一种PTA氧化尾气洗涤塔排出液的资源化处理方法和系统与流程

本发明属于含溴废水资源化利用
技术领域：
，尤其涉及一种pta氧化尾气洗涤塔排出液的资源化处理方法和系统，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以及热量的回收利用。
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。技术实现要素：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资源化处理方法和系统，在pta氧化尾气洗涤塔排出液的处理过程中能够高效地回收其中的碳酸钠和溴化钠以及热量。为此，本发明提供一种pta氧化尾气洗涤塔排出液的资源化处理方法，包括以下步骤：s1、pta氧化尾气洗涤塔排出液经一级预热器和二级预热器内热蒸汽升温后，输送至汽提塔的汽提段内进行汽提，汽提蒸汽携带pta氧化尾气洗涤塔排出液中分解出的气体从汽提塔顶部排出后进入二级预热器内作为热蒸汽，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汽提塔的闪蒸段内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入一级预热器内作为热蒸汽；s3、步骤s2产生的液体输送至超滤装置去除悬浮颗粒物，得到超滤产水；s4、超滤产水输送至一级纳滤装置得到富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用于回收催化剂中的钴和锰，并回收其中的碳酸钠；s5、一级纳滤产水输送至二级纳滤装置回收排出液中的碳酸钠，得到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；s6、二级纳滤产水输送至一级ro反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到一级ro反渗透浓水和一级ro反渗透产水，一级ro反渗透浓水即为富含溴化钠溶液；s7、一级ro反渗透产水输送至二级ro反渗透装置进一步回收排出液中的溴化钠，得到二级ro反渗透浓水和二级ro反渗透产水，二级ro反渗透浓水输送回纳滤产水箱，二级ro反渗透产水循环回pta氧化尾气洗涤塔用作喷淋液。具体的，步骤s1中汽提段蒸汽进入换热器继续换热，不仅进一步回收利用了系统的热源，还可以降低汽提蒸汽的用量。步骤s2中闪蒸蒸汽进入换热器继续换热，不仅进一步回收利用了系统的热源，还可以减少后续液体的处理量。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器ⅰ和预热器ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段ⅰ和闪蒸段ⅱ，此时步骤s2包括以下步骤：汽提后的洗涤塔排出液进入汽提塔的闪蒸段ⅰ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器ⅱ作为热蒸汽，液体进入汽提塔的闪蒸段ⅱ内闪蒸成蒸汽和液体，其中，蒸汽进入预热器ⅰ作为热蒸汽，液体输送至超滤装置。具体的，步骤s2中，对汽提后的洗涤塔排出液连续进行了两次闪蒸，闪蒸蒸汽分别进入预热器ⅱ和ⅰ与进料进行换热，一方面，达到了更高效回收汽提后的洗涤塔排出液的热量的目的，另一方面，通过两次闪蒸能够更进一步减少需要继续处理的汽提后的洗涤塔排出液的量，进而减少后续系统的用水量，以及设备投资。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述闪蒸段ⅰ和闪蒸段ⅱ内的闪蒸为降压闪蒸，所述闪蒸段ⅰ内闪蒸压力为45-55kpa，所述闪蒸段ⅱ内闪蒸压力为30-35kpa。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述汽提段内蒸汽和液体的温度均为130-170℃，所述闪蒸段ⅰ内蒸汽和液体的温度为75-85℃，所述闪蒸段ⅱ内蒸汽和液体的温度为45-55℃。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述超滤装置的膜孔径为5-10nm。本发明所述的资源化处理方法，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90-94％，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90-94％。