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精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺步骤

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。其粉尘和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限0.05g/L～12.5g/ 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关键化工产品原料。精对苯二甲酸（PTA）是关键大宗有机原料之一，其关键用途是生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯薄膜和聚酯瓶，广泛用于和化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济各个方面，和人民生活水平高低亲密相关。
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

目 录

摘 要 I
前 言 - 1 -
第一章精对苯二甲酸工业概貌 - 2 -
1.1 世界精对苯二甲酸工业概貌 - 2 -
1.2 中国精对苯二甲酸工业概貌 - 3 -
第二章 精对苯二甲酸上下游产业链 - 5 -
2.1 精对苯二甲酸上游产业 - 5 -
2.2 精对苯二甲酸下游产业 - 5 -
第三章 精对苯二甲酸性质及其关键用途 - 6 -
3.1 精对苯二甲酸性质 - 6 -
3.1 精对苯二甲酸关键用途 - 6 -
第四章 精对苯二甲酸关键原料 - 7 -
第五章 产品方案及规格 - 8 -
5.1 产品方案 - 8 -
5.2 关键产品规格 - 8 -
第六章 精对苯二甲酸生产工艺技术 - 9 -
6.1 国外工艺技术现实状况 - 9 -
6.2 中国工艺技术选择 - 10 -
第七章 精对苯二甲酸工艺步骤及操作条件 - 11 -
7.1 反应历程介绍 - 11 -
7.1.1 对二甲苯氧化 - 11 -
7.1.2对苯二甲酸精制 - 12 -
7.2 工艺步骤简述 - 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 精对苯二甲酸生产关键设备及其特点 - 22 -
8.1 精对苯二甲酸氧化单元关键设备——氧化反应器 - 22 -
8.2 精对苯二甲酸精制单元关键设备 - 22 -
第九章 结论 - 24 -
参考文件 - 25 -
致 谢 - 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：关键包含氧化单元、精制单元和公用设施等，其中：
氧化单元：关键包含空气压缩、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：关键包含浆料制备、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。
此次关键叙述是精对苯二甲酸装置中氧化单元和精制单元生产技术、工艺步骤及部分氧化溶剂回收、脱水、萃取、尾气干燥、处理等。本装置设计能力为每十二个月产120万吨PTA工程项目是大连市多年来投资最大内资项目之一，关键生产化纤原料——PTA，是一家实现PTA技术自主开发研究并建造企业。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工业概貌

1.1 世界精对苯二甲酸工业概貌
现在，亚洲是全球精对苯二甲酸（PTA）最关键生产地和需求地，而北美和西欧地域生产能力远远低于亚洲。世界PTA关键贸易量集中在亚洲地域，进出口量分别占世界总量71.1％及65.9％；西欧地域则分别占14.6％及20.1%；北美地域分别占5.9％及11.3％。北美及西欧地域是世界PTA关键净出口地域，而亚洲、中南美洲和中东欧是关键净进口地域。从近几年世界PTA贸易趋势来看，亚洲地域贸易量占世界总贸易量百分比逐年上升，西欧地域略有下滑，而北美地域呈下降趋势。
现在，世界PTA关键用于生产聚酯，占PTA总消费量98％以上，而PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）和PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）在工业化生产规模较小，现在对PTA需求量仅约200万吨。
未来几年世界PTA工业仍将快速发展，据估计，世界PTA需求量将达成4500万吨，其中亚洲3000万吨，占世界67％；世界PTA产能超出4952万吨/年，新增产能关键来自亚洲中国、印度、泰国等国家。中东、北美及西欧等地PTA产能增速相对较缓，新建计划不多。而未来世界PTA消费结构改变不显著，用于生产聚酯百分比仍将超出90％。
表1世界PTA供需情况（万吨）
年份
生产能力
生产量
消费量
开工率/%
1993
980
902
902
92
1994
1080
1000
1000
92
1995
1270
1140
1140
90
1996
1420
1280
1280
90
1997
1830
1480
1480
81
1998

