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PTA废水厌氧处理所产沼气的回用

文档作者：高冰冰文档来源：中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部		更新日期： 2026年08月30日	点击数：
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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
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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
沼气供应的间隙性，以及其特性与干气相差较大，
沼气与干气将分属不同的燃烧系统。
３　运行实践及分析
通过实际运行可知，在ＰＴＡ废水质量保持稳
定的情况下，厌氧反应器可提供稳定的沼气供应。
沼气的产生量随着ＰＴＡ废水ＣＯＤ质量浓度的波
动而发生变化，ＰＴＡ废水ＣＯＤ质量浓度越高，产
气量越大。实际运行中ＰＴＡ废水的ＣＯＤ质量浓
度为２０８５～６９００ｍｇ／Ｌ，废水量为３２８７～
５０２２ｔ／ｄ，沼气产生量为７０００～８０００ｍ３／ｄ。
３１　沼气的投用
ＰＴＡ废水处理所产沼气作为辅助燃料进入热
媒炉进行燃烧，其控制系统为独立的系统，与主燃
气分开。在沼气投运之前，应适当调节风门开度，
使残氧的质量分数从正常值的３％提升至５％。
具备条件后，启动“沼气运行”按钮，程序自动使
沼气切断阀打开，将沼气送入燃烧器燃烧。沼气
进入炉膛燃烧后，可逐步提升沼气投用量，直至达
到规定用量。此时，主燃气在自动调节模式下，投
用量会逐渐降低，以保持热量供应的稳定。
考虑到沼气投运初期，其成分不太稳定，因此
投入沼气前应适当提高残氧质量分数至５％，以
确保燃烧的稳定性。同时考虑到沼气压力会有波
动，在正常运行中，烟气中的残氧质量分数设定值
要比目前运行值高２％左右。
若因生产原因需要沼气退出时，应逐步降低
沼气供应阀开度，缓慢降低沼气用量，直至完全退
出。避免因退出速度过快，导致热媒炉出口温度
波动，从而影响ＰＴＡ的正常生产。
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　　石油化工技术与经济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３５卷　第３期　
２０１９ 年６ 月
由于沼气为易燃、易爆气体，因此沼气控制系
统自带安全联锁，程序如下：（１）在沼气燃烧器附
近设火检器，当火检器信号至０时，说明沼气火焰
已熄灭，此时沼气切断阀自动切断，停止沼气供
应，以防止未燃烧的的沼气进入炉膛，发生爆炸；
（２）当沼气燃烧器喷嘴处的压力低于１ｋＰａ时，达
不到燃烧器的使用条件时，为避免发生熄火，此时
系统会自动切断沼气阀门。
３２　ＰＴＡ废水对厌氧菌的影响
沼气发酵微生物要求有适宜的生存条件，对
温度、酸碱度及其他环境因素都有一定的要求。
对ＰＴＡ废水来说，在进入厌氧反应器之前应对温
度和酸碱度进行调节，经研究影响厌氧菌活性的
主要有ＰＴＡ废水中的溴离子、钴和锰等重金属含
量。
ＰＴＡ废水中的溴离子主要来自于ＰＴＡ氧化
反应的促进剂四溴乙烷。在生产正常的情况下，
废水中溴离子质量浓度为３０～７０ｍｇ／Ｌ。在实际
运行中，厌氧反应器的厌氧菌曾受到过一次溴离
子的冲击，表现为沼气产量急剧降低，由２００ｍ３／ｈ
降至约６０ｍ３／ｈ，沼气稳压柜升降一次气位的间
隔时间也逐步拉长。经过细致的排查、确认，发现
当时废水中的溴离子质量浓度达到１１２ｍｇ／Ｌ，是
由当时生产不正常导致的异常排放引起。
废水中的重金属主要来自于ＰＴＡ氧化反应
的催化剂乙酸钴和乙酸锰，重金属含量升高，对厌
氧菌的活性造成严重冲击。因此，ＰＴＡ生产过程
中，要严格监控废水中的溴离子和重金属离子的
含量。当溴离子和金属含量异常时，应及时采取
紧急措施，避免造成对厌氧菌的冲击，从而影响沼
气的供应。
３３　沼气投用对烟气排放指标的影响
根据《中华人民共和国环境保护法》的相关
规定，２０１８年起国家对热媒炉的烟气实施排放污
染物的连续监测，主要的监测物为氮氧化物、二氧
化硫和颗粒物。实际运行表明，沼气的投用对烟
气中氮氧化物、颗粒物的含量影响不大，但对二氧
化硫的含量影响较大。
运行中发现，当沼气投用时，烟气中二氧化硫
质量浓度比不投用时高出３０～４０ｍｇ／ｍ３。表１
为沼气与干气的成分对比，通过沼气的成分分析
