一 技術(shù)現(xiàn)狀
在未來的10年內(nèi),聚酯纖維、工程塑料、粉末涂覆樹脂在中國市場將成為一個新消費增長點。它們的原料均來自于精對苯二甲酸(PTA)。FTA裝置污水排放量很大,并且處理費用也相當(dāng)昂貴。在PTA主流生產(chǎn)技術(shù)中,精制單元在生產(chǎn)工藝都需要使用大量脫離子水作為生產(chǎn)溶劑,脫離子水的單位耗量一般均在3~4t/tPTA。即一個年產(chǎn)量在25萬t的精對苯二甲酸裝置每年消耗的脫離子水總量均在100萬t以上,再加上生產(chǎn)脫離子水的處理過程和污水處理過程中的水資源消耗,則該類裝置水的消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100萬t,是名副其實的污水大戶。以洛陽石化22.5萬tPTA生產(chǎn)裝置的污水處理費用來看:2001年2100多萬元、2002年1600多萬元,其中還不包括產(chǎn)生這些污水所使用的脫離子費用。由此可見,降低外排污水量是PTA裝置降本節(jié)能的關(guān)鍵。
目前,精對苯二甲酸裝置脫離子水的使用都采用一次性的使用方案,國內(nèi)同類裝置中還沒有廢水二次利用的先例。鑒于我國水資源匱乏的總體形勢,針對精對苯二甲酸的生產(chǎn)工藝特點,開發(fā)工藝水二次利用技術(shù),降低水資源消耗是節(jié)能降耗、降本增效、技術(shù)開發(fā)的一個重要發(fā)展方向。美國MOTT公司成功地研制出了一種利用金屬粉末燒結(jié)的過濾裝置,可有效回收外排污水中的PTA固體,有效地降低了污水處理難度,極大地節(jié)約了水資源。
二 技術(shù)分析
2.1原工藝流程存在的缺陷
在AMOCO公司的PTA生產(chǎn)工藝中,精制母液是經(jīng)過離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)母液和PTA固體的分離,這必然導(dǎo)致母液攜帶一定的PTA顆粒進(jìn)入母液系統(tǒng),精制母液經(jīng)過閃蒸冷卻后,其中固含量達(dá)到0.5%,既造成浪費,同時又導(dǎo)致污水COD值增高。
在原有工藝中采用母固回收系統(tǒng),利用布質(zhì)濾布對固體顆粒進(jìn)行回收,并將回收的有機物顆粒重新打漿返回氧化配料系統(tǒng),裝置現(xiàn)在工藝條件可回收40%~50%的有機固體;而采用新型金屬粉末燒結(jié)濾芯進(jìn)行回收過濾可達(dá)到98%,利用原有的打漿罐和漿料輸送系統(tǒng),投資成本低,并有一定的操作經(jīng)驗,不會使氧化反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生大的波動。
2.2環(huán)保和節(jié)能降耗的需要
根據(jù)清潔生產(chǎn)審計工作和環(huán)保的要求,越來越多的PTA生產(chǎn)企業(yè)清醒認(rèn)識到原有生產(chǎn)工藝已越來越無法滿足市場競爭的需要,要生存就應(yīng)該進(jìn)行大量的技術(shù)改造,降低生產(chǎn)成本,尋求更大的利益空間。MOTT公司產(chǎn)品國外企業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗表明,對精制污水采用新型過濾技術(shù)后,可以降低污水處理系統(tǒng)的50%COD負(fù)荷,同時每生產(chǎn)1tPTA 可降低2~3kg對二甲苯(PX)消耗,能夠有效地提高PX的使用效率。
2.3主要技術(shù)內(nèi)容
(1) 采用一種新型的過濾裝置將廢水中的對苯二酸(TA)或PTA過濾出來進(jìn)行回用。
(2) 采用滲透或反滲透方法將濾液中微量的金屬離子除去,將工藝廢水轉(zhuǎn)變成純凈的
脫離子水。利用金屬粉末燒結(jié)技術(shù)制造的濾芯,具有高強度、壽命、耐酸、耐堿、耐高溫、耐腐蝕的特點,濾芯承受的壓力可高達(dá)1MPa。根據(jù)裝置的生產(chǎn)實際及母液中所含有機成份分析,利用先進(jìn)的精細(xì)過濾技術(shù)對母液中的PTA進(jìn)行二次回收的條件是完全具備的。MOTT公司過濾器精度最小達(dá)到0.2μm,PTA工業(yè)常用的顆粒過濾精度為0.5~2μm,PTA精制污水采和該過濾器后過濾效率可達(dá)到98%。
由于精制單元的污水量較大,設(shè)計采用并聯(lián)的四臺過濾器、其中二臺在線運行、二臺離線反沖洗或堿洗,利用儀表PLC或現(xiàn)有的DCS進(jìn)行控制,離線臺進(jìn)行10分鐘堿洗或壓縮氣反沖洗,確保洗凈過濾器上殘存的有機物質(zhì)。經(jīng)擴容后,PTA系統(tǒng)母液量已高達(dá)每小時80t以上,且污水溫度有效降低至50℃以下時,污水有機介質(zhì)已完全結(jié)晶析出,過濾后打回氧化系統(tǒng)重新進(jìn)行反應(yīng),可以有效地提高產(chǎn)品收率,降低PX單耗。
對濾液進(jìn)行滲透或反滲透處理,除去其中所含金屬離子,進(jìn)行二次回用。如果效果理想的話,可重新作為脫離子回用,可有效降低污水排放量,節(jié)約水資源。
三 風(fēng)險分析
由于目前國內(nèi)沒有成功的經(jīng)驗可以參照,只能依靠外國公司提供的技術(shù)資料和報價單進(jìn)行審核,具有一定的不可預(yù)知性。為些,需要認(rèn)真研究其工藝技術(shù)的可靠性,制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞒绦?,作好各項實驗?shù)據(jù)收集,確保技術(shù)改造的一次成功,有效地避風(fēng)險市場風(fēng)險。
金屬粉末燒結(jié)濾芯是一項新的過濾技術(shù),其性能需要通過生產(chǎn)實際進(jìn)行考證,但從其組成為哈氏合金、316LSS等來看應(yīng)該具有一定的耐腐蝕性和良好的過濾效果。即使固體回收僅能達(dá)到80%,但對降低污水的COD值,減少PX單耗也具有積極的意義。
四 經(jīng)濟與社會效益
該技術(shù)開發(fā)成功將使洛陽石化在PTA生產(chǎn)中擁有自己的技術(shù),可以提升洛陽石化的技術(shù)實力。同時對氧化母液固體回收及氧化殘渣的Co、Mn回收技術(shù)都有指志意義。
如果能夠使PTA裝置脫離子水的消耗降低50%、即每年少用水50萬t,則年節(jié)約生產(chǎn)成本600萬元;相應(yīng)減少污水處理費用600萬元?;厥盏腡A或PTA3400t/a,以節(jié)約對二甲苯(按4000元/t)來計算,年節(jié)約原料消耗近千萬元。同時還降低了廢水中難降解的有機成份,具有環(huán)保節(jié)能雙重功效,符合國家產(chǎn)業(yè)、技術(shù)發(fā)展方向。
另外,該技術(shù)還具有后續(xù)發(fā)展空間,可以擴展到氧化母液回收系統(tǒng)、氧化殘渣的鈷、錳回收系統(tǒng),減少有機固體損失,降低污水處理難度。
王國范 李海潮