一種離子交換樹脂的在線復甦方法
2023-06-23 05:09:26 1
專利名稱：一種離子交換樹脂的在線復甦方法
技術領域：
本發明涉及離子交換淨化技術領域，具體涉及一種有機胺煙氣脫硫工藝中的離子交換樹脂脫鹽系統中的樹脂在線復甦方法。
背景技術：
鋼鐵工業中的燒結工序會造成比較嚴重的大氣汙染，因此，需要安裝煙氣脫硫系統以減少SO2的排放，目前，採用較多的為溼法有機胺脫硫工藝，但是，該吸收SO2的同時，也吸收了大量的SO3及HCl等酸性氣體，該酸性氣體在脫硫溶液中形成SO42-及Cl—等陰離子，形成的陰離子一方面會對脫硫溶液的吸收解析性能產生影響，影響脫硫系統的脫硫的效率；另一方面大量的陰離子存在，特別是Cl—會加劇脫硫系統的設備腐蝕，從而加大了脫硫的運行成本。因此在有機胺脫硫工藝中需要安裝脫除熱穩定性鹽的設備，目前，離子交換樹脂脫鹽系統以其較好的脫出效率及良好的穩定性被廣泛應用。離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構的高分子化合物，具有可以反覆再生循環使用的實用性，但在離子交換過程中，交換勢能較高、附著力強的離子或大分子之類的物質，容易被交換或吸附到樹脂上，而在再生時卻難以洗脫下來，從而阻礙了離子交換反應的進行或在離子交換反應過程中生成難溶的沉積物，並沉積在樹脂內部阻礙了離子交換的通道，造成離子交換樹脂的失效。在傳統的水處理工藝過程中，會出現待處理水中鐵、鈣、鋁等金屬離子以及懸浮物、矽、油、有機物汙染樹脂造成樹脂失效的問題。目前，通常是採用離線復甦的辦法將汙染消除，使樹脂功能大致恢復後重新投入使用。但由於有機胺脫硫溶液中的鐵、鈣、鋁等金屬離子以及懸浮物、矽、油、有機物含量比傳統意義水處理工藝過程中的待處理水的同類物質含量要高很多，容易很快造成樹脂的汙染失效，因此需要頻繁進行復甦處理。而離線復甦的辦法由於其可操作性差，耗時長已不能滿足工業生產的要求。另外，現有技術中的離子交換樹脂復甦在離子交換器外進行，在移動樹脂的過程中容易造成樹脂的磨損粉化，並且所採用的復甦液多為強酸強鹼，復甦成本較高。因此，解決離子交換樹脂被汙染後的在線復甦的問題，有著較大的理論意義和經濟價值。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在於克服現有技術的不足，而提供一種離子交換樹脂的在線復甦方法。本發明提供了一種離子交換樹脂的在線復甦方法，所述離子交換樹脂的在線復甦方法在離子交換器內進行，包括如下步驟用脫鹽水對離子交換樹脂進行衝洗，以除去其中的粉塵和懸浮物；對衝洗後的樹脂用酸進行反洗，以去除被離子交換樹脂吸附的金屬離子；用質量濃度為5 7%的Na2SO4和8 10%的NaOH的混合溶液對樹脂進行浸泡，以除去離子交換樹脂中的有機物；用NaOH溶液對離子交換樹脂進行再生。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，在用脫鹽水對樹脂進行衝洗的步驟中可包括正洗和反洗，所述正洗和反洗的時間均為2 4h，脫鹽水經過離子交換樹脂的流速均為25 30m/h。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，所述脫鹽水的溫度為40 50°C。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，在所述用酸進行反洗的步驟中，所採用的酸可為脫硫解析塔的酸氣冷凝液，所述酸氣冷凝液的PH值為I 2，反洗時間為24 36h，所述酸氣冷凝液經過離子交換樹脂的流速為2 3m/h。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，所述酸氣冷凝液的溫度為40 50°C。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，所述在線復甦方法還可以包括在所述用酸氣冷凝水進行反洗步驟之後和/或在所述浸泡步驟之後，用溫度為40 50°C的脫鹽水對離子交換樹脂進行正洗，正洗時間為0. 