本发明所述的资源化处理方法，其中优选的是，所述一级ro反渗透装置的操作压力为3.5-4.5mpa，所述二级ro反渗透装置的操作压力为2.5-3.5mpa。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，包括一级预热器、二级预热器、汽提塔、超滤装置、一级纳滤装置、二级纳滤装置、一级ro反渗透装置和二级ro反渗透装置，其中，所述一级预热器、二级预热器和汽提塔塔顶依次连接，所述汽提塔由上至下依次为汽提段和闪蒸段，所述汽提段的蒸汽出口与所述二级预热器连通，所述闪蒸段的蒸汽出口与所述一级预热器连通，所述汽提塔塔底与所述超滤装置进水口连通，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钴锰催化剂回收装置，一级纳滤产水输送至所述二级纳滤装置回收碳酸钠，二级纳滤浓水输送回一级纳滤装置，二级纳滤产水输送至一级ro反渗透装置，一级ro反渗透产水输送至二级ro反渗透装置，一级ro反渗透浓水外送；所述一级ro反渗透装置中一级ro反渗透浓水即溴化钠溶液；所述二级ro反渗透浓水输送回一级ro反渗透装置，一级ro反渗透装置中一级ro反渗透产水循环回pta氧化尾气洗涤塔用作喷淋液。本发明所述的处理系统，其中优选的是，所述一级预热器包括至少一个预热器，所述闪蒸段包括至少一个闪蒸段；进一步优选的，所述一级预热器包括两个相互串联的预热器ⅰ和预热器ⅱ，所述闪蒸段包括两个上下连通的闪蒸段ⅰ和闪蒸段ⅱ，所述预热器ⅰ和预热器ⅱ与至少一个真空泵连接，所述二级预热器上设有至少一个排气孔；进一步优选的，所述一级和二级预热器分别独立地为管壳式换热器或板式换热器；进一步优选的，所述汽提塔为高效填料塔。具体地，本发明所述的pta氧化尾气洗涤塔排出液的资源化处理方法包括以下步骤：(1)把pta氧化尾气洗涤塔排出液经过预热器ⅰ、预热器ⅱ与预热器ⅲ与热蒸汽换热升温之后输送至汽提塔的顶部喷淋，在汽提塔的汽提段，洗涤塔排出液与汽提蒸汽逆向接触升温换热，其中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳以气相由汽提蒸汽携带从汽提塔顶部排出作为预热器ⅲ的热蒸汽；(2)汽提之后的高温的洗涤塔排出液进入汽提塔的闪蒸段ⅰ内闪蒸，闪蒸后的蒸汽作为预热器ⅱ的热蒸汽，闪蒸后的液体进入闪蒸段ⅱ内继续闪蒸，闪蒸后的蒸汽作为预热器ⅰ的热蒸汽，实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的高效回收利用，得到闪蒸之后的洗涤塔排出液；(3)闪蒸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，并回收利用其中的碳酸钠；(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，然后通过泵输送至一级ro反渗透装置浓缩溴化钠溶液，得到一级ro反渗透浓水和一级ro反渗透产水，富含溴化钠的一级ro反渗透浓水外送回收溴化钠溶液；(7)一级ro反渗透产水输送至二级ro反渗透装置进一步回收溴化钠溶液，得到二级ro反渗透浓水和二级ro反渗透产水，二级ro反渗透产水pta氧化洗涤塔的补充液体，二级ro反渗透浓水输送至一级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：(1)本发明的方法，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pta装置中的钴、锰贵金属回收单元回收金属，同时可以分离回收溴化钠，同时可以实现系统中热量的最大限度的回用目标，可实现pta氧化尾气洗涤塔排出液的零排放目标。(2)本发明的方法，步骤s1中，汽提段蒸汽进入换热器继续换热，不仅进一步回收利用了系统的热源，还可以降低汽提蒸汽的用量。(3)本发明的方法，步骤s2中，对汽提后的洗涤塔排出液进行了闪蒸，闪蒸蒸汽进入一级预热器与进料进行换热，一方面，达到了回收汽提后的洗涤塔排出液的热量的目的，另一方面，通过闪蒸能够减少需要继续处理的汽提后的洗涤塔排出液的量，进而减少后续系统的用水量，以及设备投资。(4)本发明的方法，步骤s2中，闪蒸段为二级闪蒸，ⅰ级闪蒸段操作温度为78-83℃，操作压力为45-55kpa，ⅱ级闪蒸段操作温度为60-63℃，操作压力为30-35kpa，通过这些工艺参数的设定，实现了更高效率的回收热量和更大限度地节约蒸汽用量。