石化万吨PTA投产总结

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石化90万吨/年PTA投产总结

一、前言

PTA生产工艺技术自19__年开发成功，经过众多厂家的共同努力，已经得到了飞速的发展，PTA产品也已取代DMT成为聚酯的主要原料。降低装置的能源、物料消耗，提升装置产能是PTA各专利厂家关注的重点。PTA的生产技术由最初的高温高压逐步发展到中温中压、低温低压，单位产品的物耗得到了大幅度的降低。新的单元技术和设备的开发和成功运用，也使得PTA的单线产能得到了大幅度的提升。由于PTA生产工艺的特殊性以及对设备的苛刻要求，我国从70年代末引进PTA生产线以来，到目前为止，已建有10多套装置，这些已建装置采用的都是成套引进技术，PTA技术国产化成套开发虽已开展相关的研究工作，但目前还没有实际用于装置建设。

公司系国务院批准成立的中外合资大型石化企业，注册资本2.6亿美元，占地41.55公顷。公司位于厦门海沧南部XX，于20__年10月奠基，20__年10月装置完工并投入试生产，20__年2月装置达到90万吨设计产能。翔鹭石化90万吨/年PTA技术的开发及成功应用，引领了PTA领域的发展潮流，使PTA技术进步特别是装置的规模产能跃上了一个新的台阶。

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本文简述了90万吨/年PTA生产工艺开发的关键技术，提出了设计思路和解决方案。

二、90万吨/年PTA工艺技术开发介绍

1、工艺简述

P_以醋酸为溶剂，在Co-Mn-Br三元催化剂的共同作用下和空气中的氧气反应，再经结晶、分离、干燥等单元，得到中间产品CTA。CTA溶于高温高压的水中，流经Pd/C固定床的反应器，进行加氢还原反应，进一步除去杂质，再经结晶、分离、干燥等单元，最后得到纤维级的PTA产品。CTA工序主要由反应配料、氧化反应、结晶、分离、溶剂脱水、干燥、粉体输送组成。PTA工序主要由浆料配配制、加氢、结晶、分离、干燥、粉体输送组成。

1．1、氧化反应器

氧化反应系统是PTA生产工艺最核心的技术，氧化反应所选用的工艺条件及设备是不同PTA专利的主要特征。90万吨/年PTA技术的氧化反应系统设置了二台反应器，根据反应动力学和反应器内传递规律的研究，对氧化反应器进行了优化设计工作，开发了独特的氧化反应搅拌器。针对反应器内的物料流动和产物浓度梯度分布，对反应器

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的内部结构和各出料位置也进行了优化设计，保证了反应器在不同负荷条件下的P_氧化反应的高收率和原物料的低燃烧。新型氧化反应器及搅拌器分别在7万吨/年、15万吨/年、35万吨/年装置上进行了试验运行，进而进行放大设计，经90万吨/年的装置实践应用，证明了本技术的氧化反应器设计有很强的操作稳定性和非常大的操作弹性。

1．2、溶剂脱水单元

溶剂脱水是PTA生产工艺中的关键技术之一，溶剂脱水系统的运行状况好坏，对装置运行的能耗和物耗水平有很大的影响。本技术采用了先进的共沸精馏技术，选用根据PTA生产特性和共沸剂对共沸精馏分离效果的影响，选择了适宜的共沸剂（醋酸异丁酯-IBA）。通过对精馏过程的模拟计算，详细研究了回流比、理论板、进料位置、进料温度和浓度对共沸精馏过程的影响，获得了对PTA实际生产过程具有指导意义的较佳工艺操作参数和精馏单元各塔所需的基础设计数据。脱水塔实际运行结果表明，该塔具有很好的稳定性和经济性，脱水塔的加热能源耗用每吨产能仅需0.64吨（5kg/cm2）蒸汽，塔顶的醋酸含量小于0.01%（wt%）。

1．3、粉料输送

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CTA、PTA产品的粉料输送系统我们选择了浓相输送系统，利用氧化反应副产尾气，作为输送气源，节约大量氮气，同时浓相输送系统也降低了输送管径，节约了大量设备投资。在防止管路堵塞方面，该系统采用了特殊的自疏通设计，投产运行三年来，未发生管路堵塞现象。为保证PTA成品的质量，设置了催化燃烧单元，用于保证PTA产品输送气的质量。

