CN108358407B - Pta氧化残渣及污泥综合利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PTA氧化残渣及污泥综合利用系统及方法，其特征在于包括加热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元、污泥进料单元、污泥焚烧单元、余热利用单元、尾气净化单元；通过热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元将PTA氧化残渣中的粗苯甲酸精制成工业级苯甲酸；将精馏单元中产生的精馏残渣与PTA污泥通过污泥进料单元进料至污泥焚烧单元中进行焚烧，利用焚烧产生高热量供精馏单元、加热溶解单元、过滤脱水单元使用，同时回收焚烧后灰渣中的氧化钴锰。本发明在综合利用精馏残渣和PTA污泥的热值产生大量的热量供苯甲酸装置使用的同时，又回收了氧化钴锰，真正做到了资源循环再生和资源化综合利用。

Description

PTA氧化残渣及污泥综合利用系统及方法

技术领域

本发明涉及PTA氧化残渣及污泥综合利用系统及方法，特别适用于PTA行业固废处理领域。

背景技术

近年来国内PTA新建项目较多，且都是百万吨年产量的大装置，目前国内PTA产量已经达到每年4500万吨，每年要产生大量的PTA氧化残渣和污泥。氧化残渣是对二甲苯在PTA氧化反应过程中产生的副产物，而PTA污泥是PTA装置污水生化处理过程中产生的生化污泥，它们都属于废弃持久性有机污染物，对环境的污染极大。

实际生产中，PTA氧化残渣多采用焚烧法和掩埋法处理，有的企业甚至在简单的回收钴锰催化剂后，将其直接随废水排入污水处理厂。这些处理方法，不但浪费了残渣中有回收利用价值的组分，而且造成了严重的环境污染。

人们越来越多的认识到回收利用PTA氧化残渣的重要意义，并进行了相关研究，出现了很多相关的专利技术，如CN200910130543、CN200810062425、CN200710070570、CN200310103435、CN01127075、CN97103884等。CN200910130543公开了一种精对苯二甲酸废渣的资源化处理方法，得到苯甲酸、对苯二甲酸酯等化工产品和钴锰等稀有金属；CN200810062425公开了一种采用络合结晶从有色对苯二甲酸残渣中回收对苯二甲酸的方法；CN200710070570公开了一种采用高温水洗的方法来回收对苯二甲酸残渣中对苯二甲酸的方法；CN200310103435公开了一种采用甲酯化法来回收TA固体残渣中对苯二甲酸、间苯二甲酸和苯甲酸的方法；CN01127075公开了一种采用溶解、结晶和精馏来回收TA固体残渣中苯甲酸的方法；CN97103884公开了一种采用蒸发、精馏、萃取等来回收富含TA固体残渣废液中醋酸和催化剂钴锰的方法。

由于采用不同专利技术的PTA工厂产生的对苯二甲酸固体残渣的组成相差较大。因此采用分离提纯对所有组分逐一回收的方法非常困难，现有的专利技术都是针对某一特定组成的TA废渣开发的，所提及的具有回收价值的目标纯物质一般也只有一到两种，且存在分离成本过高、浪费能源、污染环境、回收效率低等问题，工业实施可行性不高。

发明内容

针对上述问题，本发明利用PTA氧化残渣中的粗苯甲酸精制成工业级苯甲酸过程中产生的精馏残渣与PTA污泥进行焚烧，这样在综合利用精馏残渣和PTA污泥的热值产生大量的热量供苯甲酸装置使用的同时，又回收了氧化钴锰，真正做到了资源循环再生和资源化综合利用。

本发明提供了一种PTA氧化残渣及污泥综合利用系统，其特征在于包括加热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元、污泥进料单元、污泥焚烧单元、余热利用单元、尾气净化单元；通过热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元将PTA氧化残渣中的粗苯甲酸精制成工业级苯甲酸；将精馏单元中产生的精馏残渣与PTA污泥通过污泥进料单元进料至污泥焚烧单元中进行焚烧，利用焚烧产生高热量供精馏单元、加热溶解单元、过滤脱水单元使用，同时回收焚烧后灰渣中的氧化钴锰。

进一步地，所述污泥焚烧单元包括特种流化床焚烧炉；所述特种流化床焚烧炉顶部有二燃室，在流化床悬浮段布置有一次风，在焚烧炉的稀相区底部布置有二次风，在流化床悬浮段中添加平均粒径0.5-1mm的石灰石，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置独特的适合PTA 污泥燃烧的风帽，所述风帽采用耐热钢材质，耐热温度1100℃以上，甚至高达1250℃，在布风板上设有排渣口，经过高温焚烧后的灰渣从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却排渣。

