金属烧结过滤器在PTA 母固回收系统的应用

李艳芬，马法赫，李大伟

（1.摩恩达（集团）上海流体设备工程有限公司，上海 200051；2.太仓港协鑫发电有限公司，江苏 太仓 225433；3.凡闰司（上海）流体技术有限公司，上海 201616）

随着PTA 行业的迅猛发展，PTA 已处于快速发展的高潮期，而不断扩大的产能必将带来激烈的竞争。近年来，各PTA 工厂都致力于节能降耗，提高企业的竞争力。而PTA 母固回收系统是整个PTA 行业降耗的经典案例，原因在于PTA 工厂第一段固液分离所产生的母液是最大的一股工艺废水量，该废水含有0.2%～0.3%wt 的对苯二甲酸和0.2%～0.3%wt 的对甲基苯甲酸，回收价值高；同时该股废水是废水处理厂最大的一股COD 来源。为回收该股废水中的对甲基苯甲酸等有机固体，促使了PTA 母固回收技术的产生[1]。

1 母固回收技术简介

1.1 过滤工艺原理

过滤系统采用进口多孔金属烧结滤芯，滤芯分对称结构和不对称结构，孔径为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10、20、40、100μm 不等。基于多年的PTA 应用工艺经验以及大量的实验测试结果，选用0.5μm 滤芯能过滤出大量的TA 固体，并形成均质的滤饼，且很容易反洗掉。

过滤器分内过滤和外过滤两种设计。过滤过程，母液经进料阀由过滤器底部进入过滤器，在锥形物料收集器中环向循环，使得固体颗粒在液相中均匀分布。液体在滤芯中均匀流动，由于表面过滤作用，绝大多数TA 固体颗粒会在金属粉末烧结滤芯的表面被截留，过滤工序完成后形成质量均等的滤饼，而滤清液经滤芯流出过滤器。过滤器特有的流体动力学设计使得固体非常均匀地形成滤饼，因此反洗效果好，从而保证系统长期稳定的运行。

由于温度对TA在水溶液中的溶解性影响很大，温度变化速率与溶解/结晶速率线性关系上不一致，系统采用精确温度与动力学温度相转化的工艺技术来控制过滤、反洗工序中的温度趋势，以确保在滤芯内部无TA 晶体残留。

由于多孔金属滤芯很薄，可能偶尔会有小颗粒堵塞滤孔，但是使用反洗工序能很容易地清理滤芯并解决堵塞的问题。过滤系统采用全自动控制，成本低而且效率高。

根据金属粉末烧结过滤器的性能及过滤原理进行设计[2]：

（1）采用表面过滤技术，TA 固体颗粒停留在多孔金属滤芯的表面，从而避免了因TA 固体颗粒比较黏容易渗透到过滤孔中，减少粘性有机固体浆料对过滤元件的堵塞。

（2）预涂敷“搭桥”，利用控制初始流速确保滤芯表面形成初滤层，作为过滤过程中的第一层滤膜，防止固体颗粒渗透到过滤介质内部造成堵塞，导致过滤器运行周期缩短。

（3）采用适当压力的惰性气体进行滤饼干燥，减少滤饼含水率，以保证回收的固体浆料对氧化单元不产生影响。

（4）采用气体加压和酸洗的方式进行反冲洗，确保滤芯表面的滤饼脱离，延长母固回收系统程序的运行周期，减少碱洗的频率。

1.2 工艺流程简述

母液中含有微量TA 固体和PT 酸颗粒的悬浮液，一般悬浮液固体浓度为：精制段0.5%～1.0%，氧化段0.8%～1.5%，通过过滤，回收母液中的悬浮有机固体以降低物耗。悬浮液中的固体过滤下来，滤液送至母液蒸发罐，滤饼送至浆料接收罐。

根据处理物料量，过滤系统可以采用单台过滤器运行或多台过滤器并联运行，过滤器采用间歇操作。多台并联运行时，若有1 台处于反洗或待过滤阶段时，其余处于在线过滤状态。整个工艺过程可分为3个阶段：预涂敷，过滤，加压反洗和酸洗。

第一步：预涂敷。母液经泵提升，以较小流速从过滤器底部引入，直至充满罐体。

第二步：过滤。母液按照设定的流量引入过滤器，滤清液从过滤器顶部排入下一工序。滤饼在滤芯内表面形成。随着滤饼厚度的增加，管板两侧的压差上升，当过滤器压差或时间达到设定值时，关闭进料阀，停止母液进料。

第三步：加压反洗和酸洗。过滤完成后关闭滤清液出口阀，打开上部反洗进气阀，引入惰性气体，当压力达到设定值时，打开底部卸料阀，用惰性气体推动滤清液或醋酸将滤饼反冲进入下面的浆料接受罐，由泵送至氧化单元回用。

过滤器运行一段时间后，金属膜受到一定程度的污染，过滤效率降低，此时，需要通过碱洗再生。整个碱洗过程包括碱洗、除盐水清洗和酸洗。所排的碱液、清洗水进废水处理系统。整个碱洗过程均为全自动控制。

2 金属粉末烧结过滤器的优点

（1）过滤精度高，99.99%以上的固体颗粒会被留在介质表面；

（2）耐温性能好，金属烧结粉末可以承受极高的温度，特种高温合金耐温可以达到982℃；

（3）过滤元件的材质种类多，有钛、镍、铜、SUS304L、SUS316L、蒙 乃 尔 合 金、INCONEL、HASTELLOY 等40 多种；

（4）抗腐蚀性能强，可以耐强酸强碱；

（5）超强的机械强度，具有一定的抗压、抗拉伸强度、不易损坏，性能稳定；

（6）再生效果好，使用寿命长：部分特种合金产品质量保证期为10年；

（7）通过加压干燥，金属粉末烧结过滤器过滤效果能够确保滤饼含水率满足生产要求。

3 母固回收效益评估

按照母液进水指标300t·h-1，固含量0.6%计算，其中含TA 和PT 酸等可以回用的有机物为1.8t·h-1，一年运行8000h，可以回收有机物14400t。回收的有机物价格按7000 元·t-1，一年的回收收益为1 亿元人民币。

辅助经济效益：可回用70%左右的水量，既减少了后续生化处理的水量和COD 排放量，也减少了纯水系统的投资。

[1]赵会玉，袁乃金.翔鹭石化PTA 精制母固回收系统应用[C].中国PTA 行业2011年年会论文集.

[2]李海潮.PTA 精制母液新过滤工艺技术探讨[C].PTA 行业协会论文集，2006.