1580
1580
79
1999
2160
1690
1690
78

2370
2190
2190
92

3422
3145
3145
94

3514
3260
3260
95

3462
3440
3440
95

3942
3760
3755
94

4549
4330
4300
93

4952
4520
4520
91
1.1.1数据引自：表1摘自教授论坛精细化工原料及中间体第1期 来自中国知网。
1.2 中国精对苯二甲酸工业概貌
中国PTA生产关键集中在江浙一带。中国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%。江苏省PTA产能将占全国总产能50%，成为中国最大PTA生产基地。浙江逸盛石化、绍兴华联三鑫石化、宁波大榭开发区宁波三菱化学企业第2期和第3期PTA工程也将按计划进行，估计到，浙江PTA总产能将达成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%
1995
111.1
90.3
40.1
1.3
129.1
70
1996
148.6
114.2
44.8
0.2
158.8
72
1997
151.1
151.8
47.8
3.1
196.7
77
1998
163.5
160.9
72.9
1.2
232.5
69
1999
163.0
164.1
154.2
0
317.2
51

221.0
194.2
250.5
0
444.5
44

225.5
220.8
311.7
0
532.5
41

325.5
245.5
429.7
0
675.2
36

424.5
393.7
454.6
0
848.3
46

483.5
442.4
572.1
0.6
1013.9
43.6

589.5
695.5
649.1
0
1334.6
52.1

944.5
763.6
700.0
0
1463.6
52.2

1148.5
944.7
699.0
0
1643.7
57.3

1358.5
903.1
497.7
0.9
1399.9
64.5

1502.5
925.5
508.0
0.1
1433.4
64.6

1736.5
1450.0
300.0
5.0
1745.0
82.9
1.1.2数据引自：表2摘自教授论坛精细化工原料及中间体第1期 来自中国知网

第二章 精对苯二甲酸上下游产业链

2.1 精对苯二甲酸上游产业
精对苯二甲酸上游产业是石化行业。关键有石油、天然气、乙稀及二甲苯和混二甲苯等。
2.2 精对苯二甲酸下游产业
精对苯二甲酸下游产业是化纤行业，关键有棉花、短纤、纱、长袜等纺织品。

图1精对苯二甲酸上下游产业链

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 精对苯二甲酸性质及其关键用途

3.1 精对苯二甲酸性质
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。其粉尘和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限0.05g/L～12.5g/ L。
3.1 精对苯二甲酸关键用途
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关键化工产品原料。精历年中国PTA供需平衡（万吨）
对苯二甲酸（PTA）是关键大宗有机原料之一，其关键用途是生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯薄膜和聚酯瓶，广泛用于和化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济各个方面，和人民生活水平高低亲密相关。
PTA应用比较集中，世界上90%以上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）及其它产品原料。

第四章 精对苯二甲酸关键原料

PTA原料是PX（即对二甲苯） ，源头是石油。涤纶用PTA占总量75％，而化纤中78％为涤纶。这就是“化纤原料PTA”说法由来。
工业上生产精对苯二甲酸关键原料是对二甲苯，二甲苯来芳烃生产。芳烃中“三苯”（苯、甲苯和二甲苯）是化学工业基础原料，含相关键地位。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120±20mm纤维级精对苯二甲酸，采取1.1吨袋包装，产品供给本企业相关涤纶厂做为生产PET原料，其它产品供广东省、浙江省、江苏省、福建省及周围涤纶厂使用。
5.2 关键产品规格
产品质量指标以下：
项目 指　 标
n 外观 　 　　　　 白色结晶粉末
n 分子量 166
n 酸值 675±2 mg-KOH/g
n 灰 £ 10 wt ppm
n 总重金属 £ 6 wt ppm
n Al, Ca, Co, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, Ti
n Fe £ 1 wt ppm
n 对羧基苯甲醛 £ 25 wt ppm
n 对甲基苯甲酸 £150 wt ppm
n 水份 £ 0.2 wt %
n 色度 £ 10 APHA
n b值 £ 1.2
n 经典产品平均粒度 120±20 mm
经典产品堆积密度 1,120 kg/m3

