pta裝置施工特點?
pta裝置施工特點?
* * PTA一/二裝置工藝特點 空壓機組配置為單軸多級離心壓縮機、高壓蒸汽透平(10.3MPa)、低溫尾氣膨脹透平; 氧化反應器三臺并聯(lián)操作,單臺體積95M3, 頂部采用三級氣相冷凝,一級回收低壓蒸汽(0.53MPa),二、三級用循環(huán)水冷卻; 溶劑脫水采用普通精餾,塔頂廢水含酸高,蒸汽消耗高;
* * PTA一/二裝置擴能改造 氧化空壓機組改造采用增壓擴容技術,在空壓機空氣入口處增加增壓機,使空壓機最大供氣能力提高了近60%。
HT-400/401塔改造采用一條線將塔更新增大、換下舊塔搬至另一線與舊塔并聯(lián)操作的方式,兩條生產線分別更新了HT-400、HT-401塔。改造過程中充分利用了原有設備。 * * PTA一/二裝置擴能改造 氧化干燥機系統(tǒng)改造。
精制干燥機系統(tǒng)改造由原制造廠日本TSK負責,采用增加干燥機轉速,修改內部構造的方式,使干燥機能力由30t/h提高到45t/h。兩條生產線有所區(qū)別,1#線增設了一臺能力較大的國產化干燥機(國內第一臺)以及相應的螺旋輸送及風送系統(tǒng);
2#線利用一線換下的干燥機同
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,廣泛用于與化學纖維、輕工、電子、建筑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,占全球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,占全球EG需求總量1133萬噸的45%,產量110萬噸,進口400萬噸。2005年我國滌綸產量占世界滌綸產量的38%,已成為我國紡織工業(yè)的最主要原料。中國的動向,引起了世界其它國家和地區(qū)的關注,而且會對世界化纖業(yè)造成相當大的影響。
PTA的應用比較集中,世界上90%以上的PTA用于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(shù)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(yè)盈利空間越來越小。國內這2種原料自給率都低于40%。
近4年來,國內PTA項目成為熱點,幾個大項目相繼投產,但并沒有緩解供不應求態(tài)勢。到2010年, PTA項目在需求和利益驅動下,還將有一個快速發(fā)展期。
PTA生產工藝技術,也會在建設中有所發(fā)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(xiàn)有各種PTA工藝的技術特點。
擴展資料:
基本用途
PTA是重要的大宗有機原料之一,廣泛用于與化學纖維、輕工、電子、建筑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用于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用于生產聚酯纖維;20%用于生產瓶級聚酯,主要應用于各種飲料尤其是碳酸飲料的包裝。
5%用于膜級聚酯,主要應用于包裝材料、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。在化纖中屬于合成纖維。合成纖維制造業(yè)是化纖行業(yè)中規(guī)模最大、分支最多的子行業(yè),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,占世界總產量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,長絲約占62%,短纖約占38%。長絲和短纖的生產方法有兩種:一是PTA和MEG生產出切片、用切片融解后噴絲而成;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。
