① 更全面的操作過程有嗎
精對苯二甲酸生產工藝綜述
精對苯二甲酸是製造聚酯纖維、薄膜、絕緣漆的重要原料,主要用於生產聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)以及聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT),也用作染料中間體。長期以來,我國PTA工業的發展滯後於聚酯工業的發展。據海關統計,自1990年以來,我國PTA進口量呈逐年快速增長趨勢,2005年進口量高達649.73萬t,自1990年至2005年的15年間年均增長率達到22.07%,其中尤以1995至2000年間增長最快,年均增長率高達44.26%(見表1)。
表1 我國歷年精對苯二甲酸進口量
Table 1 Import volumes of PTA in past years
年份
PTA進口量/萬t
比上年增長/%
1990
32.63
-
1995
40.1
-
2000
250.54
-
2001
311.66
24.40
2002
429.69
37.87
2003
454.21
50.71
2004
572.48
26.04
2005
649.73
13.49
預計2010年我國PTA生產能力將達到943萬t,進口比例將大幅下降,需求量將達到1300萬t,2015年約為1820萬t。由此可見,PTA項目仍然有廣闊的發展空間。
1 PTA生產工藝
1.1 我國早期PTA生產工藝
我國早期生產PTA的廠家有上海石油化工總廠滌綸廠、北京燕山石化總公司長征化工廠和遼陽化纖總廠等廠家。其生產方法主要分為低溫氧化法和高溫氧化法兩種。
1.1.1 對二甲苯低溫氧化法 原料對二甲苯(PX)在醋酸溶液中,以醋酸鈷(或醋酸錳)及溴化物為催化劑,以三聚乙醛為氧化促進劑,在130-140℃和1.5-4.0MPa壓力下,用空氣一步低溫氧化生成對苯二甲酸。產品對苯二甲酸先在160℃和0.55MPa壓力條件下用醋酸洗滌,再在100℃和常壓條件下用醋酸洗滌,然後乾燥得到產品精對苯二甲酸。
1.1.2 對二甲苯高溫氧化法對二甲苯以醋酸為溶劑,以醋酸鈷、醋酸錳為催化劑,在四溴乙烷存在下,於221-225℃和0.255MPa壓力下氧化生成對苯二甲酸。反應產物在280-290℃和6.5-7.0MPa壓力下溶解於水中,成對苯二甲酸水溶液。然後用鈀/活性炭催化劑加氫處理,除去微量對羰基苯甲醛,經結晶、洗滌、乾燥,得成品精對苯二甲酸。
1.2 PTA生產工藝進展
1.2.1 PTA生產工藝進展概述 PTA是聚酯產品的主要原料,由於聚酯工業的迅速發展,特別是採用PTA直接酯化、連續縮聚工藝實現工業化生產以來,和對苯二甲酸二甲酯(DMT)工藝路線相比,因其具有流程簡短、原料消耗低、生產工藝容易控制、成本低等諸多優點,20世紀70年代以後,PTA工藝已成為聚酯工業發展之重點。
以對二甲苯(PX)為原料生產聚酯單體工藝路線很多,而技術先進、應用廣泛的工業裝置可分為兩類:一類是以威頓法技術為代表的合並氧化酯化法生產對DMT工藝;另一類是以英國BP-Amoco、美國Dupont-ICI、日本三井油化、日本三菱化學(MCC)、美國Eastman及義大利INCA等公司技術為代表的中溫氧化、加氫精製(或深度氧化)生產精對苯二甲酸工藝。
Eastman為當今世界上最大的PET生產商、技術轉讓商,在北美和歐洲生產PTA,擁有在世界上處於領先水平的中等純度的對苯二甲酸(MTA)和PTA技術。Eastman的PTA生產技術開發較早,對於反應機理的理解有其獨特之處,工藝路線和設備的選擇也頗多與眾不同。
