精对苯二甲酸生产技术及工艺流程毕业论文

精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程毕业论文目录摘要i前言-1-第一章精对苯二甲酸的工业概貌-2-1.1世界精对苯二甲酸工业概貌-2-1.2我国精对苯二甲酸工业概貌-3-第二章 精对苯二甲酸的上下游产业链-5-2.1精对苯二甲酸的上游产业-5-2.2精对苯二甲酸的下游产业-5-第三章 精对苯二甲酸的性质及其主要用途-6-3.1精对苯二甲酸的性质 -6-3.1精对苯二甲酸的主要用途-6-第四章精对苯二甲酸的主要原料-7-第五章 产品方案及规格-8-5.1产品方案-8-5.2主要产品规格-8-第六章 精对苯二甲酸的生产工艺技术-9-6.1国外工艺技术现状-9-6.2国的工艺技术选择-10-第七章 精对苯二甲酸的工艺流程及操作条件-11-7.1反应历程简介-11-7.1.1对二甲苯氧化-11-7.1.2对苯二甲酸精制-12-7.2工艺流程简述-12-7.2.1空气压缩机-12-7.2.2 100单元一-母液储存罐-12-7.2.3 200单元一氧化反应、结晶、高压吸收及常压吸收。-13-7.2.4 300单元一一分离、干燥-14-7.2.5 400 单元 溶剂及催化剂回收、残渣蒸发、溶剂脱水、萃取、常压汽提系统。-14-7.2.6 500 单元一进料配制、反应进料预热、力口氢反应、结晶-16-7.2.7 600单元一过滤、干燥-19-7.2.8 PTA产品之储存装袋及出料-20-第八章 精对苯二甲酸生产的关键设备及其特点-22-8.1精对苯二甲酸氧化单元的关键设备一一氧化反应器-22-8.2精对苯二甲酸精制单元的关键设备-22-第九章结论-24-参考文献-25-致 谢26前言本项目由精对苯二甲酸（PTA）主生产装置、辅助生产装置和公用工程装置 等组成。精对苯二甲酸（PTA）主生产装置：主要包括氧化单元、精制单元和公 用设施等，其中：氧化单元：主要包括空气压缩、进料准备、氧化反应、CTA结晶、CTA过滤、 CTA干燥、溶剂回收、催化剂回收残渣处理（CRU）、MA水解、尾气焚烧处、CTA 母液储存系统理等。精制单元：主要包括浆料制备、加氢反应、PTA结晶、PTA压力过滤、PTA 干燥和产品输送、工艺水和母液固体回收、碱系统等。辅助生产装置：原料及化工料罐区、精对苯二甲酸（PTA）输送、包装及贮存码 头输送系统等。本次主要论述的是精对苯二甲酸装置中氧化单元和精制单元生产技术、工 艺流程及一些氧化溶剂的回收、脱水、萃取、尾气干燥、处理等。本装置设计 能力为每年产 120 万吨 PTA 工程项目是市近年来投资最大的资项目之一，主要 生产化纤原料PTA，是一家实现PTA技术自主开发研究并建造的公司。以对 二甲苯为原料，液相氧化生成粗对苯二甲酸，再经加氢精制，结晶，分离，干 燥，得到精对苯二甲酸。第一章精对苯二甲酸的工业概貌1.1 世界精对苯二甲酸工业概貌目前，亚洲是全球精对苯二甲酸（PTA）最主要的生产地和需求地，而北美 和西欧地区的生产能力远远低于亚洲。世界PTA主要贸易量集中在亚洲地区， 2009年进出口量分别占世界总量的 71.1及65.9；西欧地区则分别占14.6 及 20.1%；北美地区分别占 5.9及 11.3。北美及西欧地区是世界 PTA 主要 净出口地区，而亚洲、中南美洲和中东欧是主要净进口地区。从近几年世界PTA 的贸易趋势来看，亚洲地区贸易量占世界总贸易量的比例逐年上升，西欧地区 略有下滑，而北美地区呈下降的趋势。目前，世界PTA主要用于生产聚酯，占PTA总消费量的98%以上，而PTT （聚对苯二甲酸丙二醇酯）与PBT （聚对苯二甲酸丁二醇酯）在工业化生产规 模较小，目前对PTA的需求量仅约200万吨。未来几年世界PTA 工业仍将快速发展，据预测，2010年世界PTA的需求量将达 到4500万吨，其中亚洲3000万吨，占世界的67%；2010年世界PTA产能超过 4952 万吨/年，新增产能主要来自亚洲的中国、印度、泰国等国家。中东、北 美及西欧等地的PTA产能增速相对较缓，新建计划不多。