專利名稱：高效回收利用pta裝置精制母液的簡易系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，屬化工 和環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
PTA(精對苯二曱酸)裝置的精制單元是以水為溶劑，將粗對苯二曱酸(CTA ) 經(jīng)打漿加熱溶解后進(jìn)入精制反應(yīng)器，在催化劑存在下，用氫氣(H2).使?jié){料中 主要雜質(zhì)對羧基苯曱醛(4-CBA )還原成可溶于水的對曱基笨曱酸(p-TA ),再 通過結(jié)晶、過濾或離心分離、干燥等工藝過程，制得產(chǎn)品精對笨二甲酸(PTA)。 在TA過濾或離心分離過程中，分離出大量的水溶液(精制母液)，此溶液中含 有TA、 p-TA、 HAC和少量催化劑(cat )、 4-CBA以及其它金屬離子，傳統(tǒng)的PTA 裝置中的精制母液是直接排入污水處理場，不對其中的有用成分和水進(jìn)行回 收，由此造成裝置的物耗、能耗高，并給污水處理帶來困難。
隨著社會發(fā)展，人們環(huán)保意識增強(qiáng)，同時企業(yè)為降低成本、提高.產(chǎn)品竟?fàn)?力，迫切需要降低物耗、減少能耗。近年來，PTA裝置大都增設(shè)精制母液回收 設(shè)施，采用各種濾機(jī)將母液中TA、 p-TA回收利用，使產(chǎn)品物耗降低、減輕污 水處理壓力。這些回收設(shè)施雖然都有一定實效，但對有用成分的回收不完全， 裝置仍有含較多TA、 p-TA及其它雜質(zhì)的大量污水外排，對環(huán)境造成污染。
為提高精制母液中有用成分和水的回收利用率，中國200710044416. 3號 實用新型專利申請案公開了 一種PTA精制廢水的綜合處理利用方法，這種方法 可以結(jié)合原有PTA生產(chǎn)裝置及PTA回收系統(tǒng)進(jìn)行，包括以下步驟(A)將PTA 精制廢水冷卻降溫低于60度后，引入一級膜分離裝置進(jìn)行分離，截留的濃縮液引入到原有PTA回收系統(tǒng)回收FTA,濾出液進(jìn)入B步驟處理；(B )將步驟 (A)所得濾出液引入二級膜分離裝置進(jìn)行分離，截留的濃縮液進(jìn)入(D)步驟 處理，濾出液直接回用，或進(jìn)入(C)步驟處理；(C)將步驟B所得濾出液引 入水回收離子交換系統(tǒng)，進(jìn)一步去除微量離子后達(dá)到去離子水水質(zhì)要求，作為 工藝水回用到生產(chǎn)；(D)將步驟(B)所得濃縮液經(jīng)預(yù)處理后引入催化劑回收 離子交換系統(tǒng)，對鈷錳離子進(jìn)行吸附，吸附飽和后經(jīng)過解析得到高濃度的鈷錳 溶液，回收其中的鈷錳催化劑。所述的一級膜分離裝置采用不銹鋼膜或陶覺膜 或浸沒式膜組，膜的過濾孔徑選用范圍為10 - 1000nm;所述的二級膜分離裝 置采用高分子膜，其對硫酸鎂截留率在90%以上；所述的高分子膜為反滲透 膜或納濾膜；所述的水回收離子交換系統(tǒng)包括陽離子交換柱和陰離子交換柱， 離子交換柱的流速控制在1 - 8BV;所述的催化劑回收離子交換系統(tǒng)選用螯合 樹脂或強(qiáng)酸性樹脂或陽離子樹脂對鈷錳進(jìn)行吸附，樹脂吸附飽和后用酸進(jìn)行洗 脫和再生。該專利申請在很大程度上提高了精制母液中TA、 p-TA、鈷、錳和 水的回收利用率，并且處理后的水凈化程度比較高，回用范圍廣，但由于采用 了多級膜分離技術(shù)，特別是第二膜處理采用反滲透等高耗能的處理方式，因此 電力消耗大，設(shè)備復(fù)雜，投資大，運(yùn)行成本高，影響了其在實際中特別是電力 短缺地區(qū)的推廣應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型提供了高效回收利用PTA裝置精 制母液的簡易系統(tǒng)，該系統(tǒng)在滿足高效回收利用精制母液中的有用成分的同 時，大幅度簡化了處理工藝，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，特別是取消了現(xiàn)有技術(shù) 下的反滲透等高耗能步驟，降低了投資成本和運(yùn)行費用，不僅環(huán)保節(jié)能，而且 還提高了經(jīng)濟(jì)效益。本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是
