精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程

精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程摘 要 精对苯二甲酸（PTA） 英文名称：Pure terephthalic acid（PTA)分子式C6H4（COOH）2 。 是以对二甲苯为原料，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。精对苯二甲酸为白色针状结晶或粉末，约在 300升华，自燃点680。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。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。关键词：氧化反应 结晶 高压吸收 常压吸收 分离 干燥 溶剂及催化剂回收 残渣蒸发 溶剂脱水 萃取 常压汽提系统 加氢反应 过滤 I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 国内的工艺技术选择- 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-母液储存罐- 12 -7.2.3 200 单元-氧化反应、结晶、高压吸收及常压吸收。- 13 -7.2.4 300 单元分离、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 单元进料配制、反应进料预热、加氢反应、结晶- 16 -7.2.7 600 单元过滤、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 - 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工程项目是大连市近年来投资最大的内资项目之一，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产能分布为浙江占30%、江苏占17%、辽宁占17%、福建占11%、广东占11%、上海占7%、天津占3%、河南占2%、山东占1%和新疆占1%。2010年江苏省PTA产能将占全国总产能的50%，成为我国最大的PTA生产基地。浙江的逸盛石化、绍兴的华联三鑫石化、宁波大榭开发区的宁波三菱化学公司的第2期和第3期PTA工程也将按计划进行，预计到2010年，浙江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%1995111.190.340.11.3129.1701996148.6114.244.80.2158.8721997151.1151.847.83.1196.7771998163.5160.972.91.2232.5691999163.0164.1154.20317.2512000221.0194.2250.50444.5442001225.5220.8311.70532.5412002325.5245.5429.70675.2362003424.5393.7454.60848.3462004483.5442.4572.10.61013.943.62005589.5695.5649.101334.652.12006944.5763.6700.001463.652.220071148.5944.7699.001643.757.320081358.5903.1497.70.91399.964.520091502.5925.5508.00.11433.464.620101736.51450.0300.05.01745.082.91.1.2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 第二章 精对苯二甲酸的上下游产业链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石油石脑石天然气乙烯MX液体PX氧气PTA+氧气环氧乙烷MEG其它PET聚酯瓶片50%聚酯纤维聚酯薄膜5%短纤长袜棉花纱纺织品石化行业 上游下游 化纤行业 注：MX即混二甲苯 PX即二甲苯 PTA即精对苯二甲酸 PET即聚对苯二甲酸乙二酯 MEG即乙二醇 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 300升华，自燃点680。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。精历年中国PTA供需平衡（万吨）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。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12020mm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，其余产品供广东省、浙江省、江苏省、福建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：项目指 标n 外观 白色结晶粉末n 分子量166n 酸值 6752mg-KOH/gn 灰 10 wt ppmn 总重金属 6wt ppmn Al, Ca, Co, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, Ti n Fe 1 wt ppmn 对羧基苯甲醛 25 wt ppmn 对甲基苯甲酸 150 wt ppmn 水份 0.2wt %n 色度 10APHAn b值 1.2n 典型产品平均粒度 12020mm典型产品堆积密度 1,120 kg/m3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，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，BP-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，特别是溴系促进剂的使用，逐步发展和形成其氧化、精制专利技术，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，通过进行研发而形成的具有自身特点的专有工艺技术。该技术已在台湾建厂并投入使用，目前采用该项技术的逸盛大化一期、宁波逸盛三期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 国内的工艺技术选择 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。 至今国内科研单位、设计院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/ mol(PX)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：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醋酸在反应系统燃烧反应，并生成一氧化碳、二氧化碳和水。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： 7.2 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195及1415kg/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 285-288下, 使4-羧基苯甲醛(4-CBA)还原成对甲基苯甲酸(P-Toluic Acid)。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195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1kg/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，以控制反应器内水浓度，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1011 kg/cm2G，温度约186，反应闪蒸蒸汽及尾气，送到冷凝器副产2.5 kg/cm2G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163.5，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93，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内循环所需的流量，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内循环所需的流量，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内溶液，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，其内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/cm2G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。7.2.5PTA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285，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-513-1/2-2V-523-1/2的闪蒸蒸汽至2E-512-1/2-2V-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285，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/cm2G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内填装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283285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-521-1/2 50.8 Kg/cm2G 265-2V-522-1/2 30.2 Kg/cm2G 235-2V-523-1/2 15.2 Kg/cm2G 201-2V-524-1/2 7.30 Kg/cm2G 172-2V-525-1/2 4.00 Kg/cm2G 151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-523-1/2、2V-524-1/2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-513-1/2、2E-512-1/2、2E-511-1/2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285288，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285288，进入加氢反应器与来自氢气压机的高压氢气反应。加氢反应器内填装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-TOLUIC ACID），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10w/w的滤饼以及约含0.100.15%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/7.2.2 PTA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。如果合于规范，则直接打包或装车成成品。如果分析结果未能符合成品规范，或是有工艺参数可预知产品质量可能超出控制范围，则需及时切换料仓，将与合格料掺配以达到合格范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，内有4块等间距挡板，从底部封头延伸至顶部切线。反应器的所有内件都为钛材，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，内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。晶浆在加热室内升温（通常为26），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。因此装置内设备类型多样、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(112)X104kW的大型空气压缩机，54078m3h流量的尾气膨胀机及53th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。装置内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(SA516Cr70+T1Cr。1)制作带钛搅拌器的氧化反应器和SA516Gr70+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装置内设备安全阀、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；北京化学工业出版社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 化学工业出版社4田铁牛主编，化工工艺北京；化学工业出版社，20025曾之平，王扶明。化工工艺学北京：化学工业出版社，2000致 谢此片论文得以完成，首先感谢马老师的细心指导。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，让我在吉林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。