本申请涉及有机化合物催化剂的再生活化技术领域，特别是一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，包括PTA废水焚烧炉，焚烧炉中上部燃烧区所对应炉壁设有一次风，一次风的下游设有催化剂热还原再生装置；再生装置上部开设有物料的入口和反应烟气排放口，入口下方设有反应台，其内还设有搅拌装置，相邻层的反应台对应的塔周壁均布有还原性烟气吸入装置，其底部开设二价钴锰氧化物出口并通往焚烧炉外。本申请基于现有的PTA废水焚烧炉，再生回收系统无须投入额外的还原剂，PTA废水焚烧产生的还原性气体配合焚烧炉焚烧烟气的热量，即可实现节能高效的PTA催化剂钴锰元素的再生回收。高效的PTA催化剂钴锰元素的再生回收。高效的PTA催化剂钴锰元素的再生回收。
【技术实现步骤摘要】
一种PTA氧化催化剂的再生回收系统
[0001]本申请涉及有机化合物催化剂的再生活化
，特别是一种PTA氧化催化剂的再生回收系统。
技术介绍
[0002]精对苯二甲酸（PTA）是一种重要的大宗有机化工原料，广泛应用于化纤、轻工、电子、建筑等各类国民经济行业。PTA的生产过程采用对二甲苯（PX）为原料，通过钴锰催化剂进行催化氧化反应制备。在生产过程中，钴锰催化剂会随着各种废水废液排放而流失至PTA生产废水中。通过对废水进行蒸发浓缩后焚烧处理，可无害化处理废水并回收大部分的水及产生大量蒸汽，其中钴锰催化剂以钴锰氧化物的形式随着焚烧灰渣排出，部分二价的钴锰元素在过量空气比＞1的焚烧炉中易转化为高价态的氧化物。
[0003]此外，为控制PTA产品质量，防止杂质积累，需要抽出部分氧化母液进行处理并回收其中的钴锰催化剂。现有的PTA生产工艺多采用加入碳酸钠或氢氧化钠沉淀回收其中的钴锰元素，在碱性溶液中二价的钴锰离子也很容易与空气接触转化为高价态碳酸盐或氢氧化物。催化剂回收过程中通常加入醋酸以溶解二价钴锰化合物，从而制备相应的醋酸钴锰催化剂。然而上述过程中产生的高价态钴锰化合物难以在水中或醋酸中溶解，这部分钴锰元素难以在催化剂回收单元中进行回收，需要外送处理，增加了催化剂消耗，导致生产过程的额外经济损失。
[0004]现有技术的PTA生产装置，其催化剂回收单元一般采用碱沉淀
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酸溶解的回收方式。例如中国专利申请公开号：CN111592452A，名称：一种PTA氧化残渣的催化剂回收方法及系统，该申请的方法主要包括步骤(1)所述PTA氧化残渣中加入氢氧化钠溶液，混合均匀，得到体系I；(2)所述体系I中加入碳酸钠溶液，得到体系II；(3)所述体系II进行固液分离，得到固相，所述固相经热脱盐水洗涤后加入醋酸水溶液溶解，得到所述催化剂。上述方法在固相酸溶过程中，虽然二价的钴锰离子可被回收，但高价态的钴锰沉淀物由于难溶于醋酸而无法回收。
[0005]针对高价态的钴锰沉淀物，添加还原剂促进高价态钴锰沉淀物溶解成为一种解决方法。例如中国专利技术专利公开号：CN107721847B，名称：利用回收钴锰制备醋酸钴锰水溶液的方法，该专利技术专利公开了通过在反应器中加入从PTA氧化残渣中回收的钴锰碳酸盐或/和氢氧化物沉淀物和醋酸、过氧化氢或者过氧乙酸进行直接反应制备醋酸钴锰水溶液的方法，该水溶液可直接用于调配由对二甲苯经氧化制备对苯二甲酸的催化剂。该专利技术虽然通过添加还原剂溶解钴锰沉淀物中的三价钴和四价锰，实现钴锰催化剂的完全回收，但该方法由于过氧化物的不稳定性，将导致一定程度的还原剂自分解损失。
[0006]再例如中国专利技术专利公开号：CN107597170B，名称：利用回收钴锰制备钴锰溴水溶液的方法，该专利技术专利公开了通过在反应器中加入从PTA氧化残渣中回收的钴锰碳酸盐或/和氢氧化物沉淀物和醋酸、氢溴酸进行反应溶解，再与甲醛、乙醛、甲酸、苯酚、水合肼、抗坏血酸、草酸、丙酸、葡萄糖、果糖中的1～4种进行反应制备不含游离溴的钴锰溴水溶液，该水
溶液可直接用于调配由对二甲苯经氧化制备对苯二甲酸的催化剂。该专利技术加入的还原剂反应产物难以从溶液中分离，将为PTA生产引入不必要的杂质，且还原剂的添加将引起额外的物耗，增加运行成本。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的上述技术问题，本申请公开了一种利用PTA废水焚烧烟气热还原高价态钴锰化合物进行催化剂完全回收的装置与方法，无需投入额外还原剂，仅利用PTA废水焚烧炉自身烟气热量，即可实现节能高效的PTA催化剂钴锰元素的完全回收。
[0008]本申请提出了一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，包括PTA废水焚烧炉，PTA废水焚烧炉中上部为燃烧区，燃烧区炉壁设有一次风进口，一次风下游设有塔式的催化剂热还原再生装置，催化剂热还原再生装置上部开设有不溶性高价态钴锰化合物入口1和反应烟气排放口9，不溶性高价态钴锰化合物入口1下方设有多层的钴锰物料反应台4，催化剂热还原再生装置内还设有带动搅拌装置转动的还原装置中轴6，钴锰物料反应台4相邻层对应的塔周壁均布有还原性烟气吸入装置2，催化剂热还原再生装置底部开设二价钴锰氧化物出口10并通往焚烧炉外；一次风风量的过量空气系数为0.95
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1，燃烧烟气温度为1100℃
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1200℃。
[0009]特别的，所述不溶性高价态钴锰化合物入口1末端为开口向下的喇叭口结构，不溶性高价态钴锰化合物入口1的末端开口距钴锰物料反应台4的顶层0.2m
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0.8m。
[0010]特别的，所述钴锰物料反应台4为圆盘型，还原装置中轴6穿过其轴心，钴锰物料反应台4上下层间的物料开口在塔外周和轴心交错分布，钴锰物料反应台4相邻层间距为0.5m
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1.2m，钴锰物料反应台4层数为4
