一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种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。本实用新型专利技术改变了传统工艺中污水处理单元，将PTA装置生产过程中的污水经生化处理后产生沼气，提取沼气中的甲烷转化为氢气，该氢气与泄放气转化的氢气，一同经过变压吸附得到高纯度的氢气，用于PTA装置精制反应，无需外购原料及能源，降低PTA装置运行成本，实现PTA装置内部资源的循环再利用，达到节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统
本技术涉及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。
技术介绍
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CN203269722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，而该专利技术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。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种成本低、操作简便的PTA污水处理的沼气制氢循环系统，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。本技术技术方案如下：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。优选的，所述的厌氧折流板反应器为圆柱体，内部对应安装10～20块折流板和10～20块溢流板，内部接种体积分数15～35％的PTA生产污水处理装置厌氧污泥。优选的，所述的脱硫吸附装置是由两个并联的吸附塔组成，吸附塔内部装有脱硫剂。优选的，所述的氮氧脱除装置为变压吸附塔。本技术的有益效果是：本技术改变了传统工艺中污水处理单元，将PTA装置生产过程中的污水经生化处理后产生沼气，提取沼气中的甲烷转化为氢气，该氢气与泄放气转化的氢气，一同经过变压吸附得到高纯度的氢气，用于PTA装置精制反应，无需外购原料及能源，降低PTA装置运行成本，实现PTA装置内部资源的循环再利用，达到节能减排的目的。附图说明图1是本技术系统的结构示意图；图2是变压吸附装置的结构示意图。图中：1、PTA装置，2、沉降罐，3、厌氧折流板反应器，4、沉淀池，5、沼气收集罐，6、脱硫吸附装置，7、氮氧脱除装置，8、裂解反应器，9、碱洗涤塔Ⅰ，10、气液分离器，11、变压吸附装置，12、蒸汽换热器，13、碱洗涤塔Ⅱ，14、脱盐水洗涤塔Ⅰ，15、脱盐水洗涤塔Ⅱ，111、吸附塔，112、缓冲罐，113、真空泵，114、程控阀门。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。如图1所示，PTA污水处理的沼气制氢循环系统包括：PTA装置1、沉降罐2、厌氧折流板反应器3、沉淀池4、沼气收集罐5、脱硫吸附装置6、氮氧脱除装置7、裂解反应器8、碱洗涤塔Ⅰ9、气液分离器10、变压吸附装置11、蒸汽换热器12、碱洗涤塔Ⅱ13、脱盐水洗涤塔Ⅰ14及脱盐水洗涤塔Ⅱ15；所述的变压吸附装置11包括吸附塔111、缓冲罐112、真空泵113及程控阀门114；所述的PTA装置1为粗PTA精制装置，沉降罐2与PTA装置1通过管道连接，沉降罐2出口与厌氧折流板反应器3入口连接，所述的厌氧折流板反应器3为圆柱体，内部对应安装10～20块折流板和10～20块溢流板，内部接种体积分数15～35％的PTA生产污水处理装置厌氧污泥。所述的厌氧折流板反应器3的排气口与沼气收集罐5入口连接，排污口与沉淀池4连接，所述沼气收集罐5出口与脱硫吸附装置6入口连接，所述的脱硫吸附装置6是由两个并联的吸附塔组成，吸附塔内部装有脱硫剂。所述脱硫吸附装置6的出口与氮氧脱除装置7入口连接，所述的氮氧脱除装置7为变压吸附塔，所述氮氧脱除装置7出口与裂解反应器8的入口连接，所述裂解反应器8的出口与碱洗涤塔Ⅰ9底部入口连接，所述碱洗涤塔Ⅰ9的出口与脱盐水洗涤塔Ⅰ14连接，脱盐水洗涤塔Ⅰ14出口与气液分离器10连接，气液分离器10通过管路与吸附塔111连接，吸附塔111为五个并联设在管路上，吸附塔111与缓冲罐112连接，缓冲罐112为两个并联设在管路上，缓冲罐112出口管路上设有程控阀门114，缓冲罐112与PTA装置1连接，在吸附塔111和缓冲罐112之间的管线上还设有真空泵；PTA装置1的泄气口与蒸汽换热器12入口连接，所述的蒸汽换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统，其特征在于：PTA装置(1)与沉降罐(2)连接；沉降罐(2)与厌氧折流板反应器(3)连接；所述的厌氧折流板反应器(3)的排气口与沼气收集罐(5)连接，排污口与沉淀池(4)连接；所述沼气收集罐(5)与脱硫吸附装置(6)连接，所述脱硫吸附装置(6)与氮氧脱除装置(7)入口连接，所述氮氧脱除装置(7)与裂解反应器(8)连接，所述裂解反应器(8)与碱洗涤塔Ⅰ(9)底部入口连接，所述碱洗涤塔Ⅰ(9)的出口与脱盐水洗涤塔Ⅰ(14)连接，脱盐水洗涤塔Ⅰ(14)出口与气液分离器(10)的入口连接，所述气液分离器(10)的出口与变压吸附装置(11)连接；PTA装置(1)的泄气口与蒸汽换热器(12)连接，所述的蒸汽换热器(12)与碱洗涤塔Ⅱ(13)底部入口连接，所述的碱洗涤塔Ⅱ(13)出口与脱盐水洗涤塔Ⅱ(15)入口连接，所述的脱盐水洗涤塔Ⅱ(15)与气液分离器(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种PTA污水处理的沼气制氢循环系统，其特征在于：PTA装置(1)与沉降罐(2)连接；沉降罐(2)与厌氧折流板反应器(3)连接；所述的厌氧折流板反应器(3)的排气口与沼气收集罐(5)连接，排污口与沉淀池(4)连接；所述沼气收集罐(5)与脱硫吸附装置(6)连接，所述脱硫吸附装置(6)与氮氧脱除装置(7)入口连接，所述氮氧脱除装置(7)与裂解反应器(8)连接，所述裂解反应器(8)与碱洗涤塔Ⅰ(9)底部入口连接，所述碱洗涤塔Ⅰ(9)的出口与脱盐水洗涤塔Ⅰ(14)连接，脱盐水洗涤塔Ⅰ(14)出口与气液分离器(10)的入口连接，所述气液分离器(10)的出口与变压吸附装置(11)连接；PTA装置(1)的泄气口与蒸汽换热器(12)连接，所述的蒸汽换热器(12)与碱洗涤塔Ⅱ(13)底部入口连接，所述的碱洗涤塔Ⅱ(13)出口与脱盐水洗涤塔Ⅱ(15)入口连接，所述的脱盐水洗涤塔Ⅱ(15)与气液分离器(10)连接。2.根据权利要求1所述的P...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙胜海，郑祖业，张卓绝，
申请(专利权)人：逸盛大化石化有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21