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[离子交换]硝酸镁尾水在除盐水阳床再生中的应用
发布时间:2009/6/10  阅读次数:1102  字体大小: 【】 【】【
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硝酸镁尾水在除盐水阳床再生中的应用
丁玉辉
(安徽淮化集团有限公司热电厂232038)
  
[内容摘要]   本文主要介绍了在硝酸生产过程 中副产的浓度为3~5%冷凝液硝酸镁尾水在除盐水阳床再生中的应用情况,打破了所有书籍及资料上所记录的硝酸不能做为强酸性阳树指再生用酸的说法。把在硝酸生产过程中产生的废液用于除盐水阳床的再生,既节省了阳床再生中所需的盐酸又节省了镁尾水在排放过程中所需的烧碱,既解决了环保问题,又取得了一定的经济效益和良好的社会效益。
[关 键 词]   镁尾水   阳床   再生
  
  
凡是从事锅炉水处理技术的人都知道,在除盐水系统中阳床离子交换器中的强酸性阳树脂失效后需要进行再生处理时所使用的再生剂都是用盐酸和硫酸,从来都不用硝酸做为再生剂,所有的有关锅炉水处理技术方面的书籍、资料和文献都是这样写和说的。硝酸是强氧化剂,对许多物质具有强烈的氧化作用。强酸性阳树脂抗氧化性能差,一般认为阳树脂的变质的主要原因是由于氧化剂所致,阳树指的氧化结果会使苯环间的碳链断开,并形成羧酸和酮。阳树脂受氧化后会使树脂体积变大,易破碎,体积交换容量降低。并且磺酸基阳树脂的碳链氧化断裂产物由树指脱落下来以后,变为带有弱酸基的可溶物质进入阴离子交换器中被阴树脂吸着,吸着不完全时,就会留在阴离子交换器中,使阴离子交换器的出水水质降低,而且认为使强酸性阳树脂氧化最严重的氧化剂是硝酸根和游离氯。在锅炉水处理技术方面书籍都是这样认为的。江苏省徐州水处理研究所是一所一直从事水处理技术实践研究应用的研究所,他们针对化工企业生产硝酸的的工厂在生产硝酸过程中产生的冷凝液即废的稀硝酸镁尾水不好处理这一环保难题,经过多年的不懈努力和潜心研究,将在生产硝酸过程中所产生的浓度为3~5%冷凝液废稀硝酸镁尾水成功的应用到除盐水系统阳床离子交换器的失效再生过程中,这一技术成果的应用打破了在除盐水系统中阳床离子交换器失效再生时只能用盐酸和硫酸,不能用硝酸的神话,从而突破了长期以来不能用稀硝酸做为阳床离子交换器再生剂来再生阳床和硝酸根对酸性阳树脂具有强烈的氧化作用的这一技术禁区。该项技术成果从1998年成功推广使用以来,先后在我公司、山东恒昌化工集团、内蒙古乌拉山富兴化肥有限责任公司、山东淄博新宇化肥集团有限公司、山西晋城市煤气化工有限公司、四川金象化工股份有限公司、山东维坊硝铵厂、安徽华泰有限公司等10余家化工企业的除盐水系统中已成功运用。该项技术的成功应用不仅解决了许多化工企业在生产硝酸过程中所生产的冷凝液废稀硝酸镁尾水的中和达标排放问题,也节约了象这样的化工企业在除盐水阳床离子交换器再生过程中所需的大量的盐酸和硫酸。既解决了环保问题,又取得了一定的经济效益和良好的社会效益。下面我就废稀硝酸镁尾水在我公司除盐水系统阳离子交换器再生中的成功应用,供从事锅炉水处理技术工作的同行们参考和借鉴。
1、概况
我们安徽淮化集团有限公司是一个年产36万吨总氨、41万吨尿素、30万吨焦碳、6万吨精甲醇、4万吨甲醛、18万吨浓硝酸、11万吨硝铵、3万吨食用CO2、4万吨甲胺、4万吨二甲基甲酰胺等产品的大型化工企业。我们安徽淮化集团有限公司热电厂是集团公司的自备电厂,担负着集团公司的供水、供汽等任务,现有中压煤粉锅炉7台,总供汽能力610t/h;汽轮发电机组7台,总装机容量45MW;并有450t/h一级除盐水装置和280t/h软化水装置各1套。另外正在新建2台240t/h高压锅炉,1台60MW汽轮发电机组和1套400t/h一级除盐加混床的水处理装置也将在今年投产。
2002年我公司新建的年产6万吨间硝生产装置将要投产,可是其装置在正常生产过程中副产的5m3/h左右浓度为3~5%冷凝液废酸镁尾水的中和达标排放一直是个大问题,废的稀硝酸镁尾水的中和达标排放需要新建一个大的中和池,每年中和这些量的稀硝镁尾水所要消耗高达3000吨左右的烧碱,中和这些量的稀硝酸镁尾水所花费的费用将高达150万元左右,尚不包括新建中和池等其它费用等。根据这一情况,我公司通过各种方式多次调研,决定和江苏徐州水处理研究所合作,将在间硝生产中产生的冷凝液,即浓度为3~5%左右的废硝酸镁尾水用于我们热电厂450t/h除盐水系统中的阳离子交换器的再生从而代替原来用盐酸再生阳离子交换器的历史。该项改造项目由江苏徐州水处理研究所提供技术服务和指导,由我厂生产技术科自行设计,该项目工程改造于2002年7月月份进行施工,经过一周的调试后2002年11月27日正式投入生产运行,经过1年多运行,效果良好。
2、改造前设备状况
改造前设备情况见表1
表1改造前设备规格及型号
<DIV align=center>
设备名称
设备型号
设备主要性能
数量/台
备注
清水泵
200S63
Q=280m3/h
H=63mH2O柱
3
75KW
中间泵
CZ150-500E
Q=300m3/h
H=45mH2O柱
3
55KW
除盐水泵
CZ100-250B
Q=250m3/h
H=70mH2O柱
3
75KW
自用水泵
100TSW-3
Q=60~80m3/h
H=48.6~42mH2O柱
2
22KW
加氨泵
1DB0.06/11Mpa
Q=0.06m3/h
H=110mH2O
2
1.1KW
氨罐
V=1 m3
1
  