而未来世界PTA消费 结构变化不明显，用于生产聚酯的比例仍将超过90%。表1世界PTA供需状况（万吨）年份生产能力生产量消费量开工率/%1993980902902921994108010001000921995127011401140901996142012801280901997183014801480811998200015801580791999216016901690782000237021902190922005342231453145942006351432603260952007346234403440952008394237603755942009454943304300932010495245204520911.1.1数据引自：表1摘自专家论坛精细化工原料及中间体2011年第1 期 来自中国知网。1.2 我国精对苯二甲酸工业概貌我国PTA生产主要集中在江浙一带。我国2008年PTA产能分布为占30%、 占 17%、占 17%、占 11%、占 11%、占 7%、天津占 3%、占 2%、占 1%和新疆占 1%。 2010年省PTA产能将占全国总产能的50%，成为我国最大的PTA生产基地。的 逸盛石化、的华联三鑫石化、大榭开发区的三菱化学公司的第2期和第3期PTA 工程也将按计划进行，预计到2010年，PTA总产能将达到260万吨/年。表2历年中国PTA供需平衡（万吨）年份能力产量进口量出口量表现消费 量自给率1995111.190.340.11.3129.170199614& 6114.244.80.215& 8721997151.1151.847.83.1.7771998.5160.972.91.2232.5691999.0164.1154.20317.2512000221.0.2250.50444.5442001225.5220.8311.70532.5412002325.5245.5429.70675.2362003424.5393.7454.6084& 3462004483.5442.4572.10.61013.943.62005589.5695.5649.101334.652.12006944.5763.6700.001463.652.22007114 &5944.7699.001643.757.320081358.5903.1497.70.91399.964.520091502.5925.5508.00.11433.464.620101736.51450.0300.05.01745.082.91.1.2 数据引自：表 2摘自专家论坛精细化工原料及中间体2011年第1期 来自中国知网2.1 精对苯二甲酸的上游产业 精对苯二甲酸的上游产业是石化行业。主要有石油、天然气、乙稀及二甲苯 和混二甲苯等。2.2 精对苯二甲酸的下游产业 精对苯二甲酸的下游产业是化纤行业，主要有棉花、短纤、纱、长袜等纺 织品。图1精对苯二甲酸的上下游产业链气烯A氧气50%PET 环氧乙烷+氧气液体PXPX即二甲苯P刪种精对苯严瓶fTMeg1J其它下游5%聚酯 薄膜即聚对聚酯纤维石化行业上游MEG化纤行业短纤纱一|二酯长袜第三章 精对苯二甲酸的性质及其主要用途3.1 精对苯二甲酸的性质精对苯二甲酸为白色针状结晶或粉末，约在300C升华，自燃点680C。 能溶于热乙醇，微溶于水，不溶于乙醚、冰醋酸和氯仿。低毒，易燃。其粉尘 与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限0.05g/L12.5g/ L。3.1 精对苯二甲酸的主要用途 精对苯二甲酸是生产聚酯切片、长短涤纶纤维等化纤产品和其它重要化工 产品的原料。精对苯二甲酸（PTA）是重要的大宗有机原料之一，其主要用途是 生产聚酯纤维（涤纶）、聚酯薄膜和聚酯瓶，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、 建筑等国民经济的各个方面，与人民生活水平的高低密切相关。