Dupont-ICI公司幾乎和BP-Amoco公司同期研究開發高溫氧化技術,生產粗對苯二甲酸(CTA),從上世紀50年代中期到70年代中期,一直和BP-Amoco公司相互交換技術發展資料,共同開發新技術。同時,Dupont-ICI公司進一步完善了氧化反應催化劑體系,特別是溴系促進劑的使用,逐步發展和形成其氧化、精製專利技術,並於1967年建成投產其第一套PTA生產裝置,在PTA研究和生產中佔有相當大的比例。
BP-Amoco公司於上世紀50年代中期將中世紀公司開發的高溫氧化法實現工業化,該法以醋酸(HAc)為溶劑,鈷、錳重金屬鹽為催化劑,溴化物為促進劑,在一定的溫度和壓力下,PX和空氣發生氣液非均相化學反應,生成CTA。高溫氧化法具有反應速度快、產品收率高,並可降低CTA中氧化中間產物的含量等特點。但由於反應溫度高,造成溶劑耗量大,設備腐蝕性嚴重,要求材質等級高。為克服高溫氧化法的不足,各家公司又成功地開發出中溫氧化工藝,降低了原輔材料消耗,減少了副產物的生成,裝置開工率達到90%以上。
上世紀60年代,BP-Amoco公司又成功地開發出CTA加氫精製新工藝,從而製得符合聚酯工業直接酯化、連續縮聚所需的原料PTA,極大的促進了PTA工藝技術迅速發展,並使之成為世界上主要的PTA技術專利商和生產商。
Interquisa公司是西班牙石油公司(CEPSA)的全資子公司,CEPSA是一個多角經營的石化集團,其經營范圍包括石油勘探、精煉和營銷。Interquisa公司成立於1972年,原本是CEPSA與美國石油公司的一個合資企業,從1987年起成為CEPSA集團獨家經營,總部設在馬德里,在西班牙聖羅克(SanRoque)經營一間工廠,生產PTA、DMT和純凈間苯二甲酸(IPA)。San Roque的PTA裝置是引進Amo-co公司技術,1976年投產,通過20多年的穩定生產,積累了豐富的經驗。Interquisa公司在消化吸收Amoco公司技術基礎上,通過其不懈的努力,增加新的工藝步驟、改進設計、操作和維修,來不斷地改進技術,實現高產量、低能耗、高質量和長周期的穩定操作。
Dow化學公司PTA技術來源於義大利子公司INCA,Dow擁有80%股份。INCA有30多年的PTA生產經驗,工廠設在Ottana。
上世紀50年代末,日本三井油化(Mitsui)公司使用中世紀專利技術,建成了第一套CTA工業裝置,並根據實際生產操作經驗,對工藝進行了深度研究開發,形成了具有自身特色的對二甲苯中溫氧化工藝。並引進BP-Amoco公司CTA加氫精製專利技術,在PTA工藝領域佔有一定份額。
1.2.2 聚合級對苯二甲酸(EPTA)生產工藝特點
以PX與空氣為主要物料,經三步製得EPTA,工藝過程見圖1(略)。
EPTA生產工藝仍然屬於高溫法的改進。EPTA產品中有兩種用戶不期望的高濃度雜質4-羧基苯甲醛(4-CBA)和PT酸。這兩種雜質的含量表徵PX氧化的程度。通常,PX上的甲基氧化生成PT酸的速率比PT酸上的甲基氧化生成TPA快10倍。反應速率的差異主要來自PT酸中羧基官能團的吸電子效應對甲基產生的鈍化作用。同時,含有醛基的兩種中間產物對甲基苯甲醛和對羧基苯甲醛即使沒有催化劑存在也可以非常容易地被氧化。
除了PX反應生成TPA的主反應,同時還有PX和醋酸的副反應。醋酸的氧化與分解便是其中之一。這些副反應的存在,使得生產成本上升。因此,控制反應條件,減少副反應,成為各種工藝改進的重中之重。
近年來,有代表性的PTA生產商對其各自的工藝進一步作了改進。PTA由PX在醋酸溶劑中進行液相氧化製取,採用醋酸鈷作催化劑。氧化反應條件大體是:溫度185-200℃,壓力0.98-1.5MPa,在立式罐反應器內進行氣液相鼓泡反應。BP和杜邦公司擁有專有技術,三菱化學、依斯曼化學和三井化學公司也不斷開發有競爭性的生產工藝。