5 lh，所述脫鹽水經過離子交換樹脂的流速為30 35m/h。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，在所述浸泡步驟中，浸泡時間為24 36h，所述混合液的體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的2 3倍。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，所述Na2SO4溶液由脫硫系統冷凍結晶排出的固體Na2SO4配製而成。根據本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法的一個實施例，在所述再生步驟中，所述NaOH溶液的質量濃度3 5%，通過所述離子交換樹脂時的流速為10 12m/h，其體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的3 4倍。與現有技術相比，本發明採用在線復甦的方法可以實現對離子交換樹脂的在線復甦，有效地去除被樹脂吸附的鐵、鈣、鋁等金屬離子以及懸浮物、有機物等，復甦效果較好、降低了復甦液成本並且延長了離子交換樹脂的使用周期。
圖1是根據本發明示例性實施例的有機胺煙氣脫硫工藝中的離子交換樹脂的在線復甦方法的所採用的裝置示意圖。1-脫鹽水進口、2-換熱器、3-脫鹽水出口、4-脫硫溶液進口、5-脫硫溶液出口、6-離子交換器、7-離子交換器上部液體出口、8_離子交換器下部液體出口、9_酸氣冷凝液進口、10-冷卻器、11-酸氣冷凝液出口、12-冷卻水進口、13-冷卻水出口、14-混液槽、15-鹼液槽。
具體實施例方式下面參照實施例對本發明做進一步詳細描述，但本發明不限於以下實施例的描述。根據本發明的一個示例性實施例的離子交換樹脂的在線復甦方法，所述在線復甦方法在離子交換器內進行，包括如下步驟(I)用脫鹽水對離子交換樹脂進行衝洗，以除去其中的粉塵和懸浮物。在本發明的一個示例性實施例中，所述脫鹽水的溫度40 50°C，衝洗時包括正洗和反洗，衝洗時間均為2 4h，脫鹽水經過離子交換樹脂的流速均為25 30m/h。需要說明的是，正洗(正向衝洗)是指由上至下對離子交換器內的樹脂進行衝洗，反洗(反向衝洗)是指由下至上對離子交換器內的樹脂進行衝洗。脫鹽水是指將所含易於除去的強電解質除去或減少到一定程度的水，脫鹽水中的剩餘含鹽量應在不大於5mg/L，例如脫鹽水中K+、Na+、Ca+、Cl—含量都應控制為< lmg/L。(2)對衝洗後的樹脂用酸進行反洗，以去除被離子交換樹脂吸附的金屬離子。在本發明的一個示例性實施例中，所採用的酸為脫硫解析塔的酸氣冷凝液，由於酸氣冷凝液是在一定的溫度及壓力條件下SO2氣體溶解在水中形成的，其主要成分為亞硫酸，現場取樣測其PH值為I 2，此酸度可將吸附在樹脂上的金屬離子去除，解析塔酸氣冷凝液出口溫度在100°C左右，此溫度直接作用於樹脂會使樹脂失效，因此在作用於樹脂前應將其降溫到40 50°C，由於酸氣冷凝液的酸度較低，反洗的時間應適當延長，一般可以為24 36h，酸氣冷凝液經過離子交換樹脂的流速為2 3m/h。進一步地，在反洗後，用溫度為40 50°C的所述脫鹽水對樹脂進行正洗，其目的是洗淨離子交換器中含有的酸氣冷凝液，衝洗的時間為0. 5 lh，脫鹽水經過樹脂的流速為 30 35m/h。(3)用質量濃度為5 7 %的Na2SO4和8 10 %的NaOH的混合溶液對樹脂進行浸泡，在此質量濃度範圍內可更有效地除去離子交換樹脂中的有機物。在本發明的一個示例性實施例中，所述批504溶液由脫硫系統冷凍結晶排出的固體Na2SO4稀釋配製而成，浸泡時間為24 36h，以使反應更徹底，所述浸泡用的混合液的體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的2 3倍。