第六章 精对苯二甲酸生产工艺技术

6.1 国外工艺技术现实状况
精对苯二甲酸（PTA）是聚酯产品关键基础原料，因为聚酯工业快速发展，尤其是采取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关键。
五十年代中期，BP-Amoco企业将中世纪企业开发对二甲苯（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）。高温氧化法含有反应速度快，产品收率高等特点。但因为反应温度高，溶剂耗量大，设备腐蚀严重，材质等级要求高等。为克服高温氧化法不足，各家企业又成功地开发出中温氧化工艺，降低了原辅材料消耗，降低了副产物生成，装置开工率达成90%以上。
六十年代，BP-Amoco企业又成功地开发出CTA加氢精制新工艺，从而制得符合聚酯工业直接酯化、连续缩聚所需原料PTA，从而促进了PTA工艺技术快速发展，其技术在PTA研究和生产中占有最大份额。
DuPont-ICI企业几乎和BP-Amoco企业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企业相互交换技术发展资料，共同开发新技术。同时，DuPont-ICI企业深入完善了氧化反应催化剂体系，尤其是溴系促进剂使用，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份额。
AEC-Hitachi技术是Tuntex企业和日本Hitachi企业合作，在BP-Ammoco工艺技术基础上，经过进行研发而形成含有本身特点专有工艺技术。该技术已在台湾建厂并投入使用，现在采取该项技术逸盛大化一期、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PTA工厂。
另外，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等企业均在PTA研究和生产中占有一定份额。
6.2 中国工艺技术选择
中国从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。 至今中国科研单位、设计院和生产企业工程技术人员对精对苯二甲酸装置在反应机理、模型和设备结构、制造等基础研究方面已取得了不小进展，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。
本工程选择工艺系业主和国外相关配套单位经认真研究、开发并实施百万吨级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、技术领先国产化装置。

第七章 精对苯二甲酸工艺步骤及操作条件

7.1 反应历程介绍
PTA生产关键由氧化和精制两个部分组成， PTA生产反应历程简述以下：
7.1.1 对二甲苯氧化
氧化目标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，反应式以下：
C6H4(CH3)2+3O2—→C6H4(COOH)2+2H2O+318.7Kcal/ mol(PX)
实际上，对二甲苯氧化不是按一步完成，而是按下列步骤分步进行：

式中k1~k6为各步反应速度常数。研究表明，两种反应路径定量百分比约为10:1。
对二甲苯氧化过程中发生副反应比主反应要复杂得多，其中最关键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。

另外，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，最关键是中间物4-CBA对产品质量影响大。通常4-CBA和TA以共结晶存在，在下游聚酯生产中对纤维产品成纤性影响较大，可采取加氢精制过程将4-CBA还原为易溶于水甲基苯甲酸（PT酸）而实现分离。加氢精制反应为放热反应，化学反应式以下：

