一種樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于酸性氣體污染物凈化用胺類(lèi)吸收劑的再生方法，涉及一種脫硫胺液中熱穩(wěn)定鹽的脫除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)胺等堿性化合物的水溶液被廣泛應(yīng)用于酸性氣體(H2S、C02、S02等)的脫除和回收。其原理是低濃度的酸性氣與堿液接觸后生成可以分解的有機(jī)銨鹽，形成富液，然后在解吸塔內(nèi)加熱分解，釋放出高濃度的酸性氣加以回收利用，同時(shí)胺液轉(zhuǎn)化為貧液，得到再生后的胺液可重復(fù)利用。
[0003]在周期性的吸收解吸過(guò)程中，一方面胺液本身會(huì)發(fā)生氧化、降解生成甲酸根、乙二酸根、乙酸根、硫氰酸根等有機(jī)酸根；另一方面來(lái)自原料氣中的酸性氣如h2s、so2會(huì)氧化成硫酸根和硫代硫酸根；同時(shí)來(lái)自其他系統(tǒng)的氯離子也會(huì)進(jìn)入到胺液體系中，這些陰離子能夠與有機(jī)胺結(jié)合生成不能在解吸塔中分解的鹽(習(xí)慣稱(chēng)為熱穩(wěn)定鹽HSS)。熱穩(wěn)定鹽的存在，改變了吸收液的組成，降低了吸收液中有效胺的含量，使貧胺液的pH降低，從而影響到胺液脫除酸性氣的效果。大量的熱穩(wěn)定鹽還會(huì)破壞裝置內(nèi)壁的硫化亞鐵保護(hù)膜，造成裝置腐蝕加劇。腐蝕產(chǎn)物又會(huì)改變胺液的性質(zhì)，引起胺液發(fā)泡等一系列問(wèn)題，給整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成嚴(yán)重影響。
[0004]離子交換樹(shù)脂廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，可以有效脫除溶液中的少量離子化物質(zhì)。利用離子交換樹(shù)脂技術(shù)脫除胺類(lèi)吸收劑中的熱穩(wěn)定鹽的例子最早出現(xiàn)在美國(guó)專(zhuān)利USP3330621中，該專(zhuān)利利用一種嘧啶水溶液吸收廢氣中的S02，然后用空氣將生成的亞硫酸基團(tuán)氧化為硫酸跟，再用陰離子交換樹(shù)脂和氨水溶液分離轉(zhuǎn)化為硫酸銨。專(zhuān)利USP3896214、USP3833710、USP4122149 USP4170628USP6334886、CN200410053470.0、CN200910064253.4、CN200780008439.7.CN200810057069.2.CN201010584438.0.CN200910225422.8 等均采用陰離子交換樹(shù)脂來(lái)脫除胺類(lèi)吸收劑中的熱穩(wěn)定鹽陰離子。
[0005]上述公開(kāi)的專(zhuān)利中，除了 CN200410053470.0、CN200910064253.4屬于淺層床(高徑比0.5?2)離子交換工藝外，其它均屬于常規(guī)樹(shù)脂床(高徑比大于3)離子交換工藝。但不論哪種樹(shù)脂床工藝，其樹(shù)脂的交換和再生均為常規(guī)技術(shù)，工作流程為:離子交換一交換后沖洗_再生_再生后沖洗。
[0006]常規(guī)樹(shù)脂床離子交換技術(shù)在使用過(guò)程中主要的消耗為再生劑(稀堿或稀酸)和沖洗水(除鹽水)，消耗量根據(jù)樹(shù)脂類(lèi)型稍有差別。對(duì)于強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的再生，稀堿液用量一般為樹(shù)脂體積的3?5倍，再生沖洗水量為樹(shù)脂體積的5倍以上。再加上交換后沖洗水用量，常規(guī)樹(shù)脂床離子交換工藝每周期沖洗水消耗總量在樹(shù)脂體積的8倍以上。
[0007]常規(guī)樹(shù)脂床離子交換工藝產(chǎn)生的廢液排放量為再生劑和再生沖洗水量之和，約8倍樹(shù)脂體積以上。對(duì)于利用陰離子交換樹(shù)脂脫除胺類(lèi)吸收劑中的熱穩(wěn)定鹽體系，外排的堿性廢液主要組成為:水、過(guò)量的氫氧化鈉、硫酸鈉、少量的有機(jī)胺。這種含有有機(jī)胺的堿性含鹽廢水C0D較高，而一般污水處理場(chǎng)的生化、曝氣等處理方法并不能有效脫除，完全處理需要特殊的工藝設(shè)備和較大的代價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有利用陰離子交換樹(shù)脂脫除胺類(lèi)吸收劑中的熱穩(wěn)定鹽技術(shù)存在的再生劑消耗量大、沖洗水消耗量大和外排廢液多等缺點(diǎn)，而提供一種新的樹(shù)脂床交換-再生工藝。按照該工藝流程，只需較少的沖洗水和再生劑，即可獲得良好的樹(shù)脂交換、再生和沖洗效果，因而樹(shù)脂床外排廢液能夠大幅減少。
[0009]本發(fā)明提供一種樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除工藝，其特征在于包括下述步驟:
