宋玉梅
（山東齊魯石化煉油實(shí)業(yè)部，山東 淄博 255434）

摘要：通過分析單元制離子交換器運(yùn)行末期電導(dǎo)率的變化情況，可以判斷交換器運(yùn)行終點(diǎn)，采用電導(dǎo)率判斷終點(diǎn)代替同時(shí)分析 SiO2 和電導(dǎo)率判斷運(yùn)行終點(diǎn)的方法，使單元制離子交換器終點(diǎn)控制更加方便、可靠，且可減少投資。
　　關(guān)鍵詞：給水處理:離子交換；除鹽水；電導(dǎo)率；二氧化硅
　　中圖分類號(hào)：TU991.26 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 　　文章編號(hào)：1009—2455（2003）06—0029—03

　　由于單元制離子交換除鹽工藝具有酸堿同步排放的特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛采用。根據(jù)電力部標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)除鹽水指標(biāo)為電導(dǎo)率≤10 μS/cm，ρ（SiO2）≤10 μg／L，故單元制離子交換器的終點(diǎn)應(yīng)控制陰床出水電導(dǎo)率及SiO₂在規(guī)定范圍內(nèi)。單元制離子交換器一般采用在線儀表分析控制終點(diǎn)。在線電導(dǎo)率表可連續(xù)監(jiān)測水質(zhì)電導(dǎo)率，國產(chǎn)表價(jià)格便宜，質(zhì)量可靠；在線硅表價(jià)格昂貴，是電導(dǎo)率表的十幾倍，且存在分析結(jié)果嚴(yán)重滯后的問題。是否可僅用在線電導(dǎo)率表測定陰床出水電導(dǎo)率的連續(xù)變化情況來控制單元制離子交換器的終點(diǎn)，本文從離子交換原理、失效前后電導(dǎo)率的變化等方面進(jìn)行了分析。

1 離子交換器運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)原理

1.1 陽床的離子交換反應(yīng)
　　原水經(jīng)陽床后，其中的 Ca²⁺，Mg²⁺，Na²⁺，K⁺等所有陽離子和樹脂電離出的氫離子進(jìn)行交換，根據(jù)樹脂的選擇性吸附順序^[1]，Na+最難于被吸附，因此樹脂失效時(shí)鈉離子首先漏出，監(jiān)測陽床漏鈉的情況可以判斷陽床終點(diǎn)。
1.2 陰床的離子交換反應(yīng)
　　陽床出水經(jīng)除碳器除碳后進(jìn)人陰床，其中的SO₄^2－，Cl^－，HCO₃^－，HSiO₃^- 等所有陰離子和樹脂電離出的氫氧根離子進(jìn)行交換。根據(jù)樹脂的選擇性吸附順序，HSiO3- 陰離子最難于被吸附，因此陰樹脂失效時(shí)SiO₂ 首先漏出，監(jiān)測陰床漏硅的情況可以判斷陰床終點(diǎn)。

2 單元制離子交換器的終點(diǎn)控制

　　單元制離子交換器失效有三種情況：陽床失效而陰床不失效；陽陰床基本同時(shí)失效；陰床失效而陽床不失效。下面，就此三種情況分別加以分析說明。
2.1 陽床失效而陰床不失效
　　運(yùn)行末期，陽床漏鈉量開始增加，陰床硅泄漏保持穩(wěn)定。陽床所漏鈉經(jīng)陰床后形成NaOH，由于OH-導(dǎo)電常數(shù)較大，陽床漏鈉將導(dǎo)致陰床出水導(dǎo)電度的迅速升高，可用電導(dǎo)率變化情況判斷床子失效。
　　根據(jù)水中離子的理論電導(dǎo)率（見表1）^［2］，可推算出相應(yīng)漏鈉量的除鹽水的理論電導(dǎo)率。漏鈉量與電導(dǎo)率關(guān)系見表 2（忽略陰床漏硅），電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化趨勢見圖1的曲線1。

