论文部分内容阅读
精对苯二甲酸(PTA)是重要的有机化工原料，广泛应用于生活的各个方面;据分析，我国对PTA产量的需求2015年可达到2400万吨，2020年或许可以超过3000万吨。在精对苯二甲酸的生产过程中，为了保证其产品质量，提高生产效率，在氧化过程、精制过程和水池料中会分离出大量的残渣，统称为PTA残渣;研究发现:每生产一吨PTA成品，将会伴随产生0.03吨的PTA残渣。如此数量的PTA残渣不仅给工厂的后续处理提出了更为严格的要求，而且给环境带来了严重的污染。 现阶段国内外对PTA残渣的处理方法十分有限，不仅处理效率低，而且处理效果不理想;随着PTA产量的逐年上升，使得PTA残渣越积越多，已给环境带来了沉重的负担。因此，本课题从PTA残渣资源化利用和无害化治理的角度出发，提出了利用超临界水氧化技术(SCWO)对PTA残渣进行处理。 超临界水氧化技术就是利用超临界水高效传质传热和均一相的特性，在压力和温度达到超临界状态，氧化剂存在的条件下，迅速将有机污染物氧化成二氧化碳和水，以便达到对有机废弃物去除的目的。 本文采用间歇式的超临界水氧化装置，以双氧水为氧化剂，将PTA残渣和生产废水配成一定浓度的掺混液作为待处理废水，并对其进行实验研究;分别考察了不同PTA残渣配比浓度、压力、温度、过氧量和停留时间对PTA残渣COD去除率的影响。实验研究发现:SCWO技术可有效去除PTA残渣中的有机物;且PTA残渣中的COD去除率随着压力和温度的升高，过氧量的增大，停留时间的延长而增加。反应压力32MPa、温度440℃、过氧量500％、停留时间9min，COD去除率最高可达87％。 采用幂指数方程法对超临界水氧化处理PTA残渣的实验过程进行动力学研究，并借助于软件matlab对实验所得数据进行处理。得出在32MPa，PTA残渣反应级数1.885，氧化剂反应级数0.19的条件下，反应动力学参数活化能为75.3±10.1kJ/mol，频率因子为206.97±5.78，该动力学模型的相关系数为0.96462。 利用上述所得的动力学参数，再结合计算流体动力学软件ANSYS14.0中的Fluent模块，模拟研究了超临界水氧化处理PTA残渣系统中所涉及的反应器;分析研究了反应器中的温度场、速度场和PTA残渣有机物浓度的分布，在反应器中PTA残渣与双氧水混合的区域，伴随反应放出大量的热量，温度会有所上升，有机物浓度会相应下降。