【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 國內(nèi)的工藝技術(shù)選擇 我國從20世紀(jì)70年代末就開始從國外成套引進(jìn)PTA生產(chǎn)工藝技術(shù)，三十年來，已經(jīng)成套引進(jìn)了近20條生產(chǎn)線。 至今國內(nèi)科研單位、設(shè)計(jì)院和生產(chǎn)企業(yè)的工程技術(shù)人員對(duì)精對(duì)苯二甲酸裝置在反應(yīng)機(jī)理、模型以及設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造等基礎(chǔ)研究方面已取得了不小的進(jìn)展，年產(chǎn)60萬噸、100萬噸成套裝置國產(chǎn)化技術(shù)也已開發(fā)，申請(qǐng)了相關(guān)專利。本工程選用的工藝系業(yè)主與國外相關(guān)配套單位經(jīng)認(rèn)真研究、開發(fā)并實(shí)施的百萬噸級(jí)PTA成套技術(shù)，并將此技術(shù)用于建設(shè)一套低消耗、有規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)領(lǐng)先的國產(chǎn)化裝置。第七章 精對(duì)苯二甲酸的工藝流程及操作條件 反應(yīng)歷程簡(jiǎn)介PTA生產(chǎn)主要由氧化和精制兩個(gè)部分組成， PTA生產(chǎn)反應(yīng)歷程簡(jiǎn)述如下： 對(duì)二甲苯氧化氧化的目的是以對(duì)二甲苯為原料，以醋酸為溶劑，醋酸鈷和醋酸錳為催化劑，溴化物為促進(jìn)劑，在一定的壓力和溫度條件下，通入壓縮空氣使其發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)二甲苯氧化成生成對(duì)苯二甲酸。氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)式如下：C6H4(CH3)2+3O2—→C6H4(COOH)2+2H2O+(PX)實(shí)際上，對(duì)二甲苯氧化不是按一步完成的，而是按下列步驟分步進(jìn)行：式中k1~k6為各步反應(yīng)速度常數(shù)。研究表明，兩種反應(yīng)途徑的定量比例約為10:1。對(duì)二甲苯氧化過程中發(fā)生的副反應(yīng)比主反應(yīng)要復(fù)雜得多，其中最主要的是原料對(duì)二甲苯和溶劑醋酸在反應(yīng)系統(tǒng)燃燒反應(yīng)，并生成一氧化碳、二氧化碳和水。此外，在氧化過程中還會(huì)產(chǎn)生甲醇、醋酸甲酯等副產(chǎn)物，因醋酸甲酯數(shù)量較多，可設(shè)置回收設(shè)施回收副產(chǎn)品醋酸甲酯。對(duì)二甲苯氧化過程中反應(yīng)副產(chǎn)物中，最主要的是中間物4CBA對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響大。通常4CBA與TA以共結(jié)晶存在，在下游聚酯生產(chǎn)中對(duì)纖維產(chǎn)品的成纖性影響較大，可采用加氫精制過程將4CBA還原為易溶于水的甲基苯甲酸（PT酸）而實(shí)現(xiàn)分離。加氫精制反應(yīng)為放熱反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式如下： 工藝流程簡(jiǎn)述對(duì)二甲苯(PX)以醋酸為溶劑，在催化劑的作用下與空氣中的氧反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸。催化劑是包含了鈷、錳、溴的混合溶液。該反應(yīng)發(fā)生于195℃及14～15kg/cm2G。 反應(yīng)后的產(chǎn)品為混雜著副產(chǎn)物的對(duì)苯二甲酸,一般稱為粗對(duì)苯二甲酸(CTA)。副產(chǎn)物的主要成份為4羧基苯甲醛(4CBA) , 含量約為2,500～2800ppm。將粗對(duì)苯二甲酸以純水溶解, 再于鈀催化劑的催化下, 通入氫氣,于85kg/cm2G 及 285288℃下, 使4羧基苯甲醛(4CBA)還原成對(duì)甲基苯甲酸(PToluic Acid)。由于對(duì)甲基苯甲酸易溶于水中, 因此于再結(jié)晶, 分離和干燥時(shí), 可將對(duì)甲基苯甲酸分離, 而可得到高純度的純對(duì)苯二甲酸(PTA)。主工藝流程說明如下： 空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)用來供給氧化反應(yīng)器所需的空氣。有三臺(tái)并聯(lián)的空壓機(jī)組，每個(gè)機(jī)組包含一臺(tái)多級(jí)離心式空氣壓縮機(jī)、一臺(tái)蒸汽透平機(jī)及一臺(tái)二級(jí)膨脹機(jī)。 100 單元母液儲(chǔ)存罐醋酸溶劑、高壓吸收塔塔底液、催化劑、循環(huán)母液及對(duì)二甲苯送到裝有攪拌機(jī)的配料罐中調(diào)配好后，用泵注入氧化反應(yīng)器。各個(gè)成分組成，以對(duì)二甲苯流量為主比例來控制醋酸溶劑及催化劑的加入量。 