进一步地，余热利用单元包括导热油炉和蒸汽发生器；所述导热油炉通过特种流化床焚烧炉出来的烟气加热导热油由高温油泵输送到精馏单元作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统；所述导热油炉设置旁路，旁路上安装所述蒸汽发生器，部分或全部导热油可以从旁路进入蒸汽发生器；蒸汽发生器产生蒸汽送至加热溶解单元、过滤脱水单元作为热源利用，所述蒸汽优选为0.6MPa的饱和蒸汽。

进一步地，尾气净化单元包括急冷塔、活性炭、袋式除尘器；在急冷塔中，高温烟气与雾化喷淋水直接接触；通过活性炭吸附反应，从烟气中去除烟气中可能再生的二噁英类物质；在袋式除尘器中，烟气中的粉尘拦截后从烟气中去除，并以飞灰的形式从系统排出，被净化的烟气从除尘器排出，烟气排入大气。

进一步地，加热溶解单元包括加热溶解釜，将氧化残渣、水混合加入到加热溶解釜中加热至90～100℃，进行固液分离；冷却结晶单元包括结晶罐，将加热溶解釜的滤液加入结晶罐，冷却结晶后进行固液分离；过滤脱水单元将冷却结晶单元的浆料固液分离得到粗苯甲酸经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣。

进一步地，污泥进料单元通过使用管链输送机将精馏残渣送至料斗，经螺旋输送机给料送入特种流化床焚烧炉，通过柱塞泵将PTA污泥用打到特种流化床焚烧炉中完成进料；给料采用调速控制，PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合。

进一步地，精馏残渣与PTA污泥按1-3:1的比例加入到特种流化床焚烧炉。

本发明还提供一种上述PTA氧化残渣及污泥综合利用的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氧化残渣、水以一定比例加入到加热溶解釜中，对加热溶解釜加热至90～100℃，然后通过过滤机进行固液分离，分出的固态物质主要为粗苯二甲酸，滤液为粗苯甲酸溶液进入结晶罐，经过冷却结晶的浆料通过过滤机再次进行固液分离，滤液经过树脂吸附和解析后得到钴锰盐，过滤得到的粗苯甲酸滤饼经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣；

（2）将精馏残渣研磨成细粉状，通过管链输送机送至料斗，经螺旋输送机给料特种流化床焚烧炉，同时将PTA污泥用柱塞泵打到特种流化床焚烧炉，精馏残渣与PTA污泥按2-5:1的比例加入到特种流化床 焚烧炉，给料系统采用调速控制；

（3）PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合，进入焚烧炉后，与一次风混合燃烧，一次风进入流化床悬浮段，悬浮段温度达到1100℃以上，在焚烧炉稀相区底部布置有二次风，保证流动层温度的均匀和物料的充分完全燃烧，同时在流化床中添加了适量的 平均粒径0.5-1mm的石灰石作为脱酸剂进行脱酸处理，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置了独特的适合PTA 污泥燃烧的风帽 ，在布风板上设有排渣口，PTA污泥和精馏残渣中含有的钴锰金属经过高温焚烧后变成氧化钴锰灰渣，从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却至150℃以下排渣，冷却后的灰渣即氧化钴锰送至灰渣储罐储存待自然冷却后包装外售；

（4）余热利用单元由导热油炉和蒸汽发生器组成，特种流化床焚烧炉出来的烟气进入导热油炉，与导热油进行换热，加热后的导热油被高温油泵输送到苯甲酸精馏塔作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统，导热油炉设置旁路，旁路上安装蒸汽发生器，当导热油富余时，部分或全部导热油从旁路进入蒸汽发生器，蒸汽发生器由管层导热油部分及壳层软水 两部分组成：热油部分为高温导热油通过热油泵或直接由热载体加热炉进入蒸汽发生器的管束内，管内热量以一定流量、温度通过管壁将热量传递给管外壳程里的软水，将水加热，导热油被降温，循环使用，蒸汽发生器产生0.6MPa的饱和蒸汽送至加热溶解单元和脱水单元作为热源利用；

