金屬燒結(jié)過濾器在PTA母固回收系統(tǒng)的應(yīng)用

李艷芬 摩恩達(dá)（集團(tuán)）上海流體設(shè)備工程有限公司 馬法赫 太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司 李大偉 凡閏司（上海）流體技術(shù)有限公司

隨著PTA精對苯二甲酸行業(yè)的迅猛發(fā)展，PTA已處于快速發(fā)展的高潮期，而不斷擴(kuò)大的產(chǎn)能必將帶來激烈的競爭。近年來，各PTA工廠都致力于節(jié)能降耗，提高企業(yè)的競爭力。PTA母固回收系統(tǒng)是整個(gè)PTA行業(yè)降耗的經(jīng)典案例，其原因在于PTA工廠第一段固液分離所產(chǎn)生的母液是最大的一股工藝廢水量，該股廢水含有0.2%～0.3%的對苯二甲酸和0.2%～0.3%的對甲基苯甲酸，其回收價(jià)值高；同時(shí)該股廢水是廢水處理廠最大的一股COD來源。由于回收該股廢水中的對甲基苯甲酸等有機(jī)固體的需求，促使了PTA母固回收技術(shù)的產(chǎn)生。

1 母固回收技術(shù)簡介

1.1 過濾工藝原理

過濾系統(tǒng)采用進(jìn)口多孔金屬燒結(jié)濾芯，濾芯分對稱結(jié)構(gòu)和不對稱結(jié)構(gòu)，孔徑分0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10，20，40，100μm不等。基于多年的PTA應(yīng)用工藝經(jīng)驗(yàn)以及大量的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，選用0.5μm濾芯能過濾大量的TA(對二甲苯)固體，并形成均質(zhì)的濾餅，且很容易反洗掉。

過濾器分內(nèi)過濾和外過濾兩種設(shè)計(jì)。過濾過程，母液經(jīng)進(jìn)料閥由過濾器底部進(jìn)入過濾器，在錐形物料收集器中環(huán)向循環(huán)，使得固體顆粒在液相中均勻分布。液體在濾芯中均勻流動(dòng)，由于表面過濾作用，絕大多數(shù)TA固體顆粒會(huì)在金屬粉末燒結(jié)濾芯的表面被截留，過濾工序完成后形成質(zhì)量均等的濾餅，而濾清液經(jīng)濾芯流出過濾器。過濾器特有的流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)使得固體非常均勻地形成濾餅，因此反洗效果好，從而保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運(yùn)行。

由于溫度對TA在水溶液中的溶解性影響很大，溫度變化速率與溶解/結(jié)晶速率線性關(guān)系上不一致，系統(tǒng)采用精確溫度與動(dòng)力學(xué)溫度相轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù)來控制過濾、反洗工序中的溫度趨勢，以確保在濾芯內(nèi)部無TA晶體殘留。

由于多孔金屬濾芯很薄，可能偶爾會(huì)有小顆粒堵塞濾孔，但是使用反洗工序能很容易地清理濾芯并解決堵塞的問題。過濾系統(tǒng)采用全自動(dòng)控制，成本低而且效率高。

根據(jù)金屬粉末燒結(jié)過濾器的性能及過濾原理進(jìn)行設(shè)計(jì)：

（1）采用表面過濾技術(shù)，TA固體顆粒停留在多孔金屬濾芯的表面，從而解決了因TA固體顆粒比較黏容易滲透到過濾孔中，減少粘性有機(jī)固體漿料對過濾元件的堵塞。

（2）預(yù)涂敷“搭橋”，利用控制初始流速確保濾芯表面形成初濾層，作為過濾過程中的第一層濾膜，防止固體顆粒滲透到過濾介質(zhì)內(nèi)部造成堵塞，導(dǎo)致過濾器運(yùn)行周期縮短。