PTA的应用比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇 酯（PET），其它部分是作为聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚对苯二甲酸丁二 醇酯（PBT）及其它产品的原料。历年中国PTA供需平衡（万吨）第四章 精对苯二甲酸的主要原料PTA的原料是PX（即对二甲苯），源头是石油。涤纶用PTA占总量的75%，而化纤中78%为涤纶。这就是“化纤原料PTA”说法的由来。工业上生产精对苯二甲酸的主要原料是对二甲苯，二甲苯来芳烃的生产。 芳烃中的“三苯”（苯、甲苯和二甲苯）是化学工业的基础原料，具有重要地 位。其产量和规模仅次于乙烯和丙烯。第五章 产品方案及规格5.1 产品方案本项目生产平均粒度为12020pm的纤维级精对苯二甲酸采用1.1吨袋包 装，产品供给本公司相关涤纶厂做为生产PET原料，其余产品供省、省、省、 省及周边的涤纶厂使用。5.2 主要产品规格产品质量指标如下：指标项目 外观 分子量 酸值灰 总重金属 Al, Ca, Co, Cr, Mg, Mn, Fe 对羧基苯甲醛 对甲基苯甲酸 水份 色度 b值 典型产品平均粒度 典型产品堆积密度 1,120 kg/m3白色结晶粉末1666752 mg-KOH/g 10 wt ppm 6 wt ppmNa, Ni, Ti 1 wt ppm 25 wt ppm150 wt ppm 0.2 wt % 10 APHA 1.212020 pm第六章 精对苯二甲酸的生产工艺技术6.1 国外工艺技术现状精对苯二甲酸（PTA）是聚酯产品的主要基础原料，由于聚酯工业的迅速 发展，特别是采用PTA直接酯化、连续缩聚工艺实现工业化生产以来，PTA 工 艺已成为聚酯工业发展之重点。五十年代中期，BP-Amoco公司将中世纪公司开发的对二甲苯（PX）高温氧 化法工艺实现工业化，该法以醋酸（HAc）为溶剂，钴、锰重金属盐为催化剂， 溴化物为促进剂，在一定的温度和压力下5 PX和空气发生气液非均相化学反应 生成粗对苯二甲酸（ CTA ）。高温氧化法具有反应速度快，产品收率高等特点。 但由于反应温度高，溶剂耗量大，设备腐蚀严重，材质等级要求高等。为克服 高温氧化法的不足，各家公司又成功地开发出中温氧化工艺，降低了原辅材料 消耗，减少了副产物的生成，装置开工率达到90%以上。六十年代5BP-Amoco公司又成功地开发出CTA加氢精制新工艺，从而制得 符合聚酯工业直接酯化、连续缩聚所需的原料PTA，从而促进了 PTA工艺技术 迅速发展，其技术在PTA研究和生产中占有最大的份额。DuPont-ICI 公司几乎和 BP-Amoco 公司同期研究开发高温氧化工艺生产 CTA，从五十年代中期到七十年代中期，一直和BP-Amoco公司相互交换技术发 展资料，共同开发新技术。同时，DuPont-ICI公司进一步完善了氧化反应催化 剂体系5特别是溴系促进剂的使用5逐步发展和形成其氧化、精制专利技术5 并于1967年建成其第一套PTA生产装置在 PTA研究和生产中占有较大的份额。AEC-Hitachi技术是Tuntex公司与日本Hitachi公司合作，在BP-Ammoco 工艺技术的基础上5通过进行研发而形成的具有自身特点的专有工艺技术。该 技术已在建厂并投入使用5目前采用该项技术的逸盛大化一期、逸盛三期 PTA 工厂已投入试运行，是当今世界上单系列规模最大的PTA 工厂。此外，日本三井油化MPC、日本三菱化学MCC、美国/德国Lurgi/Eastman、 美国/意大利Dow-Inca、西班牙Interquisa等公司均在PTA研究和生产中占 有一定的份额。6.2 国的工艺技术选择我国从20 世纪 70年代末就开始从国外成套引进 PTA 生产工艺技术， 三十年来，已经成套引进了近 20 条生产线。 至今国科研单位、和生产企业的 工程技术人员对精对苯二甲酸装置在反应机理、模型以及设备结构、制造等基 础研究方面已取得了不小的进展，年产60万吨、100 万吨成套装置国产化技术 也已开发，申请了相关专利。