滌綸可用于制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(yè)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(yè)的主要原料。滌綸長絲供紡織企業(yè)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%,滌綸占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。
參考資料來源:百度百科-精對苯二甲酸
PTA與EPTA生產工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及評價
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,廣泛用于與化學纖維、輕工、電子、建筑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,占全球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,占全球EG需求總量1133萬噸的45%,產量110萬噸,進口400萬噸。2005年我國滌綸產量占世界滌綸產量的38%,已成為我國紡織工業(yè)的最主要原料。中國的動向,引起了世界其它國家和地區(qū)的關注,而且會對世界化纖業(yè)造成相當大的影響。PTA的應用比較集中,世界上90%以上的PTA用于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(shù)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(yè)盈利空間越來越小。國內這2種原料自給率都低于40%。近4年來,國內PTA項目成為熱點,幾個大項目相繼投產,但并沒有緩解供不應求態(tài)勢。到2010年, PTA項目在需求和利益驅動下,還將有一個快速發(fā)展期。PTA生產工藝技術,也會在建設中有所發(fā)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(xiàn)有各種PTA工藝的技術特點。
1)PTA生產工藝的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
PET纖維優(yōu)良性能引起人們注意后,對其原料的工業(yè)化生產技術研究及開發(fā)有了較快地發(fā)展。Mid2Century公司1954年發(fā)明了PX液相空氣氧化工藝(以鈷、錳為催化劑、溴為促進劑) , 大大縮短了反應時間,提高了反應的轉化率。
1958年, Amoco 化學公司購買了Mid-Centrury公司專利,并實現(xiàn)了工業(yè)化生產TA (也稱TPA) , TA經甲醇酯化,用DMT法生產PET,使聚酯工業(yè)有了較快的發(fā)展。1965年Amoco公司成功開發(fā)了TA加氫精制生產精對苯二甲酸( PTA) ,實現(xiàn)了PTA生產工業(yè)化,去除了高溫氧化過程中形成的有害雜質,特別是非常有效地除去了4-CBA 雜質。PTA 生產技術不斷成熟完善,到20世紀70年代初大規(guī)模的工業(yè)化生產工廠相繼出現(xiàn),生產工藝技術隨著建廠年代不同,技術水平也得到了提高。