一種高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、超濾系 統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)和干燥機(jī)噴淋塔，所述換熱系統(tǒng)包括第一換熱器和冷卻裝置， 所述離子交換系統(tǒng)包括第 一 離子交換單元和第二離子交換單元，所迷第 一換熱 器的放熱介質(zhì)出口連接冷卻裝置的放熱介質(zhì)進(jìn)口 ，所述冷卻裝置的放熱介質(zhì)出 口連接所述超濾系統(tǒng)的進(jìn)口 ，所述超濾系統(tǒng)的超濾濾出液出口連接第一離子交 換單元的進(jìn)口，所述第一離子交換單元的出口連接第二離子交換單元的進(jìn)口， 所述第二離子交換單元的出口連接所述第一換熱器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口，所述第一
換熱器的吸熱介質(zhì)出口連接干燥機(jī)噴淋塔的噴淋管道。
所述第一換熱器的放熱介質(zhì)進(jìn)口連接精制母液管道，所述冷卻裝置的吸熱 介質(zhì)進(jìn)口和吸熱介質(zhì)出口可接入冷卻風(fēng)管道或冷卻水管道，所述超濾系統(tǒng)的超 濾濃縮液出口連接氧化單元的氧化反應(yīng)器進(jìn)料管道，所述第一離子交換單元的 脫吸液出口耳連接氧化單元的氧化反應(yīng)器進(jìn)料管道，所述第二離子交換單元的 脫吸液出口連接污水處理系統(tǒng)，所述干燥機(jī)噴淋塔的噴淋液排放口可連接精制 系統(tǒng)循環(huán)溶劑管道。
所述超濾系統(tǒng)優(yōu)選錯流濃縮結(jié)構(gòu)，并設(shè)有多個用于錯流濃縮的循環(huán)泵，所 用濾材優(yōu)選燒結(jié)金屬涂附Ti02膜結(jié)構(gòu)濾材，其過濾精度為50 - 100納米。
所述超濾系統(tǒng)可以設(shè)有超濾濃縮液罐，所述超濾濃縮液罐內(nèi)帶有攪拌器。
所述超濾系統(tǒng)還可以設(shè)有超濾濾出液罐。
所述超濾系統(tǒng)的超濾濾出液出口和所述第 一 離子交換單元進(jìn)口之間的連 接管道上可以設(shè)有加熱器，所述加熱器優(yōu)選低壓蒸汽加熱器。
所述離子交換系統(tǒng)優(yōu)選連續(xù)離子交換系統(tǒng)，所述第 一 離子交換單元是可以 選擇吸附Co、 Mn離子的離子交換單元，所述第二離子交換單元是可以廣譜吸附Fe、 Ni、 Na等各種金屬離子的離子交換單元，所述第一離子交換單元可以 設(shè)有脫吸液罐。
所述第 一 離子交換單元和第二離子交換單元分別設(shè)有用于離子交換樹脂 再生的HBr輸入管口和HC1輸入管口等漂洗和再生用液體的輸入管口 。
本實用新型的有益效果是與PTA生產(chǎn)系統(tǒng)配套整合，實現(xiàn)了精制母液中 大部分水和其它有用物料的回用，大幅度減少了污染物的排放量，節(jié)省了PTA 的生產(chǎn)成本，特別是本實用新型根據(jù)PTA生產(chǎn)過程中的各種物料平衡關(guān)系，通 過合理的回用方式，在不降低PTA品質(zhì)的前提下簡化了精制母液的處理工藝， 避免了對精制母液的過度凈化，由此大幅度減少了精制母液處理中的能耗，降 低了精制母液的處理成本，提高了精制母液回用的投資效益，經(jīng)初步估算，投 資回收期約為2年，明顯低于現(xiàn)有技術(shù)。

圖1是本實用新型的工藝原理圖2是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工藝流程示意圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型的具體實施可依據(jù)上述技術(shù)方案，不再一一 贅述。僅就本實用新型的特點和主要內(nèi)容結(jié)合工藝過程說明如下 基本思路