本工程选用的工艺系业主与国外相关配套单位经认真研究、开发并实施的 百万吨级 PTA 成套技术，并将此技术用于建设一套低消耗、有规模经济效益、 技术领先的国产化装置。第七章 精对苯二甲酸的工艺流程及操作条件7.1 反应历程简介PTA生产主要由氧化和精制两个部分组成，PTA生产反应历程简述如下：7.1.1 对二甲苯氧化氧化的目的是以对二甲苯为原料，以醋酸为溶剂，醋酸钴和醋酸锰为催化 剂，溴化物为促进剂，在一定的压力和温度条件下，通入压缩空气使其发生氧 化反应，对二甲苯氧化成生成对苯二甲酸。氧化反应为放热反应，反应式如下：C6H4(CH3)2+3O2C6H4(COOH)2+2H2O+318.7KCal/ 川0心)实际上，对二甲苯氧化不是按一步完成的，而是按下列步骤分步进行：CH3CHO。2 亠k1Oc.COOH1/2O2k3COOHCOOH22.k4+ 2H 2Ok5k2CHO1/2O2k6式中k1k6为各步反应速度常数。研究表明，两种反应途径的定量比例约 为10:1。对二甲苯氧化过程3中发生的副反应比主反应要复杂得多，其中最主要的是原料对二甲苯和溶剂 水。1醋酸在反应系统燃烧反应，并生成一氧化碳、二氧化碳和 y + O2h c_coJ + h2oCH3此外，在氧化过程中还会产生甲醇、醋酸甲酯等副产物，因醋酸甲酯数量较多，可设置回收设施回收副产品醋酸甲酯。7.1.2对苯二甲酸精制对二甲苯氧化过程中反应副产物中，最主要的是中间物4-CBA对产品质量 影响大。通常4-CBA与TA以共结晶存在，在下游聚酯生产中对纤维产品的成纤 性影响较大，可采用加氢精制过程将4-CBA还原为易溶于水的甲基苯甲酸（PT 酸）而实现分离。加氢精制反应为放热反应，化学反应式如下：COOHch32H2Pd-C=*+H2O + 43.7 kcal/molCHOCOOH7.2 工艺流程简述对二甲苯（PX）以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下与空气中的氧反应生成对苯二甲酸。催化剂是包含了钴、锰、溴的混合溶液。该反应发生于95C及141 5kg/cm2G 。反应后的产品为混杂着副产物的对苯二甲酸,一般称为粗对苯二甲酸（CTA）。副产物的主要成份为4-羧基苯甲醛（4-CBA）,含量约为2,5002800ppm。将粗对苯二甲酸以纯水溶解 , 再于钯催化剂的催化下 , 通入氢气,于 85kg/cm2G及285-288C下，使4-羧基苯甲醛（4-CBA）还原成对甲基苯甲酸 （P-ToluicAcid）。由于对甲基苯甲酸易溶于水中，因此于再结晶，分离和干燥 时，可将对甲基苯甲酸分离，而可得到高纯度的纯对苯二甲酸（PTA）。主工艺流程说明如下：7.2.1 空气压缩机空气压缩机用来供给氧化反应器所需的空气。有三台并联的空压机组，每 个机组包含一台多级离心式空气压缩机、一台蒸汽透平机及一台二级膨胀机。7.2.2 100 单元-母液储存罐醋酸溶剂、高压吸收塔塔底液、催化剂、循环母液及对二甲苯送到装有搅 拌机的配料罐中调配好后，用泵注入氧化反应器。各个成分组成，以对二甲苯 流量为主比例来控制醋酸溶剂及催化剂的加入量。7.2.3 200单元-氧化反应、结晶、高压吸收及常压吸收。（1）氧化反应对二甲苯在装有搅拌机的二台并联氧化反应器中，被氧化成对苯二甲酸， 来自空压机的空气则由一组特殊设计的进料管线送入反应器，空气流量由一组 氧分析仪连续分析来自反应器废气中的氧含量来加以控制。反应操作条件为 195C 及1415kg/cm2G。反应热由溶剂及反应生成水蒸发带走。反应器的闪蒸蒸汽进入反应器顶部 的冷凝系统中，几乎所有的溶剂及水分都在此被冷凝。每台反应器各有一套冷 凝系统，由五个串联的冷凝器组成。第一、第二、第三冷凝器中分别副产 4.5 kg/cm2G饱和蒸汽、2.5kg/cm2G饱和蒸汽和1 kg/cm2G饱和蒸汽，在第四冷凝器 中以空压机组冷凝液回收部份残余反应热。抽出部分冷凝液至溶剂回收系统，以控制反应器水浓度，保证反应体系的 正常运转。氧化反应生成的氧化中间物及副产品，在二次反应器中进一步反应成对苯 二甲酸 以提高转化率及品质。