　?、匐妼?dǎo)率值為根據(jù)水中Na^＋，OH^-的理論電導(dǎo)率推算值，與實(shí)際值較為吻合。
　?、诋a(chǎn)水行程為在同一運(yùn)行周期內(nèi)，電導(dǎo)率值維持在一定范圍內(nèi)時(shí)床子的產(chǎn)水時(shí)間。
　?、?^#，2^#，3^#產(chǎn)水行程所列數(shù)據(jù)的原水含鹽總量分別為 9.5，6.7，7.0 mmol／L；流量分別為220，280，230 t／h時(shí)的數(shù)據(jù)。

　　一般，陽床漏鈉量在 30－50 μg／L，即陰床出水電導(dǎo)率在 0.32－0.54 μs／cm時(shí)，處運(yùn)行穩(wěn)定期，隨后電導(dǎo)率開始緩慢上升，達(dá)到l－2μS／cm后，電導(dǎo)率迅速上升，可將電導(dǎo)率3－5 μS／cm作為終點(diǎn)控制指標(biāo)。
　　陰、陽床并聯(lián)制系統(tǒng)中，判斷陽床失效一般采用手工做樣，控制產(chǎn)ρ（Na+）≤ 100μg／L為失效點(diǎn)，從而使陽床10％－20％的交換容量得不到發(fā)揮，而單元制系統(tǒng)陽床通過控制陰床出水電導(dǎo)率作為失效點(diǎn)，可使陽床交換容量得到充分發(fā)揮。
2.2 陽陰床基本同時(shí)失效
　　運(yùn)行末期，陽床漏鈉量增加，陰床出水NaOH含量增加，電導(dǎo)率開始上升，但在電導(dǎo)率上升過程中突然出現(xiàn)小幅下降，此即說明陰床開始漏硅，因?yàn)椴糠諲aOH被硅酸中和，生成硅酸鈉，而硅酸根的電導(dǎo)常數(shù)小于氫氧根的電導(dǎo)常數(shù)，造成電導(dǎo)率下降，電導(dǎo)率最大可下降 lμs／cm左右；隨后電導(dǎo)率迅速上升。運(yùn)行末期，漏硅量與電導(dǎo)率
下降關(guān)系見表3。

　　表3中電導(dǎo)率下降值為根據(jù)水中離子的理論電導(dǎo)率，以運(yùn)行末期電導(dǎo)率上升后開始下降起為基點(diǎn)電導(dǎo)率，計(jì)算得出的理論值，經(jīng)實(shí)際做樣分析驗(yàn)證，基本正確。
　　由表 3可看出：當(dāng)電導(dǎo)率下降 0.27 μs／cm時(shí)，漏硅量就達(dá)到失效值。一般，硅泄漏速度很快，30 min內(nèi)硅泄漏值達(dá)到失效值。如果分析SiO2，必須 15 min后出結(jié)果，往往所分析的水樣硅含量未到失效值，分析完后的實(shí)際硅已超標(biāo)。為此，可根據(jù)表3，以周期產(chǎn)水量為參考，在排除流量變化影響電導(dǎo)率變化因素外，把電導(dǎo)率下降
0.2－0.3μS／cm作為床子失效點(diǎn)。即使電導(dǎo)率值不高，也應(yīng)停運(yùn)。
　　需要說明的是陰床失效初期，電導(dǎo)率值不高，而當(dāng)電導(dǎo)率達(dá)到失效控制點(diǎn)時(shí)，陰床已嚴(yán)重失效，故此種情況下不能以電導(dǎo)率值作為自動(dòng)控制失效值，只能手動(dòng)控制停床。若要達(dá)到自動(dòng)控制的目的，單元制離子交換工藝設(shè)施時(shí)陰床交換容量較陽床交換容量大10％左右，保證陽床先失效而陰床未失效。運(yùn)行末期，電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化趨勢
見圖1的曲線2。
2.3 陰床失效而陽床未失效
　　運(yùn)行末期，進(jìn)人陰床的硅酸開始泄漏，先和陽床漏出的少量鈉（NaOH）反應(yīng)生成硅酸鈉，使電導(dǎo)率出現(xiàn)小幅下降（歷時(shí)幾分鐘至十幾分鐘左右），后由于硅泄漏量迅速增加，且其它陰離子開始泄漏，形成相應(yīng)的酸，導(dǎo)致電導(dǎo)率迅速上升。可將運(yùn)行末期電導(dǎo)率下降 0.2－0.3 μs／cm作為失效點(diǎn)。運(yùn)行末期，電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化趨勢見圖1的曲線3。
說明：
　　曲線1為陽床失效而陰床未失效時(shí)曲線，以電導(dǎo)率 5 μs／cm作為失效點(diǎn)；
　　曲線2為陽、陰床基本上同時(shí)失效時(shí)的曲線，以運(yùn)行末期電導(dǎo)率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點(diǎn)；
　　曲線3為陰床失效而陽床未失效曲線，以運(yùn)行末期電導(dǎo)率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點(diǎn)；
　　曲線4為正常運(yùn)行時(shí)出水電導(dǎo)率曲線；
　?。獮槭Э刂泣c(diǎn)。

