CN102989529A - 一种离子交换树脂的在线复苏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子交换树脂的在线复苏方法，所述离子交换树脂的在线复苏方法在离子交换器内进行，并包括如下步骤：用脱盐水对离子交换树脂进行冲洗，以除去其中的粉尘和悬浮物；对冲洗后的树脂用酸进行反洗，以去除被离子交换树脂吸附的金属离子；用质量浓度为5～7％的Na₂SO₄和8～10％的NaOH的混合溶液对树脂进行浸泡，以除去离子交换树脂中的有机物；用NaOH溶液对离子交换树脂进行再生。本发明的离子交换树脂的在线复苏方法可以实现对离子交换树脂的在线复苏，并且复苏效果较好、降低了复苏液成本、延长了离子交换树脂的使用周期。

Description

一种离子交换树脂的在线复苏方法

技术领域

本发明涉及离子交换净化技术领域，具体涉及一种有机胺烟气脱硫工艺中的离子交换树脂脱盐系统中的树脂在线复苏方法。

背景技术

钢铁工业中的烧结工序会造成比较严重的大气污染，因此，需要安装烟气脱硫系统以减少SO₂的排放，目前，采用较多的为湿法有机胺脱硫工艺，但是，该吸收SO₂的同时，也吸收了大量的SO₃及HCl等酸性气体，该酸性气体在脱硫溶液中形成SO₄ ^2-及Cl^-等阴离子，形成的阴离子一方面会对脱硫溶液的吸收解析性能产生影响，影响脱硫系统的脱硫的效率；另一方面大量的阴离子存在，特别是Cl^-会加剧脱硫系统的设备腐蚀，从而加大了脱硫的运行成本。因此在有机胺脱硫工艺中需要安装脱除热稳定性盐的设备，目前，离子交换树脂脱盐系统以其较好的脱出效率及良好的稳定性被广泛应用。

离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，具有可以反复再生循环使用的实用性，但在离子交换过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质，容易被交换或吸附到树脂上，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻碍了离子交换反应的进行或在离子交换反应过程中生成难溶的沉积物，并沉积在树脂内部阻碍了离子交换的通道，造成离子交换树脂的失效。在传统的水处理工艺过程中，会出现待处理水中铁、钙、铝等金属离子以及悬浮物、硅、油、有机物污染树脂造成树脂失效的问题。目前，通常是采用离线复苏的办法将污染消除，使树脂功能大致恢复后重新投入使用。但由于有机胺脱硫溶液中的铁、钙、铝等金属离子以及悬浮物、硅、油、有机物含量比传统意义水处理工艺过程中的待处理水的同类物质含量要高很多，容易很快造成树脂的污染失效，因此需要频繁进行复苏处理。而离线复苏的办法由于其可操作性差，耗时长已不能满足工业生产的要求。另外，现有技术中的离子交换树脂复苏在离子交换器外进行，在移动树脂的过程中容易造成树脂的磨损粉化，并且所采用的复苏液多为强酸强碱，复苏成本较高。因此，解决离子交换树脂被污染后的在线复苏的问题，有着较大的理论意义和经济价值。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种离子交换树脂的在线复苏方法。

本发明提供了一种离子交换树脂的在线复苏方法，所述离子交换树脂的在线复苏方法在离子交换器内进行，包括如下步骤：用脱盐水对离子交换树脂进行冲洗，以除去其中的粉尘和悬浮物；对冲洗后的树脂用酸进行反洗，以去除被离子交换树脂吸附的金属离子；用质量浓度为5～7％的Na₂SO₄和8～10％的NaOH的混合溶液对树脂进行浸泡，以除去离子交换树脂中的有机物；用NaOH溶液对离子交换树脂进行再生。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，在用脱盐水对树脂进行冲洗的步骤中可包括正洗和反洗，所述正洗和反洗的时间均为2～4h，脱盐水经过离子交换树脂的流速均为25～30m/h。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，所述脱盐水的温度为40～50℃。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，在所述用酸进行反洗的步骤中，所采用的酸可为脱硫解析塔的酸气冷凝液，所述酸气冷凝液的pH值为1～2，反洗时间为24～36h，所述酸气冷凝液经过离子交换树脂的流速为2～3m/h。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，所述酸气冷凝液的温度为40～50℃。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，所述在线复苏方法还可以包括在所述用酸气冷凝水进行反洗步骤之后和/或在所述浸泡步骤之后，用温度为40～50℃的脱盐水对离子交换树脂进行正洗，正洗时间为0.5～1h，所述脱盐水经过离子交换树脂的流速为30～35m/h。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，在所述浸泡步骤中，浸泡时间为24～36h，所述混合液的体积为待复苏离子交换树脂体积的2～3倍。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，所述Na₂SO₄溶液由脱硫系统冷冻结晶排出的固体Na₂SO₄配制而成。