二次反应器压力约1011kg/cm2G，温度约186C， 反应闪蒸蒸汽及尾气，送到冷凝器副产2.5 kg/cnpG饱和蒸汽。一部份冷凝液回 流到二次反应器中，其余则送到溶剂脱水塔。（2）结晶二次反应器之出料，经过二个装有搅拌机的结晶器依序降压降温，对苯二 甲酸在此过程中完全结晶析出。第一结晶罐操作压力约 4 kg/cm2G，温度约163.5C，闪蒸蒸汽直接进入溶剂脱水塔中。第二结晶器操作压力约 -0.5kg/cm2G，温度约93C，闪蒸蒸汽用冷凝器冷凝后回流到结晶器。对苯二甲 酸浆料用泵送入真空过滤机进料罐。（3）高压吸收来自氧化反应器尾气冷凝器的未凝结气，进入高压吸收塔1。先用醋酸洗涤 吸收对二甲苯及醋酸甲酯，再以纯水洗涤，以吸收醋酸。高压吸收塔1塔顶排放 的废气进入高压吸收塔2再次进行洗涤吸收有机物，高压吸收塔2顶排放废气送 到膨胀机。另设一小高压吸收塔用相同流程吸收后氧化反应器的尾气，吸收后 的尾气送尾气干燥系统。（4）常压吸收TA 单元设备所排放的含有醋酸的常压尾气及二次反应器之尾气，被收集引 入常压吸收塔下层。纯水进入下塔上方，作为洗涤液。吸收塔塔底循环泵提供 下塔循环所需的流量，同时液位控制下将过剩的洗涤液送到溶剂脱水塔，回下 塔的回流经换热器被冷却水冷却。下塔尾气进入上层塔中，以碱液洗涤后通过 风机排放到尾气燃烧室时行燃烧，以避免醋酸的污染。吸收塔上层循环泵提供 上层塔循环所需的流量，同时将过剩的洗涤液排入废水系统。7.2.4 300单元分离、干燥（1）分离 真空过滤机将固态的对苯二甲酸从浆料中分离出来，过滤机正常六台同时 在线。过滤机分离出来的固体进入三台并联的干燥机，母液、洗液进入母液罐。（2） 干燥粗对苯二甲酸在旋转式干燥机中，以中压的4.5 kg/cm2G蒸汽作加热介质进行 干燥。干燥系统有一密闭的氮气循环回路，以带走干燥机蒸发的溶剂气体。此 回路包括洗涤回收冷却器、循环气体鼓风机、循环氮气加热器、及洗涤塔。循 环氮气所含的溶剂蒸汽在洗涤塔中被洗涤下来，而进入系统中的固体微粒亦一 并被收集回收。塔底液回收到反应器混合溶剂进料罐。干燥的粗对苯二甲酸固 体离开干燥机后，用气送螺旋输送送入CTA料仓中、另一部分通过螺旋输送至 打浆罐进行打浆后输送至精制配料罐。7.2.5 400 单元溶剂及催化剂回收、残渣蒸发、溶剂脱水、萃取、 常压汽提系统。（1）溶剂汽提系统及催化剂回收 真空过滤机分离出来的母液，一部分由母液泵送入汽提塔中。汽提塔的酸汽提到脱水塔。汽提塔塔底残渣液中含有氧化反应所需之催化剂，则流至蒸发 罐中，进一步浓缩出所含之醋酸及水份。（2）残渣蒸发及催化剂回收系统汽提塔蒸发罐溶液，用泵泵入88kg/cm2G超高压蒸汽加热的薄膜蒸发器中， 以回收其中所含之溶剂。薄膜蒸发器出来的醋酸蒸汽回汽提塔，高浓度的残渣 自薄膜蒸发器底部以重力排至残渣接收罐中，以水稀释后再送至催化剂回收系 统。残渣溶液用萃取法或中和法催化剂回收系统回收钴、锰，回收的钴、锰送 到进料配置循环使用。(3)溶剂脱水脱水溶剂塔收集来自以下工艺单元的溶剂： 常压吸收塔的塔底液。 高压吸收塔上部液体 反应器冷凝器冷凝液经过萃取后的部分液体。 二次反应器冷凝器的冷凝液经过萃取后的部分液体。 氧化第一结晶器的闪蒸蒸汽。 溶剂汽提塔的蒸汽。氧化反应生成的水，以两种方式进行分离，一种共沸蒸馏方式自脱水溶剂 塔塔顶分离，所需共沸剂醋酸异丁酯(Isobutyl-acetate)则自塔顶加入。塔顶蒸汽在塔顶冷凝器中被冷却水冷凝，共沸剂与其它蒸馏物的混合液收集于 脱水塔顶部罐中，重力分离后，再经泵回流至脱水塔。虹吸式再沸器以5 kg/cm2G 回收蒸汽加热塔底液。塔底抽出醋酸冷却后用泵送到脱水醋酸回收罐。回收醋 酸经由脱水溶剂泵送至氧化工各单元。另一种用萃取分离方式，通过各介质密 度不同，它们在塔所停留段也不同。从萃取塔底加入醋酸异丁酯使水与醋酸更 好分离。轻组份从萃取塔顶部流出在进入蒸馏塔进行分离，重组份从塔底流出 进入MA回收塔。