离子交换器终点的控制方法.docVIP

谈单元制离子交换器终点控制的方法 宋玉梅1 王成富2 （1. 齐鲁石化公司炼油实业部， 山东淄博 255434；2. 齐鲁石化胜利炼油设计院，山东淄博 255434） [内容提要] 本文通过分析单元制离子交换器运行末期电导率的变化情况，说明了判断单元制离子交换器的终点可以通过在线电导率数值的变化来判断交换器运行终点。用此种方法判断终点，代替同时分析SiO2及电导率的常规方法，使终点控制变得更加方便、快捷、可靠，且可减少投资，是一种简便可行的方法。 [关 键 词] 给水处理；离子交换；除盐水；电导率；二氧化硅 由于单元制离子交换除盐工艺具有酸碱同步排放，调整恰当可基本实现再生酸碱废液等当量自行中和、减少酸碱浪费，易于实现自动控制的特点，现已被广泛采用。根据电力部标准，一级除盐水指标为电导率：≤10μs/cm，二氧化硅≤100μg/l，故单元制离子交换器的终点应控制阴床出水电导率及SiO2在规定范围内。由于手工分析存在劳动强度高、间隔时间长、水质易超标等原因，单元制离子交换器一般采用在线仪表分析控制终点。在线电导率表可连续监测水质电导率，国产表价格便宜，质量可靠；而在线硅表价格昂贵，是电导率表的十几倍，且存在分析结果严重滞后的问题。是否可仅用在线电导率表测定阴床出水电导率的连续变化情况来控制单元制离子交换器的终点，本文从离子交换原理、失效前后电导率的变化等方面进行了分析，并提出了控制方法。 1 离子交换器运行时的反应原理 1.1阳床的离子交换反应 原水经阳床后，其中的Ca2+、 Mg2+ 、Na+、、K+等所有阳离子和树脂电离出的氢离子进行交换，阳离子被树脂吸附，氢离子被置换下来，和水中的阴离子形成相应的酸。根据树脂的选择性吸附顺序[1]，Na+最难于被吸附，因此树脂失效时钠离子首先漏出，监测阳床漏钠的情况可以判断阳床终点。 1.2 阴床的离子交换反应 阳床出水经除碳器除碳后进入阴床，其中的SO42－、 CL－ 、HCO3－、HSiO3－等所有阴离子和树脂电离出的氢氧根离子进行交换，阴离子被树脂吸附，氢氧根被置换下来，和水中的氢离子生成水，达到除盐目的。根据树脂的选择性吸附顺序，HSiO3－阴离子最难于被吸附，因此阴树脂失效时SiO2首先漏出，监测阴床漏硅的情况可以判断阴床终点。 2 单元制离子交换器的终点控制 单元制离子交换器失效有三种情况：阳床失效而阴床不失效；阳阴床基本同时失效；阴床失效而阳床不失效。下面，就此三种情况分别加以分析说明。 2.1阳床失效而阴床不失效： 运行末期，阳床漏钠量开始增加，阴床硅泄漏量保持稳定。阳床所漏钠经阴床后形成NaOH，由于OH－导电常数较大，阳床漏钠将导致阴床出水导电度的迅速升高，电导率变化情况可判断交换器失效。 根据水中离子的理论电导率（见表1），可推算出相应漏钠量的除盐水的理论电导率。漏钠量与电导率关系见表2（忽略阴床漏硅），电导率随时间的变化趋势见图1的曲线1。 表1 水中常见离子每mg/l相当的电导率[2] 离子名称 Ca2+ Mg2+ Na+ SO42- CO32- OH- HCO3- CL- H+ 导电常数（μs/cm） 2.6 3.82 2.13 1.54 2.82 11.62 0.715 2.14 349.8 表2 漏钠量与电导率及产水行程关系 漏钠量（μg/l） 10~30 30~50 50~80 80~100 100~200 200~800 800~1000 电导率（μs/cm） 0.11～0.32 0.32～0.54 0.54～0.86 0.86～1.1 1.1～2.2 2.2～8.6 8.6～10 1#产水行程（h） 0 0 13 2.8 2.8 1.1 0 2#产水行程（h） 6.8 8.8 5.2 0.5 1.0 0.9 0 3#产水行程（h） 0 16.6 6.3 0.8 1.8 0.8 0 注： （1）电导率值为根据水中Na+、OH－的理论电导率推算值，与实际值较为吻合。 （2）产水行程为在同一运行周期内，电导率值维持在一定范围内交换器产水时间。 （3）1#、2#、3#产水行程所列数据分别为原水含盐总量为9.5mmol/l、6.7 mmol/l、7.0 mmol/l；流量分别为220 t/h、280t/h、230 t/h时数据。一般，阳床漏钠量在30μg/l～50μg/l，即阴床出水电导率在0.32～0.54μs/cm时，交换器处于运行稳定期，随后电导率开始缓慢上升，达到1～2μs/cm后，电导率迅速上升，可将电导率3～5μs/cm作为终点控制指标。 阴、阳床并联制系统中，判断阳床失效一般采用手工做样，控制钠≤100μg/l为失效点，从而使阳床10－20％的交换容量得不到发挥，而单元制系统阳床通