20世紀70 年代初, 日本三井油化公司引進Amoco公司技術后,獨立研究開發(fā)了三-Amoco技術。采用反應-脫水2段塔釜式反應器,較低的反應溫度(185 ℃) ,共沸精餾脫水方法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。
英國帝國化學公司( ICI)于1958年獨立開發(fā)了PTA生產技術。其技術特點類似于Amoco,但其反應溫度不同,能源回收更合理有效。
PTA生產技術發(fā)展和進步表現(xiàn)在3 個主要方面: (1)單臺反應器產能規(guī)模越來越大,由20世紀70年代的幾萬t到目前的90 萬t級。大型化以后,單位產品投資成本、能量綜合利用和消耗等各方面都有很大改善,增強了產品市場競爭力。( 2)對氧化工藝的改進,主要是降低溫度,以減少原料PX和溶劑醋酸的消耗,同時通過調整催化劑用量和延長氧化時間來達到反應深度。( 3)簡化和優(yōu)化工藝流程,主要是反應漿料的后處理工藝得到了簡化。早期的Amoco工藝對CTA料漿處理等用離心分離,后來改用一級離心加過濾的分離方法。再后來,如揚子和儀征引進的裝置則完全采用真空過濾而不用離心機。20世紀90年代后期BP2Amoco在珠海新建的PTA裝置采用了溶劑置換技術,用PX和水置換反應漿料中的醋酸,在單臺帶式過濾機中完成,將得到的CTA水漿料直接送至加氫精制。這就省去了CTA干燥、送入料倉、再輸送、再打漿工序,大大簡化了流程。
美國Eastman公司于1969年獨立開發(fā)了PTA氧化和提純技術。早期采用的是以鈷為催化劑,乙醛等為氧化活化劑,低溫低壓是PX氧化工藝的突出特點。后來用Co2Mn2Br催化活化體系代替原Co2乙醛共氧化催化體系,并對該工藝過程進行了設計優(yōu)化,使Eastman工藝有了工業(yè)性生產的競爭能力。其主要特點是采用鼓泡塔反應器,不用攪拌槳,反應溫度低,壓力小。反應過程緩和, PX和溶劑醋酸燃燒消耗低,因反應釜內壓力低,空壓機能耗低。雖然催化劑用量多,但由于相應地采用了濾液清洗系統(tǒng)回收催化劑,催化劑單耗比氧化加氫精制工藝還低。Eastman生產工藝技術對氧化后的CTA的后處理與Amoco有很大的不同。CTA經一系列工藝處理后進入3臺串聯(lián)的后氧化器(可稱為熟化器) ,在較高的溫度下使它深度氧化和再結晶,去除TA中的42CBA、PT酸等雜質。由最后一級結晶器出來的漿料經過濾、干燥后即得到EPTA產品。Eastman的PTA生產工藝由于省略了加氫精制工序,代之以TA的熟化工序,得到的產品中4-CBA含量高于一般的PTA,稱為MTA (中純度對苯二甲酸) , 2002年后改名為EPTA 。
目前采用EPTA工藝技術建設的裝置見表1。
表1 目前采用EPTA工藝技術建設的裝置
生產廠家 建廠地點 國別 能力/ (萬toa-1) 用途
伊斯特曼 哥倫比亞 美國 24 瓶、膜
伊斯特曼 田納西 美國 21.5 瓶、膜
沃里丹 鹿特丹 荷蘭 30 瓶、膜
鮮京化學 蔚山 韓國 42 纖維
鮮京化學 蔚山 韓國 45 纖維
FET Krawang 印尼 35 纖維
三鑫 紹興 中國 60 纖維
用Eastman工藝技術生產的PTA產品約占世界總產量的15%。雖然生產工藝與Amoco工藝不同,產品品質指標有差異,但作為PET生產原料效果是相同的。
2000年,魯奇公司獨家買斷Eastman公司的專利技術,與Eastman公司及相關的公司合作,發(fā)揮魯奇工程公司的優(yōu)勢,以荷蘭鹿特丹的沃里丹(Voridian)工廠為依托,不斷優(yōu)化完善Eastman的工藝技術。經幾年工作,系統(tǒng)性能有所改進,已向外推出EPTA生產技術。2005 年投產的浙江華聯(lián)三鑫60萬t PTA工廠就是采用Eastman的工藝技術。
2)EPTA工藝技術與常規(guī)PTA工藝比較
EPTA與PTA工藝流程比較