(5)本发明的方法和系统中，汽提段和闪蒸段在位置上右上至下竖直排列，此种结构设计可自动实现洗涤塔排出液从上往下流动，而不需要其他外来作用，相比汽提段与闪蒸段分散布置塔，减少了输送机械。(6)本发明的方法，步骤s2中，洗涤塔排出液从100℃闪蒸到80℃较为容易实现，从80℃到60℃需要更低的压力，闪蒸降压主要通过真空泵或文丘里抽吸方式实现，一级闪蒸方式配制的真空泵和文丘里循环泵功率相比两次闪蒸较大，两次闪蒸为一种节能配制方式。附图说明图1为本发明的pta氧化尾气洗涤塔排出液的资源化处理方法的工艺流程图。其中：1、真空泵，2、预热器ⅰ，3、预热器ⅱ，4、预热器ⅲ，5、汽提塔，6、出料水泵，7、超滤装置，8、超滤产水罐，9、纳滤进水泵，10、一级纳滤装置，11、二级纳滤装置，12、纳滤产水箱，13、反渗透装置进水泵，14、一级ro反渗透装置，15、二级ro反渗透装置，16、汽提段，17、闪蒸段ⅰ，18、闪蒸段ⅱ。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资源化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资源化处理方法结合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(即图1中的氧化塔出水，以下简称洗涤塔排出液)经过预热器ⅰ2、预热器ⅱ3和预热器ⅲ4内热蒸汽的升温之后输送至汽提塔5的顶部喷淋，预热器ⅰ2和预热器ⅱ3内换热后得到的蒸汽凝液(即降温之后的洗涤塔排出液)在真空泵1的作用下排出回用，预热器ⅲ4内换热后得到的蒸汽凝液直接排出后回收循环利用；其中，预热器ⅲ4上设有至少一个排气孔(未图示)；(2)汽提塔5由上到下依次分为竖直设置的汽提段16、闪蒸段ⅰ17和闪蒸段ⅱ18，在汽提塔5中，洗涤塔排出液进入汽提段16后与其中的汽提蒸汽逆向接触升温换热，使得洗涤塔排出液中的碳酸氢钠热解生成碳酸钠和二氧化碳，汽提蒸汽携带气相的二氧化碳从汽提塔5顶部排出进入预热器ⅲ4内作为热蒸汽(130-170℃)；(3)汽提之后的高温洗涤塔排出液(130-170℃)在汽提塔5的闪蒸段ⅰ内闪蒸得到75-85℃的蒸汽和液体，其中，75-85℃的蒸汽进入预热器ⅱ内作为热蒸汽；(4)75-85℃的液体进入汽提塔的闪蒸段ⅱ内闪蒸成45-55℃的蒸汽和液体，其中，45-55℃的蒸汽进入预热器ⅰ内作为热蒸汽；45-55℃的液体输送至超滤装置进行预处理；(3)两次闪蒸之后的洗涤塔排出液在超滤装置7中脱除大颗粒分子、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8，以及包含固体杂质的超滤浓水排出装置；(4)超滤产水箱8中的超滤产水通过纳滤进水泵9加压输送至一级纳滤装置10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，并对其中的盐酸纳进行回收利用；(5)一级纳滤产水输送至二级纳滤装置11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12，然后通过泵13输送至一级ro反渗透装置14浓缩溴化钠溶液，得到一级ro反渗透浓水和一级ro反渗透产水，富含溴化钠的一级ro反渗透浓水外送回收溴化钠溶液；(7)一级ro反渗透产水输送至二级ro反渗透装置15进一步回收溴化钠溶液，得到二级ro反渗透浓水和二级ro反渗透产水，二级ro反渗透产水pta氧化洗涤塔的补充液体，二级ro反渗透浓水输送至一级ro反渗透装置14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，室温)经过预热器ⅰ2、预热器ⅱ3与预热器ⅲ4与塔内热蒸汽(温度依次为50℃、80℃、150℃)依次换热升温之后输送至汽提塔5的顶部喷淋，在汽提塔5中，洗涤塔排出液(100kg/h，100℃)在汽提段51与汽提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，汽提蒸汽携带二氧化碳从汽提塔5顶部排出(150℃)，进入预热器ⅲ内作为热蒸汽；该实施例中汽提蒸汽为水蒸汽，预热器ⅲ4上设有一个排气孔(未图示)；；(2)汽提之后的高温洗涤塔排出液(101kg/h，携带了部分汽提蒸汽，150℃)