Eastman公司的EPTA工藝由CTA生產、EPTA生產和催化劑回收三部分組成。PX在醋酸溶劑中,用空氣在液相催化氧化。進料混合物(PX、溶劑和催化劑)與壓縮空氣混合,連續進入在中溫下操作的鼓泡塔式氧化反應器,生成的CTA用來自溶劑回收系統的貧溶劑去除CTA中的雜質。CTA再在後氧化步驟中提純為EPTA,大大減少對苯二甲酸中的主要雜質4-CBA、對甲基苯甲酸(p-TA),EPTA從溶劑中分離和乾燥。懸浮固體作為CTA殘渣分出和去除,在流化床焚燒爐中處理。可溶性雜質從濾液中除去,溶解的催化劑用於循環。該工藝加工步驟較少,與緩和氧化技術相結合,投資和操作費用較低。在美國、西歐、亞太地區已建有工業裝置,總能力為150萬t/a。Lurgi石油和化學公司負責該工藝的技術轉讓。我國浙江的華聯三鑫石化有限公司採用Eastman公司EPTA技術,建設的年產60萬t EP-TA裝置已於2005年3月投入試運行,目前該裝置已經正常運行。華聯三鑫石化有限公司採用杜邦技術的年產120萬t PTA裝置已於2005年動工建設。
2 PTA的能耗比較
PX氧化製取PTA過程中,PX的理論消耗為638.6kg/t PTA(以純度100%計)。我國早期PX製取PTA的PX消耗為708kg/t PTA(含量≥99%),醋酸消耗為111kg/t PTA,目前揚子石化的醋酸消耗為50kg/t PTA左右,華聯三鑫石化有限公司的設計醋酸消耗值為46kg/t PTA,總能耗為242kg標煤/t PTA,國際先進能耗水平為150kg標煤/t PTA。
3 近年來PTA工藝改進的成果
近年來,各家專利商圍繞降低原輔材料和公用工程消耗、節省投資、提高裝置開工率等方面,對PTA工藝流程、工藝參數及設備等不斷進行完善和改進,取得了較大的進展。
3.1 優化反應條件
PX氧化是PTA裝置的核心,選擇適宜的氧化反應條件,是降低原輔材料消耗、減少副產品生成和提高產品質量的決定性因素,優化反應條件成為技術開發的制高點。反應條件優化的總趨勢是降低反應壓力和溫度,提高催化劑濃度並改進催化劑、促進劑配比,詳見表2。
表2 氧化反應主要工藝條件
Table 2 The main technological parameter of oxidation reaction
項目
反應壓力/MPa
反應溫度/℃
Br:(Co+Mn) /摩爾比
Co:Mn/摩爾比
Eastman
0.56
160
Dupont-ICI
1.47
201
0.5
1:2
BP-Amoco
1.26
191
0.5
1:2
Interquisa
1.45
195
0.5-0.8
1:(2-3)
INCA
1.60
200
1.0
1:2
三井油化
1.06
185
1.0
2:1
3.2 加大母液循環量,降低原料和能量消耗
BP-Amoco公司將母液循環量由原來的50%增大到超過90%,顯著減少了氧化殘渣量,降低了原輔材料、催化劑和公用工程消耗,同時也節省了能源。精製原料MTA中4-CBA和PT酸含量低,精製部分的溶劑(水)中雜質含量少,母液循環率高。
3.3 強化加氫精製反應
Dupont-ICI公司原有加氫反應CTA濃度低於28%,反應溫度約280℃。爾後將CTA濃度提高至30%,將反應溫度提高到286℃,加氫反應大為強化,除鹽水及能量消耗有所降低。
3.4 PTA母液固體回收利用
PTA結晶離心分離的大量母液,經進一步分離後回收母液中對苯二甲酸、對甲基苯甲酸和對甲基苯甲醛等,送至氧化系統回收利用,提高了產品收率的同時降低了三廢排放量。
3.5 改進設備、優化工藝
3.5.1 改進設備 氧化反應屬動力學控制型,反應主要發生在液相,90%的反應產物在反應器內已形成晶體,攪拌條件對控制CTA結晶形成及避免反應器內壁結垢至關重要。如BP-Amoco和Dupont-ICI在反應器上部設置液體分布盤,利用迴流液沖洗反應器內壁,避免反應產物在反應器內壁積存結垢。Dupont-ICI還對攪拌器的葉片曲線和角度進行了改進,以保證良好的氣流攪動及維持顆粒懸浮,進而大幅度提高了氧化反應器效率。