(4) MA回收系统自脱水塔顶部罐的共沸剂中分离出来的反应生成物，其仍含有相当数量的 醋酸异丁酯和反应副产物醋酸甲酯。醋酸甲酯要全部送回反应器，抑制醋酸反 应生成醋酸甲酯。醋酸甲酯汽提塔C-441的进料，由泵打入，并在虹吸式再沸器中以4.5 kg/cn?G回收蒸汽加热塔底液，提供C-441蒸汽源。汽提塔C-441塔 底液为不含其它化合物的反应生成水，经冷却后送至催化剂回收系统或废水处 理区的废水系统。汽提顶的气体，离开塔顶进入冷凝器，冷凝水中含有大量 的醋酸异丁酯及 相当数量的醋酸甲酯，经泵送入共沸剂汽提塔，将醋酸异丁酯与醋酸甲酯分离。 塔底抽出的高浓度醋酸异丁酯送回脱水塔顶部罐中，其汽提气体(酸酸甲酯)经冷凝器冷凝后，送醋酸甲酯水解系统，经水解系统产生的醋酸溶剂送母液罐回收再利用，水解后产生之水和甲醇则排放至废水处理。725PTA装置工艺流程框图氧化单元7.2.6 500单元进料配制、反应进料预热、加氢反应、结晶（一）工艺简介：500 单元包括：进料配制、反应进料预热、加氢反应、结晶等工序。来自 粗对苯二甲酸（CTA）料仓的氧化产品与来自2V-311-1/2的浆料连续进入溶解 罐2V-501，并与工艺溶剂罐2V-613回收的工艺水（约含0.1WT%TA固体）搅拌 混合，配制成浆料浓度约为26.530WT% （根据工艺需要调节）TA的浆料。此混 合浆料由PTA增压泵2P-501A/B/C打至高速离心泵2P-502AH的入口。高速离心泵2P-502AH将浆料压力升至约107 Kg/cm2G，送入加氢反应器 2R-520-1/2。进入加氢反应器2R-520-1/2之前，此混合浆料需经过7个串联的 热交换器 2E-510、2E-511、2E-512、2E-513、2E-514、2E-515 及 2E-516，将 浆料温度加热至285C，在此CTA已完全溶解在高温的水中。加热溶解所需热 源，大部分回收来自 PTA 结晶器 2V-521-1/2、2V-522-1/2、2V-523-1/2、 2V-524-1/2及2V-525-1/2在降温、降压中所产生的闪蒸蒸汽，其回收顺序为： 2V-521-1/2 的闪蒸蒸汽至 2E-514-1/2-2V-522-1/2 的闪蒸蒸汽至 2E-513-1/22V-523-1/2 的闪蒸蒸汽至 2E-512-1/22V-524-1/2 的闪蒸蒸汽至 2E-511-1/2-2V-525-1/2 的闪蒸蒸汽至 2E-510-1/22E-515-1/2及2E-516-1/2所需热源，则使用的界外来的88 Kg/cm2G的超 高压蒸汽。经七台换热器加热后的TA溶液约含26.530WT% （根据工艺需要调节）TA， 温度285C，进入加氢反应器2R-520-1/2与加热后的氢气反应。（90 Kg/cm2G 的氢气在高压蒸汽混合加热器中与88 Kg/cnrG的超高压蒸汽混合成高温含饱和 水蒸汽的氢气）。加氢反应器2R-520-1/2填装Pd/C催化剂，作用是有选择的进 行加氢反应。TA溶液与氢气由反应器顶部经分配器注入，经过满液位浸泡Pd/C 固定催化剂床，将CTA中所含的4-羧基苯甲醛（4-CBA）还原成易溶于水的对 甲基苯甲酸（P-TOLUIC ACID），再进入后序结晶器单元。加氢反应器2R-520-1/2 的操作条件为283285C及75-82 Kg/cm2G，视工艺需要而设定2TIC-5402-1/2 与 2PIC-5403-1/2 。由加氢反应器出来的PTA溶液，经过5个连续带有搅拌器（防止浆料沉积） 结晶器2V-521-1/22V-525-1/2降压降温后，除可产生合乎规格的PTA之外， 并可分离部分杂质。5个结晶器操作条件如下：-2V-521-1/250.8Kg/cm2G265C-2V-522-1/230.2Kg/cm2G235C-2V-523-1/215.2Kg/cm2G201C2V-524-1/27.30 Kg/cm2G172C2V-525-1/24.00 Kg/cm2G151C到第五结晶器时，对苯二甲酸即可完全结晶出来。