根据本发明的离子交换树脂的在线复苏方法的一个实施例，在所述再生步骤中，所述NaOH溶液的质量浓度3～5％，通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，其体积为待复苏离子交换树脂体积的3～4倍。

与现有技术相比，本发明采用在线复苏的方法可以实现对离子交换树脂的在线复苏，有效地去除被树脂吸附的铁、钙、铝等金属离子以及悬浮物、有机物等，复苏效果较好、降低了复苏液成本并且延长了离子交换树脂的使用周期。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的有机胺烟气脱硫工艺中的离子交换树脂的在线复苏方法的所采用的装置示意图。

1-脱盐水进口、2-换热器、3-脱盐水出口、4-脱硫溶液进口、5-脱硫溶液出口、6-离子交换器、7-离子交换器上部液体出口、8-离子交换器下部液体出口、9-酸气冷凝液进口、10-冷却器、11-酸气冷凝液出口、12-冷却水进口、13-冷却水出口、14-混液槽、15-碱液槽。

具体实施方式

下面参照实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明不限于以下实施例的描述。

根据本发明的一个示例性实施例的离子交换树脂的在线复苏方法，所述在线复苏方法在离子交换器内进行，包括如下步骤：

(1)用脱盐水对离子交换树脂进行冲洗，以除去其中的粉尘和悬浮物。在本发明的一个示例性实施例中，所述脱盐水的温度40～50℃，冲洗时包括正洗和反洗，冲洗时间均为2～4h，脱盐水经过离子交换树脂的流速均为25～30m/h。需要说明的是，正洗(正向冲洗)是指由上至下对离子交换器内的树脂进行冲洗，反洗(反向冲洗)是指由下至上对离子交换器内的树脂进行冲洗。脱盐水是指将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水，脱盐水中的剩余含盐量应在不大于5mg/L，例如脱盐水中K⁺、Na⁺、Ca⁺、Cl^-含量都应控制为＜1mg/L。

(2)对冲洗后的树脂用酸进行反洗，以去除被离子交换树脂吸附的金属离子。在本发明的一个示例性实施例中，所采用的酸为脱硫解析塔的酸气冷凝液，由于酸气冷凝液是在一定的温度及压力条件下SO₂气体溶解在水中形成的，其主要成分为亚硫酸，现场取样测其pH值为1～2，此酸度可将吸附在树脂上的金属离子去除，解析塔酸气冷凝液出口温度在100℃左右，此温度直接作用于树脂会使树脂失效，因此在作用于树脂前应将其降温到40～50℃，由于酸气冷凝液的酸度较低，反洗的时间应适当延长，一般可以为24～36h，酸气冷凝液经过离子交换树脂的流速为2～3m/h。

进一步地，在反洗后，用温度为40～50℃的所述脱盐水对树脂进行正洗，其目的是洗净离子交换器中含有的酸气冷凝液，冲洗的时间为0.5～1h，脱盐水经过树脂的流速为30～35m/h。

(3)用质量浓度为5～7％的Na₂SO₄和8～10％的NaOH的混合溶液对树脂进行浸泡，在此质量浓度范围内可更有效地除去离子交换树脂中的有机物。在本发明的一个示例性实施例中，所述Na₂SO₄溶液由脱硫系统冷冻结晶排出的固体Na₂SO₄稀释配制而成，浸泡时间为24～36h，以使反应更彻底，所述浸泡用的混合液的体积为待复苏离子交换树脂体积的2～3倍。

进一步地，在浸泡处理后，用温度为40～50℃的脱盐水对树脂进行正洗，其目的是除去离子交换器内存留的Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，冲洗的时间为0.5～1h，脱盐水经过树脂的流速为30～35m/h。

(4)用NaOH溶液对离子交换树脂进行再生。在本发明的一个示例性实施例中，该NaOH溶液的质量浓度3～5％，控制在此浓度范围一方面是为了保证了再生的效果，另一方面可以节约碱液的用量，通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，其体积为待复苏离子交换树脂体积的3～4倍。

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是根据本发明示例性实施例的有机胺烟气脱硫工艺中的离子交换树脂的在线复苏方法的所采用的装置示意图。

在有机胺烟气脱硫工艺中，如图1所示，首先，脱盐水从脱盐水进口1进入换热器2，从脱盐水出口3流出，脱硫溶液从脱硫溶液进口4进入，从脱硫溶液出口5流出，在换热器2中脱盐水与脱硫溶液进行换热后升温至40～50℃，然后利用升温后的脱盐水对离子交换器6内的树脂进行正洗和反洗，冲洗时间均为2～4h，脱盐水经过树脂的流速均为25～30m/h，冲洗后的水分别经离子交换器上部液体出口7、离子交换器下部液体出口8排到脱硫系统洗涤塔。与脱盐水进行换热处理的是来自脱硫系统的贫液，脱硫溶液进行换热处理前的温度一般为60～70℃，经过换热处理后温度达到45～50℃，可直接返回脱硫系统的吸收塔进行脱硫。