（5）导热油炉出口烟气进入尾气净化单元的急冷塔，在急冷塔中，高温烟气与雾化喷淋水直接接触，烟气可以在1秒钟内迅速由500℃降至200℃，烟气中可能再生的二噁英类物质通过活性炭吸附反应从烟气中去除，在袋式除尘器中，烟气中的粉尘（被拦截后从烟气中去除，并以飞灰的形式从系统排出，被净化的烟气从除尘器排出，烟气排入大气。

有益技术效果：

（1）本发明采用特种流化床焚烧方法处理精馏残渣和PTA污泥，在清洁燃烧处理的同时，又利用燃烧产生的热能产生高温导热油或蒸汽用于生产，对焚烧产生的焚烧残余物进行钴锰回收，真正实现PTA污泥处理的减量化、无害化、资源化。

（2）使用该技术不仅与现有多种工艺的PTA装置完全匹配，而且为PTA装置解决了后顾之忧，有利于工业化推广和实施，同时有益于PTA装置进一步提高经济效益，也为PTA氧化残渣和污泥的综合利用、变废为宝、保护环境做出了贡献。

（3）本发明将PTA（湿）污泥和精馏残渣焚烧采用了特种流化床焚烧炉，不要燃烧料进行预处理，并发现PTA污泥和精馏残渣按一定比例添加时能最大化实现燃烧热值，从而充分焚烧，充分利用了其自身的热值并加以循环利用。

（4）PTA污泥经过充分燃烧后达到减量化的极值并回收了污泥中的钴锰金属资源且解决了污泥填埋造成的二次污染问题。

附图说明

图1是本发明的PTA氧化残渣及污泥综合利用工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图1，通过实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种PTA氧化残渣及污泥综合利用系统，其特征在于包括加热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元、污泥进料单元、污泥焚烧单元、余热利用单元、尾气净化单元；通过热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元将PTA氧化残渣中的粗苯甲酸精制成工业级苯甲酸；将精馏单元中产生的精馏残渣与PTA污泥通过污泥进料单元进料至污泥焚烧单元中进行焚烧，利用焚烧产生高热量供精馏单元、加热溶解单元、过滤脱水单元使用，同时回收焚烧后灰渣中的氧化钴锰。

污泥焚烧单元包括特种流化床焚烧炉；所述特种流化床焚烧炉顶部有二燃室，在流化床悬浮段布置有一次风，在焚烧炉的稀相区底部布置有二次风，在流化床悬浮段中添加平均粒径0.5-1mm的石灰石，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置独特的适合PTA 污泥燃烧的风帽，耐高温达1100℃以上，在布风板上设有排渣口，经过高温焚烧后的灰渣从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却排渣。

余热利用单元包括导热油炉和蒸汽发生器；所述导热油炉通过特种流化床焚烧炉出来的烟气加热导热油由高温油泵输送到精馏单元作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统；所述导热油炉设置旁路，旁路上安装所述蒸汽发生器，部分或全部导热油可以从旁路进入蒸汽发生器；蒸汽发生器产生0.6MPa的饱和蒸汽送至加热溶解单元、过滤脱水单元作为热源利用。

尾气净化单元包括急冷塔、活性炭、袋式除尘器；在急冷塔中，高温烟气与雾化喷淋水直接接触，烟气可以在1秒钟内迅速由500℃降至200℃；通过活性炭吸附反应，从烟气中去除烟气中可能再生的二噁英类物质；在袋式除尘器中，烟气中的粉尘拦截后从烟气中去除，并以飞灰的形式从系统排出，被净化的烟气从除尘器排出，烟气排入大气。

加热溶解单元包括加热溶解釜，将氧化残渣、水混合加入到加热溶解釜中加热至90～100℃，进行固液分离；冷却结晶单元包括结晶罐，将加热溶解釜的滤液加入结晶罐，冷却结晶后进行固液分离；过滤脱水单元将冷却结晶单元的浆料固液分离得到粗苯甲酸经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣。

污泥进料单元通过使用管链输送机将精馏残渣送至料斗，经螺旋输送机给如特种流化床焚烧炉，通过柱塞泵将PTA污泥用打到特种流化床焚烧炉中完成进料；给料采用调速控制，PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合。

