专利名称：一种氧化段钴锰催化剂回收利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种PTA氧化段残渣的回收利用技木，主要是ー种从PTA氧化残渣中回收钴锰催化剂的氧化段钴锰催化剂回收利用装置。
背景技术：
目前，PTA的生产主要包括氧化段和精制段两个阶段。第一阶段为氧化段，以PX(对ニ甲苯)为原料，こ酸为溶剤，钴锰醋酸盐为催化剂，溴化氢为促进剂，空气为氧化齐U，充分混合后，高温氧化生成TA (对苯ニ甲酸)，氧化反应器出来的浆料经结晶器冷却后析出大量TA颗粒，通过固液分离操作将TA颗粒与母液分离。第二阶段为精制段，TA颗粒进入加氢精制段制得PTA (精对苯ニ甲酸)。PTA氧化过程中，需连续取出一部分母液进行 再生，以降低母液中氧化副产物对产品质量的影响，母液经过滤、蒸馏、精馏等多项操作后，溶剂こ酸返回氧化单元继续使用，催化剂随氧化残渣与エ艺水混合打浆后送入污水处理系统，钴锰催化剂没有得到有效回收，随残渣排放，从而造成能源消耗及重金属污染。国内外对于氧化段钴锰催化剂的回收提出了多种方法，中国专利CN101417943B公开了ー种高效回收利用PTA装置精制母液的简易方法，其主要步骤为(I)采用热交換方法对精制母液进行降温；(2)采用超滤方法处理降温后的精制母液，超滤浓缩液回用于氧化単元；(3)对超滤滤出液进行离子交换处理，先选择吸附滤出液中的Co、Mn离子，将Co、Mn脱吸液回用做催化剂，再吸附其它金属离子；(4)经离子交换处理后的液体作为步骤(I)的吸热介质同精制母液进行热交換，换热后这些液体大部分送干燥剂喷淋塔，根据干燥机喷淋塔的喷淋需求量和精制単元的物料平衡，多余部分排放，干燥剂喷淋塔喷淋后的液体回用于精制系统。该专利大幅度简化了处理工艺，降低了系统的复杂程度，取消了现有技术下的反滲透等高耗能步骤，但由于采用了离子交換的形式，因此需要消耗大量盐酸洗脱液，使处理过程产生酸性水,对下游设备防腐要求较高,增加了生产和维护成本。美国专利US7285677B1提供了一种回收PTA氧化残渣和催化剂再生的エ艺和方法，主要包括以下步骤氧化残渣经脱盐水打浆后除去其中的有机固体物，催化剂溶解在水中，采用无机碱中和沉淀钴锰离子，通过固液分离，提取钴锰碳酸盐；钴锰碳酸盐通过酸溶解、中和、沉降、树脂处理，金属萃取和电解操作，使催化剂得以再生回用。该专利方法得到的催化剂回收利用率高，整个过程无新污染物产生。但整个处理工艺复杂，特别采用电解操作，因此电カ消耗大,投资大,运行成本高。中国专利CN1562483A提供了一种回收醋酸钴、醋酸锰催化剂的新エ艺，其主要步骤为先不进行固液分离，加入稀氨水调节PH值使铁离子转化为氢氧化铁沉淀。残渣或液体经冷却后进入螺旋沉降离心机和沉降罐分离有机固体、氢氧化铁沉淀与含钴锰催化剂离子的溶液，钴锰离子通过阳离子交换树脂吸附，用含醋酸铵的脱吸液使钴锰离子解吸附后返回生产装置调和使用。该专利方法能有效去除回收催化剂中的杂质，达到新鮮催化剂的水平。但该エ艺引入醋酸铵洗脱液，増加了生产成本；采用螺旋沉降离心机进行ー级固液分离，固相含湿量较高，洗涤效果不好，采用沉降罐进行ニ级重力分离，占地面积大，分离效率低。
