金屬燒結過濾器在PTA母固回收系統的應用

李艷芬 摩恩達（集團）上海流體設備工程有限公司 馬法赫 太倉港協鑫發電有限公司 李大偉 凡閏司（上海）流體技術有限公司

隨著PTA精對苯二甲酸行業的迅猛發展，PTA已處于快速發展的高潮期，而不斷擴大的產能必將帶來激烈的競爭。近年來，各PTA工廠都致力于節能降耗，提高企業的競爭力。PTA母固回收系統是整個PTA行業降耗的經典案例，其原因在于PTA工廠第一段固液分離所產生的母液是最大的一股工藝廢水量，該股廢水含有0.2%～0.3%的對苯二甲酸和0.2%～0.3%的對甲基苯甲酸，其回收價值高；同時該股廢水是廢水處理廠最大的一股COD來源。由于回收該股廢水中的對甲基苯甲酸等有機固體的需求，促使了PTA母固回收技術的產生。

1 母固回收技術簡介

1.1 過濾工藝原理

過濾系統采用進口多孔金屬燒結濾芯，濾芯分對稱結構和不對稱結構，孔徑分0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10，20，40，100μm不等?；诙嗄甑腜TA應用工藝經驗以及大量的實驗測試結果，選用0.5μm濾芯能過濾大量的TA(對二甲苯)固體，并形成均質的濾餅，且很容易反洗掉。

過濾器分內過濾和外過濾兩種設計。過濾過程，母液經進料閥由過濾器底部進入過濾器，在錐形物料收集器中環向循環，使得固體顆粒在液相中均勻分布。液體在濾芯中均勻流動，由于表面過濾作用，絕大多數TA固體顆粒會在金屬粉末燒結濾芯的表面被截留，過濾工序完成后形成質量均等的濾餅，而濾清液經濾芯流出過濾器。過濾器特有的流體動力學設計使得固體非常均勻地形成濾餅，因此反洗效果好，從而保證系統長期穩定地運行。

由于溫度對TA在水溶液中的溶解性影響很大，溫度變化速率與溶解/結晶速率線性關系上不一致，系統采用精確溫度與動力學溫度相轉化的工藝技術來控制過濾、反洗工序中的溫度趨勢，以確保在濾芯內部無TA晶體殘留。

由于多孔金屬濾芯很薄，可能偶爾會有小顆粒堵塞濾孔，但是使用反洗工序能很容易地清理濾芯并解決堵塞的問題。過濾系統采用全自動控制，成本低而且效率高。

根據金屬粉末燒結過濾器的性能及過濾原理進行設計：

（1）采用表面過濾技術，TA固體顆粒停留在多孔金屬濾芯的表面，從而解決了因TA固體顆粒比較黏容易滲透到過濾孔中，減少粘性有機固體漿料對過濾元件的堵塞。

（2）預涂敷“搭橋”，利用控制初始流速確保濾芯表面形成初濾層，作為過濾過程中的第一層濾膜，防止固體顆粒滲透到過濾介質內部造成堵塞，導致過濾器運行周期縮短。

（3）采用適當壓力的惰性氣體進行濾餅干燥，減少濾餅含水率，以保證回收的固體漿料對氧化單元不產生影響。

（4）采用氣體加壓和酸洗的方式進行反沖洗，確保濾芯表面的濾餅脫離，延長母固回收系統程序的運行周期，減少堿洗的頻率。

1.2 工藝流程簡述

母液中含有微量TA固體和PT酸顆粒的懸浮液，一般懸浮液固體濃度為：精制段：0.5%～1.0%，氧化段：0.8%～1.5%（wt），通過過濾，回收母液中的懸浮有機固體以降低物耗。懸浮液中的固體過濾下來，濾液送至母液蒸發罐，濾餅送至漿料接收罐。

根據處理物料量過濾系統可以采用單臺過濾器運行或多臺過濾器并聯運行，過濾器采用間歇操作。多臺并聯運行時，若有一臺處于反洗或待過濾階段時，其余處于在線過濾狀態。整個工藝過程可分為三個階段：預涂敷；過濾；加壓反洗和酸洗。

第一步：預涂敷。母液經泵提升，以較小流速從過濾器底部引入，直至充滿罐體。

第二步：過濾。母液按照設定的流量引入過濾器，濾清液從過濾器頂部排入下一工序。濾餅在濾芯內表面形成。隨著濾餅厚度的增加，管板兩側的壓差上升，當過濾器壓差或時間達到設定值時，關閉進料閥，停止母液進料。

第三步：加壓反洗和酸洗。過濾完成后關閉濾清液出口閥，打開上部反洗進氣閥，引入惰性氣體氣，當壓力達到設定值時，打開底部卸料閥，用惰性氣體氣推動濾清液或醋酸將濾餅反沖進入下面的漿料接受罐，由泵送至氧化單元回用。

堿洗：過濾器運行一段時間后，金屬膜受到一定程度的污染，過濾效率降低，此時，需要通過堿洗再生。整個堿洗過程包括堿洗、除鹽水清洗和酸洗。所排的堿液，清洗水進廢水處理系統。整個堿洗過程均為全自動控制。

2 金屬粉末燒結過濾器的優點

（1）過濾精度高，99.99%以上的固體顆粒會被在介質表面；

（2）耐溫性能好，金屬燒結粉末可以承受極高的溫度，特種高溫合金耐溫可以達到982℃；

（3）過濾元件的材質種類多，有鈦、鎳、銅、SUS304L、SUS316L、蒙乃爾合金、INCONEL、HASTELLOY等40多種；

（4）抗腐蝕性能強，可以耐強酸強堿；

（5）超強的機械強度，具有一定的抗壓、抗拉伸強度、不易損壞，性能穩定；

（6）再生效果好，使用壽命長：部分特種合金產品質量保證期為10年；

（7）通過加壓干燥，金屬粉末燒結過濾器過濾效果能夠確保濾餅含水率滿足生產要求。

3 母固回收效益評估

按照母液進水指標300t/h，固含量0.6%計算，其中含TA和PTA等可以回用的有機物為1.8t/h，一年運行8000h，可以回收有機物14400t。回收的有機物價格按7000元/t，一年的回收收益為1億元。

輔助經濟效益：可回用70%左右的水量，既減少了后續生化處理的水量和COD排放量，也減少了純水系統的投資。

4 結束語

在PTA裝置精制段和氧化段母固回收中，采用金屬粉末燒結濾芯回收母液中的TA和其他有機物，不但可以降低系統中PX單耗，同時也可以減少廢水中的COD含量。

節能減排是全世界人民共同面對的問題，只有樹立科學的發展觀，通過創新技術合理改進工藝不斷節約資源，減污增效，才能使PTA行業可持續發展。