一种氧化段钴锰催化剂回收利用装置及其方法制造方法及图纸
本发明专利技术公开了一种PTA氧化阶段钴锰催化剂回收利用装置及方法，该装置包括冷却分离系统、碱制备系统、腐蚀金属沉淀过滤系统、催化剂沉淀过滤系统、催化剂再生系统、气体处理系统。该方法包括冷却分离、腐蚀金属沉淀过滤、催化剂沉淀过滤、催化剂再生、气体处理。本发明专利技术采用溶液pH的控制，选择性沉淀Fe/Cr/Ni离子和Co/Mn离子，省去了Co/Mn离子的离子交换吸附和电解步骤，大大简化了氧化阶段残渣处理工艺，提高了Co/Mn催化剂的质量，使Co/Mn催化剂的回收率由原来的70%提高到85%以上，节约了30%的生产成本，降低了40%的能耗。本发明的专利技术满足了节能环保的需要并获得了最大的过滤效益。
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【技术实现步骤总结】
本专利技术涉及PTA氧化阶段残渣回收利用技术，主要是从PTA氧化残渣中回收钴锰催化剂的氧化阶段钴锰催化剂回收利用装置及方法。
技术简介
目前PTA生产主要包括氧化工段和精制工段两个阶段。第一阶段为氧化工段，以PX（对二甲苯）为原料，以醋酸为溶剂，醋酸钴锰为催化剂，溴化氢为助剂，空气为氧化剂，充分混合后经高温氧化生成TA（对苯二甲酸），从氧化反应器出来的料浆经结晶器冷却后析出大量的TA颗粒，通过固液分离操作将TA颗粒与母液分离。第二阶段为精制工段，TA颗粒进入加氢精制工段，得到PTA（精对苯二甲酸）。 PTA氧化工艺中，需要不断取出一部分母液进行再生，为减少母液中氧化副产物对产品质量的影响，母液经过过滤、蒸馏、精馏等操作，溶剂醋酸返回氧化单元继续使用，而催化剂打浆后与氧化残渣、工艺水混合送至污水处理系统，钴锰催化剂得不到有效回收，随残渣排出，造成能耗和重金属污染。针对氧化阶段钴锰催化剂的回收，已提出了多种方法。中国专利公开了一种PTA装置精制母液高效回收利用的简便方法，主要步骤为：(I)通过热交换法对精制母液进行冷却；(2)将冷却后的精制母液通过超滤方法处理，将超滤浓缩液回收至氧化单元； (3)将超滤滤液进行离子交换处理，首先选择性吸附滤液中的Co、Mn离子，将Co、Mn解吸液作为催化剂回收利用，然后再吸附其它金属离子；(4)将离子交换处理后的液体作为步骤(I)的吸热介质与精制母液进行热交换，热交换后的大部分液体送往干燥剂喷淋塔，多余的部分根据干燥剂喷淋塔喷淋需求量及精制单元物料衡算排出，经干燥剂喷淋塔喷淋后的液体返回精制系统。
该专利大大简化了处理工艺，降低了系统的复杂性，省去了现有技术下反渗透等高耗能步骤。但由于采用离子交换，需要大量的盐酸洗脱液，导致处理过程中产生的水呈酸性，对下游设备的防腐要求高，增加了生产和维护成本。美国专利提供了一种PTA氧化渣回收及催化剂再生的工艺方法，主要包括以下步骤：将氧化渣用除盐水打浆，除去有机固体，将催化剂溶解于水中，用无机碱中和沉淀钴、锰离子，经固液分离提取钴、锰的碳酸盐；将钴、锰的碳酸盐经酸溶解、中和、沉降、树脂处理、金属提取、电解，使催化剂再生重复使用。采用该专利方法得到的催化剂回收率高，整个过程中不产生新的污染物。但整个处理过程复杂，特别是电解操作，因此耗电量大，投资大，运行成本高。中国专利提供了一种回收醋酸钴、醋酸锰催化剂的新工艺，其主要步骤是在不进行固液分离的情况下，加入稀氨水调节pH值，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀。冷却后，残渣或液体进入螺旋沉降离心机和沉淀池，分离出有机固体、氢氧化铁沉淀和含有钴锰催化剂离子的溶液。钴锰离子被阳离子交换树脂吸附，钴锰离子被含有醋酸铵的解吸液解吸，返回生产装置调配。该专利方法可以有效去除回收催化剂中的杂质，使其达到新鲜催化剂的水平。但该工艺引入了醋酸铵洗脱液，增加了生产成本；第一级固液分离采用螺旋沉降离心机，固相含水量高，洗涤效果不佳；第二级重力分离采用沉淀池，占地面积大，分离效率低。
技术实现思路