200 單元氧化反應(yīng)、結(jié)晶、高壓吸收及常壓吸收。（1） 氧化反應(yīng)對(duì)二甲苯在裝有攪拌機(jī)的二臺(tái)并聯(lián)氧化反應(yīng)器中，被氧化成對(duì)苯二甲酸，來自空壓機(jī)的空氣則由一組特殊設(shè)計(jì)的進(jìn)料管線送入反應(yīng)器，空氣流量由一組氧分析儀連續(xù)分析來自反應(yīng)器廢氣中的氧含量來加以控制。反應(yīng)操作條件為195℃及14～15kg/cm2G。反應(yīng)熱由溶劑及反應(yīng)生成水蒸發(fā)帶走。反應(yīng)器的閃蒸蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器頂部的冷凝系統(tǒng)中，幾乎所有的溶劑及水分都在此被冷凝。每臺(tái)反應(yīng)器各有一套冷凝系統(tǒng)，由五個(gè)串聯(lián)的冷凝器組成。第一、第二、 kg/cm2G 飽和蒸汽、在第四冷凝器中以空壓機(jī)組冷凝液回收部份殘余反應(yīng)熱。抽出部分冷凝液至溶劑回收系統(tǒng)，以控制反應(yīng)器內(nèi)水濃度，保證反應(yīng)體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。氧化反應(yīng)生成的氧化中間物及副產(chǎn)品，在二次反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)成對(duì)苯二甲酸，以提高轉(zhuǎn)化率及品質(zhì)。二次反應(yīng)器壓力約10～11 kg/cm2G，溫度約186℃，反應(yīng)閃蒸蒸汽及尾氣， kg/cm2G飽和蒸汽。一部份冷凝液回流到二次反應(yīng)器中，其余則送到溶劑脫水塔。（2） 結(jié)晶二次反應(yīng)器之出料，經(jīng)過二個(gè)裝有攪拌機(jī)的結(jié)晶器依序降壓降溫，對(duì)苯二甲酸在此過程中完全結(jié)晶析出。第一結(jié)晶罐操作壓力約4 kg/cm2G，℃，閃蒸蒸汽直接進(jìn)入溶劑脫水塔中。，溫度約93℃，閃蒸蒸汽用冷凝器冷凝后回流到結(jié)晶器。對(duì)苯二甲酸漿料用泵送入真空過濾機(jī)進(jìn)料罐。（3） 高壓吸收來自氧化反應(yīng)器尾氣冷凝器的未凝結(jié)氣，進(jìn)入高壓吸收塔1。先用醋酸洗滌吸收對(duì)二甲苯及醋酸甲酯，再以純水洗滌，以吸收醋酸。高壓吸收塔1塔頂排放的廢氣進(jìn)入高壓吸收塔2再次進(jìn)行洗滌吸收有機(jī)物，高壓吸收塔2頂排放廢氣送到膨脹機(jī)。另設(shè)一小高壓吸收塔用相同流程吸收后氧化反應(yīng)器的尾氣，吸收后的尾氣送尾氣干燥系統(tǒng)。（4） 常壓吸收TA 單元設(shè)備所排放的含有醋酸的常壓尾氣及二次反應(yīng)器之尾氣，被收集引入常壓吸收塔下層。純水進(jìn)入下塔上方，作為洗滌液。吸收塔塔底循環(huán)泵提供下塔內(nèi)循環(huán)所需的流量，同時(shí)液位控制下將過剩的洗滌液送到溶劑脫水塔，回下塔的回流經(jīng)換熱器被冷卻水冷卻。下塔尾氣進(jìn)入上層塔中，以堿液洗滌后通過風(fēng)機(jī)排放到尾氣燃燒室時(shí)行燃燒，以避免醋酸的污染。吸收塔上層循環(huán)泵提供上層塔內(nèi)循環(huán)所需的流量，同時(shí)將過剩的洗滌液排入廢水系統(tǒng)。 300 單元－－分離、干燥（1） 分離真空過濾機(jī)將固態(tài)的對(duì)苯二甲酸從漿料中分離出來，過濾機(jī)正常六臺(tái)同時(shí)在線。過濾機(jī)分離出來的固體進(jìn)入三臺(tái)并聯(lián)的干燥機(jī)，母液、洗液進(jìn)入母液罐。（2） 干燥粗對(duì)苯二甲酸在旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)中， kg/cm2G蒸汽作加熱介質(zhì)進(jìn)行干燥。干燥系統(tǒng)有一密閉的氮?dú)庋h(huán)回路，以帶走干燥機(jī)蒸發(fā)的溶劑氣體。此回路包括洗滌回收冷卻器、循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)氮?dú)饧訜崞鳌⒓跋礈焖?。循環(huán)氮?dú)馑娜軇┱羝谙礈焖斜幌礈煜聛恚M(jìn)入系統(tǒng)中的固體微粒亦一并被收集回收。塔底液回收到反應(yīng)器混合溶劑進(jìn)料罐。干燥的粗對(duì)苯二甲酸固體離開干燥機(jī)后，用氣送螺旋輸送送入CTA 料倉中、另一部分通過螺旋輸送至打漿罐進(jìn)行打漿后輸送至精制配料罐。 400 單元－－溶劑及催化劑回收、殘?jiān)舭l(fā)、溶劑脫水、萃取、常壓汽提系統(tǒng)。（1） 溶劑汽提系統(tǒng)及催化劑回收真空過濾機(jī)分離出來的母液，一部分由母液泵送入汽提塔中。汽提塔的酸汽提到脫水塔。汽提塔塔底殘?jiān)褐泻醒趸磻?yīng)所需之催化劑，則流至蒸發(fā)罐中，進(jìn)一步濃縮出所含之醋酸及水份。（2） 殘?jiān)舭l(fā)及催化劑回收系統(tǒng)汽提塔蒸發(fā)罐內(nèi)溶液，用泵泵入88kg/cm2G超高壓蒸汽加熱的薄膜蒸發(fā)器中，以回收其中所含之溶劑。薄膜蒸發(fā)器出來的醋酸蒸汽回汽