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化纤联盟组织实施的聚酯酯化废水有机物回收技术项目

获得2016年度中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖

来源:化纤联盟秘书处

   

    由上海聚友化工有限公司、桐昆集团股份有限公司、江阴华怡聚合有限公司、中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部、桐乡市中维化纤有限公司、中国纺织科学研究院有限公司共同完成的聚酯酯化废水中有机物回收技术项目,目前已在国内外进行了大规模的工业化推广和应用,并且获得了“纺织之光”2016年度中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖。

    通过该项目技术的实施,企业聚酯酯化废水COD由20000-30000mg/L下降到1500mg/L以下,有机物回收率超过90%,极大地降低了污染物的排放量和废水处理成本。聚酯(PET)是一种广泛应用于纺织、包装、电子、电器、医疗器械、建筑、汽车等领域的高分子材料。而我国是世界上最大的聚酯生产国,截至2015年底,国内聚酯产能高达4600万吨,产量约3800万吨,约占世界聚酯产量的65%。聚酯工业在生产的过程中,每吨聚酯产生约200公斤酯化废水,废水中含有乙醛、2-甲基-1,3-二氧环戊烷(2-MD)、乙二醇(EG)等大量有机物,其含量通常在1.0%~2.0%之间,导致废水COD值高达20000~30000 mg/L。因此,如何节能环保处理聚酯酯化过程中产生的废水,成为聚酯行业绿色生态发展的一大挑战。

    在过去,聚酯行业对废水处理方式通常是先进行汽提处理,汽提后产生的有机废气送到热媒炉中焚烧,产生的废水送往污水处理站进行生化处理。但是,通过这种方式处理聚酯酯化废水不仅不环保而且浪费了宝贵的资源。首先,焚烧有机废气会增加的碳排放和二次污染;其次,乙醛的价格是原煤的10多倍,二者产生的热量却相差无几,将废气中的乙醛通过燃烧的方式处理很不经济。

    由上海聚友化工有限公司(以下简称“聚友”)、桐昆集团股份有限公司等单位完成的“聚酯酯化废水中有机物回收技术”项目改善了聚酯行业酯化废水回收状况。该项目突破了汽提后废水中乙二醇含量高的技术瓶颈,解决了废水中有机物回收率低等难题,通过回收废水中的有机物乙醛和乙二醇资源,实现了原料的循环再利用。据聚友相关负责人介绍,通过该项目技术的实施,企业的聚酯酯化废水COD由20000~30000mg/L下降到1500mg/L以下,有机物回收率超过90%,极大地降低了污染物的排放量和废水处理成本。目前,该项目已在国内外进行了大规模的工业化推广和应用,并且获得了“纺织之光”2016年度中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖。

实现经济环保双赢

    作为一项新的清洁生产技术,该项目不仅符合国家目前推行的节能减排、环境友好等方针政策,而且推动了企业朝着清洁生产、资源节约、环保友好的方向发展,帮助企业实现了经济与环保双赢,提高了聚酯企业的市场竞争力。

    特别地,该项目还针对不同聚酯酯化工艺、不同生产规模装置的酯化废水,改变传统的“废物”处理和排放的环保观念,以资源回收和再利用为宗旨,研发出“聚酯酯化废水中有机物回收技术”和适用于酯化废水中乙醛和乙二醇回收的成套技术和关键设备,以适应大规模、连续化生产的需要,实现在聚酯企业酯化废水处理领域中的应用和推广。

    据了解,截至2015年底,该项目已推广至6家企业累计1137万吨/年的聚酯装置上,建成11条生产线,其中已有8条线的回收装置实现了工业化运行,达到了运行稳定,投资成本少,运行成本低,回收周期短,所得产品质量优良的良好效果。回收的乙醛纯度达99%以上,乙二醇浓度达87%以上,可供聚酯装置作为原料使用,降低了生产成本,极大的降低了废水COD排放(<1500mg/L)和处理成本。现已累计回收乙醛约41040吨,乙二醇约21600吨,新增收入3.1亿元,实现利润1.6亿元,减排CO2约11.3万吨,为行业的低碳减排、清洁生产作出了重要贡献。

    据聚友相关负责人介绍,以200万吨/年聚酯生产线为例,采用“聚酯酯化废水中有机物回收技术”可以将聚酯酯化馏出水COD值由28000mg/L降低到了1500mg/L以下;同时利用该技术,可提取工业乙醛3000余吨,其纯度超过99%,能为企业增加收入2300万余元;得到乙二醇2000余吨,直接销售或回用于聚酯生产,能增加企业收入1000万余元。因乙醛回收需要增加装置的成本,经统计和计算,该装置增加的运行成本为2500元/吨乙醛 ,即增加生产成本750万元。因此增加经济效益约为2550万元。另外,采用该技术不仅回收了乙醛和乙二醇,实现了节约资源和循环利用,还能消除对大气的污染,减少了碳排放。

    值得一提的是,通过该项技术回收的乙醛和乙二醇产品品质优异,各项性能指标不仅达到了客户的使用标准,而且超过了市售标准,深受客户的欢迎。

自主研发四大创新

    聚友专注于化纤、化纤原料及聚酯领域的工程开发和技术集成,经过多年的来的发展,已成为化纤行业内最具影响力的工艺软件包供应商。对于该项目技术来说,获得多项国家发明专利,整体技术达到国际领先的水平,填补了国内聚酯行业对聚酯酯化废水中有机物乙醛和乙二醇回收技术的空白,形成了以下四大主要技术创新。

    酯化废水中乙二醇转化和2-甲基-1,3-二氧戊环(2-MD)高效分解的工艺控制技术及装备。项目开发了使废水中乙醛和乙二醇进行反应生成低沸点2-MD的工艺控制技术,极大的降低了汽提后废水中乙二醇的含量,保证了COD去除效率,大大降低了处理成本。开发了使2-MD能够充分分解的工艺控制技术及装备,在后续工序中实现乙醛、乙二醇的回收。

    高回收率的酯化废水中低浓度乙醛、乙二醇(总含量约2%)回收工艺技术。项目采用反应精馏技术、特殊设计的填料及组合方式、高回流比的精馏塔设计及2-MD分解塔内集中分解工艺技术,最大限度的回收了由2-MD分解得到的乙醛和乙二醇,最终形成了高回收率的乙醛和乙二醇回收技术,得到纯度99%以上的乙醛和较高浓度的乙二醇,总有机物回收率达到90%以上。

    低浓度水溶液中浓缩、回收高沸点乙二醇的系列化工艺流程及多效精馏技术。项目将多效精馏技术应用于“多塔”工艺流程进行低浓度乙二醇水溶液的浓缩,实现能量梯级高效利用,极大的降低了工艺过程中的热量消耗,解决了回收乙二醇能耗高的难题,降低了回收成本。

    高纯度的乙醛回收技术和产品质量控制技术。酯化废水中存在的各种有机物成分以及工艺过程中温度、压力、pH值等因素,都可能会导致乙醛纯度降低、品质恶化。为此,项目通过对乙醛容易发生自聚反应等化学反应的深入研究,开发出抑制乙醛自聚的复合阻聚剂及添加系统和保证乙醛产品高纯度、安全、稳定的DCS控制技术,保证了装置的运行稳定和产品质量。

    随着“十三五”时期产业结构调整和可持续发展战略的实施,该项目技术融创新于清洁生产过程,实现资源的循环利用、变废为宝,既为企业健康发展提供需要,也为改善环境,降低CO2排放,清洁大气提供了重要途径,具有良好的社会效益。

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