CN112723633A - 一种pta氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法，包括以下步骤：把PTA氧化尾气洗涤塔排出液输送至汽提塔，然后进入超滤装置得到脱除固体杂质的超滤产水，然后输送至一级纳滤装置得到初步脱除碳酸钠的一级纳滤产水，然后输送至二级纳滤装置得到进一步脱除碳酸钠的二级纳滤产水，二级纳滤产水输送至低压RO反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水和低压RO反渗透产水，低压RO反渗透产水循环回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水即溴化钠溶液和高压RO反渗透产水。本发明还涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理系统。

Description

一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法和系统
技术领域
本发明属于废水资源化利用技术领域，尤其涉及一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法和系统，在PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理过程中涉及碳酸钠和溴化钠的回收。
背景技术
PTA(精对苯二甲酸)是石油化工下游重要的大宗有机产品之一。PTA目前主要采用对二甲苯空气氧化法生产，生产过程中产生的PTA氧化尾气是由氧化反应器排放的含多种污染物的有机废气，是PTA装置排放量最大的有害气体。由此，PTA氧化尾气洗涤塔的排出液也是PTA化工装置生产过程中废水的主要来源。
PTA氧化尾气洗涤塔的排出液主要含有溴化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、对苯二甲酸、苯甲酸、精对苯二甲酸、醋酸、以及甲酸、醋酸脂等，具有溴浓度高、成分复杂和水量水质变化幅度大等特点，属于较难处理且附加值较高的工业废水。
由于PTA废水中含有大量的溴化钠盐和碳酸钠，若直接进入污水处理系统，对污水处理系统将会造成不可逆转的巨大冲击，且造成大量溴化钠和碳酸钠资源的浪费。因此，针对PTA氧化尾气洗涤塔排出液，开发可以资源化利用溴化钠和碳酸钠的处理工艺具有重要的意义。
发明内容
针对以上所述，本发明的目的在于提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法和系统，并且在PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理过程中能够高效地回收其中的碳酸钠和溴化钠。
为此，本发明提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法，包括以下步骤：
S1、把PTA氧化尾气洗涤塔排出液输送至汽提塔，在汽提塔中，洗涤塔排出液升温分解出的气体从汽提塔顶部排出，得到汽提后的洗涤塔排出液；
S2、汽提后的洗涤塔排出液进入超滤装置得到脱除固体杂质的超滤产水，脱除的固体杂质随超滤浓水排出超滤装置；
S3、超滤产水输送至一级纳滤装置得到初步脱除碳酸钠的一级纳滤产水，脱除的碳酸钠随一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰后得到碳酸钠溶液；
S4、一级纳滤产水输送至二级纳滤装置得到进一步脱除碳酸钠的二级纳滤产水，以及二级纳滤浓水即碳酸钠溶液；
S5、二级纳滤产水输送至低压RO反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水和低压RO反渗透产水，低压RO反渗透产水循环回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；
S6、低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水即溴化钠溶液和高压RO反渗透产水，高压RO反渗透产水输送回低压RO反渗透装置。
本发明所述的处理方法，步骤S2中优选的是，所述汽提后的洗涤塔排出液与所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液换热后再进入所述超滤装置。
本发明所述的处理方法，其中优选的是，所述超滤装置的膜孔径为5nm。
本发明所述的处理方法，其中优选的是，所述一级纳滤装置对超滤产水中碳酸钠的截留效率为96％。
本发明所述的处理方法，其中优选的是，所述二级纳滤装置对一级纳滤产水中碳酸钠的截留效率为95％。
本发明所述的处理方法，其中优选的是，所述低压RO反渗透装置的操作压力为1-7Mpa，所述高压RO反渗透装置的操作压力为7-15Mpa。
为此，本发明还提供一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理系统，包括汽提塔、超滤装置、一级纳滤装置、二级纳滤装置、低压RO反渗透装置和高压RO反渗透装置，