7.2 工艺步骤简述
对二甲苯(PX)以醋酸为溶剂，在催化剂作用下和空气中氧反应生成对苯二甲酸。催化剂是包含了钴、锰、溴混合溶液。该反应发生于195℃及14～15kg/cm2G。 反应后产品为混杂着副产物对苯二甲酸,通常称为粗对苯二甲酸(CTA)。副产物关键成份为4-羧基苯甲醛(4-CBA) , 含量约为2,500～2800ppm。
将粗对苯二甲酸以纯水溶解, 再于钯催化剂催化下, 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)。因为对甲基苯甲酸易溶于水中, 所以于再结晶, 分离和干燥时, 可将对甲基苯甲酸分离, 而可得到高纯度纯对苯二甲酸(PTA)。
主工艺步骤说明以下：
7.2.1 空气压缩机
空气压缩机用来供给氧化反应器所需空气。有三台并联空压机组，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配料罐中调配好后，用泵注入氧化反应器。各个成份组成，以对二甲苯流量为主百分比来控制醋酸溶剂及催化剂加入量。
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二台并联氧化反应器中，被氧化成对苯二甲酸，来自空压机空气则由一组特殊设计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氧含量来加以控制。反应操作条件为195℃及14～15kg/cm2G。
反应热由溶剂及反应生成水蒸发带走。反应器闪蒸蒸汽进入反应器顶部冷凝系统中，几乎全部溶剂及水分全部在此被冷凝。每台反应器各有一套冷凝系统，由五个串联冷凝器组成。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，确保反应体系正常运转。
氧化反应生成氧化中间物及副产品，在二次反应器中深入反应成对苯二甲酸，以提升转化率及品质。二次反应器压力约10～11 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，其它则送到溶剂脱水塔。
（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步骤吸收后氧化反应器尾气，吸收后尾气送尾气干燥系统。
（4） 常压吸收
TA 单元设备所排放含有醋酸常压尾气及二次反应器之尾气，被搜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流量，同时液位控制下将过剩洗涤液送到溶剂脱水塔，回下塔回流经换热器被冷却水冷却。下塔尾气进入上层塔中，以碱液洗涤后经过风机排放到尾气燃烧室时行燃烧，以避免醋酸污染。吸收塔上层循环泵提供上层塔内循环所需流量，同时将过剩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。过滤机分离出来固体进入三台并联干燥机，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4.5 kg/cm2G蒸汽作加热介质进行干燥。干燥系统有一密闭氮气循环回路，以带走干燥机蒸发溶剂气体。此回路包含洗涤回收冷却器、循环气体鼓风机、循环氮气加热器、及洗涤塔。循环氮气所含溶剂蒸汽在洗涤塔中被洗涤下来，而进入系统中固体微粒亦一并被搜集回收。塔底液回收到反应器混合溶剂进料罐。干燥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、另一部分经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母液，一部分由母液泵送入汽提塔中。汽提塔酸汽提到脱水塔。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，深入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超高压蒸汽加热薄膜蒸发器中，以回收其中所含之溶剂。薄膜蒸发器出来醋酸蒸汽回汽提塔，高浓度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，回收钴、锰送到进料配置循环使用。
（3） 溶剂脱水
脱水溶剂塔搜集来自以下工艺单元溶剂：
－ 常压吸收塔塔底液。
— 高压吸收塔上部液体
－ 反应器冷凝器冷凝液经过萃取后部分液体。
－ 二次反应器冷凝器冷凝液经过萃取后部分液体。
－ 氧化第一结晶器闪蒸蒸汽。
－ 溶剂汽提塔蒸汽。
氧化反应生成水，以两种方法进行分离，一个共沸蒸馏方法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，共沸剂和其它蒸馏物混合液搜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。另一个用萃取分离方法，经过各介质密度不一样，它们在塔所停留段也不一样。从萃取塔底加入醋酸异丁酯使水和醋酸愈加好分离。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
自脱水塔顶部罐共沸剂中分离出来反应生成物，其内仍含有相当数量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 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反应生成水，经冷却后送至催化剂回收系统或废水处理区废水系统。
汽提顶气体，离开塔顶进入冷凝器，冷凝水中含有大量 醋酸异丁酯及相当数量醋酸甲酯，经泵送入共沸剂汽提塔，将醋酸异丁酯和醋酸甲酯分离。塔底抽出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装置工艺步骤框图——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）工艺介绍：
500单元包含：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）料仓氧化产品和来自2V-311-1/2浆料连续进入溶解罐2V-501，并和工艺溶剂罐2V-613回收工艺水（约含0.1WT%TA固体）搅拌混合，配制成浆料浓度约为26.5~30WT%（依据工艺需要调整）TA浆料。此混合浆料由PTA增压泵2P-501A/B/C打至高速离心泵2P-502A~H入口。
高速离心泵2P-502A~H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、降压中所产生闪蒸蒸汽，其回收次序为：
--2V-521-1/2闪蒸蒸汽至2E-514-1/2
--2V-522-1/2闪蒸蒸汽至2E-513-1/2
--2V-523-1/2闪蒸蒸汽至2E-512-1/2
--2V-524-1/2闪蒸蒸汽至2E-511-1/2
--2V-525-1/2闪蒸蒸汽至2E-510-1/2
2E-515-1/2及2E-516-1/2所需热源，则使用界外来88 Kg/cm2G超高压蒸汽。
经七台换热器加热后TA溶液约含26.5~30WT%（依据工艺需要调整）TA，温度285℃，进入加氢反应器2R-520-1/2和加热后氢气反应。（90 Kg/cm2G氢气在高压蒸汽混合加热器中和88 Kg/cm2G超高压蒸汽混合成高温含饱和水蒸汽氢气）。加氢反应器2R-520-1/2内填装Pd/C催化剂，作用是有选择进行加氢反应。TA溶液和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4-羧基苯甲醛（4-CBA）还原成易溶于水对甲基苯甲酸（P-TOLUIC ACID），再进入后序结晶器单元。加氢反应器2R-520-1/2操作条件为283~285℃及75-82 Kg/cm2G，视工艺需要而设定2TIC-5402-1/2和2PIC-5403-1/2。
由加氢反应器出来PTA溶液，经过5个连续带有搅拌器（预防浆料沉积）结晶器2V-521-1/2~2V-525-1/2降压降温后，除可产生合乎规格PTA之外，并可分离部分杂质。5个结晶器操作条件以下：
--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。多出蒸汽进入2C-530深入回收能量。
来自500区2V-521-1/2~2V-525-1/2和2V-510-1/2~2V514-1/2和2V-603-1/2/3 2V-605-1/2各个罐凝液和闪蒸汽因带有一定热量和部分固体颗粒，闪蒸汽被搜集后进入闪蒸汽洗涤塔2C-530，经过2E-533回收热量，并用2E-532冷却降温，和用脱盐水洗涤气体中固体颗粒，预防污染环境，并回收TA。
（1） 进料配制
来自氧化干燥机粗CTA和来自2V-613回收工艺水进入2V-311-1/2，在2A-311-1/2搅拌后形成一定浓度混合浆料，经过2P-311A/B/C和来自粗CTA料仓2S-3501粉料，连续进入配料罐2V-501，并和工艺溶剂罐2V-613回收工艺水（固体含量约0.1WT%TA）混合，配制成浆料浓度约为26.5~30WT%（依据工艺需要调整）TA浆料。此混合浆料由PTA增压泵2P-501A/B/C输入高速离心泵2P-502A~H-1/2进口。
（2） 反应进料预热
经过2P-501A/B/C打出浆料，进入2P-502A~H-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个串联热交换器，将浆料温度加热至285～288℃，再送入溶解罐，在此对苯二甲酸已完全溶解在高温水中。加热溶解所需热源，大部分回收自PTA 结晶器在降温、降压中所产生闪蒸蒸汽，最终两级换热器则由来自热电厂高压蒸汽作加热介质。
（3） 加氢反应
由溶解罐来TA溶液约含26～30WT%TA，温度285～288℃，进入加氢反应器和来自氢气压机高压氢气反应。加氢反应器内填装Pd/C固定催化剂床。TA 溶液和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4-羧基苯甲醛（4-CBA）还原成水溶性对甲基苯甲酸（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。经预热器冷凝后闪蒸蒸汽凝液用于加热压力过滤机滤饼 再打浆水，深入回收热量。
7.2.7 600 单元—过滤、干燥
（一）、工艺介绍
600单元包含：压滤机系统、干燥机系统等工序。
来自PTA第五结晶器2V-525-1/2PTA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10％w/w滤饼和约含0.10～0.15%w/w悬浮固体滤液。
PTA滤饼被升温后氮气吹卸下来，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PTA物料送至双向螺旋，经过2T-603/4/5C-1将湿PTA送至一线干燥烟囱上部；经过2T-603/4C-2/将湿PTA送至二线干燥烟囱上部；2T-601C-3将湿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。假如压滤机跳闸，有对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约含湿10WT%PTA 滤饼则入干燥机。
（2） 母液固体回收系统
压力过滤机母液约含0.1wt%悬浮PTA 固体，经过两段冷却后，悬浮固体可达成0.57wt%，将其溶液经过过滤器后PTA 固体即可和母液分离。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。由过滤器滤出滤饼用醋酸溶解送回氧化进料配置系统/

