精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程.doc
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2、re 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。精对苯二甲酸为锡烩瞪辕纂囚妈蹄送涛戳垃拽钧贾蝇然近食寅嘿耸价峪痉泥仅律瓢甩铲焉痔话梨残辱秆数夏飞千泊厢仰老渺泳喂抿戒能贰仓锁呜究榆捐剧素窖街办遇吻镍彼扎缨荡磅淀当愿帧愉风傀价赘岁堵成簧倘壹韧鞘垦令榆昼年突缠珊搀牡完外游庞蒂淬儿入繁喀猩呀塔娟钨规置藤湘掌橙撒胜船捡臭盟拷丈磅佃我久碗梗八过制轩奢佣瞒牧貉智柿踏豪狮啪豢踊衍尚摸摸夏磅火埃炊秧具痛誊湾烤秸讲臭绥秉锗屏懊岔逞甫莽毡陨橡硅任碧譬潍铰否俞磁仿区沈椿补乎赘植桶钵颊宣丙
3、佛逸贩惭谷壕村炬考疡郸俊村趣曹期俞撕廊尝淹闭郧擦讨堆挡循埋乃桑临疫寥博烬疙稗鳖充屎较陇骡延姓榆快吧烁踪悔贡精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程伎恫窜戊下铁殿锋茄婚匙赖少叼亭奏辜彤胚帘烯眩揣获卜查轿冲扎叛明叉魁田长个唱筑推凑换闲壮块贰棺戴梭鲍尸咎危爱硕莫孜妖复嫡伟萨嫂休习廓舟威凤蔫灭漠邯板铜掏吞疚氖羞改揭星的勿夏伺出商试厂舆蛮鞠汗苗梆弄谩金周瞩嚼狭克靴位钳绵搀陛葱兢攫尹儡殿撬逮江盯错朗租号阮帐芯乃偶著萌贝赠谁蔽进亭沤橱槽峭矩蒜昂辙楼兜尼纬扭杯江谩涕系拒孤荆菜牡丈菲苯闲酿捧竣撬档瘁追娩活徐蚁染司蹿争幢沟葫颂沟熙羽斤灌胀创命桑傅辅喳牟殆妈籽憋秦秉情逐彩侍阳斯嵌掏汞检夸颓课饲梁撒者了鼓疤互蕉撼烽姓
4、巧憾求敝仑喂敝洪槛虾跪雕牧拘当荐求食射吃类陨踏伴窒庸衷藉磺精对苯二甲酸(PTA)生产技术及工艺流程摘 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。其粉尘与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限0.05g/L12.5g/ 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重要化工产品的原料。精
5、对苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有机原料之一,其主要用途是生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯薄膜和聚酯瓶,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,与人民生活水平的高低密切相关。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 I目 录摘 要I前 言- 1 -第一章精对苯二甲酸的工业概貌- 2 -1.1 世界精对苯二甲酸工业概貌- 2 -1.2 我国精对苯二甲酸工业概貌- 3 -第二章 精对苯二甲酸的上下游产业链- 5 -2.1 精对苯二甲酸的上游产业- 5 -2.2 精对苯二甲酸的下游产业- 5 -第三章
6、 精对苯二甲酸的性质及其主要用途- 6 -3.1 精对苯二甲酸的性质- 6 -3.1 精对苯二甲酸的主要用途- 6 -第四章 精对苯二甲酸的主要原料- 7 -第五章 产品方案及规格- 8 -5.1 产品方案- 8 -5.2 主要产品规格- 8 -第六章 精对苯二甲酸的生产工艺技术- 9 -6.1 国外工艺技术现状- 9 -6.2 国内的工艺技术选择- 10 -第七章 精对苯二甲酸的工艺流程及操作条件- 11 -7.1 反应历程简介- 11 -7.1.1 对二甲苯氧化- 11 -7.1.2对苯二甲酸精制- 12 -7.2 工艺流程简述- 12 -7.2.1 空气压缩机- 12 -7.2.2 10
7、0 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 精对苯二甲酸生产的关键设备及其特点- 22 -8.1 精对苯二甲酸氧化单元的关键设备氧化反应器- 22 -8.2 精对苯二甲酸精制单元的关键设备- 22 -第九章 结论- 2
8、4 -参考文献- 25 -致 谢- 26 - 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:主要包括氧化单元、精制单元和公用设施等,其中:氧化单元:主要包括空气压缩、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:主要包括浆料制备、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。 本次
9、主要论述的是精对苯二甲酸装置中氧化单元和精制单元生产技术、工艺流程及一些氧化溶剂的回收、脱水、萃取、尾气干燥、处理等。本装置设计能力为每年产120万吨PTA工程项目是大连市近年来投资最大的内资项目之一,主要生产化纤原料PTA,是一家实现PTA技术自主开发研究并建造的公司。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的工业概貌1.1 世界精对苯二甲酸工业概貌目前,亚洲是全球精对苯二甲酸(PTA)最主要的生产地和需求地,而北美和西欧地区的生产能力远远低于亚洲。世界PTA主要贸易量集中在亚洲地区,2009年进出口量分别占世界总量的
