【正文】 ................................... 69 共沸濟規(guī)格 ............................................. 70 加氫催化劑（鈀碳催化劑） ............................... 70 7 自動控制 .............................................. 72 概述 ...................................................... 72 設計范圍 ................................................... 72 生產(chǎn)裝置對自動控制的要求 ................................... 72 8 控制系統(tǒng)及儀表選型 .................................... 74 控制系統(tǒng) ................................................... 74 檢測儀表選型原則 ........................................... 74 主要的檢測及控制方案 ....................................... 75 主要的檢測方案 ........................................... 75 主要控制方案 ............................................. 75 工段的主要控制方案 ................................... 75 進料與溶劑混合配比控制方案 ......................... 75 溶劑脫水塔位置計算控制方案 ........................... 75 空壓機的防喘振控制方案 ............................... 76 結(jié)晶器的壓力分程控制方案 ................................. 77 壓力離心機沖洗水與進料的比值控制方案 ..................... 77 參考文獻 ................................................. 79 謝 辭 ................................................... 81 北京理工大學珠海學院 本科 生畢業(yè) 設計 1 1 緒論 的基本概述 精對苯二甲酸（ PTA），相對分子量為 ，結(jié)構式 HOOC[C6H4]COOH， 在常溫下是白色粉狀晶體，無毒易燃，若與空氣混合在一定限度內(nèi)遇火即燃燒。 PTA 的應用比較集中，世界上 90%以上的 PTA 用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯，其它部分是作為 聚對苯二甲酸丙 二醇酯 （ PTT）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（ PBT）及 其它產(chǎn)品的原料 。據(jù)統(tǒng)計， 2020 年全世界 PTA 的總生產(chǎn)能力約為 萬噸，其中：北美 536 萬噸，西歐 萬噸，北美 萬噸、中南美 萬噸，中東 萬噸，亞洲 萬噸。見表 。今后幾年，中石化下屬企業(yè) PTA 擴建及新建裝置不多，所占比例將逐年下滑。 2020－ 2020 年世界主要 PTA 新建和擴建計劃（不包括 中 國） 時間 生產(chǎn)企業(yè) 國家 /地區(qū) 新增產(chǎn)能 (萬噸 /年 ) 2020 年 Tao Kwang Industrial 韓國 臺灣化學纖維 公司 中國臺灣省 北京理工大學珠海學院 本科 生畢業(yè) 設計 4 Temex 墨西哥 伊斯曼化學 美國 BP Chembel 比利時 小計 2020 年 MCC TPA 印度 伊斯曼化學 美國 BP Chembel 比利時 小計 2020 年 PKN Orlen 波蘭 Petroquimica Suape 巴西 小計 2020 PKN Orlen 波蘭 Artenius Sines PTA 葡萄牙 小計 合計 消費量和消費結(jié)構 2020 年世界 PTA 的消費量約為 萬噸，其中：亞洲 萬噸，占世界總需求的 ％；北美 萬噸，占 ％；中南美 萬噸，占 %；西歐 萬噸，占％；中東 萬噸，占 ％。 北京理工大學珠海學院 本科 生畢業(yè) 設計 5 近年西歐地區(qū)消費 PTA 基本全部用于生產(chǎn)聚酯 ， 2020 年西歐地區(qū)消費 PTA 約 261 萬噸 ， 較 2020 年增加約 14 萬噸。 