PTA废水厌氧处理所产沼气的回用

ＰＴＡ废水厌氧处理所产沼气的回用高冰冰（中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部，上海２００５４０）摘要：应用“厌氧－好氧”工艺处理对苯二甲酸废水，在正常情况下，废水厌氧处理过程中可产生沼气７０００～８０００ｍ３／ｄ，将沼气回送至对苯二甲酸生产装置精制单元热媒炉，以代替部分燃料气，可降低燃料气约５０００ｍ３／ｄ，年节约成本５００万元左右，可降低能耗４８ｋｇ／ｔ产品（以标油计）。关键词：对苯二甲酸废水厌氧反应器沼气燃烧器文章编号：１６７４－１０９９（２０１９）０３－００４９－０４中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ收稿日期：２０１９－０４－１５。作者简介：高冰冰，男，１９８８年出生，２００９年毕业于北京化工大学高分子材料与工程专业，工程师，目前从事涤纶聚酯的研发管理工作。对苯二甲酸（ＰＴＡ）产业废水排放量普遍较大，每生产１ｔＰＴＡ产生废水４～５ｔ。ＰＴＡ废水有机物含量高，化学需氧量（ＣＯＤ）质量浓度为５０００～９０００ｍｇ／Ｌ，且成分复杂，其固体颗粒主要由ＰＴＡ、对二甲苯（ＰＸ）、苯甲酸（ＢＡ）、对甲基苯甲酸（Ｐ－ＴＡ）等组成，Ｂ／Ｃ比值（即ＢＯＤ５／ＣＯＤ，是指５日生化需氧量与化学需氧量的比值）为０５～０６，具有较好的可生化性［１］。中国石化上海石油化工股份有限公司（以下简称上海石化）环保水务部ＰＴＡ废水处理经过扩能改造，将原来的“缺氧－好氧工艺”改造为目前的“厌氧－好氧工艺”，废水处理能力为６２４０ｍ３／ｄ，最大ＣＯＤ负荷为３０ｔ／ｄ。ＰＴＡ废水经厌氧反应器处理后，可降解水中６０％～７０％的有机物，有效降低后续好氧装置的负荷，增强整个污水处理系统的抗冲击性［２］。厌氧反应器沼气产率随上游废水ＣＯＤ负荷变化而改变，沼气产率为０３５～０４ｍ３／ｋｇ，沼气产量为７０００～８０００ｍ３／ｄ。上海石化涤纶部ＰＴＡ装置热媒炉用于加热热媒，以供应反应需要的热量。该热媒炉共有烧嘴７根，沼气投用之前燃料气为干气。为践行清洁生产、低碳发展等理念，充分利用ＰＴＡ废水厌氧处理产生的沼气能源，上海石化ＰＴＡ装置进行了沼气回用项目改造，增加相关沼气设备，将第７根烧嘴改造为沼气烧嘴，以充分利用再生能源，达到节能和环保的目的。１工艺路线沼气回用项目工艺流程由沼气生成部分和ＰＴＡ生产装置沼气燃烧部分组成，如图１所示。图１沼气回用工艺流程·９４·第３５卷第３期２０１９年６月石油化工技术与经济Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ来自ＰＴＡ生产装置的废水进入环保水务部的废水调节池，在调节池经过４８ｈ的调节，废水中的ＣＯＤ质量浓度得以均衡，调节池设ｐＨ计，通过盐酸或氢氧化钠的加入，使废水ｐＨ控制在６～９。经调节后的废水，用泵输送至热交换器，将约５５℃的废水通过冷却水降温至３３～３８℃，降温后的废水进入厌氧反应器进行厌氧菌处理，通过厌氧反应将可生物降解性ＣＯＤ转化为沼气。沼气的产生量取决于经过厌氧反应器所脱除的ＣＯＤ数量，脱除ＣＯＤ越多，产气越多。生成的沼气送至沼气稳压柜，经压缩机升压至１００ｋＰａ后，沿废水处理装置界外原有管道送至ＰＴＡ生产装置热媒炉。升压后的沼气，在分液罐中稳压并去除液相水分，再经过过滤器和阻火器后进入热媒炉燃烧。２主要设备及设计参数（１）输送泵废水输送泵采用离心泵，由于废水有腐蚀性，泵体材料选用３１６Ｌ，扬程６～２４ｍ，操作温度低于６５℃。（２）搅拌器调节池采用潜水搅拌器，搅拌介质为废水，有腐蚀性，主要部件选用３１６Ｌ，单台搅拌器功率为１５ｋＷ。（３）换热器采用板式换热器，用于降低废水温度，冷侧采用循环冷却水，主要材料为３１６Ｌ，换热面积为１８０ｍ２。（４）厌氧反应器厌氧反应器为高塔类反应器，总高为２４ｍ，直径１１ｍ，材料为碳钢内防腐，操作温度为常温，操作压力为常压。（５）稳压柜稳压柜由一个具防腐涂料的钢罐和浮顶组成。浮顶顶部的配重将设定气体系统产生２５～３０ｋＰａ的压力，浮顶和罐体通过一个可伸缩的聚酯织物的膜相连，从而浮顶可上下移动。这样沼气稳压柜的体积可增大或减小而无需改变气体系统的内压，从而达到调节压力的作用。（６）压缩机组采用螺杆式压缩机组，配置变频电机，按照稳压柜的物位，调节压缩机转速，控制沼气输出流量，压缩机额定输入流量为１０６００ｍ３／ｄ，出口压力为１００ｋＰａ，由于输送气为沼气，具备防爆性能。（７）凝液罐凝液罐容积为１ｍ３，罐上设有安全阀，若沼气超压将泄放至放空总管。罐体采用蒸汽伴热，将凝液加热成气相送入热媒炉燃烧，分液罐设有液位现场指示。（８）沼气燃烧系统ＰＴＡ生产装置热媒炉为一底烧炉，先后经历扩能、“油改气”、烟气热交换节能改造，热负荷为８８ＧＪ／ｈ，底部有配有７个１２６ＧＪ／ｈ能力的气体燃烧器。本项目将中心燃烧器改为沼气燃烧器，沼气燃烧器设计能力不小于１２６ＧＪ／ｈ。考虑到沼