可知：由ＰＴＡ废水厌氧处理后产生的沼气，其总
硫含量比主燃气干气高，因此燃烧后会产生二氧
化硫，影响烟气的环保指标。
表１　沼气与干气的成分对比
分析项目沼气干气试验方法
氢气体积分数／％ ＜００１ ＜００１ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
甲烷体积分数／％ ９８５ ９５６４ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
丙烷体积分数／％ ０３３ ０５２ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
丙烯体积分数／％ ＜００１ ＜００１ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
异丁烷体积分数／％ ０１１ ００７ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
正丁烷体积分数／％ ０１５ ００９ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
碳六及以上体积分数／％ ０２ ０３ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
异戊烷体积分数／％ ００８ ００３ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
正戊烷体积分数／％ ００５ ００２ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
碳二体积分数／％ ０５６ ３２９ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
碳四烯烃体积分数／％ ＜００１ ＜００１ Ｑ／ＳＰＣ２００１—２０１０
总硫质量浓度／
（ｍｇ·ｍ－３）
７１５ ＜１０ ＳＨ／Ｔ０２２２—
１９９２（２００４）
氮体积分数／％ ００１ ００４ ＧＢ／Ｔ６０２２—２００８
　　因此，沼气投用之前，应增加脱硫装置，去除
沼气中的含硫成分，以确保烟气中二氧化硫含量
合格。
４　技术经济分析
在保持ＰＴＡ生产装置负荷稳定、热媒炉热油
温度和流量不变的情况下，沼气投用与未投用时
干气用量与该项目公用工程耗量见表２。
表２　沼气投用与未投用时公用工程耗量
公用工程项目沼气投用时耗量沼气未投用时耗量
干气／（ｍ３·ｄ－１） ４３５２９ ４８４６７
电／（ｋＷ·ｈ－１） ８４０ ０
循环水／（ｔ·ｄ－１） ３６０ ０
消防水／（ｔ·ｄ－１） ２４ ０
　　沼气投用时，可降低干气消耗４９３８ｍ３／ｄ，按
单价３元／ｍ３计算，每年为ＰＴＡ生产装置节约干
气成本５４０７万元，扣除沼气运行公用工程成本
１５６万元，沼气投运每年可为ＰＴＡ生产装置节约
成本５２５１万元。按ＰＴＡ产量９１０ｔ／ｄ计算，该
项目为ＰＴＡ生产装置降低综合能耗４８ｋｇ／ｔ（以
标油计）。
５　结论
（１）本项目合理、高效、无污染地利用ＰＴＡ废
水厌氧产生的沼气进行回用，达到节能、增效和环
保的多重效果，符合国家所倡导的节能减排、清洁
　第３期（２０１９）　　　　　　　　　　　 高冰冰ＰＴＡ废水厌氧处理所产沼气的回用 ·５１·
生产、低碳绿色等环保理念。
（２）ＰＴＡ废水中溴离子和金属离子的升高会
对厌氧菌会受到冲击，使产气量急剧下降，因此要
严格监控废水中的溴离子和金属离子的含量。
（３）ＰＴＡ废水厌氧处理所产的沼气中总硫含
量较高，应在投用前进行脱硫处理，以避免烟气中
二氧化硫超标。
参考文献
［１］　石兴鹏，王小红，赵清．厌氧过滤器技术在ＰＴＡ废水中的运
用［Ｊ］．石油化工环境保护，２００３（３）：１１－１５．
［２］　李振峰．ＰＴＡ工业废水的厌氧生物处理技术研究［Ｄ］．天
津：天津大学，２００６．
ＲｅｕｓｅｏｆＢｉｏｇａｓＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙＡｎａｅｒｏｂｉｃＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＰＴＡＷａｓｔｅｗａｔｅｒ
ＧａｏＢｉｎｇｂｉｎｇ