进入汽提塔5的闪蒸段ⅰ52内闪蒸，闪蒸后的蒸汽(80℃)进入预热器ⅱ3与洗涤塔排出液换热，闪蒸后的液体(98kg/h，80℃)进入汽提塔5的闪蒸段ⅱ53内继续闪蒸，闪蒸后的蒸汽(50℃)进入预热器ⅰ2与洗涤塔排出液换热，通过上述两次闪蒸实现对汽提后的洗涤塔排出液中热量的高效回收利用，得到两次闪蒸之后的洗涤塔排出液(95kg/h，50℃)；其中，换热后，预热器ⅰ2和预热器ⅱ3通过真空泵1排出蒸汽凝液(即洗涤塔排出液)并回收利用；(3)两次闪蒸之后的洗涤塔排出液(95kg/h)通过出料水泵6进入超滤装置7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8(94kg/h)，以及包含固体杂质的超滤浓水排出装置；(4)超滤产水箱8中的超滤产水(94kg/h)通过纳滤进水泵9加压输送至一级纳滤装置10进行碳酸钠的分离，得到一级纳滤产水(90kg/h)，以及包含碳酸钠的一级纳滤浓水(4kg/h)，一级纳滤浓水(4kg/h)输送至催化剂回收装置回收其中的钴和锰，并进行碳酸钠的回收利用；(5)一级纳滤产水(90kg/h)输送至二级纳滤装置11进一步分离回收其中的碳酸钠，得到二级纳滤产水(85kg/h)，以及二级纳滤浓水(5kg/h)即碳酸钠溶液；(6)二级纳滤产水(85kg/h)回收至纳滤产水箱12，然后通过泵13输送至一级ro反渗透装置14浓缩溴化钠溶液，得到一级ro反渗透浓水(8.5kg/h)和一级ro反渗透产水(76.5kg/h)，富含溴化钠的一级ro反渗透浓水(8.5kg/h)外送回收溴化钠溶液；(7)一级ro反渗透产水(76.5kg/h)输送至二级ro反渗透装置15进一步回收溴化钠溶液，得到二级ro反渗透浓水(7.65kg/h)和二级ro反渗透产水(68.85kg/h)，二级ro反渗透产水(68.85kg/h)作为pta氧化洗涤塔的补充液体回用于尾气洗涤塔喷淋，二级ro反渗透浓水(7.65kg/h)输送至一级ro反渗透装置14循环使用，以提高溴化钠的回收率。其中，本实施例的回收率参见表1，汽提塔1的操作条件参见表2，膜装置操作条件参见表3。表1中式试验回收率序号项目指标1汽提塔对碳酸氢钠脱除率92.0％2纳滤装置对碳酸钠回收率95.0％3溴化钠回收率93.0％表2汽提塔操作条件序号项目指标1操作压力0.4mpa2操作温度150℃表3膜装置操作条件表4尾气洗涤塔出水条件表5控制工序碳酸钠和碳酸氢钠指标表6装置进出水溴化钠指标表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。表1中，纳滤装置对碳酸钠回收率＝(纳滤装置进水量×纳滤装置进水碳酸钠含量-纳滤装置出水量×纳滤装置出水碳酸钠含量)/(纳滤装置进水量×纳滤装置进水碳酸钠含量)；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。表1中，溴化钠回收率＝(二级反渗透浓水出水量×二级反渗透浓水溴化钠含量)/(装置进水量×装置进水溴化钠含量)。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，而本发明采用真空泵、预热器ⅰ、预热器ⅱ、预热器ⅲ、节能型脱碳塔、出料水泵、超滤装置、超滤产水罐、纳滤进水泵、一级纳滤装置、二级纳滤装置、纳滤产水箱、反渗透装置进水泵、一级ro反渗透装置、二级ro反渗透装置有效回收利用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。表7蒸汽用量对比表表8抽真空功率对比表序号项目指标单位12段预热+1段闪蒸脱碳0.16kw21段预热+1段闪蒸脱碳0.16kw33段预热+2段闪蒸脱碳0.10kw由表7和表8可知，本发明的方法，步骤s2中，闪蒸段为二级闪蒸，ⅰ级闪蒸段操作温度为78-83℃，操作压力为45-55kpa，ⅱ级闪蒸段操作温度为60-63℃，操作压力为30-35kpa，通过这些工艺参数的设定，实现了更高效率的回收热量和更大限度地节约蒸汽用量；并且，本发明的方法，步骤s2中，洗涤塔排出液从100℃闪蒸到80℃较为容易实现，从80℃到60℃需要更低的压力，闪蒸降压主要通过真空泵或文丘里抽吸方式实现，一级闪蒸方式配制的真空泵和文丘里循环泵功率相比两次闪蒸较大，两次闪蒸为一种节能配制方式。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。当前第1页12