PTA精制單元母液回收工藝的改進(jìn)

李淑紅

(中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司,河南洛陽 471003)

PTA精制單元母液回收工藝的改進(jìn)

李淑紅

(中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司,河南洛陽 471003)

分析了精對苯二甲酸(PTA)精制單元母液回收工藝存在的問題,即原工藝中母固回收存在過濾率低、濾布易破損、濾餅質(zhì)量差等問題;提出了 PTA精制單元母固回收改進(jìn)工藝,采用金屬粉末燒結(jié)濾芯作為PTA精制母液回收的過濾材料。結(jié)果表明:采用改進(jìn)工藝精制母液中有機(jī)物顆粒的回收率達(dá)到 96%～98%,PTA的對二甲苯單耗降低了 2～3 kg/t,外排污水的化學(xué)耗氧量由原工藝的 7 000μg/g降至 2 400 μg/g,濾后母液回用率 30%,PTA產(chǎn)品節(jié)約成本 30.96元 /t。

精對苯二甲酸 精制 母液回收 過濾 濾芯

目前,中國石化股份有限公司洛陽分公司(簡稱洛陽分公司)精對苯二甲酸 (PTA)裝置中精制單元的生產(chǎn)工藝需要使用大量脫離子水作為溶劑。大部分脫離子水以母液形式離開主工藝流程。由于母液中含有反應(yīng)副產(chǎn)物,原設(shè)計中設(shè)有母固回收單元,將母液中的有機(jī)物回收,以減少對二甲苯(PX)的單耗,除去有機(jī)物后的母液作為污水排至裝置外。裝置脫離子水的消耗主要是變成精制污水外排,脫離子水單耗設(shè)計值每噸 PTA為2～3 t。精制污水是 PTA裝置污水的主要來源,具有流量大、化學(xué)耗氧量 (COD)高、固含量高和難以處理的特點,通過對 PTA精制單元母液回收工藝改造,采用新型過濾單元,調(diào)整過濾工藝參數(shù),減少了污水量,達(dá)到節(jié)能減排效果。

1 PTA精制單元母液回收原工藝

從圖 1可看出,母固過濾系統(tǒng)是母固回收單元的核心部分,采用布質(zhì)濾袋過濾,存在如下問題。

圖 1 PTA裝置母固回收單元流程Fig.1 Flow chart of liquor recovery unit of PTA plant

(1)布質(zhì)濾袋精度較低,有機(jī)顆粒回收率50%左右,污水中固含量高,COD值高,PX耗量大;

(2)布質(zhì)材料在耐酸堿腐蝕和耐壓差方面有局限性,運行周期較短,經(jīng)常出現(xiàn)濾布破損現(xiàn)象;

(3)濾餅質(zhì)量差、水含量超標(biāo),長時間運行造成氧化配料罐水含量升高,影響氧化反應(yīng)系統(tǒng)的正常運行;

(4)精制母液中具有粘性的有機(jī)顆粒極易堵塞濾布的濾孔,導(dǎo)致濾布內(nèi)外壓差陡然升高、濾布頻繁脫落、系統(tǒng)頻繁堿洗。

實際操作過程中,母固回收單元一直不能正常應(yīng)用,未回收有機(jī)物的精制母液直接作為污水排出,造成污水流量增大、COD升高,同時 PX單耗增加,見表 1。

表 1 PTA裝置污水量及處理費用Tab.1 Sewage quantity and treatment expense of PTA plant

以 2004年為例,2004年 PTA污水量為 1 000 kt,污水中由精制母液帶入的有機(jī)顆粒將達(dá)3 040 t,這些污水COD值平均為 7 000μg/g,污水處理費用為 12元 /t,遠(yuǎn)高于其他化工裝置和煉油裝置污水處理的費用。顯然,精制母液是污水的主要來源,將這部分母液進(jìn)行處理,可有效降低污水處理的難度,減少污水處理費用。

2 改進(jìn)后 PTA精制單元母固回收工藝

采用新型過濾元件,調(diào)整工藝操作參數(shù)和配套流程,改進(jìn)后工藝流程見圖 2。

圖 2 改進(jìn)后的 PTA母固回收單元流程Fig.2 Flow chart of innovated liquor recovery unit of PTA plant

新型過濾元件必須滿足精制母固回收特有的要求:(1)過濾精度 0.2～0.5μm,能最大限度地回收有機(jī)物;(2)濾餅水質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在30%～60%,以減小對氧化反應(yīng)影響;(3)耐酸堿;(4)抗壓差。過濾材料必須最小耐 0.2 MPa的壓差;(5)濾餅易剝離;(6)可循環(huán)使用,使用壽命長。為保證裝置的連續(xù)操作,過濾材料最低要滿足裝置連續(xù)使用7600h/a的要求。因此,對過濾材料進(jìn)行篩選,如陶瓷濾芯、金屬絲網(wǎng)濾芯、納米纖維材料濾芯、金屬粉末燒結(jié)濾芯,其中金屬粉末燒結(jié)濾芯是最適合 PTA精制母液回收用的過濾材料。另外,用金屬粉末燒結(jié)濾芯制成的過濾器可采用通入惰性氣體的方式進(jìn)一步降低濾餅的水含量;可用氣體爆破法將濾餅剝離后排出。

