PTA装置概况与流程说明

一、装置概况

（一）概况

本装置是以对二甲苯为原料生产纤维级精对苯二甲酸的成套装置，简称精对苯二甲酸(PTA)装置。PTA为精对苯二甲酸的英文名称Purified Terephthalic Acid的缩写。

本装置是成套引进装置，合同情况如下：

合同号：CGD—78416

签字日期：1978年12月22日

生效日期：1979年1月22日

承包商：西德法兰克福/(梅因)鲁奇矿物油技术

专利商：美国标准油公司(印第安那)的阿莫柯化学公司

生产规模：年产45万吨精对苯二甲酸

价格：设备材料及技术服务费305,495,200DM

专利费19,466,667US$

工程投资61105.46万元

本装置产品主要作为聚酯原料，与仪征化纤公司同期向西德吉玛公司引进的54万吨/年聚酯装置相配套。由于1981年国民经济调整，装置一度停缓建，1983年11月我方与卖方签订了《修改合同协议书》，延续合同关系至1985年10月。1985年6月装置正式动工兴建，并于89年9月试车一次成功。1995年PTA装置逐步实施改造至1997年形成了60万吨/年的规模并达标。2012年3月，新一轮的PTA节能改造项目正式开工。

PTA装置由精对苯二甲酸生产装置区、公用区及灰浆沉降区三部分组成。生产装置区包括中央控制室、总降变配电站、贮罐区、脱离子水生产系统、氢氮压缩及贮存系统等设施。公用区包括循环冷却水系统、设备维修站、综合维修站、化学品仓库、压缩空气站、堆场等。装置占地总面积17.9万平方米。

PTA装置共引进设备1202台，工艺管道22.4万米，引进仪表9568台(件)，调节控制回路630余套。PTA60万吨改造时，改造和新增设备290台件，增加工艺配管2万米，阀门700台，铺设电缆50000米，增加仪表调节回路100条，电气设备200台。经改造后仪表控制系统全部改为DCS控制。新一轮的PTA节能改造项目，改造和新增设备122台（套），增加工艺配管16263米，阀门1407台，铺设电缆、光缆125610米，增加仪表设备757台。

(二) 生产规模

本装置原设计生产能力为年产PTA45万吨，年开工时间为7884小时，每小时产量为57吨，

由两条年产PTA22.5万吨生产线组成。经过扩容、改造，现装置生产能力达72万吨/年，年开工时间为8000小时，每小时产量90吨。

二、产品说明

(一) 产品名称

产品名称：精对苯二甲酸(PTA) 分子式：C 8H 6O 4

结构式：

分子量：166.13

(二) 产品规格

(四) 产品物化性质

对苯二甲酸为无毒、易燃的白色晶体，与空气混合，在一定围遇火即燃烧，甚至发生爆炸。主要物性常数如下：

(1) 分子式： C 6H 4(COOH)2 (2) 分子量： 166.13 (3) 比重，d 415.5(固体) 1.55

(4) 熔点，℃ 384～421

H C

O

H O O

C

O

(5) 升华点，℃402

(6) 自燃点，℃680

(7) 溶解度

(8) 离解常数

①在水中的离解常数：

K1=3.1×10-4

K2=1.5×10-5

②在50%甲醇水溶解中的离解常数：K1=4.1×10-5

K2=8.3×10-7

(9) 爆炸常数

① 对苯二甲酸的最低爆炸浓度为0.05g/l ； ② 极限氧浓度(电火花点火)为15%； ③ 爆炸浓度

(五) 产品用途

精对苯二甲酸是生产聚酯的重要原料，它可直接与乙二醇进行缩聚反应生成聚对苯二甲酸二乙二醇酯，即聚酯。聚酯经加工可制成长丝、短纤维、聚酯薄膜、聚酯漆等。长丝可用于制造轮胎帘子线、伞绳和船舶缆绳。短纤维可经加工成布料。聚酯薄膜是制造照相材料、电影胶片、电器绝缘薄膜等的优质材料。聚酯漆是用于的船舶底部的重要优质防锈防微生物漆。对苯二甲酸还可以制成工程聚酯塑料及聚酯瓶。

五、生产方法、工艺路线与基本原理

(一) 粗对苯二甲酸(TA)的工艺路线、生产方法与基本原理

以高纯度对二甲苯(PX)为原料，醋酸为溶剂，醋酸钴和醋酸锰为催化剂，四溴乙烷为促进剂进行空气催化氧化，经结晶分离干燥，得到粗对苯二甲酸(TA)。其反应方程式如下：

+2H 2O

氧化反应实际上是分步进行的，各步的反应方程式表示如下：

+3O 2Co ,,,Mn Br-HAc 190-200 ,1.2-1.6MPa ℃

3COOH CH 3

CH 3COOH

CH 3O

3

211/222CH 32K 3CH O COOH

42COOH

对二甲苯 对甲基苯甲醛 对甲基苯甲酸 对羧基苯甲醛 对苯二甲酸 (PX) （TALD ） (PT 酸) (4-CBA) (TA)

各步的反应速度不同，K 4相对的反应速度最慢，所以由对羧基苯甲醛(4-CBA)氧化成为对苯二甲酸的反应成为整个反应的控制步骤。因此，4-CBA 为氧化反应的主要副产物。

影响氧化反应的主要因素有：催化剂浓度与原子比、反应温度与压力、氧浓度、溶剂比、反应液中水含量以及反应中物料停留时间等。

(二) 精对苯二甲酸(PTA)的工艺路线、生产方法与基本原理

粗对苯二甲酸中的主要杂质为4-CBA ，采用4-CBA 的加氢还原反应原理，在281℃和6.8MPa(表)压力下，通过钯—炭催化剂的作用进行加氢还原，使4-CBA 转化为易溶于水的对甲基苯甲酸(PT 酸)。在加氢反应过程中，其它有机杂质同时被还原。加氢还原反应的化学反应方程式表示如下：

+2H 2O

(4-CBA) (PT 酸)

加氢精制的对苯二甲酸溶液通过结晶、分离、干燥得到4-CBA 含量小于25mg/kg 纤维级标准的精对苯二甲酸产品。

CHO H 2,Pd/C COOH

CH 3