然后，对冲洗后的树脂用酸进行反洗，其主要目的是以去除被离子交换树脂吸附的铁、钙、铝等金属离子。冲洗所用的酸来自脱硫解析塔的酸气冷凝液，其pH值在1～2之间，温度为100～110℃，主要成分为亚硫酸。来自解析塔的酸气冷凝液从酸气冷凝液进口9进入冷却器10，从酸气冷凝液出口11流出，冷却水从冷却水进口12进入，从冷却水出口13流出，在冷却器10中酸气冷凝液被冷却降温至40～50℃，然后用降温后的酸气冷凝水对离子交换器内的树脂进行反洗，反洗的时间为24～36h，酸气冷凝水经过离子交换树脂的流速为2～3m/h，酸气冷凝液冲洗的液体经离子交换器上部液体出口7排到废水处理系统。

在酸气冷凝液处理后用温度为40～50℃的脱盐水对树脂进行正洗，冲洗的时间为0.5～1h，脱盐水经过树脂的流速为30～35m/h，冲洗后的水经离子交换器下部液体出口8排到脱硫系统洗涤塔。

接着，采用质量浓度为5～7％的Na₂SO₄和8～10％的NaOH的混合溶液对树脂进行浸泡处理。Na₂SO₄溶液由来自脱硫系统冷冻结晶处排出的固体Na₂SO₄稀释配制而成，其与8～10％的NaOH在混液槽14内混合均匀后，由上而下进过离子交换器，浸泡时间为24～36h，该混合液的体积为待复苏树脂体积的2～3倍。

浸泡处理后用温度为40～50℃的脱盐水对树脂进行正洗，冲洗的时间为0.5～1h，脱盐水经过树脂的流速为30～35m/h，冲洗后的水由离子交换器下部液体出口8排到洗涤塔。

最后，用质量浓度3～5％的NaOH溶液作为再生液对树脂进行再生，NaOH溶液通过碱液槽15由上而下经过离子交换树脂，再生液经过树脂的流速为10～12m/h，NaOH溶液的用量为待复苏树脂体积的3～4倍。

可以看出，本发明采用在线复苏的方法有效地去除被树脂吸附的铁、钙、铝等金属离子以及悬浮物、有机物等，并且所采用的复苏液为脱硫解析塔的酸气冷凝液、来自脱硫系统冷冻结晶处排出的固体Na₂SO₄稀释配制而成的Na₂SO₄溶液与NaOH的混合溶液，降低了复苏液成本。在有机胺烟气脱硫工艺中，采用本发明示例性实施例的离子交换树脂的在线复苏方法后，离子交换树脂的使用周期将由2月提高到3月。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述在线复苏方法在离子交换器内进行，并包括如下步骤：

用脱盐水对离子交换树脂进行冲洗，以除去其中的粉尘和悬浮物；

对冲洗后的树脂用酸进行反洗，以去除被离子交换树脂吸附的金属离子；

用质量浓度为5～7％的Na₂SO₄和质量浓度为8～10％的NaOH组成的混合溶液对树脂进行浸泡，以除去离子交换树脂中的有机物；

用NaOH溶液对离子交换树脂进行再生。

2.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，在用脱盐水对树脂进行冲洗的步骤中包括正洗和反洗，所述正洗和反洗的时间均为2～4h，脱盐水经过离子交换树脂的流速均为25～30m/h。

3.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述脱盐水的温度为40～50℃。

4.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，在所述用酸进行反洗的步骤中，所采用的酸为脱硫解析塔的酸气冷凝液，所述酸气冷凝液的pH值为1～2。

5.根据权利要求4所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述反洗时间为24～36h，所述酸气冷凝液经过离子交换树脂的流速为2～3m/h。

6.根据权利要求4所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述酸气冷凝液的温度为40～50℃。

7.根据权利要求4所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述在线复苏方法还包括在所述用酸气冷凝水进行反洗步骤之后和/或在所述浸泡步骤之后，用温度为40～50℃的脱盐水对离子交换树脂进行正洗，正洗时间为0.5～1h，所述脱盐水经过离子交换树脂的流速为30～35m/h。

8.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，在所述浸泡步骤中，浸泡时间为24～36h，所述混合液的体积为待复苏离子交换树脂体积的2～3倍。

9.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，所述Na₂SO₄溶液由脱硫系统冷冻结晶排出的固体Na₂SO₄配制而成。

10.根据权利要求1所述的离子交换树脂的在线复苏方法，其特征在于，在所述再生步骤中，所述NaOH溶液的质量浓度3～5％，通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，其体积为待复苏离子交换树脂体积的3～4倍。