3.5.2 提高自動控制水平 各公司採用DCS控制系統;將定期作業納入程序控制,減少了手工操作;開發單元操作控制軟體,保證工藝在優化狀態下穩定運行;研製開發滿足PTA工藝控制特殊需求的儀表等。
3.5.3 優化工藝 根據長期的實際生產和操作經驗,BP-Amoco和三菱公司均取消CTA乾燥、風送、中間貯存工序,濾餅直接送漿料配製溶解罐;Dupont-ICI公司新工藝取消了氧化反應進料混合罐,原料混合在管道中進行,加氫反應器材質採用316L替代304L與鈦復合鋼板;三菱和Eastman公司將PTA五段結晶改為四段結晶等。上述措施既簡化流程,也減少了設備和投資,還節省了能源消耗。
3.5.4 改進三廢處理方法,減少三廢排放量,有效地控制了對環境的污染 BP公司最近還開發了環保型PTA生產工藝,可使廢水和氣體污染排放減少3倍,固體廢物減少一半,揮發性有機化合物排放基本消除。該工藝應用於我國珠海和台灣的PTA裝置以及美國新建的70萬t/a PTA裝置中。
英國諾丁漢(Nottinghom)大學與杜邦聚酯技術公司合作,開發了在超臨界水(ScH2O)中從對二甲苯生產對苯二甲酸的連續法綠色工藝。對二甲苯先被氧部分氧化,氧就地從過氧化氫在預熱器中分解產生,保持溫度400℃在ScH2O中,再用溴化錳進行催化,可高產率地得到對苯二甲酸,選擇性超過90%。與現有工藝相比,該反應路線可大大提高能效和減少廢物。常規的對二甲苯在醋酸中氧化生產PTA的路線中,水的存在降低了溴化錳催化劑的活性。新工藝路線在ScH2O中進行反應,因為超臨界流體的極性低於液體水的極性,催化劑不會有太大的失活。
3.5.5 擴大PTA裝置單系列產能 如BP-Amoco、Dupont-ICI、Interquisa、INCA等公司,均具有PTA裝置單系列氧化反應器最大能力超過年產60萬t的技術。
4 結束語
我國聚酯工業的超速成長,極大地刺激了PTA投資的快速增長,從而加快了PTA項目的工藝引進,上述成果也不同程度地在新建或改建的PTA裝置中得到了應用。但我國PTA裝置建設的關鍵技術仍然依靠進口,基礎研究薄弱,能耗水平與國際先進水平比較還有相當大的差距。我國PTA裝置的生產規模已經與國際接軌,在大型化方面取得了長足的進展,但在工藝優化方面,特別是基礎研究方面仍然有待開發。
② PTA 是什麼東西
PTA
是The Parents-Teachers Association of的縮寫,
意思是父母- 老師互動,也就是中文的家長會
MCC
=MOTOR CONTROL CENTER 馬達控制中心
=瑪麗勒本板球俱樂部(Marylebone Cricket Club)
=Magnetic Card Control 磁性卡片控制;
Main Communication Center 主通信中心, 通信樞紐;
Main Control Console 主控制台;
Marylebone Cricket Club 馬利里本板球俱樂部[英];
Meteorological Communications Centre 氣象通訊中心;
Minor Cycle Counter短周期計數器;
Motor Control Center 發動機控制中心;
Multi-Channel Communications Control 多路通信控制;
Multi-Chip-Circuit多片電路
DCS是分散控制系統(Distributed Control System)的簡稱,國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程式控制制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術,其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。DCS具有以下特點:
(1)高可靠性 由於DCS將系統控制功能分散在各台計算機上實現,系統結構採用容錯設計,因此某一台計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外,由於系統中各台計算機所承擔的任務比較單一,可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機,從而使系統中每台計算機的可靠性也得到提高。
(2)開放性 DCS採用開放式、標准化、模塊化和系列化設計,系統中各台計算機採用區域網方式通信,實現信息傳輸,當需要改變或擴充系統功能時,可將新增計算機方便地連入系統通信網路或從網路中卸下,幾乎不影響系統其他計算機的工作。
(3)靈活性 通過組態軟體根據不同的流程應用對象進行軟硬體組態,即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制演算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面,從而方便地構成所需的控制系統。
(4)易於維護 功能單一的小型或微型專用計算機,具有維護簡單、方便的特點,當某一局部或某個計算機出現故障時,可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換,迅速排除故障。
(5)協調性 各工作站之間通過通信網路傳送各種數據,整個系統信息共享,協調工作,以完成控制系統的總體功能和優化處理。
(6)控制功能齊全 控制演算法豐富,集連續控制、順序控制和批處理控制於一體,可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制,並可方便地加入所需的特殊控制演算法。 DCS的構成方式十分靈活,可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據採集站等組成,也可由通用的伺服器、工業控制計算機和可編程式控制制器構成。 處於底層的過程式控制制級一般由分散的現場控制站、數據採集站等就地實現數據採集和控制,並通過數據通信網路傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程式控制制級的數據進行集中操作管理,如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展,DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網路連接來實現更高級的集中管理功能,如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。
③ PTA是什麼裝置
PTA是精對苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid)的英文縮寫,所以PTA是生產精對苯二甲酸裝置。
④ 關於PTA裡面程序設計的問題,題目簡單,細節太嚴,真不知道哪裡出錯了!求大佬解答!
很明顯 你沒有來按照要源求去做:
輸入格式:輸入在第一行給出兩個整數A和B(-100≤A,B≤100),數字間以空格分隔。
應該是
int a=-200,b=-200;
while(a>100 || b >100 || a<-100||b<-100)
{
scanf("%d %d",&a,&b);
}
輸出格式:在一行中輸出A乘以B的值。
應該是printf("%d ",a*b);
⑤ PTA裝置加氫反應器突然泄壓,是何原因,如何處理
1、壓力控制閥失控突然打開;
2、人孔法蘭螺絲斷裂,蹦開;
3、進料預熱器列管斷裂,物料泄入加熱源系統。
處理:
1、若泄壓幅度不太大(降壓1.5MPa以內),反應器恢復壓力控制後,工藝運行條件下熱水循環,鈀炭催化劑有保住的希望。
2、若泄壓幅度較大(降壓超過3.0MPa),鈀炭催化劑基本不保,只能反應器清洗,更換催化劑。
SPC CXJ
⑥ PTA生產裝置有哪些
沒有懸賞啊
廈門翔鷺,珠海BP,南京揚子,
儀征化纖
,
遼化
,大連逸盛大化,寧波逸盛,上海亞東。。。。
⑦ pta生產工藝比較
PTA是精對苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid)的英文縮寫,是重要的大宗有機原料之一,其主要用途是生產聚酯纖維(滌綸)、聚酯瓶片和聚酯薄膜,廣泛用於與化學纖維、輕工、電子、建築等國民經濟的各個方面,與人民生活水平的高低密切相關。
PTA(精對苯二甲酸)2005年中國需求量1210萬噸,佔全球PTA需求總量2880萬噸的42%;產量560萬噸,進口650萬噸,進口依存程度為54%,未來PTA需求仍在不斷擴大,在未來幾年,PTA的中國供需仍難以達到完全平衡。
EG(乙二醇)需求量達510.2萬噸,佔全球EG需求總量1133萬噸的45%,產量110萬噸,進口400萬噸。2005年我國滌綸產量佔世界滌綸產量的38%,已成為我國紡織工業的最主要原料。中國的動向,引起了世界其它國家和地區的關注,而且會對世界化纖業造成相當大的影響。
PTA的應用比較集中,世界上90%以上的PTA用於生產聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,簡稱聚酯),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)及其它產品的原料。
我國聚酯產量世界第一,是名副其實的聚酯大國。聚酯產能雖然仍以2位數的速率增加,但前2年經濟效益大幅下滑。主要原因是PTA和EG價格居高不下,而聚酯產品價位低迷,企業盈利空間越來越小。國內這2種原料自給率都低於40%。
近4年來,國內PTA項目成為熱點,幾個大項目相繼投產,但並沒有緩解供不應求態勢。到2010年, PTA項目在需求和利益驅動下,還將有一個快速發展期。
PTA生產工藝技術,也會在建設中有所發展。對我國近年來引進的各種PTA生產工藝,特別是低溫氧化的EPTA工藝,進行比較和評價,就能夠更全面地認識現有各種PTA工藝的技術特點。
(7)pta裝置設計擴展閱讀:
基本用途
PTA是重要的大宗有機原料之一,廣泛用於與化學纖維、輕工、電子、建築等國民經濟的各個方面。同時,PTA的應用又比較集中,世界上90%以上的PTA用於生產聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡稱聚酯,PET)。
生產1噸PET需要0.85-0.86噸的PTA和0.33-0.34噸的MEG(乙二醇)。聚酯包括纖維切片、聚酯纖維、瓶用切片和薄膜切片。國內市場中,有75%的PTA用於生產聚酯纖維;20%用於生產瓶級聚酯,主要應用於各種飲料尤其是碳酸飲料的包裝。
5%用於膜級聚酯,主要應用於包裝材料、膠片和磁帶。可見,PTA的下游延伸產品主要是聚酯纖維。
聚酯纖維,俗稱滌綸。在化纖中屬於合成纖維。合成纖維製造業是化纖行業中規模最大、分支最多的子行業,除了滌綸外,其產品還包括腈綸、錦綸、氨綸等。2005年中國化纖產量1629萬噸,佔世界總產量4400萬噸的37%。
合成纖維產量占化纖總量的92%,而滌綸纖維占合成纖維的85%。滌綸分長絲和短纖,長絲約佔62%,短纖約佔38%。長絲和短纖的生產方法有兩種:一是PTA和MEG生產出切片、用切片融解後噴絲而成;一種是PTA和MEG在生產過程中不生產切片,而是直接噴絲而成。