（3）采用適當(dāng)壓力的惰性氣體進(jìn)行濾餅干燥，減少濾餅含水率，以保證回收的固體漿料對氧化單元不產(chǎn)生影響。

（4）采用氣體加壓和酸洗的方式進(jìn)行反沖洗，確保濾芯表面的濾餅脫離，延長母固回收系統(tǒng)程序的運(yùn)行周期，減少堿洗的頻率。

1.2 工藝流程簡述

母液中含有微量TA固體和PT酸顆粒的懸浮液，一般懸浮液固體濃度為：精制段：0.5%～1.0%，氧化段：0.8%～1.5%（wt），通過過濾，回收母液中的懸浮有機(jī)固體以降低物耗。懸浮液中的固體過濾下來，濾液送至母液蒸發(fā)罐，濾餅送至漿料接收罐。

根據(jù)處理物料量過濾系統(tǒng)可以采用單臺(tái)過濾器運(yùn)行或多臺(tái)過濾器并聯(lián)運(yùn)行，過濾器采用間歇操作。多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若有一臺(tái)處于反洗或待過濾階段時(shí)，其余處于在線過濾狀態(tài)。整個(gè)工藝過程可分為三個(gè)階段：預(yù)涂敷；過濾；加壓反洗和酸洗。

第一步：預(yù)涂敷。母液經(jīng)泵提升，以較小流速從過濾器底部引入，直至充滿罐體。

第二步：過濾。母液按照設(shè)定的流量引入過濾器，濾清液從過濾器頂部排入下一工序。濾餅在濾芯內(nèi)表面形成。隨著濾餅厚度的增加，管板兩側(cè)的壓差上升，當(dāng)過濾器壓差或時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥，停止母液進(jìn)料。

第三步：加壓反洗和酸洗。過濾完成后關(guān)閉濾清液出口閥，打開上部反洗進(jìn)氣閥，引入惰性氣體氣，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開底部卸料閥，用惰性氣體氣推動(dòng)濾清液或醋酸將濾餅反沖進(jìn)入下面的漿料接受罐，由泵送至氧化單元回用。

堿洗：過濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，金屬膜受到一定程度的污染，過濾效率降低，此時(shí)，需要通過堿洗再生。整個(gè)堿洗過程包括堿洗、除鹽水清洗和酸洗。所排的堿液，清洗水進(jìn)廢水處理系統(tǒng)。整個(gè)堿洗過程均為全自動(dòng)控制。

2 金屬粉末燒結(jié)過濾器的優(yōu)點(diǎn)

（1）過濾精度高，99.99%以上的固體顆粒會(huì)被在介質(zhì)表面；

（2）耐溫性能好，金屬燒結(jié)粉末可以承受極高的溫度，特種高溫合金耐溫可以達(dá)到982℃；

（3）過濾元件的材質(zhì)種類多，有鈦、鎳、銅、SUS304L、SUS316L、蒙乃爾合金、INCONEL、HASTELLOY等40多種；

（4）抗腐蝕性能強(qiáng)，可以耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿；

（5）超強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，具有一定的抗壓、抗拉伸強(qiáng)度、不易損壞，性能穩(wěn)定；

（6）再生效果好，使用壽命長：部分特種合金產(chǎn)品質(zhì)量保證期為10年；

（7）通過加壓干燥，金屬粉末燒結(jié)過濾器過濾效果能夠確保濾餅含水率滿足生產(chǎn)要求。

3 母固回收效益評估

按照母液進(jìn)水指標(biāo)300t/h，固含量0.6%計(jì)算，其中含TA和PTA等可以回用的有機(jī)物為1.8t/h，一年運(yùn)行8000h，可以回收有機(jī)物14400t。回收的有機(jī)物價(jià)格按7000元/t，一年的回收收益為1億元。

輔助經(jīng)濟(jì)效益：可回用70%左右的水量，既減少了后續(xù)生化處理的水量和COD排放量，也減少了純水系統(tǒng)的投資。

4 結(jié)束語

在PTA裝置精制段和氧化段母固回收中，采用金屬粉末燒結(jié)濾芯回收母液中的TA和其他有機(jī)物，不但可以降低系統(tǒng)中PX單耗，同時(shí)也可以減少廢水中的COD含量。

節(jié)能減排是全世界人民共同面對的問題，只有樹立科學(xué)的發(fā)展觀，通過創(chuàng)新技術(shù)合理改進(jìn)工藝不斷節(jié)約資源，減污增效，才能使PTA行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。