PTA生產工藝在發(fā)展過程中,形成了Amoco、三井、ICI、Eastman 4種主要的專利技術。這4種技術的共同點是均采用Amoco-MC液相催化氧化方法,催化劑為鈷-錳-溴體系,溶劑為醋酸,不同之處是各種工藝的氧化反應溫度不同(從205 ℃到160 ℃) ,相應的工藝條件、反應器形式、流程設計也有所不同。ICI和Amoco反應溫度最高,三井-Amoco溫度居中,而Eastman最低,一些文獻上分別稱為高溫氧化、中溫氧化和低溫氧化工藝。
高溫氧化的反應速率快、單位容積生產能力高,所以在相同產量條件下,反應釜體積小, CTA 晶體粒徑大,含水量高,采用攪拌器來強化釜內物料的傳質和混合。不足之處是醋酸和PX消耗比低溫氧化高,設備造價也高,因為氧化釜處于高溫高壓條件,還需要有攪拌器等動設備,配置的空氣壓縮機造價也很高。
低溫工藝單位容積生產能力較低,采用鼓泡塔即可滿足傳質要求,反應器屬于靜設備,制造容易。不足之處是脫水負荷大,需要增加脫水設備,晶體粒徑小,漿料還需要進行二次氧化。中溫工藝介于高溫和低溫二者之間。
從工藝流程方面,Amoco、三井、IC I都是氧化后的CTA通過加氫工序獲得PTA 產品。Eastman工藝則有相當大的不同。氧化反應器出來的漿料經洗滌處理后直接進入二次氧化反應器或熟化器,進行晶體深度氧化或熟化,然后通過幾級結晶得到聚合級(膜、瓶級)的對苯二甲酸( EPTA)產品。
通過比較得知, Eastman工藝與現(xiàn)有的PTA 生產工藝(英威達、BP-Amoco、三井等)有4點顯著的不同: 1)較低的PX氧化溫度; 2)鼓泡而不帶攪拌器的反應器; 3)不用加氫精制而采用二次氧化的工藝; 4)母液除雜質流程。
EPTA與PTA的產品品質指標有所差異,見表2。從產品品質指標看,雜質總量相差不多。一個是4-CBA含量高,一個是PT酸含量高,平均粒徑差距較大。而在用于PET原料方面,對下游產品并沒有明顯的品質上的影響。
表2PTA與EPTA產品品質指標
序號 項目 Amoco工藝( PTA) Eastman工藝( EPTA)
1 酸值(mgKOH/g) 675 ±2 675 ±2
2 5%DMF色相 ≤10 ≤10
3 w ( Fe) /10-6 ≤1 ≤2
4 w (4-CBA) /10-6 ≤25 ≤200
5 w ( PT酸) /10-6 ≤150 ≤20
6 w (H2O) /% ≤0. 3 ≤0. 3
7 w (灰分) /10-6 ≤15 ≤6
8 平均粒徑/μm 120 85
3)Ea stman工藝技術的評價
低溫氧化而不用加氫精制生產PTA的Eastman工藝流程與高溫氧化加氫精制的工藝流程比較,既有優(yōu)點也有需要解決的問題。
1主要優(yōu)點
(1)氧化溫度低,原料PX和溶劑醋酸消耗低于高溫氧化工藝。Eastman工藝每t對苯二甲酸醋酸消耗40 kg左右。如果醋酸價位較高,還可以啟動醋酸精收裝置,醋酸單耗可達到35 kg。PX單耗650 kg以下,一般比高溫工藝低10 kg。
(2)主氧化器工藝設備投資低。反應器壓力低且屬于靜設備,氧化反應器與壓縮機的造價都大幅下降。
(3)工藝流程相對簡單,無加氫精制工序。PTA的加氫精制工序中,精制溫度為280 ℃,壓力可達8MPa,主要設備有加氫反應器和多級結晶器,加氫采用的鈀炭催化劑也比較昂貴,反應器容易堵塞,設備運行和維修費用都比較高。Eastman二次氧化或熟化結晶溫度比較低,只有209 ℃,壓力是2 MPa,設備運行和維修費用都比加氫工藝低。
(4)節(jié)水。高溫氧化加氫精制工藝中,加氫精制前需要純水打漿,污水量大。Eastman生產工藝
污水量是它的1 /9,污水處理場占地少,水處理投資小,運行成本低。如采用先進的水處理技術,水質可以達到國家排放標準,不必二級再處理(荷蘭沃里丹工廠) 。而Amoco工藝污水處理占地面積和主裝置占地幾乎相當,污水處理場處空氣品質差, Eastman工藝環(huán)境狀況好。
