软化水处理系统的工艺改进

第38卷第3期人造纤维Vlo.38、两.3ArtiifeialFiber2008年6月版June,208软化水处理系统的工艺改进张宏伟(唐山三友集团兴达化纤有限公司河北唐山063305)【摘要】为克服软化水碱度较高时粘胶纤维生产的影响,在软水处理系统设置氢型阳离子交换器,氮型阳离子交换器安装在钠离子交换器前端,即在软化前对高碱度的原水先进行除碱。氢型交换器在对原水除碱的同时,还起到降低其硬度的作用,硬度下降30%-50%,减轻了钠离子交换器的负荷。改进后,软水PH值保持在6一7。关键词软水工艺改进高碱度原水软化水氮型阳离子交换器PH值1软水的使用及对生产影响原因分析1.1软水的使用在粘胶短纤维生产中,经钠离子交换器置换而成的软化水是必不可少的,其作用也非常重要。我公司的软化水主要应用在以下几个生产环节:①蒸汽减温减压系统的减温水;②原液车间溶解碱、增浓液调配用水;③酸站车间硫酸锌溶解用水;④纺炼车间的精炼浴用水。在生产过程中,我们发现这种仅经过钠离子交换器软化处理的水对生产和产品质量会产生不利影响:一是,蒸汽管道内壁碱渣结垢,腐蚀严重,管道漏点补焊时焊缝易产生裂纹,以致维修难度加大,检修费用提高;二是,生产高白度纤维时,纤维经精炼水洗后经常出现发黄、发红等现象,而且成品纤维PH值偏高(PH>8),不能达到用户的使用要求。1.2原因分析我们经从多方面研究分析,认为软水的水质问题是导致上述不良影响的主要原因。化验分析结果显示,软水的PH值偏高(PH>8.5),碱度过高。这是由于我公司所在地处于盐碱地带,其原水本身的碱度就高。原水经钠离子交换器处理后,仅去除了水中的硬度成分(CaZ`、M扩+),并没有降低其碱度成分(HCO3一等)。碱度过高的软化水进入蒸汽系统,或在纺炼浴站用蒸汽加热,在高温高压作用下,软水中的重碳酸盐被浓缩并发生分解和水解反应,致使水中的NaOH浓度增加,PH值也因此升高。其反应方程式为:NaZC03+H20一ZNa0H+C02NaHC03+H20一一~心NaOH+C02这种情况不仅造成蒸汽品质恶化,排污量增加,而且引起蒸汽和冷凝水系统的化学腐蚀,从而危及蒸汽系统的安全运行,加大系统的运行成本。同时,在精炼水洗环节,所用软水是由软水站供水(冷的)和纺丝烘干的蒸汽冷凝水(余热)混合后,再经蒸汽加热而成的热软水,由于热软水碱度高致使纤维变色、作者简介:张宏伟(1974年一),男,助理工程师,从事暖通工艺设计和管理。20琶年第3期人造纤维2008,吻.3ArtiifeialFiber总第205期3um205白度降低,成品纤维的一等品率受到影响。2软化水处理系统的工艺改进2.1工艺改进与原理分析2.1.1工艺改进为降低软水的碱度,我公司对软水工艺进行了改进,采取的措施是在软化前增加除碱系统,即在钠离子交换器前端增加一套氢型阳离子交换系统。氢型交换器中的弱酸性氢型阳离子交换树脂用以除去原水中的碱度和碳酸盐硬度,将碱度成分转化成二氧化碳,二氧化碳由去除器的鼓风机吹排。即:ZRCOOH+Ca(HC03):一(RCOO)ZCa+ZHZO+C02卞ZRC00H+Mg(HC03)2一(RC00)ZMg+ZHZO+CO:卞氢型交换器出水再进人钠离子交换器由强酸性钠型阳离子交换树脂除去非碳酸盐硬度,实施进一步软化。即:ZRNa+CaS04一RZCa+NaZSO4ZRNa+MgS04一RZMg+NaZS042.1.2原理分析在氢型交换器发生的离子置换反应成功地将水中的碱度成分转化成二氧化碳气体并排出。氢型交换器里面的弱酸性阳离子交换树脂能去除水中的碱度,是与弱酸性阳离子交换树脂本身的特性有直接关系。首先,与强酸性阳离子交换树脂相比,弱酸性阳离子交换树脂在水中更不容易解离出氢离子,而只能在弱酸性至碱性溶液中解离和产生离子交换作用,其作用的PH值区间介于5一14之间。其次,氢型阳离子交换树脂的交换能力与被交换的阳离子的价数有密切关系。在常温下,低浓度水溶液中,交换能力随离子价数增加而增加,即价数越高的阳离子被交换的倾向越大。此外,若价数相同,离子半径越大的阳离子被交换的倾向也越大。氢型阳离子交换树脂的交换能力顺序可表示为:强酸性树脂:Fe,十>reZ十>Mn,十>ea,+>MgZ+>K十>Na+>H+弱酸性树脂:H+>Fe,十>FeZ+>Mn,+>eaZ小>MgZ`>K+>Na干由上述交换能力顺序可知:强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的母体,对金属阳离子的交换能力顺序完全相同,唯一的差异是两者对H十的交换能力不同,强酸性树脂对氢离子的亲和力最弱,弱酸性树脂对氢离子的亲和力最强。虽然氢型弱酸性阳离子交换树脂对氢离子的亲合力最强,但H+与OH一结合成HZO的亲合力更强。所以,在碱性水质中弱酸性阳离子交换树脂中的H+会快速被OH一所消耗,OH一主要来自K