7.2.2 PTA工艺步骤框图——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。假如合于规范，则直接打包或装车成成品。假如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，则需立即切换料仓，将和合格料掺配以达成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装置工艺步骤框图详见图7.2.1和图7.2.2。
所分离出母液聚集于母液罐中，由泵送至母液固体回收

第八章 精对苯二甲酸生产关键设备及其特点

8.1 精对苯二甲酸氧化单元关键设备——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。反应器全部内件全部为钛材，反应器容积约为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。空气经过分布器供给氧化器，它们以90度间距分布，靠近于氧化反应器底部，内部管线出口和径向搅拌叶片处于同一高度。

8.2 精对苯二甲酸精制单元关键设备
结晶器操作时,料液自循环管下部加入，和离开结晶室底部晶浆混合后，由泵送往加热室。晶浆在加热室内升温（通常为2～6℃），但不发生蒸发。热晶浆进入结晶室后沸腾，使溶液达成过饱和状态，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，但产品粒度分布较宽。以下图两个结晶器：

第九章 结论

PTA装置原料为PX、HAC、H2等易燃易爆、有毒有害介质，工艺过程有猛烈氧化反应和临氢操作。PTA生产物料多为浆料，易堵塞，介质腐蚀性强。所以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一大特点。如有原动机功率(1～1．2)X104kW大型空气压缩机，54078m3／h流量尾气膨胀机及53t／h凝气背压式蒸汽透平机组成工艺空气压缩机组。有大负荷压力离心机、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高速离心泵、耐强腐蚀耐酸泵，和类型近10种之多机泵等。另外在工艺设备上有钛复合钢板(SA516Cr．70+T1Cr。1)制作带钛搅拌器氧化反应器和SA516Gr．70+304L复合钢板制作加氢反应器等制造难度高承厦设备。
除上述材料外，PTA工艺生产设备中尚采取了部分特殊材料，如、304、304L、316、316L、玻璃钢2205等。
为预防工艺设备、管理系统超温、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确保。

参考文件

[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 8月
[3]《化工机械和设备》匡照忠 主编 化学工业出版社
[4]田铁牛主编，《化工工艺》北京