其中，所述汽提塔塔底与所述超滤装置连通，所述超滤装置中超滤浓水排出装置，超滤产水输送至所述一级纳滤装置；所述一级纳滤装置中一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置，一级纳滤产水输送至所述二级纳滤装置；所述二级纳滤装置中二级纳滤浓水即碳酸钠溶液，二级纳滤产水输送至所述低压RO反渗透装置；所述低压RO反渗透装置中低压RO反渗透产水循环回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液，低压RO反渗透浓水输送至所述高压RO反渗透装置；所述高压RO反渗透装置中高压RO反渗透浓水即溴化钠溶液，高压RO反渗透产水输送回低压RO反渗透装置。
本发明所述的处理系统，其中优选的是，所述汽提塔塔底和所述超滤装置之间设有废水预热器，在所述废水预热器中所述汽提塔塔底排出的汽提后的洗涤塔排出液与所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液进行换热，换热后，所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液进入所述汽提塔，所述汽提后的洗涤塔排出液进入所述超滤装置。
本发明所述的处理系统，其中优选的是，所述废水预热器为管壳式换热器或板式换热器。
本发明所述的处理系统，其中优选的是，所述汽提塔为散堆填料塔或板式填料塔。
具体地，本发明所述的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法包括以下步骤：
(1)把PTA氧化尾气洗涤塔排出液使用泵输送至汽提塔的顶部喷淋，在汽提塔中洗涤塔排出液与蒸汽逆向接触升温换热，换热后的高温洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相从汽提塔顶部排出，得到汽提后的洗涤塔排出液；
(2)汽提后的洗涤塔排出液从汽提塔的底部输送至废水预热器中与PTA氧化尾气洗涤塔排出液进行换热，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的回收利用，得到降温之后的洗涤塔排出液；
(3)降温之后的洗涤塔排出液进入超滤装置进行预处理，脱除大颗粒分子、悬浮物等固体杂质，改善进入后续系统的水质，预处理后得到超滤产水送入超滤产水箱，以及包含固体杂质的超滤浓水排出装置；
(4)超滤产水箱中的超滤产水通过纳滤进水泵加压输送至一级纳滤装置进行碳酸钠的分离，得到一级纳滤产水，以及包含碳酸钠的一级纳滤浓水，一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰；
(5)一级纳滤产水输送至二级纳滤装置进一步分离回收其中的碳酸钠，得到二级纳滤产水，以及二级纳滤浓水即碳酸钠溶液；
(6)二级纳滤产水回收至纳滤产水箱，然后通过泵输送至低压RO反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水和低压RO反渗透产水，低压RO反渗透产水输送回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；
(7)低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水(即浓缩后的溴化钠溶液)和高压RO反渗透产水，高压RO反渗透产水输送至低压RO反渗透装置循环使用，以提高溴化钠的回收率。
综上所述，本发明的有益效果为：本专利技术可以将PTA氧化尾气洗涤塔排出液中的碳酸氢钠可以转化为碳酸钠，并利用至PTA装置中的钴、锰贵金属回收单元，同时可以分离回收溴化钠，可实现PTA氧化尾气洗涤塔排出液的零排放目标。
附图说明
图1为本发明的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法的工艺流程图。
其中：
1、汽提塔，2、废水预热器，3、超滤进水泵，4、超滤装置，5、超滤产水箱，6、纳滤进水泵，7、一级纳滤装置，8、二级纳滤装置，9、纳滤产水箱，10、反渗透装置进水泵，11、低压RO反渗透装置，12、高压RO反渗透装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明可能会在各实施例中重复使用元件符号及/或字母。此重复的目的在于简化及厘清，且其自身并不规定所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。
本发明PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法和系统中所涉及的各台设备均是国内通用设备，国内有许多相关设备的生产厂家。
参见图1所示，本发明的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法结合PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理系统实施时，具体包括以下步骤：
(1)把PTA氧化尾气洗涤塔排出液使用泵输送至汽提塔1的顶部喷淋，在汽提塔1中洗涤塔排出液与蒸汽逆向接触升温换热，换热后的高温洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相从汽提塔1顶部排出，得到汽提后的洗涤塔排出液；
(2)汽提后的洗涤塔排出液从汽提塔1的底部输送至废水预热器2中与PTA氧化尾气洗涤塔排出液进行换热，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的回收利用，得到降温之后的洗涤塔排出液；