为了避免上述技术存在的缺点和不足，本专利技术的目的是设计一种PTA氧化阶段钴锰催化剂的回收装置及方法，既能保证催化剂的有效回收率，又能缩短工艺流程，特别是省去离子交换、电解等处理技术，减少酸性废水等洗脱液的产生，提高固相分离效率，降低设备投资和运行费用。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种PTA氧化阶段钴锰催化剂的回收装置，包括冷却分离系统、碱制备系统、腐蚀金属沉淀过滤系统、催化剂沉淀过滤系统、催化剂再生系统、气体处理系统；冷却分离系统包括制冷机、冷冻水箱、换热器、浆罐和压滤机；浆罐内设有搅拌器；所述冷冻水箱的出口通过泵与冷冻机的入口连接；所述冷冻机的出口与所述热交换器中吸热介质的入口连接；所述热交换器中吸热介质的出口与冷冻水箱的入口连接；所述浆罐的入口与所述热交换器中放热介质的出口连接；所述浆罐的出口通过泵与所述压滤机的入口连接；所述碱制备系统包括碱溶解罐和碱稀释罐；所述碱溶解罐和碱稀释罐上均设有搅拌器；所述碱溶解罐的出口与碱稀释罐的入口连接；所述碱稀释罐的出口经泵后分别与中间罐的进碱管路和Co/Mn沉淀罐的进碱管路连接；所述腐蚀金属沉淀过滤系统包括中间罐、中和罐、金属腐蚀过滤器和污水收集罐；所述中和罐上设有搅拌器；压滤机的滤液出口通过泵与中间罐的入口相连；中间罐的出口与中和罐的入口相连；中和罐的出口通过泵与金属腐蚀过滤器的入口相连；金属腐蚀过滤器的滤液出口与Co/Mn沉淀罐的入口相连；金属腐蚀过滤器的滤渣出口与污水收集罐的入口相连；催化剂沉淀过滤系统包括Co/Mn沉淀罐和Co/Mn过滤器；Co/Mn沉淀罐内设有搅拌器；Co/Mn沉淀罐的出口通过泵与Co/Mn过滤器的入口相连；Co/Mn过滤器的过滤器出口与Co/Mn沉淀溶解罐的入口相连；催化剂再生系统包括Co/Mn沉淀溶解罐、催化剂微调罐和催化剂储罐；钴锰沉淀溶解罐上设有搅拌器，钴锰沉淀溶解罐的出口与催化剂微调罐的入口相连，催化剂微调罐的出口经泵与催化剂储罐的入口相连，催化剂储罐的出口与氧化段催化剂进料管线相连；气体处理系统上设有洗涤塔，洗涤塔的入口与各储罐及过滤器的气体排放管线出口相连；金属腐蚀过滤器和钴锰过滤器均为管式过滤器，滤芯采用不锈钢金属粉末烧结滤芯。
本专利技术中所述的热交换器采用板式热交换器，冷冻水箱中的水经冷冻机冷却后作为热交换器的冷却介质，本专利技术中所述的压滤机采用板框压滤机。一种PTA氧化阶段钴锰催化剂的回收方法，包括以下步骤：A、将氧化渣与脱盐水按1：9的比例冷却分离，充分混合，经热交换器降温至10-20℃，泵送至浆液罐；脱盐水在浆液罐中稀释后，钴锰催化剂和腐蚀性金属离子溶解于水中，经压滤机分离有机固体和腐蚀性金属离子、催化剂离子，有机固体收集后重新进入氧化单元循环使用，含有腐蚀性金属和催化剂离子的滤液进入中间罐与精制阶段来的母液混合；B、腐蚀性金属沉淀过滤中间罐的混合母液泵送至中和罐，在中和罐中加入碱溶液调节pH值，控制溶液的pH值为4.5～5.5。经过碱中和，大部分有机酸转化为可溶的钠盐，Fe/Cr/Ni离子以不溶性固体碳酸盐形式析出；中和罐中的反应溶液经过金属腐蚀过滤器过滤，滤出固体的 Fe/Cr/Ni 碳酸盐排至污水收集罐，经过金属腐蚀过滤器后的滤液送至 Co/Mn 沉淀罐，进行 Co/Mn 离子的沉淀；碱溶液为 5%溶液；C.催化剂在 Co/Mn 沉淀罐中沉淀过滤，分两次加入碱溶液调节 pH 值，控制溶液 pH 值为 8.5～9，将 Co/Mn 离子转化为 Co/Mn 碳酸盐沉淀；Co/Mn 沉淀罐中的反应后溶液经过 Co/Mn 过滤器过滤，除去固体的 Co/Mn 碳酸盐沉淀，用冷凝水洗出钠盐及可溶性有机物，通过反冲洗将 Co/Mn 碳酸盐沉淀送至 Co/Mn 沉淀溶解罐； D.催化剂再生在Co/Mn沉淀溶解罐中，氢溴酸HBr将Co/Mn碳酸盐固体转化为Co/Mn溴化物，再生催化剂溶液的钠标准为Co与钠的重量比至少为15。这些溴化物溶液分批输送至催化剂微调罐，将新鲜催化剂溶液与再生催化剂溶液混合。
【技术保护要点】
【技术特点概要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘希才，
申请人（专利权人）：大连华实流体设备有限公司
类型：发明
国家、省份、城市：
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