PTA装置概况与流程说明.docx

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PTA装置概况与流程说明

、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PurifiedTerephthalicAcid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）鲁奇矿物油技术有限公司专利商：

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空制。

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。

、产品说明

（一）产品名称

产品名称：

精对苯二甲酸（PTA）

分子式：

C8HQ

结构式：

分子量：

166.13

（二）产品规格

产品质量指标（SH/T1612.1—2005）

项目及单位

优等品

一等品

外观

白色粉末

酸值，mg（KOH）/g

675±2

对羧基苯甲醛（4-CBA），mg/kg

<25

灰份，mg/kg

<15

总重金属（Mo,Cr,Ni,Co,Fe,Ti,Mn），mg/kg

<10

铁，mg/kg

水份，％（Wt）

<0.2

<0.5

5%DMF色度，铂-钴色号

<10

对甲基苯甲酸，mg/kg

<150

200

B*值

供需商定

粒度分布

供需商定

（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，在一定范围内遇火即燃烧，甚至发生

爆炸。

主要物性常数如下：

（1）

分子式：

C6H4（COOH）2

⑵

分子量：

166.13

⑶

比重，d415.5（固体）

1.55

⑷

熔点，c

384〜421

⑸升华点，c402

⑹自燃点，C680

（7）溶解度

1在250C时，对苯二甲酸在各种溶剂中的溶解度如下:

溶齐U

溶解度

g/ioog

溶齐U

溶解度

g/i00g

95漏酸

2.0

冰醋酸

0.035

95%甲酸

0.5

二甲基亚砜

20.0

二甲基甲酰胺（DMF）

6.7

乙醇

热时微溶

甲醇

0.1

乙醚

不溶

2在水中溶解度

温度C

溶解度g/i00g水

温度C

溶解度g/i00g水

0.0019

200

1.8

100

0.034

225

5.0

120

0.07

242

10.0

160

0.38

259

20.0

185

1.0

272

27.2

3在醋酸中溶解度

温度C

溶解度%（重量）

温度C

溶解度%（重量）

150

0.97

199

2.51

159

1.30

212

2.97

171

1.57

219

3.63

186

2.02

4在甲醇中溶解度

温度C

160

200

溶解度（g/100g溶剂）

一

0.1

2.90

15.0

（8）离解常数

1在水中的离解常数：

-4

Ki=3.1X10

-5

K2=1.5X10

2在50%甲醇水溶解中的离解常数:

-5

Ki=4.1X10

-7

K2=8.3X10

（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

浓度

（g/l）

最大压力

（MPa）

压力升高（MPa）

平均

最大

0.1

0.228

3.448

13.8

0.2

0.448

13.1

55.16

0.5

0.503

11.7

41.4

1.0

0.579

9.65

25.5

1.2

0.531

4.14

8.27

（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，醋酸钻和醋酸锰为催化剂，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：

CH3

COOH

+302Co2+,Mn2+,Br-,HAc.190-200Q.2-1.6MPa

CH3

COOH

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:

CH3

+2H2O

CHO

对苯二甲酸

（TA）

对二甲苯对甲基苯甲醛对甲基苯甲酸对羧基苯甲醛

（PX）（TALD）（PT酸）（4-CBA）

各步的反应速度不同，K4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

4-CBA，采用4-CBA的加氢还原反应原理，在281C和

使4-CBA转化为易溶于水的对甲在加氢反应过程中，其它有机杂质同时被还原。

加氢还原反应的化学反应方

粗对苯二甲酸中的主要杂质为

6.8MPa（表）压力下，通过钯一炭催化剂的作用进行加氢还原,基苯甲酸（PT酸）程式表示如下：

281°C,6.81MPa

CH3

+2出0

H2,Pd/C

CHO

COOHCOOH

（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。

六、工艺流程简述

（一）氧化单元工艺流程

1、空气压缩

1.1、润滑油系统

本系统是整个空压机组配备的一个独立的油系统，承担整个机组的润滑油、调节油、冷却油供应。

油箱HF-101为整个装置的贮油系统，机组各处的回油全部返回到油箱内。

油箱设有纵向垂直隔板，以利于回油的流向稳定及与回油中气相的分离，油箱底部设有加热系统，为了各路回油畅通，在油箱顶部装有两台排风机HC-109A/B,油箱内的油气经风机后通过油汽分离器排向

室外，另外油箱上设有液位计LC-1101和低液位报警1/2LAL-1101保证正常供油。

两台润滑油泵HG-104A/B将油从油箱抽出供给机组，HG-104A/B互为备用，且均由电机驱动。

从油泵出来的油通过两台可以相互切换并列布置的油冷却器HE-104A/B冷却，再经过两台可以相互切换的并列放置的油过滤器HM-106A/B过滤后分成三股：

一股提供机组作润滑油；一

股作为调速器的控制油；另一股则通向空压机房顶的高位油槽HF-102。

在润滑油管线上有8个

蓄压器HD-102A-H,HD-102A-H可以平缓油压的波动。

事故油泵HG-103在两台润滑油泵都发生故障时或危急情况下向各润滑点供油。

1.2、空气压缩系统

氧化反应所需要的空气是在四级离心式压缩机中压缩的，压缩机的动力由蒸汽透平HC-103提供。

空气吸入口装有入口过滤器HM-101,当当过滤器压差PI-1121高报时需更换过滤块。

空气经空压机经过四级压缩后，压力达到1.65MpaG—/二三级出口的空气都需经过冷却

器和雾沫分离器分离，以保证下一段进口一定的温度、湿度。

压缩空气可由三种线路排出：

a提供到反应器和第一结晶器的反应空气。

b当供给到反应器的空气被切断的情况下，由FIC-1121和HM-103向大气放空防止小流量

运行时喘振。

c跨接管线联结到另一条生产线。

1.3、蒸汽凝液系统

蒸汽透平机HC-103既可以在通常下工作又可在没有尾气膨胀透平回收能量的情况下工作。

HC-103由S14/S5.3/S2.4蒸汽驱动，所有蒸汽直至被利用到真空状态。

正常情况下，HC-103的转速由S14蒸汽控制。

开车期间，因装置未发生S5.3及S2.4蒸汽，HC-103由S14蒸汽驱动，待反应器引发后，逐渐将S5.3/S2.4蒸汽引入蒸汽透平。

在大约0.035MPa（绝压）的压力下，离开透平机的蒸汽凝液进入抽真空状态的透平凝汽器HE-110,经过冷凝后的凝液进入热井，后经凝液泵HG-101A/B送至HE-303/HD-901。

HE-110系统所需的真空度通过蒸汽喷射泵HC-105/105A/B产生，其中HC-105仅在开车时使用，喷射动力为S10蒸汽，为了保证系统稳定，真空度被控制在0.06-0.085MPa。

1.4、尾气透平机系统反应器的反应尾气主要是进入尾气透平，进行能量回收。

从压力调节阀PV-1403A出来的尾气进入透平前先在加热器HE-405A/406A中分别用

5.3bar/10bar蒸汽加热至175C，然后，进入尾气透平一级入口进行膨胀做功。

尾气透平一级出来的尾气，再经过加热器HE-405/406分别用5.3bar/10bar蒸汽加热至175C，然后，进入尾气透平二级入口进行膨胀做功。

离开尾气透平的

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