在目前的PTA生產(chǎn)技術(shù)下，精制母液主要雜質(zhì)包括TA 0. 5 ~ 1%、 p-TA ~ 0.2%以及少量的HAC、 4CBA、 Co離子、Mn離子和其它金屬離子。在這些雜質(zhì) 中，TA、 p-TA、 Co離子、Mn離子等都是在PTA生產(chǎn)中有用的物質(zhì)，因此，根 據(jù)生產(chǎn)工藝的具體要求和生產(chǎn)過程的物料平衡，精制母液經(jīng)過適度處理，可將 能回收的物料、重金屬及水，階梯式回用于相關(guān)工藝單元，而不需要將這些有用物料都凈化掉再進(jìn)行水的回用。
因此，本實用新型改變了現(xiàn)有技術(shù)對精制母液過度凈化的做法，根據(jù)PTA 生產(chǎn)各工藝過程的實際需要，將精制母液只進(jìn)行適度的處理，在處理后的精制 母液符合生產(chǎn)工藝要求時就送入生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行回用，由于不同生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)對 回用精制母液的要求不同，因此在精制母液的處理過程中選擇了合理適度的處 理步驟，使得在精制母液的處理過程中能夠階梯式滿足不同生產(chǎn)過程的要求， 不斷被引入生產(chǎn)系統(tǒng)，特別是由于不再對精制母液進(jìn)行耗能很高的反滲透處 理，極大地減少了精制母液處理的能耗和處理成本，同時也大幅度降低了精制 母液處理的投資。
才艮據(jù)申請人的實驗，送入氧化單元的超濾濃縮液的含固量優(yōu)選為15-20 %，過低的含固量將對PTA產(chǎn)生不利影響，而過高的含固量將明顯地增大超濾 費用；經(jīng)過離子交換后直接回用于精制系統(tǒng)的離交后液的比例可以是離交后液 總量的80。/。左右。超濾濾出液中的主要雜質(zhì)含量一般應(yīng)控制在TA: 0. 01-0. 02 %、 p-TA: 0. 07 — 0. 08 %、 HAC: 0. 02 — 0. 03 %、 4CBA: 0. 0001 - 0. 0002 %、 Co離子0. 0015 — 0. 002 %、 Mn離子0. 0015 — 0. 002 %、 Fe、 Ni、 Na其 它金屬離子0.0005 - 0.001 %;離交后液中的主要雜質(zhì)含量一般應(yīng)控制在 TA: 0. 01 — 0. 02 %、 p-TA: 0. 07 — 0. 08 %、 HAC: 0. 02 — 0. 03 %、 4CBA: 0. 0001 —0. 0002 %、 Co離子0, 0002 — 0. 0003 %、 Mn離子0. 0002 — 0. 0003 %、 Fe、 Ni、 Na其它金屬離子0.00005 - 0.0001 %;經(jīng)過第一換熱器后的離交 后液應(yīng)按照精制系統(tǒng)的水平衡和物料平衡確定分別送入干燥機(jī)噴淋塔和外排 (一般是送入污水處理廠進(jìn)行污水處理)的比例， 一般外排的離交后液量可占 離交后液總量的15-25%左右。在上述參數(shù)下，釆用本實用新型的處理和回 用方式，不會對PTA生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生不利影。根據(jù)實際情況，還可以在本實用新型各處理設(shè)備之間的連接管道或處理設(shè) 備的出口上設(shè)置旁路管道，以便將被處理液體引出后加以利用，這些利用可以 采用任意適宜的現(xiàn)有技術(shù)或其它可能的技術(shù)。
主要技術(shù)
本專利的主要處理工藝是采用超濾技術(shù)回收TA、 p-TA細(xì)微顆粒，采用離 子交換技術(shù)回收Co離子、Mn離子并且消除其它金屬離子，將處理后含有一定 TA、 p-TA成分的水回用于適宜的生產(chǎn)工藝，而不是采用進(jìn)一步的凈化方式徹 底去除這些雜質(zhì)。超濾系統(tǒng)中的濾材為燒結(jié)金屬涂附Ti02膜，精度可達(dá)50~ 100納米(nm),過濾方式為錯流濃縮，這種過濾濃縮方式的回收率較高，濃 縮液含固量15-20%,可直接回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，操作也相對容易。對超濾后濾 液，再采用離子交換樹脂將濾液中催化劑鈷(C0)、錳(Mn)選擇吸附，然后 用HBr水溶液脫吸，脫吸液(Cat)返回生產(chǎn)系統(tǒng)使用。脫除Co、 Mn金屬后的 濾出液，再經(jīng)一次離子樹脂吸附，去除其它金屬離子(Fe、 Ni、 Na等)，然后 根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的需求量，將二次離子交換后的超濾濾出液的~ 80 %量直接返回 精制系統(tǒng)使用，另外~20%量根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量及系統(tǒng)水平衡決定外排量大小，排 出液進(jìn)入污水處理場。