液氨瓶
  
200L
2
  
高效纤维过滤器
Φ3000
Q=284m3/h
3
  
罗茨风机
L52LD
Q=27.7m3/min
H=49Kpa
1
37KW
单室浮动阳床
Φ3000
Q=150m3/h
4
  
单室浮动阴床
Φ2500
Q=150m3/h
5
  
CO2除气器
Φ2200
Q=227t/h
2
  
除CO2风机
4-72-11 NO4.5A
2
7.5KW
除盐水箱
  
Φ6000   V=200 m3
3
  
中间水箱
  
V=100 m3
1
  
阳树脂擦洗罐
  
Φ2500
1
  
阴树脂擦洗罐
  
Φ2500
1
  
盐酸贮槽
  
Φ2500 V=20 m3
2
  
碱贮槽
  
Φ2500 V=20 m3
2
  
碱液加热器
YJR273-0
  
1
  
阳树脂捕捉器
Dg200
P=1.0Mpa
4
  
阴树脂捕捉器
Dg150
P=1.0MPa
5
  
盐酸转子流量行
LZB-100
  
2
  
碱转子流量计
LZB-100
  
2
  
酸喷射器
WSP-31
  
2
  
碱喷射器
WJP-14
  
2
  
3、改造的主要内容
3、1拆除热电车间原除盐水系统的一台卧式20m3盐酸贮槽,在此位置上新增一台容积为110 m3左右的立式硝酸贮槽,其硝酸贮罐为公司原有废旧的甲醛罐改制而成的。
3、2在热电车间除盐水系统增设两台CZ50-200C的耐酸泵。
3、3在热电车间除盐水系统上增上一台混合器用于酸溶液浓度的配比。
3、4在热电车间除盐水再生系统上增设两台浮子流量计。
3、5对4台Φ3000的阳床离子交换器内部的衬胶进行抗氧化防腐处理。
3、6对阳床离子交换器内的001×7FC阳树脂进行清洗、复苏,并对阳树脂做抗氧化处理。
3、7从硝盐化工厂辅设一条长约700米左右,Φ57×3.5的不锈钢外管至热电厂热电车间除盐水系统,用来输送废的硝酸冷凝液镁尾水。
3.8其它原有设备均不做变动,其规程型号不变。新增设备规格型号见表2
表2 改造后新增设备规格及型号
设备名称
设备型号
设备主要性能
数量/台
备注
稀硝酸贮槽
V=110 m3
1
废甲醛贮罐改制
稀硝酸泵
CZ50-200C
Q=50m3/h
H=40H2O柱
2
15KW
混合器
  
Dg100
1
  
浮子流量计
LZB-100
  
2
  
4、硝酸镁尾水在我公司阳床再生中的应用
我公司热电厂热电车间450t/h除盐水系统阳床离子交换器再生剂由盐酸改废硝酸冷凝液镁尾水工程项目于2002年11月27日正式投入生产试运行,由于当时我公司新建的年产6万吨间硝工程尚未投产,所以在刚投入试运行时的阳床离子交换器采用的是由硝盐化工厂804#工号所供的浓度为30~50%的硝酸送入热电厂热电车间450t/h除盐水系统的稀硝酸贮罐,然后稀释成5%左右的稀硝酸,再由稀硝酸泵送至混合器和转子流量计配制成浓度为2.3~2.4的稀硝酸用于再生,流量控制在40t/h左右,再生时间约为180分钟左右。具体试运行情况见表3
表3 改造后试运行情况
进水:碱度2.2~2.4mmol/l 硬度1.6~1.9mmol/l
再生剂
硝   酸
盐   酸
  
