PTA 裝置中反應釜及地溝結晶廢料回收方法

劉貴銀

（逸盛大化石化有限公司，遼寧 大連 116600）

對于現代紡織化纖以及石油化工行業來說，精對苯二甲酸( PTA)是非常關鍵的原材料之一，其被大量應用到多個行業當中，例如電子行業、化工行業、建筑行業等等，這些都涉及到社會經濟的各個層面，已經成為了影響化工行業發展的關鍵因素，和人們的生產生活具有非常緊密的聯系。通過相應數據統計可知，現階段我國已經成為了PTA 最大的生產基地，無論是對于上游的原材料還是對于下流的產品加工來說，我國都在世界市場中占據非常重要的地位。PTA的生產也相對復雜，其工藝方面涉及到的內容較多，首先要通過高溫氧化的方式使得二甲苯轉變成為粗對苯二甲酸，之后利用加氫精制的方式將粗對苯二甲酸轉變成為精對苯二甲酸（PTA）。近些年隨著整個PTA 產業規模的不斷擴大、產業鏈的不斷完善，其生產工藝也有了快速創新發展，但還是存在一定問題，其中不可回收廢料就是最為嚴重的問題之一，而且隨著PTA 產量的增加，所產生的廢料量也在不斷增加，若是不對其加以控制就會產生較大的浪費。針對此問題，文章對于PTA 裝置中反應釜及地溝結晶廢料回收方法進行了分析研究，希望借此能夠解決PTA 生產過程中對于廢棄物料回收利用方面的問題，從而形成非常好的經濟效益、社會效益、生態效益。

1 PTA 廢料的相關概述

1.1 PTA 廢料的產生

近些年來說隨著市場需求量的不斷上升，我國PTA 生產的規模也在快速上漲，所建設的相應裝置數量呈幾何倍數增加，生產工藝也有了較大發展。雖然生產工藝的發展推動了PTA 生產的質量，但是PTA裝置在運行過程中還是會產生非常多的浪費物料，這些物料無法充分回收，產生較大浪費，所以如何對這些廢料進行有效回收就成為了整個行業中最為重要的問題之一。人們也加強了PTA 生產過程中廢料的回收利用，目前針對反應釜中產生的殘渣已經制定了多種不同的回收方案，但是實際生產時還是會產生非常多的釜壁結晶物料以及地溝沉淀廢料，這些廢料并沒有引起人們的重視，往往按照化工廢料或殘次品進行處理。若是將其按照化工廢料的方式進行處理，最主要的方式都是采取高溫焚燒來處理，但是此種處理方式的問題相對較多，主要集中在如下幾方面，包括：燃燒效率不足影響燃燒充分性、相關設備容易受到腐蝕等，另外，焚燒過程會形成非常多的溫室氣體以及有毒氣體，不僅無法產生良好經濟效益，也會產生非常大的能源浪費以及環境污染。隨著PTA 生產規模的不斷上升，反應釜壁結晶和地溝沖洗物的價值也越來越高，對其進行回收利用是非常具有經濟效益、社會效益和生態效益的。

1.2 PTA 結晶廢料的來源以及特性分析

PTA 裝置運行時受到其物質反應的作用，往往會在反應釜壁上形成大量塊狀的結晶料，由于這些結晶料內部包含著大量水分，所以其很難循環利用。因此不得不將這些物料按照廢料的標準來處理，這樣必然會形成非常大的浪費。另外，在對PTA 裝置進行維修過程中，需要對每個工段進行拆卸排料，在此過程中會有非常多的成品、半成品物料被清洗掉入地溝中，這些物料無法被回收再次應用到反應裝置中，也會形成非常多的物料結晶，若是不對這些物料進行重復利用就會造成浪費。物料的兩種形式（結晶物、沉淀物）主體上都是塊狀的結構，并且其硬度非常大，具有較高的含濕率，很難進行回收利用，所以往往都按照工業污泥或者廢料進行處理。針對此，文章主要探討處理結晶物料由于濕份大、粘性大、呈塊狀的物料特性下無法回收利用的問題。