2V-521-1/2、 2V-522-1/2、2V-523-l/2、2V-524-l/2 及 2V-525-1/2 所产生的闪蒸蒸汽(FLASH VAPOR)，分别送至进料预热器 2E-514-1/2、2E-513-l/2、2E-512-l/2、2E-511-l/2 及2E-510-1/2冷凝以回收热量。多余的蒸汽进入2C-530进一步回收能量。来自 500 区 2V-521-1/22V-525-1/2 和 2V-510-1/22V514-1/2 以及 2V-603-1/2/3 2V-605-1/2各个罐的凝液和闪蒸汽因带有一定的热量和一些固 体颗粒，闪蒸汽被收集后进入闪蒸汽洗涤塔2C-530，通过2E-533回收热量， 并用2E-532冷却降温，以及用脱盐水洗涤气体中的固体颗粒，防止污染环境， 并回收TA (1) 进料配制来自氧化干燥机的粗CTA和来自2V-613回收的工艺水进入2V-311-1/2， 在2A-311-1/2搅拌后形成一定浓度的混合浆料，经过2P-311A/B/C和来自粗 CTA料仓2S-3501的粉料，连续进入配料罐2V-501，并与工艺溶剂罐2V-613回 收的工艺水(固体含量约0.1WT%TA)混合，配制成浆料浓度约为26.530WT% (根据工艺需要调节)TA的浆料。此混合浆料由PTA增压泵2P-501A/B/C输入 高速离心泵2P-502AH-1/2进口。(2) 反应进料预热通过2P-501A/B/C打出的浆料，进入2P-502AH-1/2升压到107 Kg/cm2G后， 进入加氢反应器之前，此混合浆料经过7个串联的热交换器，将浆料温度加热至 285288C，再送入溶解罐，在此对苯二甲酸已完全溶解在高温的水中。加热 溶解所需热源，大部分回收自PTA结晶器在降温、降压中所产生的闪蒸蒸汽， 最后两级换热器则由来自热电厂的高压蒸汽作加热介质(3) 加氢反应由溶解罐来的TA溶液约含2630WT%TA，温度285288C，进入加氢反应器 与来自氢气压机的高压氢气反应。加氢反应器填装Pd/C固定催化剂床。TA溶液 与氢气由反应器顶部注入，满液位浸泡Pd/C固定催化剂床，将CTA中所含的4- 羧基苯甲醛(4-CBA)还原成水溶性的对甲基苯甲酸(P-TOLUICACID)，再进入 结晶器中。（4）结晶由加氢反应器出来的PTA溶液，经过5个连续搅拌结晶器降压降温后，除 可产生合乎规格的PTA之外，并可分离部分杂质。到第五结晶器时, 对苯二甲酸即可完全结晶出来。第一至第五结晶器所产 生的闪蒸蒸汽，分别送至进料预热器以回收热量。经预热器冷凝后的闪蒸蒸汽 凝液用于加热压力过滤机滤饼 再打浆水，进一步回收热量。7.2.7 600单元过滤、干燥（一）、工艺简介 600单元包括：压滤机系统、干燥机系统等工序。来自PTA第五结晶器2V-525-1/2的PTA浆料经过2P-525A/B-1/2送往压力 过滤机进料罐2V-603-1/2/3。压力过滤机使浆料脱水，产生约含水 10%w/w的滤饼以及约含0.10 0.15%w/w悬浮固体的滤液。PTA 滤饼被升温后的氮气吹卸下来，重力落至压滤机出料螺旋 2T-601A/B/C-1/3 和 2T-601A/B-2。其中 2T-601A/B -1/2/3 将湿的 PTA 物料送 至2T-602A/B-1/2/3后送入PTA干燥机烟囱上部；而2T-601C-1将湿的PTA物 料送至双向螺旋，经过2T-603/4/5C-1将湿的PTA送至一线干燥烟囱上部；经 过2T-603/4C-2/将湿的PTA送至二线干燥烟囱上部；2T-601C-3将湿的PTA物 料送至2T-602/3C-3后送入PTA三线干燥机烟囱上部。从烟囱上部落下的PTA湿料由PTA干燥机进料螺旋2T-621-1/2/3将滤饼送 入PTA干燥机2M-621-1/2/3。如果压滤机跳闸，有相应设施在需要时旁通压力 过滤机，把浆料循环送回进料打浆罐。（1）过滤由结晶单元来的PTA浆料，用泵送至压力过滤机，压力过滤机系统处理。 压力过滤机所分离出的约含湿10WT%PTA的滤饼则入干燥机。（2）母液固体回收系统压力过滤机的母液约含0.1wt%的悬浮PTA固体，经过两段冷却后，悬浮固 体可达到0.57wt%，将其溶液经过过滤器后PTA固体即可与母液分离。