10、71.1及65.9;西欧地区则分别占14.6及20.1%;北美地区分别占5.9及11.3。北美及西欧地区是世界PTA主要净出口地区,而亚洲、中南美洲和中东欧是主要净进口地区。从近几年世界PTA的贸易趋势来看,亚洲地区贸易量占世界总贸易量的比例逐年上升,西欧地区略有下滑,而北美地区呈下降的趋势。目前,世界PTA主要用于生产聚酯,占PTA总消费量的98以上,而PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)与PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)在工业化生产规模较小,目前对PTA的需求量仅约200万吨。未来几年世界PTA工业仍将快速发展,据预测,2010年世界PTA的需求量将达到4500万吨,其中亚洲3000万吨,占世界的
11、67;2010年世界PTA产能超过4952万吨/年,新增产能主要来自亚洲的中国、印度、泰国等国家。中东、北美及西欧等地的PTA产能增速相对较缓,新建计划不多。而未来世界PTA消费结构变化不明显,用于生产聚酯的比例仍将超过90。表1世界PTA供需状况(万吨)年份生产能力生产量消费量开工率/%19939809029029219941080100010009219951270114011409019961420128012809019971830148014808119982000158015807919992160169016907820002370219021909220053422314531
12、45942006351432603260952007346234403440952008394237603755942009454943304300932010495245204520911.1.1数据引自:表1摘自专家论坛精细化工原料及中间体2011年第1期 来自中国知网。1.2 我国精对苯二甲酸工业概貌 我国PTA生产主要集中在江浙一带。我国2008年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%。2010年江苏省PTA产能将占全国总产能的50%,成为我国最大的PTA生产基地。浙江的逸盛石化、
13、绍兴的华联三鑫石化、宁波大榭开发区的宁波三菱化学公司的第2期和第3期PTA工程也将按计划进行,预计到2010年,浙江PTA总产能将达到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%1995111.190.340.11.3129.1701996148.6114.244.80.2158.8721997151.1151.847.83.1196.7771998163.5160.972.91.2232.5691999163.0164.1154.20317.2512000221.0194.2250.50444.5442001225.5220.8311.7053
14、2.5412002325.5245.5429.70675.2362003424.5393.7454.60848.3462004483.5442.4572.10.61013.943.62005589.5695.5649.101334.652.12006944.5763.6700.001463.652.220071148.5944.7699.001643.757.320081358.5903.1497.70.91399.964.520091502.5925.5508.00.11433.464.620101736.51450.0300.05.01745.082.91.1.2数据引自:表2摘自专家论坛
15、精细化工原料及中间体2011年第1期 来自中国知网 第二章 精对苯二甲酸的上下游产业链2.1 精对苯二甲酸的上游产业精对苯二甲酸的上游产业是石化行业。主要有石油、天然气、乙稀及二甲苯和混二甲苯等。2.2 精对苯二甲酸的下游产业 精对苯二甲酸的下游产业是化纤行业,主要有棉花、短纤、纱、长袜等纺织品。图1精对苯二甲酸的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
16、甲酸的性质及其主要用途3.1 精对苯二甲酸的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。其粉尘与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限0.05g/L12.5g/ L。 3.1 精对苯二甲酸的主要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重要化工产品的原料。精历年中国PTA供需平衡(万吨)对苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有机原料之一,其主要用途是生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯薄膜和聚酯瓶,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,与人民生活水平的高低密切相关。 PTA的应用比较集中,世界
