在高壓環境中，1，4－丁炔二醇（BYD）和氫氣在雷尼鎳催化劑的作用下反應生成1，4－丁二醇（BDO）產品。如果在生產工藝中只對1，4－丁炔二醇作精餾提純，不作脫離子凈化處理，將會致使1，4－丁炔二醇物料中含有大量銅離子、二氧化硅等雜質，并隨工藝帶到高壓加氫系統中。


物料中的雜質會導致加氫反應過程中雷尼鎳催化劑覆蓋性中毒，活性、選擇性降低、使用壽命縮短，1，4－丁二醇產品產量得不到有效提高，從而影響裝置產能的發揮。因此，在1，4－丁炔二醇提純凈化的過程中必須有效去除高壓加氫原料BYD中的雜質，才能充分發揮裝置產能，實現“安、穩、長、滿、優”運行。


科海思作為國內樹脂解決方案供應商，積極借鑒國內外先進的離子交換和水處理凈化技術，經過不斷研究試驗，建成了一套能夠滿足工藝要求的CH-90Na離子交換樹脂BYD凈化裝置，充分發揮整套裝置的生產能力。


技術眾多，為何首選離子交換技術？


1，4－丁炔二醇提純凈化技術，概括起來主要有精餾法、吸附及離子交換樹脂法、膜分離技術、超臨界萃取和重結晶技術等。相較而言，由于離子交換樹脂法具有工藝簡單、生產條件溫和、成本低等優點，常應用于水處理、食品工業、制藥行業和化工生產過程中的物料凈化環節。經過對離子交換技術的大量研究和實驗，該技術已經較為成熟。


CH-90Na大孔離子交換樹脂，是一種含有活性基團的合成功能高分子材料，是一類帶有可交換離子（Na+或H+）的不溶性固體高分子化合物。它是由交聯的高分子共聚物引入特殊的離子交換基團而成的。


CH-90Na大孔離子樹脂具有交換、選擇、吸附和催化等功能，交換速度快，機械強度大、抗污染能力強和化學穩定性好，不僅樹脂可以再生，而且操作簡單，工藝條件成熟、流程短。它還具有一定的空間網絡結構，在與水溶液接觸時，不溶性固體骨架在交換過程中基本上不發生化學變化，它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。從而達到去除中間產物BYD中高銅離子(Cu2+)、二氧化硅(Si02)的含量。延長高壓加氫催化劑使用壽命，提高BYD加氫轉化率，保證BDO的產量及質量。


CH-90Na離子交換塔對中間產物BYD進行凈化處理，達到提高BYD質量和回收率，保證了加氫催化劑的活性，并延長了催化劑的使用壽命，有效提高BD0產量和質量。降低脫離子廢水中BYD含量，減少廢水量和BYD物料的損耗，降低廢水處理成本等目的。離子交換塔保障了1，4－丁二醇生產裝置長周期穩定運行，使裝置產能得到有效發揮。打破了制約1，4－丁二醇生產裝置發展的技術瓶頸。


圖1炔化工序BYD生產工藝流程及實測位置示意圖






離子交換技術去除BYD中銅離子的原理


離子交換樹脂是具有三維空間結構的不溶性高分子化合物，其功能基（亞氨基二乙酸）可以與中間產物BYD中的Cu2+離子起交換反應，中間產物BYD中的Cu2+采用CH-90Na弱酸性陽離子交換樹脂吸附。當含Cu2+的中間產物BYD流經Na型弱酸性樹脂層時，發生如下交換反應：






含BYD的廢水中Cu2+被吸附在樹脂上，而樹脂上的Na+便進入水中。當全部樹脂層與Cu2+交換達到平衡時，用一定濃度的HCl或H2S04進行再生。






此時樹脂為H型，需用NaOH轉為Na型：






通過上述的離子交換反應，第一精BYD貯槽的BYD通過脫離子系統除去物料中的銅離子，再送至第二精BYD貯槽，第二精BYD貯槽的BYD送去加氫反應工序（流程圖見圖1)。在進行再生之前，首先用氮氣把失效床內的BYD物料吹至BYD回收罐里，然后再用清水浸泡再生前的離子交換系統，浸泡所產生的高濃度BYD廢水排至BYD回收罐里。最后將回收罐里的高濃度BYD廢水送至炔化工段104塔回收利用。浸泡結束后再進行樹脂再生，再生過程分水洗、再生以及清洗三個步驟。


水洗


將浸泡以后的樹脂罐用清水洗凈，排出廢水呈透明黃色，主要含BYD，鹽含量低，COD濃度高，廢水排入廢水集水池；


再生


將鹽酸和氫氧化鈉注入樹脂罐進行樹脂再生，排出廢水呈紅棕色，主要含樹脂吸附的有機物及酸堿廢液，廢水排人廢水集水池；


清洗


以清水將再生后的樹脂罐洗凈后繼續投入生產，清洗廢水含少量有機物及酸堿，廢水呈淺黃色，廢水排入廢水集水池。


樹脂再生產生的廢水送入污水處理站進行處理后排放。經過再生后的樹脂可以重新投入使用。


離子交換技術，經濟與社會效益雙豐收


經濟效益


1、廢水中COD含量下降，污水處理量減少，節約了排污費用，為后續的污水處理創造了有利的條件，降低了污水的處理成本；同時，降低了污水中BYD含量，減少損失，節約生產成本；


2、加氫催化劑使用周期變長，使用量下降，減少催化劑用量，降低成本；


3、增加了BDO產量，提高了BDO產品的平均合格率和優級率，經濟效益顯著增加。


社會效益


大量減少廢水產量，有效降低廢水中COD含量，在降低廢水處理成本的同時，還可實現清潔生產，這大大減輕了對環境的污染，以及對職工健康的傷害，社會效益顯著。