(3)降温之后的洗涤塔排出液通过超滤进水泵3进入超滤装置4进行预处理，脱除大颗粒分子、悬浮物等固体杂质，改善进入后续系统的水质，预处理后得到超滤产水送入超滤产水箱5，包含固体杂质的超滤浓水排出超滤装置4；
(4)超滤产水箱5中的超滤产水通过纳滤进水泵6加压输送至一级纳滤装置7进行碳酸钠的分离，得到一级纳滤产水，以及包含碳酸钠的一级纳滤浓水，一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰；
(5)一级纳滤产水输送至二级纳滤装置8进一步分离回收其中的碳酸钠，得到二级纳滤产水，以及二级纳滤浓水即碳酸钠溶液；
(6)二级纳滤产水回收至纳滤产水箱9，然后通过反渗透装置进水泵10输送至低压RO反渗透装置11浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水和低压RO反渗透产水，低压RO反渗透产水输送回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；
(7)低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置12进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水(即浓缩后的溴化钠溶液)和高压RO反渗透产水，高压RO反渗透产水输送至低压RO反渗透装置11循环使用，以提高溴化钠的回收率。
实施例1：
本实施例为参照图1所示流程进行的中式试验，具体包括以下步骤：
(1)把PTA氧化尾气洗涤塔排出液(100kg/h)使用泵输送至汽提塔1的顶部喷淋，在汽提塔1中洗涤塔排出液与蒸汽逆向接触升温换热，换热后的高温洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相从汽提塔1顶部排出，得到汽提后的洗涤塔排出液(101kg/h)；
(2)汽提后的洗涤塔排出液从汽提塔1的底部输送至废水预热器2中与PTA氧化尾气洗涤塔排出液进行换热，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的回收利用，得到降温之后的洗涤塔排出液；
其中，换热前汽提后的洗涤塔排出液的温度为150℃，降温之后的洗涤塔排出液的温度为35℃。
(3)降温之后的洗涤塔排出液通过超滤进水泵3进入超滤装置4进行预处理，脱除大颗粒分子、悬浮物等固体杂质，改善进入后续系统的水质，预处理后得到超滤产水(101kg/h)送入超滤产水箱5，包含固体杂质的超滤浓水排(100kg/h)出超滤装置4；
(4)超滤产水箱5中的超滤产水通过纳滤进水泵6加压输送至一级纳滤装置7进行碳酸钠的分离，得到一级纳滤产水(95kg/h)，以及包含碳酸钠的一级纳滤浓水(5kg/h)，一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰；
(5)一级纳滤产水输送至二级纳滤装置8进一步分离回收其中的碳酸钠，得到二级纳滤产水(90kg/h)，以及二级纳滤浓水(5kg/h)即碳酸钠溶液；
(6)二级纳滤产水回收至纳滤产水箱9，然后通过反渗透装置进水泵10输送至低压RO反渗透装置11浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水(9kg/h)和低压RO反渗透产水(81kg/h)，低压RO反渗透产水输送回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；
(7)低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置12进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水(4kg/h，即浓缩后的溴化钠溶液)和高压RO反渗透产水(5kg/h)，高压RO反渗透产水输送至低压RO反渗透装置11循环使用，以提高溴化钠的回收率。
其中，汽提塔1的操作条件参见表2。膜装置操作条件参见表3。
本实施例的回收率参见表1。
表1中式试验回收率
Figure BDA0002824891660000061
Figure BDA0002824891660000071
表2汽提塔操作条件
序号 项目 指标
1 操作压力 0.4MPa
2 操作温度 150℃
表3膜装置操作条件
Figure BDA0002824891660000072
表4尾气洗涤塔出水条件
Figure BDA0002824891660000073
表5控制工序碳酸钠和碳酸氢钠指标
Figure BDA0002824891660000074
表7装置进出水溴化钠指标
Figure BDA0002824891660000081
表1中，汽提塔对碳酸氢钠脱除率＝(进入汽提塔物流的碳酸氢钠含量-排出汽提塔物流的碳酸氢钠含量)/进入汽提塔碳酸氢钠含量；
对于上式，实施例1中，进入汽提塔物流为PTA氧化尾气洗涤塔排出液，排出汽提塔物流为汽提后的洗涤塔排出液，PTA氧化尾气洗涤塔排出液中碳酸氢钠含量和汽提后的洗涤塔排出液中碳酸氢钠含量，请参见表4和表5。
表1中，纳滤装置对碳酸钠回收率＝(纳滤进水量×纳滤进水碳酸钠含量-纳滤出水量×纳滤出水碳酸钠含量)/(纳滤进水量×进水碳酸钠含量)；