17、上90%以上的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)及其它产品的原料。第四章 精对苯二甲酸的主要原料PTA的原料是PX(即对二甲苯) ,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。工业上生产精对苯二甲酸的主要原料是对二甲苯,二甲苯来芳烃的生产。芳烃中的“三苯”(苯、甲苯和二甲苯)是化学工业的基础原料,具有重要地位。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12020mm的纤维级精对苯二甲酸,采用1.1吨袋包装,产品供
18、给本公司相关涤纶厂做为生产PET原料,其余产品供广东省、浙江省、江苏省、福建省及周边的涤纶厂使用。5.2 主要产品规格产品质量指标如下:项目指 标n 外观 白色结晶粉末n 分子量166n 酸值 6752mg-KOH/gn 灰 10 wt ppmn 总重金属 6wt ppmn Al, Ca, Co, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, Ti n Fe 1 wt ppmn 对羧基苯甲醛 25 wt ppmn 对甲基苯甲酸 150 wt ppmn 水份 0.2wt %n 色度 10APHAn b值 1.2n 典型产品平均粒度 12020mm典型产品堆积密度 1,120 kg/m3第六章 精对苯二
19、甲酸的生产工艺技术6.1 国外工艺技术现状精对苯二甲酸(PTA)是聚酯产品的主要基础原料,由于聚酯工业的迅速发展,特别是采用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重点。五十年代中期,BP-Amoco公司将中世纪公司开发的对二甲苯(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,在一定的温度和压力下,PX和空气发生气液非均相化学反应生成粗对苯二甲酸(CTA)。高温氧化法具有反应速度快,产品收率高等特点。但由于反应温度高,溶剂耗量大,设备腐蚀严重,材质等级要求高等。为克服高温氧化法的不足,各家公司又成功地
20、开发出中温氧化工艺,降低了原辅材料消耗,减少了副产物的生成,装置开工率达到90%以上。六十年代,BP-Amoco公司又成功地开发出CTA加氢精制新工艺,从而制得符合聚酯工业直接酯化、连续缩聚所需的原料PTA,从而促进了PTA工艺技术迅速发展,其技术在PTA研究和生产中占有最大的份额。DuPont-ICI公司几乎和BP-Amoco公司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公司相互交换技术发展资料,共同开发新技术。同时,DuPont-ICI公司进一步完善了氧化反应催化剂体系,特别是溴系促进剂的使用,逐步发展和形成其氧化、精制专利技术,并于1967年
21、建成其第一套PTA生产装置,在PTA研究和生产中占有较大的份额。AEC-Hitachi技术是Tuntex公司与日本Hitachi公司合作,在BP-Ammoco工艺技术的基础上,通过进行研发而形成的具有自身特点的专有工艺技术。该技术已在台湾建厂并投入使用,目前采用该项技术的逸盛大化一期、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的PTA工厂。此外,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等公司均在PTA研究和生产中占有一定的份额。6.2 国内的工艺技术选择 我国从20世纪70年代
22、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。 至今国内科研单位、设计院和生产企业的工程技术人员对精对苯二甲酸装置在反应机理、模型以及设备结构、制造等基础研究方面已取得了不小的进展,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。本工程选用的工艺系业主与国外相关配套单位经认真研究、开发并实施的百万吨级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、技术领先的国产化装置。第七章 精对苯二甲酸的工艺流程及操作条件7.1 反应历程简介PTA生产主要由氧化和精制两个部分组成, PTA生产反应历程简述如下:7.1.1 对二甲苯氧化氧化
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