PTA生产及技术工艺

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PTA装置概况
PTA技术简介
AMOCO工艺法
ICI工艺法 生产工艺方法
MPC工艺法
2.2 PTA工艺发展
对二甲苯（PX）液相催化氧化制对苯二甲酸（TA）是由
印地安那Standard Oil公司和Scientific Design公司在五十
年代开发，工艺改进后称为Mid Century工艺。AMOCO公 司由印地安那Standard Oil公司独立出来于1956年建立了 第一套生产粗对苯二甲酸（TA）装置。后经对制造工艺 进行改进，1965年，AMOCO公司最先采用了加氢精制新
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我国自行开发的PTA生产技术简介
（3）中国纺织工业设计院成套技术。重庆市涪陵蓬威石 化有限责任公司是第一个全面采用国产技术的大型PTA 装置，选用中国纺织工业设计院开发的生产技术，主要 设备如氧化反应器、加氢精制反应器、干燥机、空压机 、过滤机及高速进料泵等均由国内企业制造。海伦石化 有限公司120万吨/年PTA装置和绍兴远东石化有限公司的 140万吨/年PTA装置也均采用该技术。 （4）其他技术。大连逸盛石化有限公司是和日立工业 设备技术有限公司（Hitachi）、日本泽阳工业公司（ AEC）合作开发PTA技术，除氧化反应器需进口外，其 中国PTA行业网 他设备基本采用国内设备。
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2.3 氧化工艺简介
TA单元生成PTA的原料粗TA（CTA），采用MPC 专有的液相催化氧化对二甲苯的工艺。TA单元主要 由进料准备、氧化、分离和干燥、溶剂和催化剂回 收四部分组成。基础工艺流程为对二甲苯（PX）、 醋酸溶剂（Q）和醋酸钴、醋酸锰催化剂、及四溴 乙烷（TBE）助催化剂一起进入氧化反应器TD-201， 空气(空气与纯氧的混合气)在流量控制下进入反应 器底部，三台在线氧分析仪检测尾气中氧气的浓度。
王海滨《国内 PTA 产业市场分析及预测》
1.2 PTA在经济生活中的用途
• 聚酯纤维，俗称涤纶。在化纤中属于合成纤维。
合成纤维制造业是化纤行业中规模最大、分支最 多的子行业，除了涤纶外，其产品还包括腈纶、 锦纶、氨纶等。2014年中国化纤产量4256万吨， 占世界总产量6096万吨的70%。合成纤维产量占 化纤总量的92%，而涤纶纤维占合成纤维的85%。 涤纶分长丝和短纤，长丝约占62%，短纤约占 38%。长丝和短纤的生产方法有两种：一是PTA 和MEG生产出切片、用切片融解后喷丝而成；一 种是PTA和MEG在生产过程中不生产切片，而是 直接喷丝而成。
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溶剂回收
பைடு நூலகம்
1.4 我国PTA发展现状及分布
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1.5 我国自行开发的PTA生产技术简介
我国在引进、消化和吸收的基础上，开发了自主的PTA 技术，主要有： （1）扬子石化60万吨/年PTA成套技术。扬子石化、浙 江大学、华东理工大学共同承担的中国石化“十条龙”攻 关项目之一的扬子石化PTA成套技术，已开发出具有自 主知识产权的新型氧化反应器与先进的氧化工艺。 （2）上海石化100万吨/年PTA成套技术。上海石化百 万吨PTA成套生产技术的基础是上海石化40万吨/年PTA 生产技术与80万吨/年PTA成套技术工艺包。该技术工艺 流程为“两头一尾”的技术路线（即两台50万吨/年规模的 氧化反应器形成双系列氧化反应系统、一台100万吨/年 规模的加氢反应器形成单系列加氢反应系统）。
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分离和干燥
真空过滤机M-301将固态的对苯二甲酸从浆液 中分离出来。过滤机分离出来的固体进入干燥机 M-311/M-311B。粗对苯二甲酸在旋转式干燥机M311/M-311B中，用5 kg/cm2G或7 kg/cm2G蒸汽加 以干燥，干燥机进料螺旋输送机将TA料送入干燥 机，干燥机出料螺旋输送机将干料由干燥机送出 。干燥的粗对苯二甲酸固体离开干燥机后，经气 体输送系统送入中间料仓S-3501A/B中。
