金属烧结过滤器在PTA母固回收系统的应用

李艳芬 摩恩达（集团）上海流体设备工程有限公司 马法赫 太仓港协鑫发电有限公司 李大伟 凡闰司（上海）流体技术有限公司

随着PTA精对苯二甲酸行业的迅猛发展，PTA已处于快速发展的高潮期，而不断扩大的产能必将带来激烈的竞争。近年来，各PTA工厂都致力于节能降耗，提高企业的竞争力。PTA母固回收系统是整个PTA行业降耗的经典案例，其原因在于PTA工厂第一段固液分离所产生的母液是最大的一股工艺废水量，该股废水含有0.2%～0.3%的对苯二甲酸和0.2%～0.3%的对甲基苯甲酸，其回收价值高；同时该股废水是废水处理厂最大的一股COD来源。由于回收该股废水中的对甲基苯甲酸等有机固体的需求，促使了PTA母固回收技术的产生。

1 母固回收技术简介

1.1 过滤工艺原理

过滤系统采用进口多孔金属烧结滤芯，滤芯分对称结构和不对称结构，孔径分0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10，20，40，100μm不等。基于多年的PTA应用工艺经验以及大量的实验测试结果，选用0.5μm滤芯能过滤大量的TA(对二甲苯)固体，并形成均质的滤饼，且很容易反洗掉。

过滤器分内过滤和外过滤两种设计。过滤过程，母液经进料阀由过滤器底部进入过滤器，在锥形物料收集器中环向循环，使得固体颗粒在液相中均匀分布。液体在滤芯中均匀流动，由于表面过滤作用，绝大多数TA固体颗粒会在金属粉末烧结滤芯的表面被截留，过滤工序完成后形成质量均等的滤饼，而滤清液经滤芯流出过滤器。过滤器特有的流体动力学设计使得固体非常均匀地形成滤饼，因此反洗效果好，从而保证系统长期稳定地运行。

由于温度对TA在水溶液中的溶解性影响很大，温度变化速率与溶解/结晶速率线性关系上不一致，系统采用精确温度与动力学温度相转化的工艺技术来控制过滤、反洗工序中的温度趋势，以确保在滤芯内部无TA晶体残留。

由于多孔金属滤芯很薄，可能偶尔会有小颗粒堵塞滤孔，但是使用反洗工序能很容易地清理滤芯并解决堵塞的问题。过滤系统采用全自动控制，成本低而且效率高。

根据金属粉末烧结过滤器的性能及过滤原理进行设计：

（1）采用表面过滤技术，TA固体颗粒停留在多孔金属滤芯的表面，从而解决了因TA固体颗粒比较黏容易渗透到过滤孔中，减少粘性有机固体浆料对过滤元件的堵塞。

（2）预涂敷“搭桥”，利用控制初始流速确保滤芯表面形成初滤层，作为过滤过程中的第一层滤膜，防止固体颗粒渗透到过滤介质内部造成堵塞，导致过滤器运行周期缩短。

（3）采用适当压力的惰性气体进行滤饼干燥，减少滤饼含水率，以保证回收的固体浆料对氧化单元不产生影响。

（4）采用气体加压和酸洗的方式进行反冲洗，确保滤芯表面的滤饼脱离，延长母固回收系统程序的运行周期，减少碱洗的频率。

1.2 工艺流程简述

母液中含有微量TA固体和PT酸颗粒的悬浮液，一般悬浮液固体浓度为：精制段：0.5%～1.0%，氧化段：0.8%～1.5%（wt），通过过滤，回收母液中的悬浮有机固体以降低物耗。悬浮液中的固体过滤下来，滤液送至母液蒸发罐，滤饼送至浆料接收罐。

根据处理物料量过滤系统可以采用单台过滤器运行或多台过滤器并联运行，过滤器采用间歇操作。多台并联运行时，若有一台处于反洗或待过滤阶段时，其余处于在线过滤状态。整个工艺过程可分为三个阶段：预涂敷；过滤；加压反洗和酸洗。

第一步：预涂敷。母液经泵提升，以较小流速从过滤器底部引入，直至充满罐体。

第二步：过滤。母液按照设定的流量引入过滤器，滤清液从过滤器顶部排入下一工序。滤饼在滤芯内表面形成。随着滤饼厚度的增加，管板两侧的压差上升，当过滤器压差或时间达到设定值时，关闭进料阀，停止母液进料。

第三步：加压反洗和酸洗。过滤完成后关闭滤清液出口阀，打开上部反洗进气阀，引入惰性气体气，当压力达到设定值时，打开底部卸料阀，用惰性气体气推动滤清液或醋酸将滤饼反冲进入下面的浆料接受罐，由泵送至氧化单元回用。

碱洗：过滤器运行一段时间后，金属膜受到一定程度的污染，过滤效率降低，此时，需要通过碱洗再生。整个碱洗过程包括碱洗、除盐水清洗和酸洗。所排的碱液，清洗水进废水处理系统。整个碱洗过程均为全自动控制。

2 金属粉末烧结过滤器的优点

（1）过滤精度高，99.99%以上的固体颗粒会被在介质表面；

（2）耐温性能好，金属烧结粉末可以承受极高的温度，特种高温合金耐温可以达到982℃；

（3）过滤元件的材质种类多，有钛、镍、铜、SUS304L、SUS316L、蒙乃尔合金、INCONEL、HASTELLOY等40多种；

（4）抗腐蚀性能强，可以耐强酸强碱；

（5）超强的机械强度，具有一定的抗压、抗拉伸强度、不易损坏，性能稳定；

（6）再生效果好，使用寿命长：部分特种合金产品质量保证期为10年；

（7）通过加压干燥，金属粉末烧结过滤器过滤效果能够确保滤饼含水率满足生产要求。

3 母固回收效益评估

按照母液进水指标300t/h，固含量0.6%计算，其中含TA和PTA等可以回用的有机物为1.8t/h，一年运行8000h，可以回收有机物14400t。回收的有机物价格按7000元/t，一年的回收收益为1亿元。

辅助经济效益：可回用70%左右的水量，既减少了后续生化处理的水量和COD排放量，也减少了纯水系统的投资。

4 结束语

在PTA装置精制段和氧化段母固回收中，采用金属粉末烧结滤芯回收母液中的TA和其他有机物，不但可以降低系统中PX单耗，同时也可以减少废水中的COD含量。

节能减排是全世界人民共同面对的问题，只有树立科学的发展观，通过创新技术合理改进工艺不断节约资源，减污增效，才能使PTA行业可持续发展。