精馏残渣与PTA污泥按3:1的比例加入到特种流化床焚烧炉。

本实施例的PTA氧化残渣及污泥综合利用的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氧化残渣、水以3:1重量比加入到加热溶解釜中，对加热溶解釜加热至90～100℃，然后通过过滤机进行固液分离，分出的固态物质主要为粗苯二甲酸，滤液为粗苯甲酸溶液进入结晶罐，经过冷却结晶的浆料通过过滤机再次进行固液分离，滤液经过树脂吸附和解析后得到钴锰盐，二次过滤得到的粗苯甲酸滤饼经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣；

（2）将精馏残渣研磨成细粉状，通过管链输送机送至料斗，经螺旋输送机给料特种流化床焚烧炉，同时将PTA污泥用柱塞泵打到特种流化床焚烧炉，精馏残渣与PTA污泥按3:1的比例加入到特种流化床焚烧炉，给料系统采用调速控制；

（3）PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合，进入焚烧炉后，与一次风混合燃烧，一次风进入流化床悬浮段，悬浮段温度达到 1100℃以上，在焚烧炉稀相区底部布置有二次风，保证流动层温度的均匀和物料的充分完全燃烧，同时在流化床中添加了适量的 平均粒径0.5-1mm的石灰石作为脱酸剂进行脱酸处理，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置了独特的适合PTA 污泥燃烧的风帽 ，在布风板上设有排渣口，PTA污泥和精馏残渣中含有的钴锰金属经过高温焚烧后变成氧化钴锰灰渣，从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却至150℃以下排渣，冷却后的灰渣即氧化钴锰送至灰渣储罐储存待自然冷却后包装外售；

（4）余热利用单元由导热油炉和蒸汽发生器组成，特种流化床焚烧炉出来的烟气进入导热油炉，与275℃的导热油进行换热，导热油被加热到300℃，烟气温度降低到 500℃左右，加热后的导热油被高温油泵输送到苯甲酸精馏塔作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统，导热油炉设置旁路，旁路上安装蒸汽发生器，当导热油富余时，部分或全部导热油从旁路进入蒸汽发生器，蒸汽发生器由管层导热油部分及壳层软水 两部分组成：热油部分为高温导热油通过热油泵或直接由热载体加热炉进入蒸汽发生器的管束内，管内热量以一定流量、温度通过管壁将热量传递给管外壳程里的软水，将水加热，导热油被降温，循环使用，蒸汽发生器产生0.6MPa的饱和蒸汽送至加热溶解单元和脱水单元作为热源利用；

（5）导热油炉出口烟气进入尾气净化单元的急冷塔，在急冷塔中，高温烟气与雾化喷淋水直接接触，烟气可以在1秒钟内迅速由500℃降至200℃，烟气中可能再生的二噁英类物质通过活性炭吸附反应从烟气中去除，在袋式除尘器中，烟气中的粉尘（被拦截后从烟气中去除，并以飞灰的形式从系统排出，被净化的烟气从除尘器排出，烟气排入大气。

实施例2

与实施例1相同的工艺，除了精馏残渣与PTA污泥按1:1的比例加入到特种流化床焚烧炉。

实施例3

与实施例1相同的工艺，除了精馏残渣与PTA污泥按2:1的比例加入到特种流化床焚烧炉。

对比例1

与实施例1相同的工艺，除了精馏残渣与PTA污泥按0.5:1的比例加入到特种流化床焚烧炉。

对比例2

与实施例1相同的工艺，如果采用循环流化床代替特种流化床焚烧炉，精馏残渣无法燃烧。余热无法利用。

对比例3

与实施例1相同的工艺，除了不加入余热利用单元。

考察统计回收生产每吨工业级苯甲酸、氧化钴锰的能耗成本（元）、节约蒸汽量（t/h）。

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							能耗成本（元）	1094	1241	1141	1496	--	1626
节约蒸汽量（t/h）	10	3	6	1	--	0

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种PTA氧化残渣及污泥综合利用系统，其特征在于包括加热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元、污泥进料单元、污泥焚烧单元、余热利用单元、尾气净化单元；通过热溶解单元、冷却结晶单元、过滤脱水单元、精馏单元将PTA氧化残渣中的粗苯甲酸精制成工业级苯甲酸；将精馏单元中产生的精馏残渣与PTA污泥通过污泥进料单元进料至污泥焚烧单元中进行焚烧，利用焚烧产生高热量供精馏单元、加热溶解单元、过滤脱水单元使用，同时回收焚烧后灰渣中的氧化钴锰；