[0010]1)樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除工藝開(kāi)始前，第一閥門(mén)?第十七閥門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)，胺液泵和堿液泵處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0011]2)樹(shù)脂床吹掃排空步驟(吹掃胺)打開(kāi)第一閥門(mén)和第二閥門(mén)，用氮?dú)鈱?shù)脂床內(nèi)的存液從樹(shù)脂床底部排至含胺水罐，樹(shù)脂床排空后關(guān)閉第一閥門(mén)和第二閥門(mén)；
[0012]3)樹(shù)脂床預(yù)再生步驟打開(kāi)第三閥門(mén)、第四閥門(mén)和第五閥門(mén)，通過(guò)堿液泵將回用堿罐中回收的廢堿液由樹(shù)脂床的底部送入，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行預(yù)再生，樹(shù)脂床的出口廢液送污水處理場(chǎng)進(jìn)行處理，廢堿液進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的3m倍；
[0013]4)樹(shù)脂床再生步驟預(yù)再生步驟結(jié)束后，關(guān)閉第三閥門(mén)，打開(kāi)第六閥門(mén)，通過(guò)堿液泵將新鮮堿液罐中的稀堿液由樹(shù)脂床的底部送入，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行再生，樹(shù)脂床的出口廢液送污水處理場(chǎng)進(jìn)行處理。稀堿液進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的2n倍；
[0014]5)堿回收步驟樹(shù)脂床再生步驟結(jié)束后，關(guān)閉第五閥門(mén)和第六閥門(mén)，打開(kāi)第七閥門(mén)和第八閥門(mén)，通過(guò)堿液泵將堿性水罐中的堿性水由樹(shù)脂床的底部送入，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行再生后沖洗，樹(shù)脂床的出口物流收至回用堿罐，回用堿收集量為樹(shù)脂床空隙體積的3m倍；
[0015]6)再生后循環(huán)沖洗步驟堿回收步驟結(jié)束后，關(guān)閉第八閥門(mén)，打開(kāi)第九閥門(mén)，繼續(xù)通過(guò)堿液泵將堿性水罐中的堿性水由樹(shù)脂床底部送入，樹(shù)脂床的出口物流收至堿性水罐，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行循環(huán)沖洗，循環(huán)沖洗進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的1.5m倍；
[0016]7)再生后深度沖洗步驟再生后循環(huán)沖洗步驟結(jié)束后，關(guān)閉第七閥門(mén)，打開(kāi)第十閥門(mén)，通過(guò)堿液泵將除鹽水由樹(shù)脂床底部送入，樹(shù)脂床的出口物流收至堿性水罐，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行深度沖洗，除鹽水進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的2n倍；
[0017]8)樹(shù)脂床吹掃排空步驟(吹掃堿)再生后深度沖洗步驟結(jié)束后，關(guān)閉堿液泵，同時(shí)關(guān)閉第四閥門(mén)、第九閥門(mén)和第十閥門(mén)，然后打開(kāi)第一閥門(mén)和第十一閥門(mén)，將氮?dú)鈴臉?shù)脂床的上部送入，把樹(shù)脂床內(nèi)的存液從樹(shù)脂床底部排至堿性水罐；
[0018]9)熱穩(wěn)定鹽脫除步驟吹掃堿步驟結(jié)束后，打開(kāi)第十二閥門(mén)、第十三閥門(mén)和第十四閥門(mén)，啟動(dòng)胺液泵，將再生后的脫硫劑貧液由樹(shù)脂床底部送入，進(jìn)行熱穩(wěn)定鹽脫除，樹(shù)脂床的出口物流排至脫硫系統(tǒng)胺液緩沖罐，胺液進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的1?1.5m倍；
[0019]10)含胺水沖洗步驟熱穩(wěn)定鹽脫除步驟結(jié)束后，關(guān)閉第十二閥門(mén)，打開(kāi)第十五閥門(mén)，通過(guò)胺液泵將含胺水罐中的含胺水由樹(shù)脂床底部送入，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行沖洗，樹(shù)脂床出口排至脫硫系統(tǒng)胺液緩沖罐，含胺水進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的3m倍；