实用新型内容为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，本实用新型的目的是要设计ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，既保证催化剂有效回收利用率，又可缩短エ艺流程，特别是取消离子交換、电解等处理技木，減少酸性废水和其它洗脱液的产生，提高固相分离效率，降低设备投资和运行成本。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，包括冷却分离系统、配碱系统、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；所述的冷却分离系统包括冷冻机、冷冻水罐、换热器、浆罐和压滤机；所述的浆罐 内设有搅拌器；所述的冷冻水罐的出口经泵连接冷冻机的入口 ；所述的冷冻机的出ロ连接换热器中吸热介质的入口 ；所述的换热器中吸热介质的出口连接冷冻水罐的入口 ；所述的浆罐的入口连接换热器中放热介质的出口 ；所述的浆罐的出口经泵连接压滤机的入口 ；所述的配碱系统包括碱溶解罐和碱液稀释罐；所述的碱溶解罐和碱液稀释罐内均设有搅拌器；所述的碱溶解罐的出口连接碱液稀释罐的入口 ；所述的碱液稀释罐的出口经泵后分别连接中间罐的碱液入口管道和Co/Mn沉淀罐的碱液入口管道；所述的腐蚀金属沉淀过滤系统包括中间罐、中和罐、金属腐蚀滤器和集污罐；所述的中和罐内设有搅拌器；所述的压滤机的滤液出口经泵连接中间罐的入口 ；所述的中间罐的出口连接中和罐的进ロ ；所述的中和罐的出口经泵连接金属腐蚀滤器的入口 ；所述的金属腐蚀滤器的滤液出ロ连接Co/Mn沉淀罐的入口 ；所述的金属腐蚀滤器滤渣出ロ连接集污罐的入口 ；所述的催化剂沉淀过滤系统包括Co/Mn沉淀罐和Co/Mn过滤器；所述的Co/Mn沉淀罐内设有搅拌器；所述的Co/Mn沉淀罐的出口经泵连接Co/Mn过滤器的入口 ；所述的Co/Mn过滤器的滤洛出ロ连接Co/Mn沉淀溶解罐的入口 ；所述的催化剂再生系统包括Co/Mn沉淀溶解罐、催化剂精调罐和催化剂储罐；所述的Co/Mn沉淀溶解罐内设有搅拌器；所述的Co/Mn沉淀溶解罐的出ロ连接催化剂精调罐的入口 ；所述的催化剂精调罐的出口经泵连接催化剂储罐的入口 ；所述的催化剂储罐的出ロ连接氧化段催化剂进料管道；所述气体处理系统设有洗涤塔；所述洗涤塔入口连接各储罐和过滤器气体排放管道出ロ ；所述的金属腐蚀滤器和Co/Mn过滤器为管式过滤器，过滤元件采用不锈钢金属粉末烧结滤芯。本实用新型所述的换热器采用板式换热器，冷冻水罐内的水经冷冻机降温后作为换热器的冷却介质。本实用新型所述的压滤机采用板框压滤机。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果I、由于本实用新型采用了 Na2CO3控制溶液pH，使Fe/Cr/Ni离子和Co/Mn离子有选择的被沉淀，省去了离子交换吸附Co/Mn离子和电解步骤，大大筒化了氧化段残渣处理エ艺，提高了 Co/Mn催化剂质量，使Co/Mn催化剂回收利用率由原来的70%提高到85%以上，生产成本节约了 30%，能源消耗降低了 40%。2、由于本实用新型采用的Na2CO3中和沉淀法处理Fe/Cr/Ni离子和Co/Mn离子,一定程度上降低了溶液的酸度，同时降低了对下游设备的耐腐蚀要求，省去了原有树脂吸附エ艺的洗脱液解吸附步骤，仅在Co/Mn过滤阶段使用少量冷凝水清洗Co/Mn沉淀，适应节能环保需求。3、由于本实用新型采用金属腐蚀滤器和Co/Mn过滤器进行固液分离，过滤采用金属粉末烧结滤芯，耐腐蚀性強，过滤精度高，性能稳定，提高介质净化度；设备清洗再生周期短，滤芯清洗彻底；可实现干渣卸饼、干渣排放，降低了固相含湿量，得到最大的过滤收益。