所述污泥焚烧单元包括特种流化床焚烧炉；所述特种流化床焚烧炉顶部有二燃室，在流化床悬浮段布置有一次风，在焚烧炉的稀相区底部布置有二次风，在流化床悬浮段中添加平均粒径0.5-1mm的石灰石，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置风帽，在布风板上设有排渣口，经过高温焚烧后的灰渣从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却排渣；

余热利用单元包括导热油炉和蒸汽发生器；所述导热油炉通过特种流化床焚烧炉出来的烟气加热导热油由高温油泵输送到精馏单元作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统；所述导热油炉设置旁路，旁路上安装所述蒸汽发生器，蒸汽发生器由管层导热油部分及壳层软水两部分组成，部分或全部导热油可以从旁路进入管层导热油部分,使壳层软水产生蒸汽送至加热溶解单元、过滤脱水单元作为热源利用；

尾气净化单元包括急冷塔、活性炭、袋式除尘器；在急冷塔中，烟气与雾化喷淋水直接接触进行降温；通过活性炭吸附从烟气中去除二噁英类物质；袋式除尘器拦截烟气中的粉尘，并以飞灰的形式排出；

精馏残渣与 PTA污泥按1-3:1的比例加入到特种流化床焚烧炉；

污泥进料单元通过使用管链输送机将精馏残渣送至料斗，经螺旋输送机给料送入特种流化床焚烧炉，通过柱塞泵将PTA污泥打到特种流化床焚烧炉中完成进料；给料采用调速控制，PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合。

2.根据权利要求1所述的PTA氧化残渣及污泥综合利用系统，其特征在于加热溶解单元包括加热溶解釜，将氧化残渣、水混合加入到加热溶解釜中加热后进行固液分离；冷却结晶单元包括结晶罐，将加热溶解釜的滤液加入结晶罐，冷却结晶后进行固液分离；过滤脱水单元将冷却结晶单元的浆料固液分离得到粗苯甲酸经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣。

3.一种根据权利要求1-2任一所述的PTA氧化残渣及污泥综合利用系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氧化残渣和水以1:2-4的比例加入到加热溶解釜中，对加热溶解釜加热至90～100℃，然后通过过滤机进行固液分离，滤液进入结晶罐，经过冷却结晶的浆料再次进行固液分离，滤液进行树脂吸附和解析，两次过滤得到的固体经过脱水后进入精馏塔进行精馏，精馏塔顶出来的为工业苯甲酸成品，精馏塔底出料为精馏残渣；

（2）将精馏残渣研磨成细粉状，通过管链输送机送至料斗，经螺旋输送机给料特种流化床焚烧炉，将PTA污泥用柱塞泵打到特种流化床焚烧炉，精馏残渣与PTA污泥按1-3:1的比例加入到特种流化床焚烧炉，给料系统采用调速控制；

（3）PTA污泥与精馏残渣分别进料，无需预先混合，进入焚烧炉后，与一次风混合燃烧，一次风进入流化床悬浮段，悬浮段温度达到 1100℃以上，在焚烧炉稀相区底部布置有二次风，保证流动层温度的均匀和物料的充分完全燃烧，同时在流化床中添加了平均粒径0.5-1mm的石灰石作为脱酸剂进行脱酸处理，焚烧炉采用布风板和水冷风室，在布风板上布置了风帽，在布风板上设有排渣口，焚烧后的灰渣，从冷渣器排出，冷渣器采用水冷方式冷却至150℃以下排渣；

（4）余热利用单元由导热油炉和蒸汽发生器组成，特种流化床焚烧炉出来的烟气进入导热油炉，与导热油进行换热，加热后的导热油被高温油泵输送到苯甲酸精馏塔作为热源，再回到导热油炉加热，形成一个循环的加热系统，导热油炉设置旁路，旁路上安装蒸汽发生器，当导热油富余时，部分或全部导热油从旁路进入蒸汽发生器，导热油部分为高温导热油进入蒸汽发生器的管束内，将热量传递给管外壳程里的壳层软水，产生蒸汽送至加热溶解单元和脱水单元作为热源利用；

（5）导热油炉出口烟气进入尾气净化单元的急冷塔，在急冷塔中，高温烟气与雾化喷淋水直接接触迅速降温，烟气可以在1秒钟内迅速由500℃降至200℃，通过活性炭吸附去除烟气中可能再生的二噁英类物质，在袋式除尘器中，烟气中的粉尘被拦截后从烟气中去除，并以飞灰的形式从系统排出，被净化的烟气从除尘器排出，烟气排入大气。

Images