PTA与PET装置质量联动调优措施浅析

徐铭浩，翟立国

(1.天津大学 化工学院，天津 300350；2.中国石化天津分公司，天津 300271)



PTA与PET装置质量联动调优措施浅析

徐铭浩1，翟立国2

(1.天津大学 化工学院，天津 300350；2.中国石化天津分公司，天津 300271)

针对精对苯二甲酸(PTA)装置、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)装置的生产工况，讨论了PTA的色相b值、粒径、灰分对PET产品质量的影响，提出了PTA装置与PET装置联动调优的控制中心值及措施。结果表明：生产过程中调整PTA装置氧化单元、精制单元工艺参数，可将PTA的b值控制在0.5～1.1，PET产品b值控制在3.5～4.5； PTA的粒径主要影响PTA/乙二醇的浆料性质和酯化反应速度，实际生产操作中可通过控制结晶器压力、液位来调整PTA粒径，以PTA平均粒径175μm作为日常优化中心值，PET产品的b值控制在3.5～4.5；控制粗对苯二甲酸中灰分含量小于25 mg/kg，可保证PTA灰分含量小于6 mg/kg，从而保证PET产品质量。

精对苯二甲酸 聚对苯二甲酸乙二醇酯 灰分 粒径 色相

中国石化股份有限公司天津分公司化工部拥有精对苯二甲酸(PTA)装置及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)装置。PTA装置生产的产品是PET装置的主要原料，两套装置的产品质量紧密联系。在两套装置联动运行中，上游PTA质量对下游PET产品质量的影响一直是生产质量控制的重点。作者根据生产实践，分析了PTA产品b值、粒径、灰分对PET产品质量的影响，实现了两套装置的联动优化运行和产品质量的提升。

1 PTA及PET生产装置简介

PTA装置采用日本三井油化学株式会社专利技术，主要包括粗对苯二甲酸(CTA)和PTA两个工艺单元，主要以对二甲苯(PX)为原料，以醋酸钴、醋酸锰和四溴乙烷为催化剂生产PTA，原设计生产能力为250kt/a，经过两次扩产改造，现生产能力为340 kt/a。PET装置引进德国吉玛公司技术，分为14区、15区两条生产线，采用五釜流程，以PTA和乙二醇(EG)为原料，连续生产PET熔体，单线设计生产能力为300 t/d，后经过不断完善操作、优化工艺，目前PET装置负荷可稳定达到380 t/d。

2 PTA质量对PET产品质量的影响与控制

2.1 b值

b值是PTA产品的一个光学质量指标，反映PTA产品的黄色度，主要与PTA产品中的多环芳烃族黄色有机物有关[1-2]。PTA产品的b值与PET产品b值有直接的关系，原料PTA的b值升高，PET产品b值也会升高。生产中两者对应值见表1。

表1 PTA色相b值对PET切片b值的影响

Tab.1 Effect of blue b value of PTA on b value of PET chip

PTA色相b值PET切片b值0．542．90．613．00．773．30．823．50．963．71．103．81．684．32．184．8

为降低PET产品b值，调整PTA装置产出的PTA产品b值是一种有效手段。PTA产品b值与氧化单元、精制单元的工艺参数均有一定的相关性。氧化单元的主要影响因素有氧化反应温度、尾气氧含量、氧化反应停留时间等，主要表征参数用CTA的光透率来反映。根据美国AMOCO公司研究表明，CTA产品透光率增加5%，PTA产品b值下降4%。精制单元的主要影响因素是加氢反应压力、反应负荷、钯碳催化剂的应用周期等。实际生产中，PTA产品b值控制在0.5～1.1，PET产品b值控制在3.5～4.5。

2.2 粒径

PTA粒径的测定方法主要有振动筛和激光法两种。振动筛测量的结果重复性较差，且只有几个不同筛目的筛子；激光法能够得到PTA的完整粒径分布。生产实践中发现，PTA平均粒径与PET产品的b值有一定对应关系，见表2。PTA平均粒径越小, PET的b值就越大，这是因为带黄色基团的杂质与PTA共结晶并吸附在PTA颗粒表面所致, PTA颗粒越小,单位质量的PTA 表面积越大,吸附的带黄色基团的杂质就越多,PTA的b值就越大，从而引起PET产品b值的升高。实际生产操作中可通过提高结晶器压力、液位来提高PTA产品粒径，以激光粒度仪分析方法为手段，控制平均粒径175 μm(筛分法在140 μm)作为日常优化中心值，波动范围为±10 μm，得到的PET产品b值可控制在3.5～4.5。