3 改進(jìn)工藝的工業(yè)應(yīng)用

按照改進(jìn)工藝流程采用金屬粉末燒結(jié)濾芯制造成的過濾器,2004年抽取了 20 t/h的母液進(jìn)行過濾試驗,效果如下:(1)通過過濾器的精制母液中有機(jī)物顆粒的回收率達(dá)到 96%～98%。在只有約 1/4精制母液進(jìn)行回收處理的情況下,PX單耗降低 0.5～0.8 kg/t;(2)外排污水的COD值由7 000μg/g左右降至 5 800μg/g左右。

為減少污水外排量,進(jìn)行了過濾后母液回用的試驗,試驗?zāi)康闹饕强疾炷敢夯赜寐逝c產(chǎn)品PTA質(zhì)量的關(guān)系,結(jié)果見表 2。

表 2 工藝改進(jìn)后母液回用的 PTA產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)Tab.2 Quality index of PTA product from recovered liquor after innovation

從表 2可以看出,在母液回用率小于 12.5%時,母液回用對產(chǎn)品質(zhì)量無影響,當(dāng)母液回用率達(dá)到 18.8%時,母液回用對產(chǎn)品質(zhì)量無明顯影響,但控制指標(biāo)中對羧基苯甲醛含量有上升趨勢。

2005年新增了 3臺過濾器,全部母液都得到了處理。其效果為:(1)有機(jī)物顆粒的回收率達(dá)到 96%～98%,PTA的 PX單耗降低了 2～3 kg/t;(2)污水的COD值由原來的 7 000μg/g左右降至 2 400μg/g。從表 2還可見,隨著母液回用率的增加,PTA中的對羧基苯甲醛含量升高,當(dāng)回用率小于 37.5%時,產(chǎn)品質(zhì)量合格。但為了有效控制產(chǎn)品質(zhì)量,建議回用率采用 30%較適宜。

4 改進(jìn)工藝的經(jīng)濟(jì)效益

以 325 kt/a PTA裝置為例,使用改進(jìn)工藝,濾后母液回用率按 30%計算,節(jié)約原料 PX 650 t/a,減少脫離子水消耗 182 kt,污水外排量減少 182 kt。按脫離子水價格 (含稅)9.36元 /t,污水處理費 12元 /t,PX價格 (含稅 )9 500元 /t(2004—2008年 5年均價)計算,每年節(jié)約成本 1 006.3萬元,折合 PTA產(chǎn)品節(jié)約成本 30.96元 /t。

5 結(jié)論

a.PTA精制單元母液改進(jìn)工藝采用金屬粉末燒結(jié)濾芯制造成的過濾器過濾精度高、濾餅易剝離且水含量低、耐酸堿、抗壓差、可循環(huán)使用。

b.采用改進(jìn)工藝,污水中有機(jī)物顆粒的回收率達(dá)到 96%～98%,PTA的 PX單耗降低了2～3 kg/t,外排污水的COD值由原工藝的7 000μg/g左右降至 2 400μg/g左右,濾后母液回用率為30%。PTA產(chǎn)品可節(jié)約成本 30.96元 /t。

Innovation of liquor recovery technology for PTA refining un it

Li Shuhong
(SINOPEC Luoyang Petrochem ical Engineering Co.,Luoyang471003)

The problems existing in the the liquor recovery technology for purified terephthalic acid(PTA)refining unit were analyzed,including low filterability,easily broken filter cloth,low-quality filter cake.The innovation of the liquor recovery technology was suggested for PTA refining unit.The filter elementof sinteredmetalpowderwas used as the filtrationmaterial for PTA refining liquor recovery.The results showed that after the innovation,the recovery rate of organic powder reached 96%-98%from the refined liquor,the unit consumption ofp-xylene for PTA production was decreased by 2-3 kg/t,the chemical oxygen demand of discharged sewage was decreased to about 2 400μg/g from 7 000μg/g,and the cost of PTA production was reduced by RMB 30.96 yuan/t as the recovery rate of the filtered liquorwas 30%.

purified terephthalic acid;refining;liquor recovery;filtration;filter element

TQ245.122 文獻(xiàn)識別碼:B

1001-0041(2010)03-0056-02

2009-08-02;修改稿收到日期:2010-04-14。

李淑紅 (1972—),女,高級工程師。從事石油化工工藝設(shè)計工作(lishh@lpec.com.cn)。