進一步地，在浸泡處理後，用溫度為40 50°C的脫鹽水對樹脂進行正洗，其目的是除去離子交換器內存留的Na2SO4和NaOH的混合溶液，衝洗的時間為0. 5 lh，脫鹽水經過樹脂的流速為30 35m/h。(4)用NaOH溶液對離子交換樹脂進行再生。在本發明的一個示例性實施例中，該NaOH溶液的質量濃度3 5%，控制在此濃度範圍一方面是為了保證了再生的效果，另一方面可以節約鹼液的用量，通過所述離子交換樹脂時的流速為10 12m/h，其體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的3 4倍。以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。圖1是根據本發明示例性實施例的有機胺煙氣脫硫工藝中的離子交換樹脂的在線復甦方法的所採用的裝置示意圖。在有機胺煙氣脫硫工藝中，如圖1所示，首先，脫鹽水從脫鹽水進口 I進入換熱器2，從脫鹽水出口 3流出，脫硫溶液從脫硫溶液進口 4進入，從脫硫溶液出口 5流出，在換熱器2中脫鹽水與脫硫溶液進行換熱後升溫至40 50°C，然後利用升溫後的脫鹽水對離子交換器6內的樹脂進行正洗和反洗，衝洗時間均為2 4h，脫鹽水經過樹脂的流速均為25 30m/h，衝洗後的水分別經離子交換器上部液體出口 7、離子交換器下部液體出口 8排到脫硫系統洗滌塔。與脫鹽水進行換熱處理的是來自脫硫系統的貧液，脫硫溶液進行換熱處理前的溫度一般為60 70°C，經過換熱處理後溫度達到45 50°C，可直接返回脫硫系統的吸收塔進行脫硫。然後，對衝洗後的樹脂用酸進行反洗，其主要目的是以去除被離子交換樹脂吸附的鐵、鈣、鋁等金屬離子。衝洗所用的酸來自脫硫解析塔的酸氣冷凝液，其PH值在I 2之間，溫度為100 110°C，主要成分為亞硫酸。來自解析塔的酸氣冷凝液從酸氣冷凝液進口9進入冷卻器10，從酸氣冷凝液出口 11流出，冷卻水從冷卻水進口 12進入，從冷卻水出口13流出，在冷卻器10中酸氣冷凝液被冷卻降溫至40 50°C，然後用降溫後的酸氣冷凝水對離子交換器內的樹脂進行反洗，反洗的時間為24 36h，酸氣冷凝水經過離子交換樹脂的流速為2 3m/h，酸氣冷凝液衝洗的液體經離子交換器上部液體出口 7排到廢水處理系統。在酸氣冷凝液處理後用溫度為40 50°C的脫鹽水對樹脂進行正洗，衝洗的時間為0. 5 lh，脫鹽水經過樹脂的流速為30 35m/h，衝洗後的水經離子交換器下部液體出口 8排到脫硫系統洗滌塔。接著，採用質量濃度為5 7 %的Na2SO4和8 10 %的NaOH的混合溶液對樹脂進行浸泡處理。Na2SO4溶液由來自脫硫系統冷凍結晶處排出的固體Na2SO4稀釋配製而成，其與8 10%的NaOH在混液槽14內混合均勻後，由上而下進過離子交換器,浸泡時間為24 36h，該混合液的體積為待覆蘇樹脂體積的2 3倍。浸泡處理後用溫度為40 50°C的脫鹽水對樹脂進行正洗，衝洗的時間為0. 5 Ih,脫鹽水經過樹脂的流速為30 35m/h，衝洗後的水由離子交換器下部液體出口 8排到洗滌塔。最後，用質量濃度3 5%的NaOH溶液作為再生液對樹脂進行再生，NaOH溶液通過鹼液槽15由上而下經過離子交換樹脂，再生液經過樹脂的流速為10 12m/h，Na0H溶液的用量為待覆蘇樹脂體積的3 4倍。可以看出，本發明採用在線復甦的方法有效地去除被樹脂吸附的鐵、鈣、鋁等金屬離子以及懸浮物、有機物等，並且所採用的復甦液為脫硫解析塔的酸氣冷凝液、來自脫硫系統冷凍結晶處排出的固體Na2SO4稀釋配製而成的Na2SO4溶液與NaOH的混合溶液，降低了復甦液成本。在有機胺煙氣脫硫工藝中，採用本發明示例性實施例的離子交換樹脂的在線復甦方法後，離子交換樹脂的使用周期將由2月提高到3月。儘管上面已經結合附圖和示例性實施例描述了本發明，但是本領域普通技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精神和範圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