时间
180分钟
120分钟
浓度
2.3~2.4%
2.8~3.9%
流量
40t/h
35t/h
置换
时间
140~160分钟
60~90分钟
流量
38t/h
35~49t/h
酸耗(折百)
0.65kg/t(除盐水)
0.26kg/t(除盐水)
阳床
1#
2#
3#
4#
1#
2#
3#
4#
周期制水量
4368
4692
4681
5212
4783
4810
5068
5242
4046
4584
4680
4683
4842
4850
4872
5438
4800
4812
4813
5254
4845
4860
5160
5990

我公司年产6万吨间硝工程于2002年12月底投产后,我公司热电厂热电车间450t/h除盐水系统阳床离子交换器再生剂正式采用其浓度为3~5%的废硝酸冷凝液镁尾水做为其再生用的再生剂,并经过一个多月的试运行和调试,对其再生流量、浓度、时间和置换洗时间都做了一定的修改。又因为我公司热电厂热电车间450t/h除盐水系统的阳床离子交换器采用的是再生剂自调控单室浮动床,其再生步骤简单,只有再生和置换洗两个程序步骤即可投入生产运行,其具体再生和置换洗方法如下。

4.1再生

将由硝盐化工厂间硝系统送来的浓度为3~5%左右的硝酸镁尾水送入110  m3硝酸贮槽用硝酸泵打入混合器加除盐水混合成浓度为1.9~2%左右的稀硝酸镁尾水溶液送阳离子交换器进行再生,再生流速为6m/h左右,再生时间180min左右,再生结束。

4、2置换法

阳床离子交换器再生结束后,用除盐水以6m/h左右的流速对阳离子交换器进行置换洗,置换洗时间大约为180min左右,当阳床离子交换器出水中Na+≤400g/l,置换洗结束,即可投入运行和备用。

  

5、应用总结

5、1我公司450t/h除盐水系统阳床离子交换器再生剂由盐酸改硝酸冷凝液镁尾水项目总投资70多万元,自2002年11月27日投入生产运行以来,运行正常,情况良好,水质能保证一级除盐水电导率≤10

μS/cm,SiO2≤100μg/l的水质要求,我公司450t/h一级除盐水系统水质基本能控制在电导率5μS/cm左右,  SiO2控制在60μg/l左右.

5、2硝酸冷凝液镁尾水应用于我公司450t/h除盐水系统阳床离子交换器再生后,每年可节省用于阳床离子交换器再生浓度为30%左右的盐酸3000t左右,费用约180万元。

5、3硝酸冷凝液镁尾水应用于我公司450t/h除盐水系统阳床离子交换器再生后,解决了硝酸冷凝液镁尾水中和排放问题,每年可节省用于中和硝酸冷凝液镁尾水的烧碱3000t左右,费用约150多万元。

5、4由于阳床离子交换器使用硝酸冷凝液镁尾水再生比用盐酸时间长一倍,因此自用水消耗比使用盐酸有所增加,但增加不大,每天约增加100t左右的除盐水自用量,但比买盐酸用于阳床离子交换器的再生在经济上要合算的多。

综上所述,使用废的硝酸冷凝液镁尾水用于除盐水系统中阳床离子交换器的再生这一技术是一种大胆的有着创新意义的实用型技术,这一新型实用技术的应用,打破长期以来人们对硝酸不能用于阳床离子交换器再生的说法,突破了这一锅炉水处理技术的禁区,为锅炉水处理技术又增添了一种新的再生工艺。废稀硝酸镁尾水用于阳床离子交换器再生这一技术的应用,不但解决了化工企业硝酸生产的环保排放问题,也为这些企业提供了一条新的节能降耗增加经济的途径,具有一定的经济效益和社会效益,应用前景广泛,可以在化工企业硝酸生产厂家推广使用,如把在硝酸生产过程中产生的塔尾水等也可用于阳床离子交换器的再生。

  

  

[作者简介]

丁玉辉,1964年出生,男,汉族,安徽省淮南市人,  1981年毕业于原化工部淮南化校化工机械专业,工程师,现为安徽淮化集团有限公司热电厂生产技术科科长。淮南市工程系列职称评审委员会初评会评委,中国管理科学研究院学术委员会特约研究员。



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