[发明专利]一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及PTA循环装置领域，具体涉及一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统及工艺。

背景技术

对苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有机原料之一，世界上90％的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，被广泛应用于纤维涤纶、聚酯薄膜、增塑剂、农药和染料等生产领域。在生产和应用PTA的同时，会产生大量的高浓度的PTA污水，而且PTA污水中的污染物多为芳香族化合物，浓度高，属于难生物降解的污水，处理难度大。一般的PTA污水处理设备，将污水生化处理后会产生大量的沼气，这些沼气在目前国内的PTA装置中，主要是用于锅炉、尾气燃烧炉的燃料或燃烧发电。

中国专利申请CN 203269722公开了一种PTA污水处理系统，以克服现有技术处理时间长、占地面积大和运行费用高等缺点，其包括酸化沉淀池、内循环厌氧反应器、第一沉降罐、生物流化床好氧反应器、第二沉降罐和气浮滤池，该申请的优点是提高PTA污水处理效率和减少产泥、减少占地面积等，但缺点是生化处理产生的沼气没有进行有效处理，造成资源浪费及环境污染。

中国专利申请CN103130184A公开了一种PTA装置精制单元泄放气综合利用的方法，本方法的原料气来源于PTA装置精制单元泄放气，原料气通过换热降温后，对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和液态水，变压吸附后得到高品质氢气，进行回收利用。该申请的优点是改变了传统工艺中加氢精制单元泻放气的处理方法，当原料气通过换热降温后，回收多余的热量，再对其进行降压、洗涤冷却，除去其中的有机酸和水，避免了有机酸对变压吸附时所用的吸附剂的毒效作用，再通过变压吸附得到高品质氢气，从而进行回收利用，降低了氢的消耗，同时也减少了资源的浪费，但缺点是原料气来源单一，PTA精制反应主要是利用氢气进行催化反应，而本发明回收的氢气远远小于精制反应所需的量，还需另设制氢装置。

现有资料介绍，目前在合成氨行业，通常采用天然气制氢，制氢成本约为0.6元/Nm³。PTA污水处理后的沼气与天然气制氢工艺中的原料天然气组分较为接近，成分主要有CH₄、CO₂、水、水气及H₂S(少量)，其中甲烷含量≥65％(体积百分比)，将沼气中的CO₂、水、水气及H₂S经过杂质分离后，甲烷浓度即可达到90％以上甚至更高，达到天然气的指标，如果可以将这90％以上的甲烷与水蒸汽在高温和催化剂作用下转化成H₂及CO，并将氢气提纯至所需浓度的氢气，反复回收利用于PTA生产精制过程，不仅解决了一般的PTA装置本身不能产氢气，需另建制氢装置的问题，还可以简化现有工艺，有效降低生产成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种成本低、操作简便的PTA污水处理的沼气制氢循环系统及工艺，该系统将PTA装置生产过程中排放的污水通过生化处理后产生沼气，提取沼气中的甲烷转化为氢气，该氢气与PTA装置泄气口排出的泄放气转化的氢气，经过变压吸附得到高纯度的氢气，用于PTA装置精制反应，实现PTA装置内部资源的循环再利用。

本发明技术方案如下：PTA污水处理的沼气制氢循环系统，包括PTA装置、沉降罐、厌氧折流板反应器、沉淀池、沼气收集罐、脱硫吸附装置、氮氧脱除装置、裂解反应器、碱洗涤塔Ⅰ、气液分离器、变压吸附装置、蒸汽换热器、碱洗涤塔Ⅱ、脱盐水洗涤塔Ⅰ及脱盐水洗涤塔Ⅱ；

PTA装置污水排放口与沉降罐连接；沉降罐与厌氧折流板反应器连接；所述的厌氧折流板反应器的排气口与沼气收集罐连接，排污口与沉淀池连接；所述沼气收集罐与脱硫吸附装置连接，所述脱硫吸附装置与氮氧脱除装置入口连接，所述氮氧脱除装置与裂解反应器连接，所述裂解反应器与碱洗涤塔Ⅰ底部入口连接，所述碱洗涤塔Ⅰ的出口与脱盐水洗涤塔Ⅰ连接，脱盐水洗涤塔Ⅰ出口与气液分离器的入口连接，所述气液分离器的出口与变压吸附装置连接；PTA装置的泄气口与蒸汽换热器连接，所述的蒸汽换热器与碱洗涤塔Ⅱ底部入口连接，所述的碱洗涤塔Ⅱ出口与脱盐水洗涤塔Ⅱ入口连接，所述的脱盐水洗涤塔Ⅱ与气液分离器连接。

优选的，变压吸附装置包括至少两个并联的吸附塔、至少两个并联的缓冲罐、真空泵及程控阀门，吸附塔和缓冲罐串联在管路上，所述的缓冲罐出口与PTA装置连接。

优选的，所述的PTA装置为粗PTA精制装置。