主要工藝流程
PTA裝置精制單元分離的過濾廢水(精制母液)，經(jīng)過換熱及冷卻降溫至設(shè) 計溫度后，進(jìn)入不銹鋼膜超濾分離裝置，通過循環(huán)泵加壓濃縮過濾。不銹鋼膜 分離裝置截留廢水中結(jié)晶析出的TA和p-TA懸浮固體,截留懸浮固體形成的濃 縮液收集在超濾濃縮液儲罐，再以泵送到PTA裝置氧化單元回收利用。不銹鋼 膜分離裝置濾出清液進(jìn)入到濾出液罐，然后通過泵送入加熱器，使其溫度微升 后進(jìn)入連續(xù)離子交換催化劑回收系統(tǒng)。離子交換樹脂先對鈷錳離子進(jìn)行選擇吸附富集，吸附飽和后用稀HBr水溶液進(jìn)行解析，獲得鈷錳催化劑溶液，解析液 進(jìn)入催化劑罐，再以泵送到氧化系統(tǒng)回用。離子交換樹脂出水再次經(jīng)二次離子 交換樹脂，對其它金屬離子吸附，然后用稀鹽酸脫吸，解吸液排入污水處理。 脫除金屬離子的液流先進(jìn)入離交后液體罐，再以輸送泵送出，經(jīng)換熱器和100 。C左右的精制母液換熱使其溫度上升至~ 72°C , ~ 80 %的液流進(jìn)入干燥機(jī)淋洗 塔噴淋，返回精制系統(tǒng)使用，根據(jù)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)及水平衡情況，~20%的液流排入 污水處理。
對于超濾膜系統(tǒng)定期進(jìn)行沖洗和化學(xué)清洗，沖洗和清洗廢水排放；對離子 交換系統(tǒng)定期進(jìn)行漂洗以及酸、堿再生，再生廢水排放。 實施示例
精制母液經(jīng)閃蒸后溫度降至IO(TC左右，此時母液中P-TA濃度在2000 ~ 2500PPM, TA含量大約為0. 5 ~ 1. 0%Wt,經(jīng)換熱器與離交后液體熱交換，使其溫 度降至 72。C，再經(jīng)冷卻器用循環(huán)冷卻水冷卻，使母液降溫至40~45匸，此時 母液中P-TA大約有65%析出，TA基本完成析出(95%以上)，母液含固量大約 在0. 6 ~ 1. 0%Wt。冷卻后母液經(jīng)母液罐以泵送入不銹鋼膜超濾系統(tǒng)，并以循環(huán) 泵使其循環(huán)過濾濃縮，濃縮至含固量16 18Wt時，濃縮液抽出，排至帶攪拌 的濃縮液罐，而后以泵送至氧化單元回收利用。超濾系統(tǒng)濾出液則進(jìn)入濾出液 罐，再以泵送到加熱器用低壓蒸汽加熱，使其升溫至45。C左右進(jìn)入連續(xù)離子 交換催化劑回收系統(tǒng)的第一離子交換單元，通過離子交換樹脂先選擇性地吸附 鈷錳金屬離子，吸附飽和的樹脂用HBr水溶液解吸，解析液經(jīng)催化劑罐以泵送 回氧化系統(tǒng)循環(huán)使用。脫除Co、 Mn離子后物流進(jìn)入二次離子樹脂交換柱(第
二離子交換單元)，對其它金屬離子吸附，并以稀鹽酸脫吸，含金屬離子脫吸 液排往污水處理。離交后液體以泵送出，送入換熱器與閃蒸后IO(TC的精制母
10液進(jìn)行熱交換，使其升溫至70~75°C, ~80%量送入干燥機(jī)淋洗塔，返回精 制系統(tǒng)，其余20 %量排往污水處理。
超濾、離子交換系統(tǒng)均有反沖洗設(shè)施，定期用酸、堿、除鹽水清洗防堵， 洗液也排到污水處理。