滌綸可用於製作特種材料如防彈衣、安全帶、輪胎簾子線,漁網、繩索,濾布及絕緣材料等等。但其主要用途是作為紡織原料的一種。國內紡織品原料中,棉花和化纖占總量的90%。我國化纖產量位列世界第一,2005年化纖產量占我國紡織工業纖維加工總量的2690萬噸的61%。
化纖中滌綸占化纖總量的近80%。因此,滌綸是紡織行業的主要原料。滌綸長絲供紡織企業用來生產化纖布,滌綸短纖一般與棉花混紡。棉紗一般占紡織原料的60%,滌綸佔30-35%,不過,二者用量因價格變化而替代。
簡單地說,PTA的原料是PX,源頭是石油。滌綸用PTA占總量的75%,而化纖中78%為滌綸。這就是「化纖原料PTA」說法的由來。
⑧ PTA上、下游材料及產品都有什麼
上游就是PX裝置,也就是對二甲苯,從煉廠的混二甲苯原料經過吸附分離和異構化生產PX,PX再經過氧化精製生產PTA,下游99%的PTA用於聚酯,主要是用於拉絲、切片等,製作衣服、飲料瓶等
⑨ 什麼是pta石化新材料
間而言之,PTA是一種化工原料,從原油經過一系列工序提煉而出,主要用於製造滌綸等化工產品。
PTA是精對苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid)的英文簡稱,在常溫下是白色粉狀晶體, 無毒、易燃,若與空氣混合,在一定限度內遇火即燃燒。
(一)PTA生產過程
PTA為石油的下端產品。石油經過一定的工藝過程生產出石腦油(別名輕汽油),從石腦油中提煉出MX(混二甲苯),再提煉出PX(對二甲苯)。PTA以PX(配方佔65%-67%)為原料,以醋酸為溶劑,在催化劑的作用下經空氣氧化(氧氣佔35%-33%),生成粗對苯二甲酸。然後對粗對苯二甲酸進行加氫精製,去除雜質,再經結晶、分離、乾燥、製得精對苯二酸產品,即PTA成品。國際、國內有廠家生產粗對苯二甲酸,如三鑫石化的EPTA,韓國三南的QTA等。生產工藝中少了後面的精製過程。成本低,具有價格優勢,可滿足不同聚酯企業需要。
(二) PTA的用途
PTA是重要的大宗有機原料之一,廣泛用於與化學纖維、輕工、電子、建築等國民經濟的各個方面。同時,PTA的應用又比較集中,世界上90%以上的PTA用於生產聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡稱聚酯,PET)。生產1噸PET需要0.85-0.86噸的PTA和0.33-0.34噸的MEG(乙二醇)。聚酯包括纖維切片、聚酯纖維、瓶用切片和薄膜切片。國內市場中,有75%的PTA用於生產聚酯纖維;20%用於生產瓶級聚酯,主要應用於各種飲料尤其是碳酸飲料的包裝;5%用於膜級聚酯,主要應用於包裝材料、膠片和磁帶。可見,PTA的下游延伸產品主要是聚酯纖維。
聚酯纖維,俗稱滌綸。在化纖中屬於合成纖維。合成纖維製造業是化纖行業中規模最大、分支最多的子行業,除了滌綸外,其產品還包括腈綸、錦綸、氨綸等。2005年中國化纖產量1629萬噸,佔世界總產量4400萬噸的37%。合成纖維產量占化纖總量的92%,而滌綸纖維占合成纖維的85%。滌綸分長絲和短纖,長絲約佔62%,短纖約佔38%。長絲和短纖的生產方法有兩種:一是PTA和MEG生產出切片、用切片融解後噴絲而成;一種是PTA和MEG在生產過程中不生產切片,而是直接噴絲而成。
滌綸可用於製作特種材料如防彈衣、安全帶、輪胎簾子線,漁網、繩索,濾布及緣絕材料等等。但其主要用途是作為紡織原料的一種。國內紡織品原料中,棉花和化纖占總量的90%。我國化纖產量位列世界第一,2005年化纖產量占我國紡織工業纖維加工總量的2690萬噸的61%。化纖中滌綸占化纖總量的近80%。因此,滌綸是紡織行業的主要原料。滌綸長絲供紡織企業用來生產化纖布,滌綸短纖一般與棉花混紡。棉紗一般占紡織原料的60%,滌綸佔30-35%,不過,二者用量因價格變化而替代。
