如何有效降低PTA产品的b值

张闻(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司 河南省洛阳市471000)

前言

洛阳石化PTA装置采用美国BP-AMOCO公司的专利技术，年设计生产能力22.5万吨，装置于2000年5月开始投料生产,装置经过3年运行，于2003年6月进行了扩能改造,年生产能力达到32.5万吨。随着负荷的提升，PTA的产品质量出现了很大波动，尤其是PTA产品中的b值明显上升，不但影响产品色度，还对后续生产造成影响。为了解决这一问题，本文分别通过氧化单元和精制单元操作中对PTA产品b值影响因素的研究分析，结合平时对工艺过程的摸索调整，寻求出优化PTA产品b值的途径，将b值控制在1.2以下。

一、影响PTA产品b值的因素

1.氧化单元的影响因素

(1)CTA的光学密度(OD值)

光学密度(OD值)是指用透光镜测量，是材料遮光能力的表征。美国Amoco的研究表明,CTA中的杂质与PTA产品中的杂质的增减速度成正比,并且大多数情况下,PTA产品的b值也随着CTA的光学密度一起改变且呈正比。表1是在实际生产中从氧化、精制质量分析台账中总结出的OD值与b值对应数据值。

表1 OD值与b值的对应数据

从表1中可以看出：实际生产中，CTA的光学密度与PTA产品中的b值确实呈正比，因此，我们可以通过控制氧化产品粗TA的光学密度(OD值)来控制PTA产品的b值。以下是影响CTA的OD值几个主要因素：

(2)氧化反应器的液位

在实际操作中，当反应器液位提高时，由于反应物在氧化反应器内的停留时间增加，反应更加充分,OD值相应降低，但与此同时副反应(如PX、HAC燃烧反应增加)产物的量也会增加，对OD值有较大影响，从而导致b值增加。

(3)氧化反应尾氧含量

一般来讲，当尾氧含量较低时，氧化反应系统会缺氧，从而造成OD上升；尾氧含量增加可提高PX的反应转化率，氧化产物中的4-CBA、OD值均会降低。但是，在实际操作中，若一味的提高尾氧含量，会使空压机的风量增加，造成成本提高，并且当尾氧含量过高，会造成过氧化反应，从而OD值增加，导致b值增大。

(4)氧化配料原子比

氧化反应中使用的催化剂为CO-MN-BR三元混合催化剂,正常情况下，当原子比增加，催化活性加强，会加快反应速率，降低4-CBA的量，OD值也相应降低，但同时这样也加剧副反应的反应速率，使副产物增多，使氧化产物的OD值增加。

(5)其他因素

氧化装置的负荷、系统的Na+、水含量、母液循环率均会对PTA产品的b值产生一定的影响。尤其是高负荷下，产品质量不易控制。如表2。

表2 高负荷下，PTA产品的b值统计

由上表可以看出，在高负荷的情况下，PTA产品的b值频繁超标，因此，在高负荷生产下，对生产工艺参数的调整尤为重要。

2.精制单元的影响因素

(1)进入加氢反应器的浆料浓度

在反应条件相对稳定时,进料浓度降低,有色杂质含量也会降低,这时氢化反应更能够趋于完全,因此，PTA产品的b值会有所降低。

(2)钯碳催化剂

由于加氢过程需要钯碳催化剂这一媒介来更快、更完全的反应，因此，催化剂的活性就尤为重要。催化剂在使用初期，几乎可以将4-CBA完全还原成PT酸；但随着催化剂的老化，转化率降低会使得PTA产品b值的增加。

二、降低PTA产品b值的措施

1.CTA产品OD值的控制

由于CTA的OD值与PTA产品的b值呈正比关系，因此，我们可以通过降低CTA的OD值的方法来优化b值，以下是降低OD值的措施。

(1)适当提高氧化反应器的液位

装置高负荷生产下，虽然提高液位能够降低OD值，但是过度提高液位会造成反应时间加长，副产物增多，严重时会造成反应气相“夹带”现象，堵塞气相换热设备。因此，通过追踪总结，适当提高反应器液位降低OD值。

(2)选择合适的氧化配料原子比

我们通过对氧化单元工艺参数记录以及氧化产品分析台账进行追踪统计，将氧化反应器的温度、液位、尾氧含量以及水含量进行恒定监测，分析出不同负荷下，原子比与OD值的关系，如图2。

图2 不同负荷下，原子比与OD值的关系曲线

从图中可以看出，不同负荷下，原子比与OD值的对应趋势基本一致。负荷24t时，原子比控制在0.62～0.66之间可有效降低OD值；负荷25t时，原子比控制在0.65～0.69之间可有效降低OD值；而在负荷较高达到26t时，原子比控制在0.68～0.73之间可有效降低OD值。

(3)控制好系统的水含量

装置高负荷生产下再对氧化单元工艺参数记录进行追踪统计时，我们发现系统的水含量对OD值的影响较大，表3为水含量与OD值的对应关系。

表3 水含量与OD值得对应数据

从上表可看出，系统水含量增大，OD值随之增加，因此我们把系统水含量控制在8.5～9的范围内，以便更好降低CTA的OD值。

(4)适当提高氧化反应器的尾氧含量

虽然提高尾氧含量能降低OD值，但是过度增加尾氧含量会使空压机能耗增加，严重时会导致反应器尾氧高联锁，因此，装置在高负荷的运转下，通过将尾氧由原来的3.5提高到3.8甚至逐渐到4.0，以便更好的控制OD值。

2.选择合适的加氢反应浆料浓度

由于低浓度的浆料反应更加充分，产品纯度也会相应提高。因此，当PTA产品b值出现较大波动时，我们可以通过稀释浆料浓度降低产品b值。

3.加氢反应器的操作

由于钯碳催化剂比较昂贵，更换比较繁琐并且当钯碳催化剂到了使用末期，催化活性降低，氢分压增大，加之反应器出料阀(PV525)阀位不易控制，常常会出现反应器液位压空现象。反应器液位压空对后期产品质量有极大影响，因此，这就要求中控盯表人员在操作上要更加的规范、谨慎、认真，避免误操作。通过前段时间对加氢反应器操作的优化，反应器液位压空现象大幅度减少。

总结

1.PTA产品的b值大小主要取决于氧化产物OD值,因此通过降低OD值使b值达到要求，通过OD值的变化趋势也可以预测到b值的情况。

2.精制工段加氢反应器的操作尤为重要，通过实践积累优化操作反应器生产波动，从而使产品质量得到提升。

3.由于影响b值的控制因素众多,因此应该全方面系统地综合考虑，通过上述措施，现所生产的PTA产品b值均小于1.2。

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