表2 PTA平均粒径对PET产品b值的影响

Tab.2 Effect of PTA average particle size on b value of PET

PTA平均粒径/μmPET切片b值109．64．3122．84．4135．64．5168．74．2173．23．9174．94．0187．93．6207．23．9

PTA平均粒径对PTA/EG浆料的浆成性和酯化反应速度有较大影响。PTA平均粒径偏小时，在同样的浆料摩尔比和温度下，PTA/EG浆料黏度和密度增大，表现为浆料罐搅拌电流增大，浆料输送难度增加；PTA，EG酯化反应时，若PTA粒径小，则其比表面积大，与EG的接触面积大，溶解、反应速度快，从而导致酯化转化率提高，PET的聚合度下降，影响PET的黏度。生产实践表明，当PTA平均粒径由175 μm 降到95 μm时，酯化转化率提高了1.2%，通过提高酯化反应温度、PTA/EG摩尔比可有效实现PET聚合度的控制。PTA粒径分布也是影响PTA/EG浆料性能的重要因素，若PTA的粒径分布不均匀，则PTA在EG中溶解速度差别大，影响PET产品的质量稳定性，实际生产中需要通过调整酯化温度、PTA/EG摩尔比来进行控制。

2.3 灰分含量

灰分含量为PTA产品中不可燃烧的金属等无机化合物含量之和，灰分含量过高会使PET生产中过滤器寿命缩短和喷丝板堵塞，从而增加PET装置生产的运行成本与维修成本。

另外，灰分含量对PET产品色相也有很大的影响，当灰分中的特种金属如铁的含量大于GB/T 30921.1—2014规定的产品质量指标1 mg/kg时，将严重影响PET产品色相，这是因为铁等金属在PET的缩聚反应过程中是熔体降解反应的催化剂，铁含量增多将使断链逆反应加速，熔体黏度下降，副产物增多，影响PET产品色相，尤其是PET切片的b值升高。

生产中通过控制CTA中灰分含量小于25 mg/kg来保证PTA中灰分含量小于6 mg/kg，得到PET产品b值控制在3.5～4.5。控制手段有：降低氧化单元溴催化剂添加量，减少溴腐蚀；控制CTA的洗涤酸量与CTA质量比大于0.285，充分回收钴锰催化剂；控制氧化单元干燥机TM-304出料温度在142 ℃以上，保证CTA产品中的醋酸质量分数小于0.2%，减少PTA单元腐蚀。另外，PTA装置的碱洗也会将钠离子带入产品，一般认为也是对聚酯装置有较大影响的金属杂质。

3 结论

a. 通过PTA及PET装置的联动调优，可平稳控制PTA产品b值、粒径、灰分等指标，PET产品的b值控制有较大改善，PTA，PET产品质量均有所提高。

b. PTA装置与PET装置上下游紧密联系，确定调优方向后，通过工艺控制达到了质量控制的目标，两套装置联动调优效果明显。

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Preliminary analysis of quality optimization linkage control of PTA and PET plants

Xu Minghao1, Zhai Liguo2

(1.SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300350; 2.SINOPECTianjinCompany,Tianjin300271)

The effects of the b value, particle size and ash content of purified terephthalic aicd (PTA) on the quality of polyethylene terephthalate (PET) were discussed based on the operation situation of PTA and PET plants. The set values and measures of the quality optimization linkage control were put forward for PTA and PET plants. The results showed that the b value of PTA and PET could be controlled as 0.5-1.1 and 3.5-4.5 respectively, by adjusting the process parameters of oxidation and refining units; the particle size of PTA dominantly affected the properties and esterification rate of PTA/ethylene glycol slurry, which could be adjusted by controlling crystallizer pressure and liquid level; the b value of PET could be controlled as 3.5-4.5 when the average particle size of PTA was decided as 175 μm for daily optimization; and the PET quality could be guaranteed when the ash content of PTA was controlled below 6 mg/kg by controlling the ash content of crude terephthalic acid below 25 mg/kg.

purified terephthalic acid; polyethylene terephthalate; ash content; particle size; hue

2016- 06- 08； 修改稿收到日期：2016-11- 09。

徐铭浩(1996—)，男，研究生，主要研究方向为化学工程。E-mail：dgqxmh2008@126.com。

TQ340.63

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1001- 0041(2016)06- 0068- 02