本实用新型共有2幅附图。其中图I是钴锰催化剂回收利用エ艺装置示意图。图2是钴锰催化剂回收利用エ艺流程示意图。图中I、冷冻机，2、冷冻水罐，3、泵，4、换热器，5、浆罐，6、压滤机，7、中间罐，8、中和罐，9、搅拌器，10、金属腐蚀滤器，11、集污罐，12、Co/Mn沉淀罐，13、Co/Mn过滤器，14、Co/Mn沉淀溶解罐，15、催化剂精调罐，16、催化剂储罐，17、碱溶解罐，18、碱液稀释罐，19、洗涤塔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步说明。如图I所示，ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，包括冷却分离系统、配碱系统、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；所述的冷却分离系统包括冷冻机I、冷冻水罐2、换热器4、浆罐5和压滤机6 ;所述的浆罐5内设有搅拌器9 ;所述的冷冻水罐2的出口经泵3连接冷冻机I的入口 ；所述的冷冻机I的出口连接换热器4中吸热介质的入口 ；所述的换热器4中吸热介质的出口连接冷冻水罐2的入口 ；所述的浆罐5的入口连接换热器4中放热介质的出口 ；所述的浆罐5的出ロ经泵3连接压滤机6的入口 ；所述的配碱系统包括碱溶解罐17和碱液稀释罐18 ;所述的碱溶解罐17和碱液稀释罐18内均设有搅拌器9 ;所述的碱溶解罐17的出口连接碱液稀释罐18的入口 ；所述的碱液稀释罐18的出ロ经泵3后分别连接中间罐7的碱液入口管道和Co/Mn沉淀罐12的碱液入ロ管道；所述的腐蚀金属？几淀过滤系统包括中间7、中和Sig 8、金属腐蚀滤器10和集污Sig11 ;所述的中和罐8内设有搅拌器9 ;所述的压滤机6的滤液出口经泵3连接中间罐7的入ロ ；所述的中间罐7的出口连接中和罐8的进ロ ；所述的中和罐8的出口经泵3连接金属腐蚀滤器10的入口 ；所述的金属腐蚀滤器10的滤液出ロ连接Co/Mn沉淀罐12的入口 ；所述的金属腐蚀滤器10滤渣出ロ连接集污罐11的入口；所述的催化剂沉淀过滤系统包括Co/Mn沉淀罐12和Co/Mn过滤器13 ;所述的Co/Mn沉淀罐12内设有搅拌器9 ;所述的Co/Mn沉淀罐12的出ロ经泵3连接Co/Mn过滤器13的入口 ；所述的Co/Mn过滤器13的滤渣出ロ连接Co/Mn沉淀溶解罐14的入口；[0031]所述的催化剂再生系统包括Co/Mn沉淀溶解罐14、催化剂精调罐15和催化剂储罐16 ;所述的Co/Mn沉淀溶解罐14内设有搅拌器9 ;所述的Co/Mn沉淀溶解罐14的出口连接催化剂精调罐15的入口 ；所述的催化剂精调罐15的出ロ经泵3连接催化剂储罐16的入ロ ；所述的催化剂储罐16的出ロ连接氧化段催化剂进料管道；所述气体处理系统设有洗涤塔19 ;所述洗涤塔19入口连接各储罐和过滤器气体排放管道出ロ ；所述的金属腐蚀滤器10和Co/Mn过滤器13为管式过滤器，过滤元件采用不锈钢金属粉末烧结滤芯。所述的换热器4采用板式换热器4，冷冻水罐2内的水经冷冻机I降温后作为换热器4的冷却介质。所述的压滤机6采用板框压滤机6。如图2所示，本实用新型的方法，包括以下步骤A、冷却分离氧化残渣与脱盐水按I : 9的比例进行充分混合，经换热器4冷却至10 20°C，经泵3输送至浆罐5 ;在浆罐5内经脱盐水稀释后钴锰催化剂和腐蚀金属离子溶解于水中，经压滤机6分离有机固体和腐蚀金属离子及催化剂离子，有机固体收集后重新投入氧化单元进行循环利用，含腐蚀金属及催化剂离子的压滤液进入中间罐7，与来自精制段的母液混合；B、腐蚀金属？