（ＰｏｌｙｅｓｔｅｒＤｉｖｉｓｉｏｎ，ＳＩＮＯＰＥＣＳｈａｎｇｈａｉＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００５４０）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ“ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃ” ｐｒｏｃｅｓｓｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｒｅａｔｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃａｃｉｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｕｎｄｅｒｎｏｒｍａｌ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｂｉｏｇａｓｏｆ７０００～８０００ｍ３ｃａｎｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｎ
ｏｎｅｄａｙ，ａｎｄｉｆｔｈｅｂｉｏｇａｓｉｓｓｅｎｔｂａｃｋｔｏｔｈｅｈｅａｔｍｅｄｉｕｍ ｆｕｒｎａｃｅｏｆｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕｎｉｔｔｏ
ｒｅｐｌａｃｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｆｕｅｌｇａｓ，ｔｈｅｆｕｅｌｇａｓｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙａｂｏｕｔ５０００ｍ３／ｄ，ａｂｏｕｔＲＭＢ５ｍｉｌｌｉｏｎｃａｎｂｅ
ｓａｖｅｄｉｎｏｎｅｙｅａｒ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｅｒｔｏｎｏｆｐｒｏｄｕｃｔｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ４．８ｋｇ（ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ
ｓｔａｎｄａｒｄｏｉｌ）．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃａｃｉｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ａｎａｅｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒ，ｂｉｏｇａｓ，
櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵
ｂｕｒｎｅｒ
Ａｇｉｌｙｘ投运全球首套工业化废聚苯乙烯全封闭回收装置
　　Ａｇｉｌｙｘ即将投运全球首套工业化规模全封闭
循环聚苯乙烯（ＰＳ）废物回收装置，此工厂位于美
国俄勒冈州泰格德市。该工厂将回收高达１０ｔ／ｄ
的ＰＳ废料，生产出高品质苯乙烯物馏，英力士和
ＡｍＳｔｙ公司再把苯乙烯物馏加工成ＰＳ原料，进而
用于制造消费品。
据悉，Ａｇｉｌｙｘ开发的ＰＳ回收技术的基础是对
聚合物链进行解聚，产出的苯乙烯物馏中大部分
是苯乙烯单体以及乙基苯、甲苯等其他产物。英
力士是苯乙烯类塑料的专业供应商。２０１７年，
Ａｇｉｌｙｘ曾与英力士签署过一份ＰＳ回收工艺联合
开发协议。目前ＰＳ的全球消费量约为１６Ｍｔ，到
２０１９年将增加至１７．５０Ｍｔ。在美国，仅有１．３％
的ＰＳ被回收。
（中国石化有机原料科技情报中心站供稿
櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵
）
北欧化工拟投资哈萨克斯坦大型石化项目
　　北欧化工与哈萨克斯坦联合化工公司
（ＵＣＣ）签署一项联合开发协议，将在哈萨克斯坦
阿特劳（Ａｓｔａｎａ）地区投建一个大型石化项目。
该项目将包括一套１２５０ｋｔ／ａ的乙烷裂解装
置和两套６２５ｋｔ／ａ的Ｂｏｒｓｔａｒ工艺聚乙烯（ＰＥ）生
产装置。目前还处在项目可行性研究阶段，预计
２０２０年作出最终投资决策，２０２５年投产，其产品
主要的目标市场是独联体国家，除该地区之外还
有一些将出口到其他地区。
据称，这是北欧化工全球化发展战略的最新
举措。
（中国石化有机原料科技情报中心站供稿）
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　　石油化工技术与经济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３５卷　第３期　
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