[0020]11)側(cè)線抽出水沖洗步驟含胺水沖洗步驟結(jié)束后，關(guān)閉第十五閥門(mén)，打開(kāi)第十六閥門(mén)，通過(guò)胺液泵將側(cè)線水罐中的側(cè)線抽出水由樹(shù)脂床底部送入，繼續(xù)對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行沖洗，樹(shù)脂床出口物流排至脫硫系統(tǒng)胺液緩沖罐，側(cè)線抽出水進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的lm倍；
[0021]12)胺回收步驟側(cè)線抽出水沖洗步驟結(jié)束后，關(guān)閉第十四閥門(mén)，打開(kāi)第十七閥門(mén)，繼續(xù)用胺液泵將側(cè)線水罐中的側(cè)線抽出水由樹(shù)脂床底部送入，對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行沖洗，樹(shù)脂床出口物流收集至含胺水罐，側(cè)線抽出水進(jìn)料量為樹(shù)脂床空隙體積的2m倍，進(jìn)料完成后本循環(huán)結(jié)束。
[0022]本發(fā)明上述完整的交換再生循環(huán)中m，η均為大于0的實(shí)數(shù)。
[0023]本發(fā)明所述樹(shù)脂床是一種淺層緊密填充床(以樹(shù)脂轉(zhuǎn)型最大體積為準(zhǔn))，樹(shù)脂床高徑比1?1.5: 1，能夠?qū)崿F(xiàn)大流量工作。
[0024]本發(fā)明所述樹(shù)脂床空隙體積為扣除樹(shù)脂實(shí)體積后的樹(shù)脂床體積，包括樹(shù)脂小球間空隙體積和樹(shù)脂小球內(nèi)部空隙體積，樹(shù)脂床空隙體積一般為裝填樹(shù)脂體積的40%?60%。
[0025]本發(fā)明所述一種樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0026]1)本發(fā)明再生劑(稀堿液)用量少、利用率高。本發(fā)明設(shè)置有回用堿罐，用來(lái)收集樹(shù)脂床再生排出的過(guò)量堿液。樹(shù)脂床再生時(shí)先采用回收廢堿進(jìn)行預(yù)再生，此時(shí)樹(shù)脂床出口外排堿過(guò)量很少的高濃度含鹽廢水；然后用新鮮稀堿液對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行再生，稀堿液置換出的高濃度含鹽廢水與前面的含鹽廢水一起送污水處理場(chǎng)處理。
[0027]2)本發(fā)明樹(shù)脂床再生后沖洗用水量少，外排廢液少。本發(fā)明設(shè)置有堿性水罐，用來(lái)收集含有少量堿的沖洗水。樹(shù)脂床再生步驟結(jié)束后，用堿性水罐的堿性水對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行沖洗，樹(shù)脂床出口收至回用堿罐，進(jìn)行堿回收。堿回收結(jié)束后，繼續(xù)用堿性水對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行循環(huán)沖洗，然后再用除鹽水對(duì)樹(shù)脂床進(jìn)行深度沖洗，深度沖洗時(shí)樹(shù)脂床出口含有少量堿的沖洗水被收集至堿性水罐，供下一個(gè)循環(huán)使用。通過(guò)設(shè)置堿性水罐，能夠在保證良好沖洗效果的前提下，大幅度減少樹(shù)脂再生沖洗水量。
[0028]3)本發(fā)明樹(shù)脂床交換步驟(熱穩(wěn)定鹽脫除過(guò)程)完成后，通過(guò)設(shè)置含胺水罐，能夠減少樹(shù)脂床交換后沖洗水消耗，大幅度提高沖洗效果，減少胺液有效組分損失。
[0029]4)本發(fā)明樹(shù)脂床交換后沖洗采用來(lái)自脫硫系統(tǒng)胺液再生塔頂回流段側(cè)線抽出水，不僅節(jié)約了該步驟的沖洗水消耗，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生脫硫系統(tǒng)胺液被稀釋的問(wèn)題。
[0030]5)本發(fā)明通過(guò)在工藝流程中安排兩次氣體(氮?dú)?吹掃，可排空樹(shù)脂床內(nèi)的存液，能夠最大程度抑制樹(shù)脂床交換過(guò)程和再生過(guò)程之間的物料反混，既不會(huì)向胺液系統(tǒng)引入額外的水，也進(jìn)一步減少樹(shù)脂床再生過(guò)程外排堿性廢水量和胺液攜帶量。
[0031]下面用附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不限制本發(fā)明的使用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明一種樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除方法的工藝流程圖。
[0033]圖2和圖3是本發(fā)明一種樹(shù)脂床熱穩(wěn)定鹽脫除方法的試驗(yàn)結(jié)果圖。
[0034]圖中所示附圖標(biāo)記為:1_側(cè)線水罐，2-含胺水罐，3-堿性水罐，4-回用堿罐，5新鮮堿液罐，6-胺液泵，7-堿液泵，8-樹(shù)脂床，9?25-第一閥門(mén)?第十七閥門(mén)