. 2缺點
. 2.1能量利用率低
氧化溫度低是Eastman工藝的特點。在低溫氧化條件下,反應熱難以得到有效利用,大部分反應熱在通過尾氣冷凝后成為品位很低的廢熱,同時消耗大量的冷卻用水。從技術角度來說,廢熱利用起來還需要研究出經濟合理的途徑。魯奇公司雖然宣稱已經有了解決的技術方案,但還沒有工業(yè)化實踐。因此,能量利用率低仍然是目前Eastman工藝的一個主要缺點。
2.2除雜流程復雜
低溫氧化工藝由于在低溫低壓下運行,液相中溶解的氧濃度很低,致使氧化過程中的許多中間產物自由基容易相互聚合形成深色雜質,影響TA色度。因此, Eastman工藝母液除雜負荷大,需要將35%~40%的母液進行除雜,增加了這部分的投資和操作費用。
Eastman工藝投資成本低于高溫氧化加氫精制工藝。目前2種不同工藝生產的產品市場價格相差200元。EPTA作為聚酯原料,已經得到廠家認可,是一種有競爭力的PTA生產工藝。當然, EPTA與PTA的進一步比較和評價還需考慮市場前景、技術發(fā)展趨勢、環(huán)境友好程度、以及投資與消耗的綜合權衡,目前還需要有較長時間的工業(yè)運行實踐和市場業(yè)績來提供評價依據(jù)。
PTA生產工藝技術不論是加氫精制工藝還是Eastman二次氧化高溫熟化工藝,都在不斷發(fā)展之中。PTA的發(fā)展趨勢是規(guī)模大型化、流程趨于簡化、能量利用和節(jié)水降耗技術趨于優(yōu)化。而EPTA工藝反應條件緩和、用熟化工藝代替加氫精制、設備投資和原料消耗少,具有一定的競爭性。其不足之處是能量利用效率較低,單線生產規(guī)模也還有待提高。
PTA中溫氧化法是由美國中世紀公司(Mid-Century)于1955年發(fā)明,并在科學設計公司試驗成功。1956年Amoco化學品公司從科學設計公司獲得此項專利后,在伊利諾斯州的喬利埃特建成了第一套裝置,生產粗對苯二甲酸,再經TA酯化法精制成對苯二甲酸二甲酯(DMT)。1965年,該公司開發(fā)出加氫精制工藝,逐漸形成了完整的工藝。到目前為止,形成了BP-Amoco、INVISTA、三井油化、三菱化學、Eastman、Interquisa、澤陽、DOW-INCA等專利技術,其中較有代表性的為BP-Amoco和INVISTA。
目前,由于下游需求旺盛,世界PTA生產能力增長迅速。1998年世界PTA生產能力僅為2051萬噸/年,到2003年達到了3001萬噸/年,其主要生產區(qū)域在亞洲、北美與西歐。世界最大的PTA生產商是BP公司,2003年總生產能力約681萬噸/ 年。
近年來,PTA專利商和生產商,圍繞降低原輔材料和公用工程消耗、節(jié)省建設投資、提高裝置開工率等方面,對工藝流程、工藝參數(shù)等方面不斷進行完善和優(yōu)化,在能量的充分利用、自動化水平及設備等方面也有了較多的改進,技術日趨成熟以及裝置規(guī)模的不斷擴大,操作經驗的不斷積累,以及把大量的定期手動操作納入程序控制,采用能夠滿足工藝控制特殊要求的儀表等,PTA裝置嚴重堵塞的情況基本上己經消除,裝置的年操作時間已從不到7200小時延伸到了近8000小時。
PTA技術的發(fā)展及其趨勢主要為下列幾個方面:
一、 裝置大型化以降低單位產品的投資成本和運行成本
實踐證明,當單系列能力擴大時,設計成本、管理費用均不致增加;建設安裝成本略有增加;僅大型容器的材料成本有所增加。裝置規(guī)模的大型化,既可以降低單位產品的投資成本,又可以降低單位產品的運行成本。20世紀70-80年代,裝置規(guī)模均在10萬噸/年以下,進入20世紀90年代,單系列的能力迅速擴大,由22.5萬噸/年(25萬噸/年),到35萬噸/年,45萬噸/年,目前在建的PTA裝置普遍在50萬噸以上。在生產能力更大的單臺氧化反應器技術沒有完善前,目前采用并聯(lián)兩臺或多臺氧化反應器以擴大裝置規(guī)模。
