CN110805913A

CN110805913A - 一种pta活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺

Info

Publication number: CN110805913A
Application number: CN201911094719.5A
Authority: CN
Inventors: 王明贵; 陈长征; 邹厚冬; 陈久永; 陈礼云; 朱飞; 张琴; 蒋天明; 高燕; 周敏
Original assignee: Jiangsu Hua Xu Environmental Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Hua Xu Environmental Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-02-18

Abstract

本发明提供了一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，以粗苯甲酸的精馏残渣作为燃料，以天然气助燃，利用回转窑对PTA活性污泥进行干化焚烧后制取氧化钴锰，焚烧过程产生的废气通过二燃室、余热锅炉、旋风除尘、急冷塔、布袋除尘，并经脱硫氧化后分流部分废气与空气一起回送至回转窑中。本发明是以精馏残渣替代天然气作为回转窑的燃料，既实现了固废的处理处置，也减少了生产工艺的投入成本；采用回转窑高温焚烧PTA活性污泥，处理效果好，效率高，氧化钴锰回收率高；焚烧废气经处理后部分回送至回转窑中，一方面抬升回转窑进气温度，减少燃烧器的提供的热能损失，另一方面废气通过回转窑、二燃室的循环高温处理，降低空气污染风险。

Description

一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺

技术领域

本发明涉及一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，属于工业污泥协同处理领域。

背景技术

对苯二甲酸（PTA）是产量居于全球前五十位的重要石油化工产品，是生产聚酯(PET)的主要原料，被广泛应用于纤维涤纶、聚酯薄膜、包装瓶、PBT工程塑料、塑料增塑剂、农药和染料等生产领域。在PTA生产过程中，所产生的废水中除了含有大量的苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等有机化合物外，还含有钴、锰等金属化合物，这些金属化合物来源于对苯二甲酸生产过程中的催化剂，经活性污泥法处理后，钴、锰离子从液相进入污泥相中，并逐渐富集，经脱水压缩后形成泥饼外送处理。

钴锰金属离子在PTA污水治理中去除困难，每年在排放的废泥中钴、锰金属离子含量超标，由于传统回收技术的局限，无法实现钴锰分离，既浪费了资源又对环境带来了威胁。

目前，科研工作者多从PTA废液中实现高浓度钴锰的回收，如CN97103884公开了一种采用蒸发、精馏、萃取等来回收富含PTA固体残渣废液中的醋酸和催化剂钴锰的方法；而对于PTA活性污泥的钴、锰金属离子回收的研究却很少，CN201310261546.8中提出的一种PTA活性污泥烘干、焚烧的方法与设备中，利用回转窑高温处理确实可以实现PTA活性污泥的处理，但其通过多次热电偶对进窑气体升温，使得处理成本较高，此外延长了处理工艺流程。而本发明利用苯甲酸精馏残渣为燃料的回转窑干化焚烧方法实现PTA活性污泥的钴锰回收，同时实现具有明显的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术及装置的不足，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺。

本发明的目的是这样实现的，一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，包括以下步骤：

A、以粗苯甲酸精馏残渣为燃料，通过天然气助燃，将其送入燃烧器中燃烧，然后经高温引风机为回转窑提供热源；将PTA活性污泥送入回转窑中实现其干化焚烧，去除其中有机物污染物，烧后残渣中有价金属钴、锰成分得到充分富集，用于制氧化钴锰产品；

B、将步骤A中PTA活性污泥焚烧过程中产生的焚烧废气送入二燃室内燃烧；

C、经二燃室燃烧后的高温废气经余热锅炉回收其中的热量后，依次通过旋风除尘、急冷塔、布袋除尘回收废气中夹杂的氧化钴锰颗粒，后而通过脱硫氧化后分流部分废气与空气一起回送至回转窑中；经旋风除尘以及布袋除尘分离的“尘”即为氧化钴锰产品；

同时，焚烧废气经急冷塔处理后，通过分流阀分流部分气体用于苯甲酸精馏生产工艺，随后再回送至布袋除尘后续废气处理流程中。

步骤A中，送入回转窑之前的PTA活性污泥含水率为80%；回转窑焚烧温度为850℃，回转窑倾斜度为3%，转速为4rpm，PTA活性污泥停留时间为90min，且回转窑的进料方向与空气流向相反。