權(quán)利要求1.一種高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，其特征在于包括換熱系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)和干燥機(jī)噴淋塔，所述換熱系統(tǒng)包括第一換熱器和冷卻裝置，所述離子交換系統(tǒng)包括第一離子交換單元和第二離子交換單元，所述第一換熱器的放熱介質(zhì)出口連接冷卻裝置的放熱介質(zhì)進(jìn)口，所述冷卻裝置的放熱介質(zhì)出口連接所述超濾系統(tǒng)的進(jìn)口，所述超濾系統(tǒng)的超濾濾出液出口連接第一離子交換單元的進(jìn)口，所述第一離子交換單元的出口連接第二離子交換單元的進(jìn)口，所述第二離子交換單元的出口連接所述第一換熱器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口，所述第一換熱器的吸熱介質(zhì)出口連接干燥機(jī)噴淋塔的噴淋管道。
2. 如權(quán)利要求1所述的高效回收利用PTA裝置精制母液的筒易系統(tǒng)，其 特征在于所述第一換熱器的放熱介質(zhì)進(jìn)口連接精制母液管道，所述冷卻裝置的 吸熱介質(zhì)進(jìn)口和吸熱介質(zhì)出口接入冷卻風(fēng)管道或冷卻水管道，所述超濾系統(tǒng)的 超濾濃縮液出口連接氧化單元的氧化反應(yīng)器進(jìn)料管道，所述第一離子交換單元 的脫吸液出口連接氧化單元的氧化反應(yīng)器進(jìn)料管道，所述第二離子交換單元的 脫吸液出口連接污水處理系統(tǒng)，所述第二離子交換單元出口和所迷第 一換熱器 吸熱介質(zhì)出口管道接入精制系統(tǒng)的干燥機(jī)淋洗塔噴淋管道，所述第二離子交換 單元出口和所述第一換熱器吸熱介質(zhì)出口管道接入污水處理系統(tǒng)，所述干燥機(jī) 噴淋塔的噴淋液排放口連接精制系統(tǒng)循環(huán)溶劑管道。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)， 其特征在于所述超濾系統(tǒng)優(yōu)選錯流濃縮結(jié)構(gòu)，并設(shè)有多個用于錯流濃縮的循環(huán) 泵，所用濾材優(yōu)選燒結(jié)金屬涂附Ti02膜結(jié)構(gòu)濾材，其過濾精度為50 - 100納 米。
4. 如權(quán)利要求3所述的高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，其特征在于所述超濾系統(tǒng)設(shè)有超濾濃縮液罐和超濾濾出液罐，所述超濾濃縮液罐 內(nèi)帶有攪拌器，所述超濾系統(tǒng)的超濾濾出液出口和所述第一離子交換單元進(jìn)口 之間的連接管道上設(shè)有加熱器，所述加熱器為低壓蒸汽加熱器。
5. 如權(quán)利要求4所述的高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，其 特征在于所述離子交換系統(tǒng)為連續(xù)離子交換系統(tǒng)，所述第 一 離子交換單元是可 以選擇吸附Co、 Mn離子的離子交換單元，所述第二離子交換單元是可以廣語 吸附Fe、 Ni、 Na等各種金屬離子的離子交換單元，所述第一離子交換單元可 以設(shè)有脫吸液罐，所述第一離子交換單元和第二離子交換單元分別設(shè)有用于離 子交換樹脂再生的HBr輸入管口和HC1輸入管口等漂洗和再生用液體的輸入管
專利摘要本實用新型涉及一種高效回收利用PTA裝置精制母液的簡易系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)和干燥機(jī)噴淋塔，所述換熱系統(tǒng)包括第一換熱器和冷卻裝置，所述離子交換系統(tǒng)包括第一離子交換單元和第二離子交換單元，所述第一換熱器的放熱介質(zhì)出口連接冷卻裝置的放熱介質(zhì)進(jìn)口，所述冷卻裝置的放熱介質(zhì)出口連接所述超濾系統(tǒng)的進(jìn)口，所述超濾系統(tǒng)的超濾濾出液出口連接第一離子交換單元的進(jìn)口。本實用新型大幅度簡化了處理工藝，降低了投資成本和運(yùn)行費用，節(jié)省了能耗，不僅有利于環(huán)保節(jié)能，而且還提高了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C02F1/44GK201367378SQ200920106088
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者周華堂, 姚瑞奎, 莼 張, 李利軍, 羅文德, 駿 袁, 陳孟和 申請人:中國紡織工業(yè)設(shè)計院