我國由揚子石化、浙江大學、華東理工大學共同承擔的中國石化"十條龍"攻關項目之一的揚子石化精對苯二甲酸(PTA)成套技術,已開發出具有自主知識產權的新型氧化反應器與更為先進的氧化工藝,可使PTA新建項目總投資比引進裝置節省20%-30%,國產化工藝的能量消耗比目前引進的PTA裝置節能20%以上,目前已申請專利12項(巳獲授權6項)。成套工藝包中PX氧化主要技術指標達到20世紀90年代末國內引進裝置的技術水平,TA精製技術經濟指標和產品質量達到國際先進水平。轉鼓式真空過濾機的國產化研究、小流量高溫高壓高速離心泵研究,填補了PTA精製生產中國產化轉鼓式真空過濾機的空白。這些技術將在揚子石化新一輪PTA裝置改造中得以應用。
PTA的生產分為兩大工序:氧化工序與加氫精製工序。目前各類PTA工藝在加氫精製方面的設計基本相同,差別主要在氧化部分,分為高溫工藝、中溫工藝和、低溫工藝三類。除氧化反應條件不同外,各類工藝在氧化反應器單元、尾氣處理系統、漿料處理系統的設計方面都有顯著差異。
根據目前PTA裝置日趨大型化的要求,該PTA工藝的設計產能為60萬-80萬噸/年,其中氧化反應器採用2台並聯操作,其他設備均採用單系列。流程可分為4個模塊:氧化反應器單元、尾氣處理單元、漿料處理單元、加氫精製單元。原料對二甲苯、溶劑醋酸、催化劑、空氣加入氧化反應器進行氧化反應,反應熱通過溶劑蒸發轉換成蒸汽與尾氣一道從塔頂移出,選人尾氣處理單元,尾氣經過多級換熱、吸收、氣體凈化、精餾脫水,回收能量和溶劑,然後排放。反應器生成的TA漿料從底部排出,進入漿料處理單元,漿料通過多級結晶和補充氧化、過濾、乾燥進行液固分離,分離出的母液大部分返回氧化反應器,少部分抽出凈化。乾燥後的粗對苯二甲酸(CTA)送到加氫單元進行精製得到PTA。
(1)氧化反應器單元:採用反應/精餾一體化設計,下部為無攪拌的鼓泡塔反應器,上部為精餾塔。精餾段採用規整填料或多塊高效塔板直接利用反應熱進行溶劑脫水。反應段下部設氣體分布器,底部出料,反應段高徑比為4-7。單台反應器產能設計為30萬~40萬噸/年,直徑4.7-5.2m,總高30-35m。反應溫度在185~190℃,溶劑比、停留時間、含水量等條件的設定兼顧了氧化反應、結晶粒徑、溶劑消耗等方面的要求。實驗室研究與工業實驗均表明,該反應器能夠滿足氧化反應的多方面需求。與引進的攪拌釜反應器比較,同樣產能的鼓泡塔反應器體積要大25%-30%,但由於其呈細長結構,且無運動部件,造價和操作費用反而比攪拌釜低廉得多。同時,由於直接利用反應熱進行精餾,在節能降耗方面比攪拌釜具有更大的優勢。
(2)尾氣後處理單元:反應器尾氣合並後進入多級冷凝器並流冷凝,冷凝器同時副產不同能級的蒸汽,大部分蒸汽通人蒸汽透平回收能量,一部分用於脫水塔供熱;冷凝後的尾氣通過2段吸收塔回收PX和醋酸,然後通過尾氣凈化去除有機成分,進入尾氣膨脹機回收能量、排放。塔頂冷凝液大部分迴流到氧化反應器,少部分抽出到脫水塔脫水,脫水塔採用共沸精餾技術,有利節能與減少醋酸消耗。壓縮機、蒸汽透平、尾氣膨脹機採用共軸連接,除開車啟動外,不再需要外部提供能量。尾氣處理流程的這種設計借鑒了杜邦與三井工藝的長處,既消除了脫水與換熱的瓶頸,又最大限度利用了反應熱。
(3)漿料後處理單元:氧化反應器出口漿料合並後進人三級串連結晶器,第一結晶器通人少量空氣進行補充氧化;漿料經後續的結晶器減壓蒸發濃縮後進入真空過濾機分離固體,過濾母液大部分迴流反應器,少部分抽出進行除雜和催化劑回收;固體進人乾燥機乾燥後製成CTA粉料,再力口氫精製得PTA產品。漿料處理流程的設計主要借鑒了Amoco工藝的思路,有利於結晶和乾燥,可消除粒徑和乾燥方面的瓶頸。上海石化公司開發的具有自主知識產權的年產80萬噸PTA工藝包和成套技術最近也通過中石化權威技術驗收,達到國際先進水平,可望用於建設國產化的世界級PTA生產裝置。據介紹該技術如果投入工程化應用,預計可節省技術專利引進費約人民幣1.9億元。同時,通過採用國產化設備,還可節省設備投資約1.4億元。