步骤A中，燃烧器中热源采用苯甲酸精馏残渣为燃料，以天然气助燃，燃烧器产生的热量经高温引风机送至回转窑中。

所述二燃室内工作温度≥1100℃，烟气停留时间≥2s。

步骤C中，经除尘、脱硫氧化后的废气通过分流阀分流70%的废气与空气一起回送至回转窑中。

步骤C中，通过急冷塔处理后废气温度降至160℃左右，通过分流阀分流部分（50~70%）气体用于苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段。

所述的苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段，主要通过分流废气与导热油间壁传热，而后利用导热油炉加热热熔釜，使热熔釜中的粗苯甲酸升温至150℃后进行熔解。

在回转窑的进气/出气端、二燃室、余热锅炉出气口、旋风除尘的进气口、急冷塔的出气口、布袋除尘的进气口均设有温控程序。

有益效果：本发明利用粗苯甲酸的精馏残渣作为燃料，以天然气助燃，利用回转窑对PTA活性污泥进行干化焚烧后制取氧化钴锰，焚烧过程产生的废气依次通过二燃室、余热锅炉、旋风除尘、急冷塔、布袋除尘，并经脱硫氧化后分流部分废气与空气一起回送至回转窑中。本发明的优点是以精馏残渣替代部分天然气作为回转窑的燃料，既实现了固废的处理处置，也减少了昂贵的天然气燃料费用支出；采用回转窑高温焚烧PTA活性污泥，处理效果好，效率高，其中物料与空气采用逆流方式，延长了PTA活性污泥与高温空气的接触时间，增强了PTA活性污泥的处理效果，提高了回收的氧化钴锰产品的纯度；焚烧废气经旋风除尘及布袋除尘处理后实现了废气掺杂的氧化钴锰的进一步回收，提高了氧化钴锰产品的回收率；此外，通过收集利用急冷塔处理后的废气热量，减少了苯甲酸精馏生产工艺中加热熔解工段的热能成本投入；处理后70%的废气回送至回转窑中，一方面抬升回转窑进气温度，减少燃烧器的提供的热能损失，另一方面废气通过回转窑、二燃室的循环高温处理，降低空气污染风险。

总之，本发明通过PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰，实现了苯甲酸精馏残渣固废的处理处置，同时回收了PTA污泥中的附加产品氧化钴锰，回收率可达97%，得到的产品纯度高达近87%；另外通过热量循环利用，降低了生产成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明所用的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明进行详细描述。

一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，包括以下步骤：

A、以粗苯甲酸精馏残渣为燃料，通过天然气助燃，将其送入燃烧器中燃烧，然后经高温引风机为回转窑提供热源。将PTA活性污泥送入回转窑中实现其干化焚烧，去除其中有机物等污染物，烧后残渣中有价金属钴、锰成分得到充分富集，用于制氧化钴锰产品；

B、将PTA活性污泥焚烧过程中产生的焚烧废气送入二燃室内燃烧；

C、经二燃室燃烧后的高温废气经余热锅炉回收其中的热量后，依次通过旋风除尘、急冷塔、布袋除尘，回收废气中夹杂的氧化钴锰颗粒，后而通过脱硫氧化后分流部分废气与空气一起回送至回转窑中。

D、焚烧废气经急冷塔处理后，通过分流阀分流部分气体用于苯甲酸精馏生产工艺，随后再回送至布袋除尘等后续废气处理流程中。

作为优选，所述的步骤A中，回转窑焚烧温度为850℃左右，回转窑倾斜度为3%，转速为4rpm，PTA活性污泥停留时间为90min，且其进料方向与空气流向相反。

进一步的，所述的步骤A中，燃烧器中热源采用对苯甲酸精馏残渣为燃料，以天然气助燃，燃烧器产生的热量经高温引风机输送给回转窑。

作为优选，所述的二燃室内工作温度≥1100℃，烟气停留时间≥2s。

进一步的，所述的步骤C中，经旋风除尘以及布袋除尘分离的“尘”即为氧化钴锰产品。

此外，所述的步骤C中，经除尘、脱硫氧化后的废气通过分流阀分流70%的废气与空气一起回送至回转窑中。

进一步的，所述的步骤D中，通过急冷塔处理后废气温度降至160℃左右，通过分流阀分流部分（50~70%）气体用于苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段。

此外，所述的步骤D中苯甲酸精馏生产工艺的加热熔解工段，主要通过分流废气与导热油间壁传热，而后利用导热油炉加热热熔釜，使热熔釜中的粗苯甲酸升温至150℃后进行熔解。