2 PTA 結晶廢料的回收方法

對于PTA 結晶廢料進行回收利用具有較好的經濟效益，回收利用時主要是針對塊狀結晶物、沉淀物等采取創新工藝進行處理。雖然反應釜壁所結晶的物料以及地溝沉淀物料并沒有受到污染，屬于較結晶的物料，但是受到結晶以及固化之后會轉變成為較大的塊狀顆粒，很難對其直接回收應用。因此要加強工藝的創新、采取全新方法來對物料進行溶解，轉變成為漿液化狀態，之后將其重新投入到反應釜當中，再次進入反應過程。但是此種重新溶解的工藝較為復雜，并且成本相對較高，經濟效益不佳。而利用物理的方式對塊狀物料進行處理（將物料進行溶解），其可行性更好，因此按照此種思路可以確定出最終的工藝方式（研磨、粉碎），確保物料得到有效的回收利用。

為了達到如上設定目標，主要采取以下方案：將廢料收集之后重新將其研磨粉碎，之后再次將其投入到反應釜當中重新利用。以此種方案為基礎要提供完整的設備，能夠可以對廢料進行重新利用。此種設備應用的具體工藝按照如下流程來進行：廢料集中（地溝廢料先進行沉淀回收）→料斗→攪拌→螺旋輸送→粉碎、研磨→沖洗→打漿灌反應回收。

將收集到的廢料總體投入到料斗當中，在此過程中需要投入30%工藝水，以此來確保物料具有足夠的含水量，同時要在料斗中設置相應的攪拌設備，確保廢料和水能夠均勻融合，并且避免物料長期停滯而發生積料的情況。首先對物料和水進行充分攪拌，保證其混合的均勻性。之后利用螺旋輸送機將其推動道磨盤的合適位置，為了保證其研磨的均勻性一般都是位于中心區域。在研磨機的磨盤中存在著倒流槽、合金刀頭等部件，隨著轉盤的轉動，受到離心力的影響，物料會從磨盤中心被甩出，并且受到刀頭等部件作用發生粉碎，最終將物料顆粒研磨到500 μm 的標準，從而滿足打漿反應的工藝標準。另外，為了確保物料能夠順暢地出料，需要在磨盤的出料面設置噴淋以及沖洗口，并且向其中投入20%工藝水，以此來保證打漿含水量的基本要求，從而確保廢料能夠順利流入到裝置內進行反應。具體實施時要利用臥式研磨粉碎裝置來進行，由于其特殊結構所以能夠更好地對結晶廢料以及沉淀物進行處理，此種裝置可以對顆粒較大、硬度較高且含水量較大的物料實施研磨粉碎，并且在物料研磨過程中能夠始終保持物料和水分的均勻融合，可以保證其能夠順利輸送到反應釜當中發生反應。一般情況下顆粒相對較大的物料會從進料漏斗進入到螺旋給料裝置螺旋殼體當中，通過電機減速機來驅動螺旋軸將物料。

推入到靜磨盤與動磨盤所形成的通道之間，動磨盤在驅動力的作用下會發生偏心轉動，這樣就會造成通道縫隙的改變，就會造成不同頻次、不同角度對塊狀物料的擠壓研磨。在經過首道研磨之后，相對較大的粒徑塊狀物會從通道被排出，之后會受到設置在動靜磨盤上的合金刀片切割而發生更加細致的粉碎，經過多次的研磨之后最終顆粒大小滿足標準要求，并且可以從出料口順利排出。為了保證顆粒的粒徑、含水量等標準，需要在粉碎過程中加入一定量的水分。此種臥式淹沒粉碎裝置具有結構緊湊、占地面積小等特點，同時可以確保進出料的連續性，能夠對破碎粒徑進行調節，具有節能環保等特點。

