[发明专利]一种氧化段钴锰催化剂回收利用装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PTA氧化段残渣的回收利用技术，主要是一种从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及其方法。

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(对二甲苯)为原料，乙酸为溶剂，钴锰醋酸盐为催化剂，溴化氢为促进剂，空气为氧化剂，充分混合后，高温氧化生成TA(对苯二甲酸)，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(精对苯二甲酸)。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，溶剂乙酸返回氧化单元继续使用，催化剂随氧化残渣与工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公开了一种高效回收利用PTA装置精制母液的简易方法，其主要步骤为：(1)采用热交换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单元；(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(1)的吸热介质同精制母液进行热交换，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单元的物料平衡，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渗透等高耗能步骤，但由于采用了离子交换的形式，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工艺和方法，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，因此电力消耗大，投资大，运行成本高。

中国专利CN1562483A提供了一种回收醋酸钴、醋酸锰催化剂的新工艺，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，达到新鲜催化剂的水平。但该工艺引入醋酸铵洗脱液，增加了生产成本；采用螺旋沉降离心机进行一级固液分离，固相含湿量较高，洗涤效果不好，采用沉降罐进行二级重力分离，占地面积大，分离效率低。

发明内容

为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，本发明的目的是要设计一种PTA氧化段钴锰催化剂回收利用的装置和方法，既保证催化剂有效回收利用率，又可缩短工艺流程，特别是取消离子交换、电解等处理技术，减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，本发明的技术方案如下：

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；所述的冷冻机的出口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；