几淀过滤中间Sig 7中的混合母液经栗3输送至中和Sip 8，在中和Sig 8中加入碱液，进行PH调节，控制溶液pH值为4. 5 5. 5，通过碱中和作用，大多数有机酸转化为可溶性钠盐，Fe/Cr/Ni离子以不溶性固体碳酸盐的沉淀析出；中和罐8中的反应后溶液经金属腐蚀滤器10过滤，固体Fe/Cr/Ni碳酸盐被滤除并排放至集污罐11，经金属腐蚀滤器10的滤后液送至Co/Mn沉淀罐进行Co/Mn离子的沉淀；所述的碱液采用5%的Na2CO3溶液；C、催化剂沉淀过滤在Co/Mn沉淀罐12中，二次加入碱液调节pH值，控制溶液pH值为8. 5 9，使Co/Mn离子转化为Co/Mn碳酸盐沉淀析出；Co/Mn沉淀罐中的反应后溶液经Co/Mn过滤器13滤除固体Co/Mn碳酸盐沉淀，通过冷凝水清洗出去钠盐和可溶性有机物，反向冲洗将Co/Mn碳酸盐沉淀送入Co/Mn沉淀溶解罐14 ；D、催化剂再生在Co/Mn沉淀溶解罐14中，氢溴酸HBr将Co/Mn碳酸盐固体转化为Co/Mn溴化物，再生的催化剂溶液的钠标准是Co和钠重量比至少为15，这些溴化物溶液分批输送至催化剂精调罐15，新鮮的催化剂溶液与再生的催化剂在精调罐中混合，经泵3输送至催化剂储罐16 ；E、气体处理所有设备的气体排放经排气管线集中输送至洗涤塔19进行处理排放，气体在洗涤塔19中与碱液接触，经几级喷淋后，洁净气体排出，碱吸收液送至污水处理场。本实用新型所述的腐蚀金属离子为Fe/Cr/Ni离子；所述的催化剂离子为Co/Mn离子。图1-2所示，本实用新型的具体实施例，主要包括以下步骤I、氧化残渣与脱盐水按I : 9比例打浆，经换热器4冷却至10 20°C ；2、采用板框压滤机6分离打浆液中有机固体和含腐蚀金属Fe/Cr/Ni和催化剂Co/Mn离子的溶液，有机固体送去氧化段进行循环利用，含Fe/Cr/Ni和Co/Mn离子的溶液则送入催化剂再生装置；3、Fe/Cr/Ni和Co/Mn离子的溶液与5% Na2CO3作用，控制pH值4. 5 5. 5,通过中和作用，Fe/Cr/Ni转化为不溶性的碳酸盐；4、通过金属腐蚀滤器10进行固液分离，除去Fe/Cr/Ni碳酸盐，Co/Mn离子的溶液与5% Na2CO3 二次作用，控制pH值8. 5 9，Co/Mn离子转化为Co/Mn碳酸盐沉淀，回收率在85%以上；5、Co/Mn沉淀经Co/Mn过滤器13分离，通过冷凝水清洗除去钠盐和可溶性有机物，反冲洗将Co/Mn沉淀送入Co/Mn沉淀溶解罐14 ；6,HBr溶液将Co/Mn碳酸盐固体转化为Co/Mn溴化物，高价Co离子转化为ニ价钴
离子。 7、再生的Co/Mn溴化物催化剂送往PTA氧化段催化体系重新利用。
权利要求1.ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，其特征在于包括冷却分离系统、配碱系统、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； 所述的冷却分离系统包括冷冻机(I)、冷冻水罐(2)、换热器(4)、浆罐(5)和压滤机(6);所述的浆罐(5)内设有搅拌器(9);所述的冷冻水罐(2)的出口经泵(3)连接冷冻机(I)的入口 ；所述的冷冻机(I)的出口连接换热器(4)中吸热介质的入口 ；所述的换热器(4)中吸热介质的出口连接冷冻水罐(2)的入口 ；所述的浆罐(5)的入口连接换热器(4)中放热介质的出口 ；所述的浆罐(5)的出口经泵(3)连接压滤机(6)的入口 ； 所述的配碱系统包括碱溶解罐(17)和碱液稀释罐(18);所述的碱溶解罐(17)和碱液稀释罐(18)内均设有搅拌器(9);所述的碱溶解罐(17)的出口连接碱液稀释罐(18)的入ロ ；所述的碱液稀释罐(18)的出口经泵⑶后分别连接中间罐(7)的碱液入口管道和Co/Mn沉淀罐(12)的碱液入口管道； 所述的腐蚀金属沉淀过滤系统包括中间罐(7)、中和罐(8)、金属腐蚀滤器(10)和集污罐(11);所述的中和罐⑶内设有搅拌器(9);所述的压滤机(6)的滤液出口经泵(3)连接中间罐(7)的入口 ；所述的中间罐(7)的出口连接中和罐⑶的进ロ ；所述的中和罐⑶的出口经泵(3)连接金属腐蚀滤器(10)的入口 ；所述的金属腐蚀滤器(10)的滤液出口连接Co/Mn沉淀罐(12)的入口 ；所述的金属腐蚀滤器(10)滤渣出口连接集污罐(11)的入口 ； 所述的催化剂沉淀过滤系统包括Co/Mn沉淀罐(12)和Co/Mn过滤器(13);所述的Co/Mn沉淀罐(12)内设有搅拌器(9);所述的Co/Mn沉淀罐(12)的出口经泵(3)连接Co/Mn过滤器(13)的入口 ；所述的Co/Mn过滤器(13)的滤渣出口连接Co/Mn沉淀溶解罐(14)的入口 ； 所述的催化剂再生系统包括Co/Mn沉淀溶解罐(14)、催化剂精调罐(15)和催化剂储罐(16);所述的Co/Mn沉淀溶解罐(14)内设有搅拌器(9);所述的Co/Mn沉淀溶解罐(14)的出口连接催化剂精调罐(15)的入口 ；所述的催化剂精调罐(15)的出口经泵(3)连接催化剂储罐(16)的入口 ；所述的催化剂储罐(16)的出口连接氧化段催化剂进料管道；所述气体处理系统设有洗涤塔(19);所述洗涤塔(19)入口连接各储罐和过滤器气体排放管道出n ； 所述的金属腐蚀滤器(10)和Co/Mn过滤器(13)为管式过滤器，过滤元件采用不锈钢金属粉末烧结滤芯。
2.根据权利要求I所述的ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，其特征在于所述的换热器(4)采用板式换热器(4)，冷冻水罐(2)内的水经冷冻机(I)降温后作为换热器⑷的冷却介质。
3.根据权利要求I所述的ー种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，其特征在于所述的压滤机(6)采用板框压滤机(6)。
专利摘要本实用新型公开了一种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置，包括冷却分离系统、配碱系统、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。所述的方法包括冷却分离、腐蚀金属沉淀过滤、催化剂沉淀过滤、催化剂再生和气体处理。本实用新型采用了Na2CO3控制溶液pH，使Fe/Cr/Ni离子和Co/Mn离子有选择的被沉淀，省去了离子交换吸附Co/Mn离子和电解步骤，大大简化了氧化段残渣处理工艺，提高了Co/Mn催化剂质量，使Co/Mn催化剂回收利用率由原来的70％提高到85％以上，生产成本节约了30％，能源消耗降低了40％。本实用新型适应了节能环保需求，得到了最大的过滤收益。
文档编号C07C51/265GK202555281SQ20122015695
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘喜才 申请人:大连华峰发展公司