.05-0.0095) ×6 元/t=102.1 萬元。

4.4 綜合效益

綜合以上幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)，陽、陰離子交換器技改后 (酸堿按廠價(jià)計(jì)算)，每年節(jié)約運(yùn)行成本228.14 萬元。