优选的，在回转窑的进气/出气端、二燃室、余热锅炉的出气口、旋风除尘的进气口、急冷塔的出气口、布袋除尘的进气口均设有温控程序。

此外，本发明中所述的PTA活性污泥含水率为80%左右。

如图1所示，将苯甲酸生产工艺中产生的精馏残渣送入燃烧器中，以天然气助燃，通过高温引风机将燃烧器中的热量从回转窑的一端引入，同时从该端鼓入空气；而PTA污泥从回转窑的另一端输入进行高温焚烧，在高温焚烧过程中，PTA污泥与空气传输方向相反；经高温焚烧后的PTA污泥，其中的水和有机物得到大量去除，得到的氧化钴锰残渣从近燃烧器端的回转窑底部流出收集。污泥焚烧过程中产生的废气送入二燃室焚烧，焚烧废气经余热锅炉回收热量后，依次通过旋风除尘、急冷塔降温后，再经布袋除尘回收焚烧废气中的氧化钴锰颗粒，除尘后的废气经脱硫氧化净化后大部分和空气回送至回转窑中。

此外，旋风除尘后的废气经急冷塔降温后温度可降至160℃，通过分流阀分流部分降温后的气体输送至苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段，通过废气与导热油间壁传热实现废气热量收集，而后利用导热油炉加热热熔釜，使热熔釜中的粗苯甲酸升温至150℃后进行熔解。换热后的废气再回送至布袋除尘中进行废气处理。

以回转窑高温焚烧1吨PTA活性污泥为例，考量其相关效益。其中，所用的PTA污泥的含水率为81.57%，钴锰元素含量为5.76%。其中，所设置回转窑焚烧温度为850℃，污泥停留时间为90min，二燃室温度为1100℃，烟气停留时间3s，分流70%的经脱硫氧化后的废气与空气一起回送至回转窑中。

通过工程试验及工程核算，处理1吨PTA活性污泥，需要消耗苯甲酸精馏残渣1.57吨，而热源苯甲酸精馏残渣热值约为7000大卡/公斤，则焚烧1吨PTA活性污泥许要消耗能量为7000*1.57*1000=10990000大卡，而天然气的热值为8000~9000大卡/立方米，则需要天然气1211~1374立方米，天然气按4.5元/立方米计，总计耗资5450~6183元；此外，通过余热锅炉回收废气热量，一小时可得到200kg的蒸汽，回收热量可达1.6万大卡，相当于1.8~2.0立方米的天然气燃烧产生的热量；而在苯甲酸精馏生产工艺的加热熔解工段中，得到1.57吨精馏残渣需要消耗近450度电，工业用电按1元/度计，则总计耗资450元。因而，可见利用苯甲酸精馏残渣替代天然气作为回转窑焚烧热源以及对废气的热量回收利用，可显著节约处理成本。

通过上述工艺处理后，可收集的回转窑氧化钴锰残渣达到55.72kg，PTA污泥减重减容效果明显，收集的氧化钴锰纯度可达86.70%，而通过旋风除尘、布袋除尘收集的氧化钴锰纯度可达99.43%。

综上可见，本发明一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺及方法，能够实现苯甲酸精馏残渣固废的大量消纳，还能节约PTA活性污泥的处理成本，具有显著的环境及经济效益。

Claims

1.一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，步骤A中，送入回转窑之前的PTA活性污泥含水率为80%；回转窑焚烧温度为850℃，回转窑倾斜度为3%，转速为4rpm，PTA活性污泥停留时间为90min，且回转窑的进料方向与空气流向相反。

3.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，步骤A中，燃烧器中热源采用苯甲酸精馏残渣为燃料，以天然气助燃，燃烧器产生的热量经高温引风机送至回转窑中。

4.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，所述二燃室内工作温度≥1100℃，烟气停留时间≥2s。

5.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，步骤C中，经除尘、脱硫氧化后的废气通过分流阀分流70%的废气与空气一起回送至回转窑中。

6.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，步骤C中，通过急冷塔处理后废气温度降至160℃左右，通过分流阀分流部分（50~70%）气体用于苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段。

7.根据权利要求6所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，所述的苯甲酸精馏生产工艺中的加热熔解工段，主要通过分流废气与导热油间壁传热，而后利用导热油炉加热热熔釜，使热熔釜中的粗苯甲酸升温至150℃后进行熔解。

8.根据权利要求1所述的一种PTA活性污泥协同苯甲酸精馏残渣生产氧化钴锰的工艺，其特征是，在回转窑的进气/出气端、二燃室、余热锅炉出气口、旋风除尘的进气口、急冷塔的出气口、布袋除尘的进气口均设有温控程序。