目前西歐地區(qū) PTA 基本多用于生產(chǎn)聚酯，預計今后幾年消費結(jié)構仍將維持現(xiàn)狀。 表 示出 2020 年世界 PTA 貿(mào)易狀況。預測到 2020 年 ，世界 PTA 的產(chǎn)能及需求量分別達到 5924 萬噸及 4829 萬噸， 2017 年分別達到 6632 萬噸及 5911 萬噸， 供需增量主要來自亞洲，中東、中東區(qū) ， 西歐及中南美洲也有部分增量。就競爭力而言，隨著今后亞洲其他國家 PTA 裝置的新建，特 別是中國采用最新技術的大規(guī)模裝置不斷建設，使日本 PTA 的出口受到很大沖擊，競爭力較差的小規(guī)模裝置將被迫停產(chǎn)。另外韓國國內(nèi)織布廠、服裝廠相繼倒閉，導致纖維需求量減少。 中國臺灣省長期以來，纖維產(chǎn)業(yè)以向中國大陸出口獲得順利發(fā)展， 80 年代／ 90 年代前半期成為島內(nèi)的重要產(chǎn)業(yè)。 90 年 代中葉，東南亞經(jīng)濟高速增長，纖維產(chǎn)業(yè)也不斷增長， PTA 的本地化生產(chǎn)日益提高。近年來，隨著中國纖維出口量明顯增長，設備陳舊、競爭力較差的東南亞紡織、制衣企業(yè)正無奈地退出。預計兩國今后的內(nèi)需年增長率將在 10%左右。表 表示 出 2020－ 2020 年五年間國際市場原油、 PX 和PTA 的價格關聯(lián)。從 2020 年開始，隨著國內(nèi)聚酯行業(yè)飛的速發(fā)展， 2020－ 2020 年 我國 PTA 需求大幅增長，中國石化儀征化纖股份公司、珠海碧陽化工有限公司、浙江逸盛石化公司、浙江華聯(lián)三鑫石化公司及廈門翔鷺石化公司等企業(yè) PTA 新建和擴建項目投產(chǎn)，使得國內(nèi) PTA 的發(fā)展進入了一個飛躍期。 2020 年我國 PTA 生產(chǎn)企業(yè)見表 。近年來，隨著我國聚酯出口量的大幅增加，部分出口企業(yè)采取進料加工貿(mào)易方式進口 PTA，使得進料加工貿(mào)易方式所占比例逐年大幅增加。另外，福建省、四川省和江西省也有少量進口。 20 04 ~200 8 年 PTA 進出口情況統(tǒng)計01002003004005006007008002020 2020 2020 2020 202001002003004005006007008009001000進口量 進口單價 國內(nèi)消費現(xiàn)狀及消費預測 2020 年我國 PTA 消費量約為 萬噸，幾乎全部用于生產(chǎn)聚酯，極少量用于 PBT等領域。 （ 2） PBT 近年隨著我國電子、電器工業(yè)的發(fā)展。 截止 2020 年，我國 PBT 產(chǎn)能約為 14 萬噸，主要生產(chǎn)企業(yè)有：江蘇常熟臺灣長春石化集團在江蘇常熟 6 萬噸 /年、江陰和時利工程塑膠科技發(fā)展有限公司 2 萬噸 /年、南通星辰合成材料有限公司新建的 6 萬噸 /年裝置。 （ 5）工段產(chǎn)品為 精對苯二甲酸 精對苯二甲酸是生產(chǎn)聚酯纖維、樹脂、膠片及容器樹脂的主要原料，被廣泛應用于化纖、容器、包裝、薄膜生產(chǎn)等領域。確定 PTA 生產(chǎn)規(guī)模的因素主要有：市場容量、 PX 供應量和技術水準等。 三種不同單線能力的 PTA 裝置建設成本比較（ ISBL） 小時產(chǎn)能 比較項目 75t/h（現(xiàn)有） 80t/h（新一代） 150t/h（新一代） 裝置建設成本 202 212 289 單位產(chǎn)品建設成本 337$ 331$ 258$ 從上表明顯可以看出，與現(xiàn)有 75t/h 的技術相比，新一代 80t/h 的技術在單位產(chǎn)品建設成本上降低不明顯（僅 %），而 140t/h 的技術顯著降低了 %。 北京理工大學珠海學院 本科 生畢業(yè) 設計 13 產(chǎn)品規(guī)格 精對苯二甲酸（ PTA）產(chǎn)品質(zhì)量指標表 項目 單位 典型指標 測試方法 外觀 白色結(jié)晶粉末 酸值 mg KOH/g 675177。通常采用醋酸為溶劑將 PX 分散于其中，以強化反應物的傳熱和傳質(zhì)，使用鈷、錳的醋酸鹽為催化劑，使用溴 (通常為溴化氫或四溴乙烷 )為促進 劑，空氣為氧化劑，反應同時即有大量 TA 顆粒析出，因此反應為氣 液 固三相非均相反應。工業(yè)上通過加氫將它還原成對甲基苯甲酸 (PT 酸 )，常溫下 PT 酸溶于水，而 TA 在常溫下幾乎不溶于水，這樣就可以將 4CBA 巧妙地脫除；同時，加氫還可以將粗 TA 中微量苯甲酸、偏苯三酸等影響產(chǎn)品色相的有色雜質(zhì)去除。 