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6。
[0011]特别的，所述还原装置中轴6上连接的搅拌装置为钴锰物料耙臂3，钴锰物料耙臂3上带有耙齿，还原装置中轴6带动钴锰物料耙臂3转动以翻动钴锰化合物，并逐步推进钴锰化合物逐层下落，钴锰物料耙臂3转速为0.5 rpm/min
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2 rpm/min。
[0012]特别的，所述催化剂热还原再生装置的顶结构为锥形，坡面与水平面夹角为15
°‑
60
°
；催化剂热还原再生装置的反应室底为中间高四周低的锥形结构，坡面水平夹角为3
°‑8°
，二价钴锰氧化物出口10设置在反应室底锥形结构的边缘上，二价钴锰氧化物出口10距钴锰物料反应台4的底层在0.5m
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1m之间。
[0013]特别的，所述还原性烟气吸入装置2总吸入烟气量为65 Nm3/kg高价态钴锰化合物
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210 Nm3/kg高价态钴锰化合物，催化剂热还原再生装置内温度控制在1000℃
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1200℃。
[0014]特别的，所述还原性烟气吸入装置2包括入口段、收缩段、喉段和扩散段，喉段侧壁开设有烟气吸入装置管11，还原性烟气吸入装置2的进气口和出气口分别位于催化剂热还原再生装置的外部和内部，经烟气吸入装置管11通入加压烟气，利用文丘里效应吸入催化剂热还原再生装置外部废水焚烧炉内产生的还原性烟气，所述加压烟气可来自于废水焚烧炉后排烟，加压烟气压力为0.25 MPa
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0.48 MPa。
[0015]特别的，焚烧氧化及碱沉淀氧化形成的PTA催化剂回收不溶物用水打浆，后送入所述催化剂热还原再生装置，通过调节一次风比例在装置区域形成含CO的缺氧型还原性气氛，同时催化剂热还原再生装置利用焚烧炉焚烧产生的高温烟气的热量，还原性烟气在催化剂热还原再生装置内将高价态钴锰化合物加热并还原为二价钴锰氧化物，经催化剂热还
原再生装置生成的二价钴锰氧化物从装置底部排出，在溶碱罐内用除盐水溶解少量由还原性烟气带入的可溶性钠盐，经碱液过滤器进行固液分离，二价钴锰氧化物不溶于水，滤渣本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，包括PTA废水焚烧炉，其特征在于：PTA废水焚烧炉中上部为燃烧区，燃烧区炉壁设有一次风进口，一次风下游设有塔式的催化剂热还原再生装置，催化剂热还原再生装置上部开设有不溶性高价态钴锰化合物入口（1）和反应烟气排放口（9），不溶性高价态钴锰化合物入口（1）下方设有多层的钴锰物料反应台（4），催化剂热还原再生装置内还设有带动搅拌装置转动的还原装置中轴（6），钴锰物料反应台（4）相邻层对应的塔周壁均布有还原性烟气吸入装置（2），催化剂热还原再生装置底部开设二价钴锰氧化物出口（10）并通往焚烧炉外；一次风风量的过量空气系数为0.95
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1，燃烧烟气温度为1100℃
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1200℃。2.根据权利要求1所述的一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，其特征在于：所述不溶性高价态钴锰化合物入口（1）末端为开口向下的喇叭口结构，不溶性高价态钴锰化合物入口（1）的末端开口距钴锰物料反应台（4）的顶层0.2m
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0.8m。3.根据权利要求1所述的一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，其特征在于：所述钴锰物料反应台（4）为圆盘型，还原装置中轴（6）穿过其轴心，钴锰物料反应台（4）上下层间的物料开口在塔外周和轴心交错分布，钴锰物料反应台（4）相邻层间距为0.5m
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1.2m，钴锰物料反应台（4）层数为4
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6。4. 根据权利要求1所述的一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，其特征在于：所述还原装置中轴（6）上连接的搅拌装置为钴锰物料耙臂（3），钴锰物料耙臂（3）上带有耙齿，还原装置中轴（6）带动钴锰物料耙臂（3）转动以翻动钴锰化合物，并逐步推进钴锰化合物逐层下落，钴锰物料耙臂（3）转速为0.5 rpm/min
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2 rpm/min。5.根据权利要求1所述的一种PTA氧化催化剂的再生回收系统，其特征在于：所述催化剂热还原再生装置的顶结构为锥形，坡面与水平面夹角为15
°‑
60
°
；催化剂热还原再生装置的反应室底为中间高四周低的锥形结构，坡面水平夹角为3
°‑8°
，二价钴锰氧化物出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴聪润，李雲，张相，何春晓，
申请(专利权)人：浙江百能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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