3 采用在線電導(dǎo)率控制單元離子交換器終點(diǎn)的實(shí)際效果

　　齊魯石化公司煉油實(shí)業(yè)部第三除鹽水站單元制離子交換器設(shè)計(jì)使用地下水質(zhì)，使用該水質(zhì)運(yùn)行時(shí)，失效時(shí)情況是陽床失效而陰床未失效。以電導(dǎo)率 5 μs／cm作為失效控制點(diǎn)，分析失效時(shí)硅的質(zhì)量濃度皆小于20μg/L，改用黃河水做原水后，由于水質(zhì)較差，強(qiáng)酸根陰離子成倍上升，導(dǎo)致陽、陰床基本同時(shí)失效或陰床先于陽床失效，繼續(xù)采用電導(dǎo)率5 μs／cm作為失效點(diǎn)時(shí)，手工分析產(chǎn)ρ（SiO2）500 μg／L，水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。為此我們加強(qiáng)了運(yùn)行末期硅的分析次數(shù)，但由于硅分析結(jié)果的嚴(yán)重滯后性，使得硅含量仍經(jīng)常超標(biāo)?，F(xiàn)在，我們采用運(yùn)行末期電導(dǎo)率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點(diǎn)，使硅含量都控制在指標(biāo)之內(nèi)。不僅大大簡化操作，同時(shí)也降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 經(jīng)濟(jì)效果

　　單元制離子交換器采用在線電導(dǎo)率控制僅需在線電導(dǎo)率表1塊，國產(chǎn)表價(jià)格在6000元左右，儀表維護(hù)量小，質(zhì)量可靠，可以連續(xù)監(jiān)測電導(dǎo)率變化；常規(guī)控制除在線電導(dǎo)率表外，還需在線硅表 1塊，目前多采用進(jìn)口表，單臺(tái)價(jià)格在 70 000元左右，測量時(shí)每月需消耗1000元左右的化學(xué)試劑，因此采用在線電導(dǎo)率控制，經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。

5 結(jié)語

　　單元制離子交換器終點(diǎn)控制可采用在線電導(dǎo)率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，控制失效點(diǎn)。實(shí)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的除鹽水處理，應(yīng)保證陽床先于陰床失效，否則，在達(dá)到電導(dǎo)率控制點(diǎn)時(shí)，陰床已嚴(yán)重失效。由于樹脂質(zhì)量差別、設(shè)計(jì)樹脂層高不恰當(dāng)或水質(zhì)變化等原因，陰床可能先于陽床失效，此種情況下仍可采用在線電導(dǎo)率表作為監(jiān)測手段，人工連續(xù)監(jiān)視電導(dǎo)率變化，一旦在運(yùn)行末期出現(xiàn)電導(dǎo)率下降，陰床硅即開始漏過，可將電導(dǎo)率下降0.2－0.3 μs/cm作為失效點(diǎn)。用陰床出水在線電導(dǎo)率值連續(xù)變化情況控制單元制離子交換器的終點(diǎn)，方便、快捷、可靠，且投資少。

參考文獻(xiàn)：
　　[1]施勇均，王蒙聚，肖作善.熱力發(fā)電廠水處理[M].武漢：武漢水利電力大學(xué)，1999.
　　[2]馮敏.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：海洋出版社，1996

作者簡介：宋玉梅（1968－），女，山東萊陽縣人，工程師，1990年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)動(dòng)力系熱工專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，先后在齊魯石化煉油廠及煉油實(shí)業(yè)部動(dòng)力系統(tǒng)工作，長期從事化學(xué)水處理技術(shù)管理工作，電話（0533）7571404。