已脱除悬浮固体后之母液送至废水处理厂分解其所含之cod及ss。由过滤器滤出的滤饼用醋酸溶解送回氧化进料配置系统/7.2.2PTA工艺流程框图精制单元7.2.8 PTA产品之储存装袋及出料PTA干燥机出口的PTA产品，经由尾气输送系统送成品料仓，并适时取样 分析各质量控制项目。如果合于规，则直接打包或装车成成品。如果分析结果 未能符合成品规，或是有工艺参数可预知产品质量可能超出控制围，则需及时 切换料仓，将与合格料掺配以达到合格围或返回配料系统重炼。成品料仓下设置打包机，打包后装运出售。PTA装置工艺流程框图详见图7.2.1和图7.2.2。所分离出的母液汇集于母液罐中，由泵送至母液固体回收第八章 精对苯二甲酸生产的关键设备及其特点8.1 精对苯二甲酸氧化单元的关键设备氧化反应器氧化反应器是钛复合碳钢容器，45 万吨 PTA 装置的氧化反应器直径为 7620mm，高为8600mm，容器上下封头为椭圆形，有4块等间距挡板，从底部封 头延伸至顶部切线。反应器的所有件都为钛材，反应器的容积约为 508 立方米， 正常工作容积为360立方米。反应器设计压力为2.1MPa，设计温度为281摄氏 度，正常操作温度和压力为200摄氏度、1.5MPa。空气通过分布器供给氧化器， 它们以90度间距分布，靠近于氧化反应器的底部，部管线出口与径向搅拌叶片 处在同一高度。8.2 精对苯二甲酸精制单元的关键设备结晶器操作时，料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后， 由泵送往加热室。晶浆在加热室升温（通常为26C），但不发生蒸发。热晶 浆进入结晶室后沸腾，使溶液达到过饱和状态，于是部分溶质沉积在悬浮晶粒 表面上，使晶体长大。作为产品的晶浆从循环管上部排出。强制循环蒸发结晶 器生产能力大，但产品的粒度分布较宽。如下图两个结晶器：第九章 结论PTA 装置原料为 PX、HAC、H2 等易燃易爆、有毒有害的介质，工艺过程有 激烈的氧化反应和临氢操作。PTA生产的物料多为浆料，易堵塞，介质腐蚀性 强。因此装置设备类型多样、结构复杂、转动机械多、规格大、材质耐腐蚀要 求高是该装置硬件设施的一大特点。如有原动机功率(11 2)X104kW的大型 空气压缩机，54078m3/h流量的尾气膨胀机及53t/h的凝气背压式蒸汽透平 机组成的工艺空气压缩机组。有大负荷的压力离心机、真空转鼓过滤机、回转 式大型干燥机。装置有每分钟几万转的高速离心泵、耐强腐蚀的耐酸泵，以及 类型近 10 种之多的机泵等。 另外在工艺设备上有钛复合钢板 (SA516Cr - 70+T1Cr。1)制作带钛搅拌器的氧化反应器和SA516Gr - 70+304L复 合钢板制作的加氢反应器等制造难度高的承厦设备。除上述材料外，PTA工艺生产设备中尚采用了一些特殊的材料，如、304、304L、 316、316L、玻璃钢 2205 等。为防止工艺设备、管理系统的超温、超压事故发生，PTA装置设备安全阀、 防爆膜，给安全生产提供了有力的保证。参考文献1田铁牛主编，化工工艺；化学工业2化工设备设计全书 编辑委员会 邵国华 魏兆灿 等编 由原化学工业 部化工设备设计技术中心站组织全国高校、科研、设计、制造近百家单位参与 编写 2002年8月3 化工机械与设备匡照忠主编 化学工业4 田铁牛主编，化工工艺；化学工业，20025 曾之平，王扶明。化工工艺学：化学工业，2000致谢此片论文得以完成，首先感谢马长捷老师的细心指导。老师开阔的视野， 为我提供了极大的发挥空间，在这段时间里让我明白了做任何事情要严谨细致， 一丝不苟，对人要宽容，宽厚。马老师宽厚待人更是令我无比感动。感谢各位 老师在这几年一直在生活中，组织上给予我的教导和无私的帮助，让我在工业 职业技术学院这个大舞台上有锻炼的能力，自我完善的平台。在此文即将完成 之际，我衷心的感谢帮助过我的每一个人，在这里请接收我诚挚的谢意。由于 时间仓促。自身等原因，文章错误疏漏之处在所难免，恳请老师斧正。