氧化反應器的體積隨著設備制造技術的提高而得以不斷擴大。目前在建的單臺氧化反應器的最大能力達到115噸/小時。140噸/小時的單臺反應器正在研發(fā)中,相信不久就可面世。
不同產能裝置總投資及以噸產品投資比較如下:
35 t/h 70 t/h 92 t/h 140 t/h
總投資(億美元) 1.5 2.1 2.6 3.5
噸產品投資(美元) 520 460 360 330
二、 工藝流程的優(yōu)化可以減少設備臺數(shù),降低單位產品的成本
工藝流程的優(yōu)化涉及到很多方面,本部分僅從減少設備臺數(shù),降低單位產品的成本方面來介紹。
減少設備臺數(shù),而又不影響操作,是流程優(yōu)化的一個發(fā)展方向。如取消進料混合罐和加料罐,取消加氫反應溶解罐,精制結晶器由五級改為四級等措施來減少設備臺數(shù),這些措施己在生產裝置中得到驗證,有多套裝置在運行。
PTA技術發(fā)展至今己經非常成熟,但對流程的優(yōu)化仍在不斷的進行中。目前,主要有采用一級連續(xù)壓力過濾分離,將精制單元的2級分離變?yōu)?級分離;取消氧化單元的干燥機和精制單元的CTA料倉等措施,這些措施已在工業(yè)裝置中得到應用,并在實際生產過程中不斷改進完善之中。
三、 在能量的合理利用各專利技術都有不少的進展
由于PTA裝置的特點,能量的回收和利用一直是PTA工藝優(yōu)化的主要目標。主要表現(xiàn)在下列幾個方面:
1.通過產生不同等級的蒸汽來回收氧化反應熱,發(fā)生的蒸汽可滿足裝置低壓蒸汽的使用。
PX氧化反應是放熱反應,在反應過程中會放出大量的熱,各專利技術均利用反應熱發(fā)生不同等級的低壓蒸汽,供空壓機蒸汽透平以及裝置內其它低壓蒸汽用戶使用,如醋酸脫水塔的再沸器等。目前,PTA裝置在正常運行后,不需要從外界引入低壓蒸汽。
在有的專利技術中,由于采用高溫催化氧化尾氣技術,所以采用高溫尾氣透平,裝置內能量平衡后,多余的能量可用來驅動發(fā)電機發(fā)電。
有的專利技術,用氧化反應產生的熱生成四級蒸汽,最后一級蒸汽的壓力甚至為負壓,最大限度的回收了能量。
2. 精制單元熱量的回收利用,使精制單元只需引入少量低壓蒸汽及一定量的高壓蒸汽即可將加氫反應的進料從230℃左右加熱到286℃左右。
加氫反應是高溫高壓的過程,在精制結晶過程中隨著壓力的逐步降低以及結晶熱的放出,閃蒸出大量的不同等級的蒸汽,這些蒸汽基本上用來加熱加氫反應的進料,可加熱至236℃左右。
在流程安排上各專利技術有所不同,都盡可能的進行優(yōu)化。有的專利是用來發(fā)生不同等級的蒸汽再用于加熱加氫進料;有的技術是第一和第三結晶器的閃蒸汽直接用于加氫進料預熱器,第二結晶器的閃蒸汽直接加入到加氫進料中,第四級結晶器的閃蒸汽則用于加熱再打漿。也有的技術是五個結晶器的閃蒸汽汽均直接去加氫預熱系統(tǒng)。
3. 醋酸脫水塔由普通精餾改為共沸精餾,大大降低壓蒸汽的用量,同時降低了脫水塔的高度。
4. 提高加氫進料中TA的濃度,可提高加氫反應器的生產強度,減少蒸汽和脫鹽水的消耗。
另外,氧化尾氣是高壓氣體,為回收能量,一部分送至空壓機的尾氣透平膨脹作功,一部分用于裝置內的輸送氣體,其他用于裝置內惰性氣體用戶。目前,PTA裝置在正常運行時不需從外界引入惰性氣體。
四、 通過優(yōu)化操作條件,減少物耗
1. 優(yōu)化氧化反應的操作條件是PTA裝置節(jié)能降耗的重要措施
對二甲苯氧化是PTA生產的核心部分,由于PX氧化的活化能高,故需要較高的反應溫度才能完成。但是高溫既加快主反應的溫度,也會加快燃燒反應,使PX和醋酸的消耗增大;太低的反應溫度又會使反應深度不夠。