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2 PTA装置及工艺简介
2.1 PTA生成工艺
• PTA生产工艺过程可分为二个部分：氧化单元和加
氢精制单元。原料对二甲苯以醋酸为溶剂，在催化剂 作用下与空气中的氧气反应得到粗对苯二甲（CTA），
经过结晶、分离和干燥得到粗品。粗对苯二甲酸经加
氢精制去除杂质，再经结晶、分离和干燥得到精对苯 二甲酸(PTA)。
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氧化装置组成
1、空气压缩 2、进料准备 3、氧化反应 4、结晶 5、分离和干燥 6、溶剂回收 7、催化剂回收
空气压缩机
空气压缩机用来供给氧化反应器所需之空气 ，出口温度95℃、压力19kg/cm2G。每组设备包 含一台5级离心式空气压缩机MC-150、一台蒸汽 透平机MT-150及一台二级膨胀机ME-150。
TA单元流程
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氧化流程
反应温度通过改变压力来调节。底进轴锚 式搅拌器TJ-201使空气和液体有效的接触，防 止氧化反应器的内壁结垢，并保持固体为悬浮 状态。氧化反应放出的热量通过蒸发溶剂来带 走，反应器的顶部有一个脱水塔用来除去氧化 反应中生成的水。
氧化流程
反应器塔底物连续排入浆料罐TD-203， 在其中一步减压至常压，通过降压闪蒸沉淀 TA，将浆料送入离心机TM-300，分离出的湿 滤饼进入再打浆罐TD-300进行再打浆后送入 旋转真空过滤机（RVF）TM-301A、B，使TA 与母液分离，母液进入循环再作反应溶剂。 TA滤饼进入干燥机TM-304内干燥后得到CTA， 利用反应尾气或N2风送至料仓TTK-400。
PTA的发展状况及生产工艺
张宇
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原油
石脑油
PX
PTA
聚酯 涤丝
纺织品 服装
Contents 1.
PTA的特点及发展状况
2.
3.
PTA的生产技术
PTA存在的问题及未来发展趋势
1.1 PTA是什么
• PTA（Pure Terephthalic Acid）是精对苯二甲
酸的英文缩写。
• 常温下， PTA是白色粉状晶体，无毒、易燃，
若与空气混合，在一定限度内遇火即燃烧。
• PTA易溶于有机溶剂，不溶于酸和水。
1.2 PTA在经济生活中的用途
服装 纺织业 家纺 饮料瓶：碳酸、热罐 包装业 包装膜 医药 工业
土建
长丝 短纤
瓶片
膜料 工业长丝 超短纤维
抗菌医护、人造器官、过滤材料
汽车领域、军工、绳索、造纸
建筑蓬盖布、土工布、涂料、道路建设
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进料准备
对二甲苯、醋酸溶剂及催化剂之混合物，在反应器混 合溶剂进料罐V-110调配好后，利用P-110送入反应器。 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。对二甲苯自罐区，母液来自于母 液罐V-131（V-131母液来源于干燥机载气洗涤塔C321/C-321B塔底洗酸、真空过滤机M-301分离出来的母液 V-302/V-302B及洗液V-306、高压吸收塔C-231/C-231B塔 底液）。醋酸钴、醋酸锰储存于V-102，利用泵P-102A/B 送到催化剂进料罐V-106，用泵P-106A/B送到V-110和V131中，氢溴酸储存于V-104，用泵P-104A/B送到V-110和 V-131中。
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氧化反应
对二甲苯在三个并联运转，装有搅拌机的反应器R201中，被氧化成对苯二甲酸，所需的空气由一组特殊 设计之进料管线送入反应器，氧化反应尾气中的氧浓 度由氧分析仪连续分析来加以控制。反应温度约 194℃，压力约15.0 kg/cm2G。反应热由溶剂及反应生 成水蒸发带走。反应器R-201闪蒸气体进入反应器顶部 的冷凝系统中，几乎所有的溶剂及水分都在此被冷 凝。每一冷凝系统，由三个串联的冷凝器组成，即E201、E-202及E-203。反应热在E-201中被转换成5 kg/cm2G饱和蒸汽，经由V-201而回收入5 kg/cm2G蒸汽 系统。反应热再经二段冷凝器E-202中转换成2.0Kg/cm2G饱 和蒸汽压，经由V-202而回收入2.0kg /cm2G蒸汽系统。残 余之反应热则在冷却器E-203中去除。
