工业水处理中浅除盐技术的应用

标题：

工业水处理中浅除盐技术的应用

可见全文

作者：

梁轶;

发布时间：

2001-4-1

出自：

《工业用水与废水》2001年 第2期

关键字：

水处理；除盐水；离子交换

摘 要：

    介绍了工业水处理浅除盐新技术，运用该技术可使锅炉给水由软化水提质为浅除盐水，减少排污降低生产费用，提高蒸汽品质。

简介：

梁轶
（山西焦化股份有限公司技术中心，山西 洪洞 041606）

　　摘　要：介绍了工业水处理浅除盐新技术，运用该技术可使锅炉给水由软化水提质为浅除盐水，减少排污降低生产费用，提高蒸汽品质。
　　关键词：水处理；除盐水；离子交换
　　中图分类号：TU991.26⁺3
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455（2001）02-0016-02

　　山西焦化集团有限公司是以煤为原料生产焦炭、尿素、硫铰等多种化工产品的大型煤化工企业。其配套的工业水处理站采用氢、钠离子串联、二级钠离子处理的软化系统，担负着锅炉给水处理、化工废热锅炉给水处理的任务。
　　在实际运行过程中，一些工艺缺陷逐步暴露出来，影响生产的安全、稳定、连续。突出表现在锅炉炉水水质差、排污量大、运行经济性差；外供蒸汽品质较差，造成化肥系统触媒结块。活性降低，管道堵塞和腐蚀。

1 浅除盐技术的应用

1.1 改造前的水处理（软化）工艺流程图（见图1）

　　工业水经氢离子交换器和1、2级钠离子交换器处理后，软化水的硬度≤10mol／L。软化水进入锅炉汽包后，经蒸发浓缩使锅炉炉水的碱度增高，增加了金属苛性脆化的可能性，需增大排污量；另外水中的Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子由Na+取代，软水中的阳离子主要是Na⁺，而阴离子如SOJ^2-、Cl^-等未处理，使处理水中的固形物比原水有所增加，总含盐量有所增加。因而在蒸汽中溶解度较大的NaCl、Na₂SO₄就成为蒸汽溶解携带的主要物质。携带量随压力的提高而增大，形成了蒸汽污染，导致蒸汽用户化肥系统 触媒结块、活性降低、管道堵塞和腐蚀^[1]。
　　针对上述问题，以原有的软化水处理系统为基础，进行改造，采用浅除盐水处理技术成功地解决了水质差的问题，使给水由软化水提质为浅除盐水，满足了工艺要求，并对系统再生排废酸的问题进行完善；使给水成本大幅度降低。
1.2 改造后的浅除盐水处理系统
　　浅除盐水处理技术就是根据工艺要求，不完全地处理水中盐类物质的一种技术，具体地说就是对水质影响不大的SiO₃^2-不作处理。这种技术特别适用于工业锅炉的水处理（工业锅炉的给水一般只作软化处理），与常规的软化处理相比工艺系统相近，但运行费用可大幅度降低，在有氨源的企业特别适合。改造方法：一是将原有1、2级钠离子交换器改造成为弱碱阴离子交换器，使工业水中的SO₄²-、Cl^-等阴离子置换为OH-离子；二是增设前置阳离子交换器，以吸收阳床的剩余再生废酸，降低再生用酸比耗，消除废酸排放，满足环保要求。图2给出了改造后浅除盐系统工艺流程图。

1.2.1 浅除盐的原理[2]
　　浅除盐的基本的化学反应式如下：
　　在前置阳床中
　　
　　在阳床中
　　
　　在弱碱阳离子交换器中
　　2R(-NH₃OH) + SO₄^2- → R(-NH₃)₂SO₄ + 2OH^-
　　经过上述系统有效处理，水中的阳离子、阴离子（硅酸盐离子除外）均得到有效处理，出水的硬度SSμmol/L、电导率≤15μs／cm。
1.2.2 改造说明
　　原水水质：永硬2.7mmol／L，暂硬4.0mol／L 总硬6.7mmol/L，碱度4.0mmol/L 说明：阳床酸比耗2.5，实际耗酸仅40％，所以田床实际吨水耗酸0.16kg。前置阳床耗酸497kg，但阳床再生酸比耗2.5，过剩93%的硫酸约397kg，经前置阳床再次吸收利用，前置阳床另外耗酸497-397＝100kg。
　　吨除盐水耗酸：497÷（33×144÷2）＝0.21kg
　　①将原有系统的1级钠离子交换器，经防腐处理后改造成阴床，内装大孔型特种弱碱树脂，四台阴床，二开二备。阴床再生用合成氨分厂的废铰液作再生剂，其氨浓度应保持在1％（质量分数）左右。
　　②脱碳器后置。按常规设计，脱碳器应在阴床前，但是阳床前加了前置阳床，而供水压力仅0.2MPa，满足不了工艺的要求，因而将脱碳器放在阴床后，其原有的中间水箱与除盐水箱连通。
　　③阳床不作改动。
　　④增设前置床。将原有的三台2级钠床拆除，更新为三台φ2000的阳床，内装D113大孔型弱酸树脂。
　　⑤阴床仍用硫酸再生。
　　原阳床用2％的硫酸溶液再生，其再生酸比耗2.5，也就是说，有60％的pH值在1-2之间的废酸排放，造成很大浪费；排出的废酸虽经中和池中的萤石处理，但仍达不到排放标准，对排水管道设施造成严重腐蚀，废酸水渗漏。设置前置阳床后，阳床再生后的废液经前置床再生吸收利用，由于前置阳床树脂的特性，可以使排出的废液接近中性，达到不排酸，既使阳床再生用的硫酸溶液得到充分利用，又保证了前置阳床的再生。既减少了耗酸量，又减轻了环境污染。
1.2.3 系统主要设备及工艺参数
　　根据企业蒸汽用量和除盐水用量，总出力定为120t/h，选定的主要设备及技术参数见表1。

1.2.4 改造前后水质指标比较见表2。

2　应用浅除盐技术改造后的经济性分析

2.1 改造费用
　　改造分两部分，一是把钠软器改为装填特种阴树脂的阴床，二是增设前置阳床，包括配套的土建。安装工程在内，共投资167万元。
2.2 改造后的经济效益
　　①除盐水成本降低。改造后拆除了1、2级钠离子交换器，改为弱碱树脂交换器，再生液采用化肥生产中的废碳铰液，不再消耗工业盐。增设前置阳床，使系统酸耗降低。因此每年可降低生产费用44.2万元。
　　②锅炉排污由4％降至2％，可节省除盐水消耗计3.30万元。
　　③不再排废酸再生液，避免排水管线腐蚀，减少维修费用约6万元／a。
　　④不再用萤石处理废水，每年节约萤石50t，可节约费用12.5万元。
　　⑤触媒的使用年限由3a延长到4a以上，可节省费用约6.4万元。

3 结语

　　此项目改造费用167万元，改造后使锅炉给水由软化水提质为浅除盐水，再生用工业盐由废碳铰液代替，而酸耗也有所降低，使生产成本大幅度降低，年经济效益72.4万元。有氨源的化肥生产企业均可采用此方法。

参考文献：
　　[1] 杨鸿霄.用水废水化学基础[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
　　[2] 王一平.浅除盐技术的原理及应用［M］.南京：江苏教育出版社，1996.

　　作者简介： 梁轶（1975-），男，1997年毕业于青岛化工学院，助理工程师，现在山西焦化股份有限公司从事科研开发工作。
　　收稿日期：2000-11-07