PX 氧化 TA 精制生產(chǎn)工藝具有以下特點： TA 部分以醋酸為溶劑，物料具有較強的腐蝕性，對管道、閥門和機械設備的材質(zhì)要求較高。 總之， PTA 裝置具有流程復雜、易堵塞、強腐蝕性，需要采用大量新工藝和新技術、新裝備和新材料。主要的PTA 生產(chǎn)專利技術以 BPAmoco 技術、 Invista 技術、日本三井油化 (MPC)技術、EastmanLurgi 技術為代表。美國石油公司 (American Oil Company)Amoco 于 1956年從 MC 公司購得 MC 對二甲苯液相氧化工藝，并在此專利基礎上不斷改進， 1965年 Amoco 公司成功開發(fā)了 TA 加氫精制生產(chǎn)精對苯二甲酸 (PTA)，實現(xiàn)了 PTA 生產(chǎn)工業(yè)化，去除了高溫氧化過程 中形成的有害雜質(zhì)，特別是非常有效地除去了 4CBA雜質(zhì)。 北京理工大學珠海學院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設計 15 Invista 工藝 Invista 工藝即原 Du PontICI 工藝。 2020 年， DuPont 公司將其服裝、室內(nèi)飾材、中間體制造等所有業(yè)務剝離給其新成立的公司 Invista 公司，同時杜邦公司和美國科氏工業(yè)集團(Kochlndustries)公布協(xié)議，科氏旗下的 KOSA 子公司將出資 44 億美元現(xiàn)金購買杜邦控股的 Invista 公司。其主要特點有：采用反應 脫水 2 段塔釜式反應器，中溫氧化 (185℃ )，共沸精餾脫水回收溶劑及低壓蒸汽透平回收反應熱等技術，工藝流程有其獨特之處。反應過程緩和，PX 和溶劑乙酸燃燒消耗低，因反應釜內(nèi)壓力低，空壓機能耗低。 Eastman 的 PTA 生產(chǎn)工藝由于省略了加氫精制 工段 ，代之以TA 的熟化 工段 ，得到的產(chǎn)品中 4CBA 含量高于一般的 PTA，稱為 MTA(中純度對苯二甲酸 )， 2020 年后改名為 EPTA。 2020 年 2月投產(chǎn)的浙江華聯(lián)三鑫一期 60 萬噸 /年 PTA 裝置就是采用 EastmanLurgi 的工藝技術。雖然各專利商在工藝流程設計、能量利用方式等方面有所不同，對優(yōu)化的氧化條件認識也有所區(qū)別。但對苯二甲酸在水中的溶解度較小，要想提高反應強度，又使操作經(jīng)濟合理，必須選擇合適的反應溫度。在正常情況下，只抽出少量反應母液進行脫除雜質(zhì)的處理，就可維持系統(tǒng)總的副產(chǎn)物平衡，使得母液直接循環(huán)量大大提高。 節(jié)能改進 PTA 裝置有大量的低能級過程余熱，過去利用效率不高。尾氣膨脹機主要利用氧化反應器的排出廢氣，反應尾氣經(jīng)接觸反應燃燒器加熱后在尾氣膨脹機中膨脹 ,富余的能量送入到發(fā)電機發(fā)電。三井油化公司也把最后兩級結(jié)晶器的閃蒸蒸汽直接用于加熱加氫進料。另外， Invista還改進攪拌器的葉片曲線和角度，以保證良好的氣流攪動及維持顆粒懸浮，從而大幅度提高了氧化反應器效率。 INCA 公司將 PTA 過濾機改為一道壓力離心機。 PTA 裝置單系列產(chǎn)能不斷擴大 北京理工大學珠海學院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設計 19 精對苯二甲酸裝置的建設在 90 年代處于一個較蓬勃發(fā)展狀態(tài)，在世界范圍內(nèi)，大量的生產(chǎn)裝置建成、在建、正在設計或處于計劃當中。主要 PTA專利商的工藝技術簡介 詳見 0。 2 675177。 10 115177。 工藝概述、流程及消耗定額 工藝概述 本裝置擬采用 INVISTA 公司生產(chǎn)精對苯二甲酸的工藝專利技術。mica Suape 石化 巴西 蘇瓦佩 64 2020 Artenius 公司 葡萄牙 錫尼什 70 僅 FEED INVISTA 工藝近幾年主要有如下改進： 單線設計生產(chǎn)能力可達到 140t/h。 反應器頂部產(chǎn)生 VLP 蒸汽 。 . 更大的氧化反應器設計 。 通過換熱器將熱量回收進鍋爐給水，從而使裝置發(fā)電最大化，同時使得被循環(huán)冷卻北京理工大學珠海學院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設計 26 水帶走的熱量最小化。另外，還可以小幅減少醋酸的用量。 另外尾氣干燥系統(tǒng)增加了旁路，操作時可讓未處理的尾氣從旁路通過。每個 RPF 中 的PTA 餅 通過一個旋轉(zhuǎn)閥進入 PTA 干燥器，當 PTA 餅通