• 简单地说，PTA的原料是PX，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。
《 中国涤纶纤维行业产销需求与投资预测分析报告》
1.3 PTA生产工艺的发展历史及现状
PET纤维优良性能引起人们注意后,对其原料的工业化生产技术研 究及开发有了较快地发展。Mid-Century公司1954年发明了PX液相 空气氧化工艺(以钴、锰为催化剂、溴为促进剂) , 大大缩短了反应 时间,提高了反应的转化率。 1958年, Amoco 化学公司购买了Mid-Centrury公司专利,并实现了工 业化生产TA, TA经甲醇酯化,用DMT法生产PET,使聚酯工业有了较 快的发展。1965年Amoco公司成功开发了TA加氢精制生产 PTA , 实现了PTA生产工业化,去除了高温氧化过程中形成的有害杂质,特 别是非常有效地除去了4-CBA 杂质。PTA 生产技术不断成熟完善, 到20世纪70年代初大规模的工业化生产工厂相继出现,生产工艺技 术随着建厂年代不同,技术水平也得到了提高。
朱陶《当前我国 PTA 行业的困境与出路》
1.2 PTA在经济生活中的用途
• 涤纶可用于制作特种材料如防弹衣、安全带、轮胎帘子
线，渔网、绳索，滤布及绝缘材料等等。但其主要用途 是作为纺织原料的一种。国内纺织品原料中，棉花和化 纤占总量的95%。我国化纤产量位列世界第一，2014年化 纤产量占我国纺织工业纤维加工总量的4849吨的61%。化 纤中涤纶占化纤总量的近80%。因此，涤纶是纺织行业的 主要原料。涤纶长丝供纺织企业用来生产化纤布，涤纶 短纤一般与棉花混纺。棉纱一般占纺织原料的60%，涤纶 占30－35%，不过，二者用量因价格变化而替代。
技术的PTA示范装置投入运转。80年代后，该公司继续进
行改进使AMOCO工艺更加趋于成熟和完善。
PTA工艺发展
英国帝国化学公司（ICI）的PTA工艺技术于1957年开 发成功，因申请专利迟于AMOCO，一段时间内未得到专 利权。直到1982年ICI宣布在PTA生产线上有自己的许多特 色，才获得ICI专利。 日本三井油化公司（MPC）自60年代以来在PTA氧化 单元生产上形成了其独特技术，精制单元仍同AMOCO相 似，所以又称三井——AMOCO技术，并享有专利权。 除了上述三家专利公司外，还有一些其它生产PTA的 方法。例如第一亨格尔法和第二亨格尔法等。但受原料或 某种条件的限制，生产规模较小。
1.3 PTA生产工艺的发展历史及现状
20世纪70 年代初, 日本三井油化公司引进 Amoco公司技术后,独立研究开发了三-Amoco技 术。采用反应-脱水2段塔釜式反应器,较低的反 应温度(185 ℃) ,共沸精馏脱水方法及低压蒸 汽透平回收反应热等技术,工艺流程有其独特之 处。
英国帝国化学公司( ICI)于1958年独立开发了 PTA生产技术。其技术特点类似于Amoco,但其反 应温度不同,能源回收更合理有效。
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结晶
氧化反应生成的氧化中间物及副产品，引入 二次反应器R-202，以提高转化率及品质。二次 反应器压力约10 kg/cm2G，温度约186℃，二次 反应器之出料，经过二个装有搅拌机的结晶器（ V-211与V-212），依序降压降温，粗对苯二甲酸 在此过程中完全结晶析出。第一结晶罐V-211操 作压力约3.8 kg/cm2G，温度约168℃，闪蒸蒸汽 直接进入溶剂脱水塔C-411/C-411B中。第二结晶 器V-212操作压力约-0.3 kg/cm2G，温度约97℃ 。
1.2 PTA在经济生活中的用途
PTA是重要的有机原料之一，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。同时，PTA的应用又 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(简称聚酯，PET)。生产1吨PET需要0.85－0.86吨 的PTA和0.33-0.34吨的MEG(乙二醇)。聚酯包括纤维切片、 聚酯纤维、瓶用切片和薄膜切片。国内市场中，有75%的 PTA用于生产聚酯纤维；20%用于生产瓶级聚酯，主要应 用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装；5%用于膜级聚酯， 主要应用于包装材料、胶片和磁带。可见，PTA的下游延 伸产品主要是聚酯纤维。