1．4、PTA加氢反应器

加氢反应器是影响PTA生产产品质量的关键设备之一，不同专利公司对同等生产能力的加氢装置，采用的设备尺寸不同，这都是出于对加氢反应机理和动力学的理解有差异。本技术通过对加氢反应动力学和固定床传递规律的研究，优化设计了加氢反应器的结构和内部构件，加氢反应触媒床的独特设计，提高了Pd/C催化剂的利用率，在Pd/C催化剂较低的加入量情况下，保证了不同负荷下的CTA浆液与H2及催化剂的足够的接触反应时间，实际运行结果表明，该加氢反应器具有良好的稳定性和较高的操作弹性。

1．5、结晶单元

结晶器的设计，基于对结晶动力学的研究，用合适的停留时间、搅拌强度以期得到理想的晶体粒径，从而得到操作和产品的稳定性。通过对连续串联的结晶器停留时间、温度、压力的优化调整，浆料中

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晶核的充分生长，较大的平均粒径保证了分离连续运行周期，也为稳定的产品质量提供了保证。

1．6、产品分离单元

在产品的分离单元，除了传统的真空过滤、压力离心外，本技术还开发应用了不同型式的压力过滤单元。传统分离设备关键在于单台能力的提升：CTA/PTA真空过滤机单台设计能力为45万吨/年，压力离心机单台的设计能力为20万吨/年。压力过滤机的开发及成功应用，为本技术进一步优化操作、节能降耗、稳定产品质量提供了新的有效途径。

1．7、控制系统

本技术在DCS设计中，首次在PTA领域采用了先进的现场总线技术，优化了操作管理，节省了投资及维护成本。

1．8、能源网络优化设计

装置的设计中，对全装置的能源网络进行了优化设计，合理地使用各级能源，装置副产能源得到了充分的利用，单位产品的能耗达到了业界的先进水平。

二、环保设计

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多种环保技术的采用，完善的环保设施使装置的环保水平上了一个新的台阶。主要的环保技术有：

2．1、先进的尾气洗涤系统设计，根据被洗涤吸引的物料组分特性，采用了高效率的塔板和强化洗涤工艺，保证了吸收洗涤效果，有机物得到了最大限度的回收利用，同时也节省了洗涤剂的用量。经洗涤后的尾气中有机物浓度远低于环保的相关标准。同时，对安全阀可能的泄压排放，也设计了可靠的保护系统，在事故状况时也能确保对环境的保护。

2．2、开发了独特的醋酸甲酯（MA）控制和利用技术，使反应系统中的醋酸甲酯浓度得到了有效的控制，降少了排放尾气中的MA含量，在保护环境的同时也使得装置的醋酸耗用得到降低。

2．3、引进了先进的尾气净化设计（RTO），RTO可将废气中有机物去除90%以上，该技术充分利用了尾气燃烧产生的热能，大大节省了运行费用。

2．4、CTA生产过程部分母液需要排出处理，而母液中含有近2%的TA，本技术设立了CTA母固回收系统，可大大改善薄膜蒸发器运行工况，不但可降低生产成本，而且也降低了废水处理的负荷。

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三、技术开发的创新点

回顾90万吨/年PTA技术开发到应用，需要解决的问题有很多，因是世界上最大产能的装置，同时也有专利的制约，难以参考现有技术，故主要从以下几方面进行了创新设计：

3．1、基于P_氧化反应机理、反应动力学、产物浓度分布的研究，创新设计了氧化反应器；

3．2、研究了不同搅拌器式型混合和分散性能，设计了独特的氧化反器搅拌器；

3．3、针对加氢反应动力学和固定床流体传递的规律，优化设计了加氢反应器；

3．4、工艺流程、物料平衡、热量平衡的全新设计；

3．5、解决了从小试、中试、到最终设计的工程放大效应问题；

3．6、新型压滤机系统等新的单元技术开发应用；

3．7、大型设备的开发应用如干燥机、搅拌机、过滤机、离心机、旋转阀、钛制热交换器、高速泵等；

3．8、现场总线控制技术的应用。

四、结语

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90万吨/年PTA装置技术，经近三年来的运行实践证明是可行的，装置有较完善的安全、环保设计，PTA产品质量符合行业标准规范，装置的能物耗指标达到了行业的先进水平。因装置产能规模大，没有现成的参数可以参照，装置的操作正在进一步优化中，装置的潜力很大，随着操作人员的熟悉度提升和进一步优化改善，90万吨/年PTA的技术在产能规模、能源物料指标等方面将会显示出更加巨大的优势。