權利要求
1.一種離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述在線復甦方法在離子交換器內進行，並包括如下步驟 用脫鹽水對離子交換樹脂進行衝洗，以除去其中的粉塵和懸浮物； 對衝洗後的樹脂用酸進行反洗，以去除被離子交換樹脂吸附的金屬離子； 用質量濃度為5 7%的Na2SO4和質量濃度為8 10%的NaOH組成的混合溶液對樹脂進行浸泡，以除去離子交換樹脂中的有機物； 用NaOH溶液對離子交換樹脂進行再生。
2.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，在用脫鹽水對樹脂進行衝洗的步驟中包括正洗和反洗，所述正洗和反洗的時間均為2 4h，脫鹽水經過離子交換樹脂的流速均為25 30m/h。
3.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述脫鹽水的溫度為40 50°C。
4.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，在所述用酸進行反洗的步驟中，所採用的酸為脫硫解析塔的酸氣冷凝液，所述酸氣冷凝液的PH值為I 2。
5.根據權利要求4所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述反洗時間為24 36h，所述酸氣冷凝液經過離子交換樹脂的流速為2 3m/h。
6.根據權利要求4所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述酸氣冷凝液的溫度為40 50°C。
7.根據權利要求4所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述在線復甦方法還包括在所述用酸氣冷凝水進行反洗步驟之後和/或在所述浸泡步驟之後，用溫度為40 50°C的脫鹽水對離子交換樹脂進行正洗，正洗時間為0. 5 lh，所述脫鹽水經過離子交換樹脂的流速為30 35m/h。
8.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，在所述浸泡步驟中，浸泡時間為24 36h，所述混合液的體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的2 3倍。
9.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，所述Na2SO4溶液由脫硫系統冷凍結晶排出的固體Na2SO4配製而成。
10.根據權利要求1所述的離子交換樹脂的在線復甦方法，其特徵在於，在所述再生步驟中，所述NaOH溶液的質量濃度3 5%，通過所述離子交換樹脂時的流速為10 12m/h，其體積為待覆蘇離子交換樹脂體積的3 4倍。
全文摘要
本發明公開了一種離子交換樹脂的在線復甦方法，所述離子交換樹脂的在線復甦方法在離子交換器內進行，並包括如下步驟用脫鹽水對離子交換樹脂進行衝洗，以除去其中的粉塵和懸浮物；對衝洗後的樹脂用酸進行反洗，以去除被離子交換樹脂吸附的金屬離子；用質量濃度為5～7％的Na2SO4和8～10％的NaOH的混合溶液對樹脂進行浸泡，以除去離子交換樹脂中的有機物；用NaOH溶液對離子交換樹脂進行再生。本發明的離子交換樹脂的在線復甦方法可以實現對離子交換樹脂的在線復甦，並且復甦效果較好、降低了復甦液成本、延長了離子交換樹脂的使用周期。
文檔編號B01J49/00GK102989529SQ201210493240
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者王建山, 黎建明, 張初永, 邱正秋, 朱玉萍, 王剛, 張小龍, 葉運高, 張亦凡 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司