高鈷比催化劑活性高,4-CBA含量低,但副產物多,醋酸消耗高;低鈷比催化劑活性低,可降低醋酸消耗,同時減少溴帶來的設備腐蝕,但4-CBA含量高。
由于以上特點,氧化反應的優(yōu)化多集中在氧化反應溫度、壓力優(yōu)化以及催化劑濃度和配比優(yōu)化方面。
除此之外,專利商在氧化反應攪拌器的改進上也做了大量的工作,增加氧化反應物的混合性,使氧化反應分布更加均勻。
2. 增大母液循環(huán)以減少氧化殘渣的產生
由于對二甲苯純度的提高,從而有效地限制了帶入氧化系統(tǒng)的雜質,減少了副產物的生成,使得母液直接循環(huán)量提高,減少了氧化殘渣的產生,降低了原料、催化劑及公用工程的消耗。母液循環(huán)量從不到80%提高至90%以上。
3. 回收抽出母液中的催化劑,可降低催化劑的消耗并減少排放物中重金屬的含量。有的專利采用添加催化劑回收劑的辦法,有的專利采用萃取的方法。
4. 采用過濾的方法,回收精制母液中的PTA,回收的PTA返回氧化系統(tǒng),可降低對二甲苯的消耗,并可減少廢水中的COD值。
五、 在環(huán)保方面有了較大的改進和進展
隨著對環(huán)保問題的日益關注,PTA技術在環(huán)保方面的改進也在不斷進行。如尾氣由直接排放改為尾氣催化氧化或尾氣高溫焚燒,然后再排放,可以大幅減少排放尾氣中的有機物;又如將氧化反應第一結晶器的排放氣返回系統(tǒng)等,均有極大的環(huán)保效益。
除此之外,由于PTA裝置是一個整體,工藝流程的優(yōu)化,減少物耗等措施同時也會降低裝置的三廢排放量。
六、 .新材料的應用
我國從上世紀70年代開始引進PTA裝置,規(guī)模不斷擴大,技術不斷發(fā)展,設備、管道材料選擇也有較大變化,其中重要的發(fā)展是隨著雙相不銹鋼的不斷發(fā)展和在化工領域越來越成熟的應用,從上世紀90年代中期開始2205型雙相不銹鋼以其優(yōu)越的耐腐蝕性能(包括均勻腐蝕和局部腐蝕)、機械性能、機加工性能、良好的焊接性能被大量應用于PTA技術,在80~135℃溫度的范圍內,基本取代早期PTA裝置中的317L,甚至部分取代了鈦材。在以高流速條件下產生的磨刷沖蝕為主的條件下(如換熱管),大量采用了2205型雙相不銹鋼。
早期引進的PTA裝置中,設備基本是全部引進,隨著對工藝技術及設備的研究以及國內制造能力的不斷發(fā)展,越來越多的設備實現(xiàn)了國產,特別是上世紀90年代末開始,一些關鍵的核心設備也已經可以在國內生產,如PTA結晶器、溶劑脫水塔、真空轉鼓過濾機等。
七、 設計水平經過近十年的發(fā)展,已經可以自主完成工程設計和服務
在PTA技術發(fā)展的同時,PTA的工程設計也有著快速的發(fā)展,在設計水平、效率和服務上已經具備了完成高水平設計的條件。
1. 對PTA裝置的認識有了長足的進步,已經能夠完成全流程的過程模擬,為PTA裝置的建設及改造提供了強有力的依據(jù)。
2. PDS的應用,可以進行集成化的設計,并優(yōu)化設計,提高效率,減少裝置的碰撞,增加設計的直觀性。
3. HAZOP概念的引入,裝置的安全性大大增加。
這些工作的開展,使我們建立了大量的技術基礎數(shù)據(jù),培養(yǎng)了一大批專門的設計人才,為裝置進一步大型化奠定了良好的基礎。
PTA技術的發(fā)展方向是降低物耗和能耗,發(fā)展趨勢有兩個,一是裝置規(guī)模的擴大化,二是優(yōu)化工藝流程。PTA技術的改進措施,有些己經成功的應用到了工業(yè)裝置中,有些準備應用到工業(yè)裝置中,還有一些尚未工業(yè)化。
跟蹤PTA技術的發(fā)展,對現(xiàn)有裝置的擴能改造和PTA裝置的國產化,均有一定的借鑒意義。
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