对于上式，实施例1中，纳滤进水为超滤产水，纳滤出水为二级纳滤产水，超滤产水和二级纳滤产水的碳酸钠含量，请参见表4和表5。
表1中，溴化钠回收率＝(高压反渗透浓水出水量×高压反渗透浓水溴化钠含量)/(装置进水量×装置进水溴化钠含量)。
对于上式，实施例1中，装置进水指的是PTA氧化尾气洗涤塔排出液，高压反渗透浓水和装置进水的溴化钠含量，请参见表4和表5。
表3中，纳滤装置的操作条件既是一级纳滤装置的操作条件也是二级纳滤装置的操作条件。
由表1至表3可知，传统的PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理工艺流程为直接排放处置，没有回收氧化尾气洗涤塔排出液中的碳酸钠和溴化钠，造成了大量资源的浪费，而本发明采用汽提塔、废水预热器、超滤进水泵、超滤装置、、纳滤装置、纳滤装置、纳滤产水箱、反渗透装置装置有效回收利用PTA氧化尾气洗涤塔排出液的碳酸钠和溴化钠的同时实现了此类废水的零排放。
应该注意的是，上述较佳实施例仅用于说明本发明，但本发明不限于所述实施例，在本发明的构思范围内，由本领域普通技术人员所进行变化和修饰，皆属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、把PTA氧化尾气洗涤塔排出液输送至汽提塔，在汽提塔中，洗涤塔排出液升温分解出的气体从汽提塔顶部排出，得到汽提后的洗涤塔排出液；
S2、汽提后的洗涤塔排出液进入超滤装置得到脱除固体杂质的超滤产水，脱除的固体杂质随超滤浓水排出超滤装置；
S3、超滤产水输送至一级纳滤装置得到初步脱除碳酸钠的一级纳滤产水，脱除的碳酸钠随一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰后得到碳酸钠溶液；
S4、一级纳滤产水输送至二级纳滤装置得到进一步脱除碳酸钠的二级纳滤产水，以及二级纳滤浓水即碳酸钠溶液；
S5、二级纳滤产水输送至低压RO反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到低压RO反渗透浓水和低压RO反渗透产水，低压RO反渗透产水循环回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液；
S6、低压RO反渗透浓水输送至高压RO反渗透装置进一步浓缩溴化钠溶液，得到高压RO反渗透浓水即溴化钠溶液和高压RO反渗透产水，高压RO反渗透产水输送回低压RO反渗透装置。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述汽提后的洗涤塔排出液与所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液换热后再进入所述超滤装置。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述超滤装置的膜孔径为5nm。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述一级纳滤装置对超滤产水中碳酸钠的截留效率为75-85％。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述二级纳滤装置对一级纳滤产水中碳酸钠的截留效率为75-85％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述低压RO反渗透装置的操作压力为1-7Mpa，所述高压RO反渗透装置的操作压力为7-15Mpa。
7.一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的处理系统，其特征在于，包括汽提塔、超滤装置、一级纳滤装置、二级纳滤装置、低压RO反渗透装置和高压RO反渗透装置，
其中，所述汽提塔塔底与所述超滤装置连通，所述超滤装置中超滤浓水排出装置，超滤产水输送至所述一级纳滤装置；所述一级纳滤装置中一级纳滤浓水输送至催化剂回收装置，一级纳滤产水输送至所述二级纳滤装置；所述二级纳滤装置中二级纳滤浓水即碳酸钠溶液，二级纳滤产水输送至所述低压RO反渗透装置；所述低压RO反渗透装置中低压RO反渗透产水循环回PTA氧化尾气洗涤塔用作喷淋液，低压RO反渗透浓水输送至所述高压RO反渗透装置；所述高压RO反渗透装置中高压RO反渗透浓水即溴化钠溶液，高压RO反渗透产水输送回低压RO反渗透装置。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述汽提塔塔底和所述超滤装置之间设有废水预热器，在所述废水预热器中所述汽提塔塔底排出的汽提后的洗涤塔排出液与所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液进行换热，换热后，所述PTA氧化尾气洗涤塔排出液进入所述汽提塔，所述汽提后的洗涤塔排出液进入所述超滤装置。
9.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述废水预热器为管壳式换热器或板式换热器。
10.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述汽提塔为散堆填料塔或板式填料塔。
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