采用此種工藝流程所用設備的核心部件為螺旋給料裝置，此裝置主要包括如下幾部分機構：螺旋給料裝置、螺旋軸驅動電機減速機，連接電機減速機與螺旋軸的聯軸器， 給料螺旋殼體， 安裝在給料螺旋殼體之上的進料漏斗、安裝在螺旋軸之上的支撐軸承等機構等等，其中螺旋給料裝置主要包括螺旋葉片、螺旋軸等等，可以按照物料之間的差異來設定針對性的進料斗，對于常規物料來說，由于其粘度相對較小因此能夠直接進料，而粘度較大的物料進料時則需要設置攪拌裝置，對于進入到料斗內的物料進行不斷攪拌，保證其流動性。另外，在給料螺旋殼體上要設置靜磨盤，并且在其對面設置動磨盤，兩者之間設置出料箱，要將出料箱和靜磨盤之間進行固定，為了避免發生滲漏，需要在出料箱和動磨盤間設置填料密封。同時，驅動軸是整個裝置的核心部分，其一端尾部連接有帶輪，動磨盤通過固定裝置安裝到驅動軸上，之后將其整體安裝到動磨盤調節裝置上。

動磨盤調節裝置主要包括如下幾部分：外殼、可旋螺紋套（設置在外殼上）、鎖緊螺母、支撐軸承等等。動磨盤驅動裝置會產生驅動力，帶動皮帶使得驅動軸發生轉動，從而帶動動磨盤的運動。整體結構如圖1 所示。

圖1 設備結構簡圖

利用此種結構的粉碎裝置可以充分發揮其結構特性，從而對大粒徑塊狀物料進行粉碎，較大顆粒的廢料可以從進料口投入到螺旋給料裝置殼體中，通過螺旋軸的作用使得物料被推入到靜磨盤與動磨盤所形成的通道之間，動磨盤在驅動力的作用下會發生偏心轉動，這樣就會造成通道縫隙的改變，就會造成不同頻次、不同角度對塊狀物料的擠壓研磨。在經過首道研磨之后，相對較大的粒徑塊狀物會從通道被排出，之后會受到設置在動靜磨盤上的合金刀片切割而發生更加細致的粉碎，經過多次的研磨之后最終顆粒大小滿足標準要求，并且可以從出料口順利排出。在運行過程中，靜磨盤始終保持靜止，而動磨盤受到皮帶輪帶動產生高速旋轉，從而造成物料的擠壓研磨。為了能夠針對不同粒徑的顆粒進行研磨，往往通過調節動磨盤螺紋套來達到想要設定的通道尺寸，并且能夠保證合金刀片的標準間隙，最終實現想要達到的粒徑尺寸。正是采取了較為特殊的結構，所以此研磨機可以對多種物料進行研磨，并且能夠滿足干、濕物料的粉碎研磨要求。相對有傳統設備來說，此研磨破碎裝置主要利用的是動靜磨盤相對運動實現研磨的目標，其整體結構較為簡單，運行過程不會受到過多因素的影響，具有較好的粉碎效果。可以保證完成粉碎的物料可以順利從出料箱排除，并且通過簡單的調節就能夠得到不同粒徑的顆粒，具有較大的靈活性。通過該裝置的應用，能夠實現物料的回收利用，能夠有效解決PTA物料不便粉碎研磨的問題。

3 結束語

上述所述工藝方法已經應用到很多PTA 的生產當中，從相應調查數據可知，1.2×106t 的PTA裝置需要配置20 臺以上的反應釜，按照結晶厚度20～100 mm、檢修期12 個月進行計算，可知每一年需要清理150 t 積料，而在設備檢修時被沖走的物料能夠達到100 t/年，所以每一年要處理廢料250 t。采用上述措施能夠有效回收利用這些廢料，大大降低成本，同時也能夠避免廢料排出而引發的環境污染。