PTA精制单元母液回收工艺的改进

李淑红

(中国石化集团洛阳石油化工工程公司,河南洛阳 471003)

PTA精制单元母液回收工艺的改进

李淑红

(中国石化集团洛阳石油化工工程公司,河南洛阳 471003)

分析了精对苯二甲酸(PTA)精制单元母液回收工艺存在的问题,即原工艺中母固回收存在过滤率低、滤布易破损、滤饼质量差等问题;提出了 PTA精制单元母固回收改进工艺,采用金属粉末烧结滤芯作为PTA精制母液回收的过滤材料。结果表明:采用改进工艺精制母液中有机物颗粒的回收率达到 96%～98%,PTA的对二甲苯单耗降低了 2～3 kg/t,外排污水的化学耗氧量由原工艺的 7 000μg/g降至 2 400 μg/g,滤后母液回用率 30%,PTA产品节约成本 30.96元 /t。

精对苯二甲酸 精制 母液回收 过滤 滤芯

目前,中国石化股份有限公司洛阳分公司(简称洛阳分公司)精对苯二甲酸 (PTA)装置中精制单元的生产工艺需要使用大量脱离子水作为溶剂。大部分脱离子水以母液形式离开主工艺流程。由于母液中含有反应副产物,原设计中设有母固回收单元,将母液中的有机物回收,以减少对二甲苯(PX)的单耗,除去有机物后的母液作为污水排至装置外。装置脱离子水的消耗主要是变成精制污水外排,脱离子水单耗设计值每吨 PTA为2～3 t。精制污水是 PTA装置污水的主要来源,具有流量大、化学耗氧量 (COD)高、固含量高和难以处理的特点,通过对 PTA精制单元母液回收工艺改造,采用新型过滤单元,调整过滤工艺参数,减少了污水量,达到节能减排效果。

1 PTA精制单元母液回收原工艺

从图 1可看出,母固过滤系统是母固回收单元的核心部分,采用布质滤袋过滤,存在如下问题。

图 1 PTA装置母固回收单元流程Fig.1 Flow chart of liquor recovery unit of PTA plant

(1)布质滤袋精度较低,有机颗粒回收率50%左右,污水中固含量高,COD值高,PX耗量大;

(2)布质材料在耐酸碱腐蚀和耐压差方面有局限性,运行周期较短,经常出现滤布破损现象;

(3)滤饼质量差、水含量超标,长时间运行造成氧化配料罐水含量升高,影响氧化反应系统的正常运行;

(4)精制母液中具有粘性的有机颗粒极易堵塞滤布的滤孔,导致滤布内外压差陡然升高、滤布频繁脱落、系统频繁碱洗。

实际操作过程中,母固回收单元一直不能正常应用,未回收有机物的精制母液直接作为污水排出,造成污水流量增大、COD升高,同时 PX单耗增加,见表 1。

表 1 PTA装置污水量及处理费用Tab.1 Sewage quantity and treatment expense of PTA plant

以 2004年为例,2004年 PTA污水量为 1 000 kt,污水中由精制母液带入的有机颗粒将达3 040 t,这些污水COD值平均为 7 000μg/g,污水处理费用为 12元 /t,远高于其他化工装置和炼油装置污水处理的费用。显然,精制母液是污水的主要来源,将这部分母液进行处理,可有效降低污水处理的难度,减少污水处理费用。

2 改进后 PTA精制单元母固回收工艺

采用新型过滤元件,调整工艺操作参数和配套流程,改进后工艺流程见图 2。

图 2 改进后的 PTA母固回收单元流程Fig.2 Flow chart of innovated liquor recovery unit of PTA plant

新型过滤元件必须满足精制母固回收特有的要求:(1)过滤精度 0.2～0.5μm,能最大限度地回收有机物;(2)滤饼水质量分数应控制在30%～60%,以减小对氧化反应影响;(3)耐酸碱;(4)抗压差。过滤材料必须最小耐 0.2 MPa的压差;(5)滤饼易剥离;(6)可循环使用,使用寿命长。为保证装置的连续操作,过滤材料最低要满足装置连续使用7600h/a的要求。因此,对过滤材料进行筛选,如陶瓷滤芯、金属丝网滤芯、纳米纤维材料滤芯、金属粉末烧结滤芯,其中金属粉末烧结滤芯是最适合 PTA精制母液回收用的过滤材料。另外,用金属粉末烧结滤芯制成的过滤器可采用通入惰性气体的方式进一步降低滤饼的水含量;可用气体爆破法将滤饼剥离后排出。

3 改进工艺的工业应用

按照改进工艺流程采用金属粉末烧结滤芯制造成的过滤器,2004年抽取了 20 t/h的母液进行过滤试验,效果如下:(1)通过过滤器的精制母液中有机物颗粒的回收率达到 96%～98%。在只有约 1/4精制母液进行回收处理的情况下,PX单耗降低 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。

为减少污水外排量,进行了过滤后母液回用的试验,试验目的主要是考察母液回用率与产品PTA质量的关系,结果见表 2。

表 2 工艺改进后母液回用的 PTA产品质量指标Tab.2 Quality index of PTA product from recovered liquor after innovation

从表 2可以看出,在母液回用率小于 12.5%时,母液回用对产品质量无影响,当母液回用率达到 18.8%时,母液回用对产品质量无明显影响,但控制指标中对羧基苯甲醛含量有上升趋势。

2005年新增了 3台过滤器,全部母液都得到了处理。其效果为:(1)有机物颗粒的回收率达到 96%～98%,PTA的 PX单耗降低了 2～3 kg/t;(2)污水的COD值由原来的 7 000μg/g左右降至 2 400μg/g。从表 2还可见,随着母液回用率的增加,PTA中的对羧基苯甲醛含量升高,当回用率小于 37.5%时,产品质量合格。但为了有效控制产品质量,建议回用率采用 30%较适宜。

4 改进工艺的经济效益

以 325 kt/a PTA装置为例,使用改进工艺,滤后母液回用率按 30%计算,节约原料 PX 650 t/a,减少脱离子水消耗 182 kt,污水外排量减少 182 kt。按脱离子水价格 (含税)9.36元 /t,污水处理费 12元 /t,PX价格 (含税 )9 500元 /t(2004—2008年 5年均价)计算,每年节约成本 1 006.3万元,折合 PTA产品节约成本 30.96元 /t。

5 结论

a.PTA精制单元母液改进工艺采用金属粉末烧结滤芯制造成的过滤器过滤精度高、滤饼易剥离且水含量低、耐酸碱、抗压差、可循环使用。

b.采用改进工艺,污水中有机物颗粒的回收率达到 96%～98%,PTA的 PX单耗降低了2～3 kg/t,外排污水的COD值由原工艺的7 000μg/g左右降至 2 400μg/g左右,滤后母液回用率为30%。PTA产品可节约成本 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 文献识别码:B

1001-0041(2010)03-0056-02

2009-08-02;修改稿收到日期:2010-04-14。

李淑红 (1972—),女,高级工程师。从事石油化工工艺设计工作(lishh@lpec.com.cn)。