PTA装置和工艺流程

李 明，马 强

（盘锦市应急管理事务服务中心，辽宁盘锦 124001）

1 PTA产品介绍

PTA 中文名为精对苯二甲酸,常温常压下为白色的晶体。其特性是无毒无味，是重要的大宗化工原料。PTA 的加工产物可以加工成长丝、短纤维、薄膜等。长丝能够制作成船舶缆绳、伞绳。短纤维是制作布料的原料。随着科学技术的发展，用PTA 为原料的高科技产品越来越多，不仅应用于食品的包装，而且在医药化妆品等非食品包装中也有广阔的前景。

2 PTA的工艺流程及原理

2.1 PTA生产的原理

二甲苯是生产精对二甲苯酸的原料，在催化剂Co-Mn-Br的作用下和特定的温度中发生液相氧化反应，产生粗对苯二甲酸,再加氢生产高纯度的精对二甲苯酸。

2.2 二甲苯的氧化反应

（1）将二甲苯氧化转化生成粗对二甲酸的转化率比较高，可以达到96%～97%。醋酸作为二甲苯的溶解液，醋酸锰、醋酸钴是这个反应的催化剂。四溴乙烷是二甲苯和空气进行催化氧化反应的促进剂。再通过结晶分离以及干燥，从而生成粗对苯二甲酸。

3 PTA的工业化生产方法

PTA 产生的工艺基本为两步法：①氧化，通过空气和对二甲苯发生氧化反应生成粗对二苯甲酸。②在高温高压下把粗对二苯甲酸溶解在除盐水中，在催化剂作用下，加氢除去其中的杂质，产生PTA。

3.1 氧化工艺简介

使用MPC 专用的液相催化氧化对二甲苯的工艺，TA 单元主要是通过预备进料、分离、氧化以及干燥和回收这4个步骤来完成的。基本的工艺流程是PX、溶剂、醋酸锰和醋酸钴催化剂以及TBE 助催化剂同时进到氧化反应器，空气和氧气的混合气体载流量控制下进入到反应器的底部，同时氧分析仪监视排气中氧的浓度。

反应塔底部的生成物能够连续排入浆料罐TD-203，同时底部有减压装置能够减压至常压状态。通过降压和闪蒸来实现沉淀出TA，把浆液打至离心机TM-300，分离出来的滤饼流入再打浆液罐TD300后送到螺旋真空过滤机TM301。事TA和母液分离，母液再进入系统中变成反应溶剂。TA 滤饼进入干燥机TM304内干燥后得到CTA，利用反应的排气或者氮气送到料仓TTK-400中。

3.2 结晶

系统一般有三个串联的结晶器，用途是：二次氧化降压，进一步的结晶、把不饱和蒸汽的水分去除。结晶的操作条件是：HD401 保证压力在1MPa，温度在187℃，停留时间25min；HD402保证压力在0.3MPa，温度在158℃，停留时间25min；HD403保证压力0.055MPa，温度92℃，停留时间30min；现实中只有很小一部分TA 从结晶器中分离出来，因为原料在结晶器中压力降低把水和溶剂进一步蒸发，从HD403排出的TA原料浓度达到43%。为了让原料中还没有氧化的中间产物进一步氧化，增加TA 的回收率。将HD401通入很少的空气使其二次氧化，流量保持在使其氧含量在2%～5%。这三个结晶器HD401、402、403都有搅拌器，保持浆液处在悬浮状态。为了降低输送管路发生堵塞的故障，把所有结晶器的传输管道的进出口都安装在规定的液位下面，并保证传输管道使用贴壁式阀门，调节阀选择脉冲开关式。为了使物料得到充分的结晶，要保证HD403压力在0.055MPa 下操作。

3.3 过滤

第三个结晶器的出料通过泵送至过滤机进料罐在被输送泵送至回转真空过滤机，真空过滤机要有备用设备，过滤机的母液和冲洗水先进入HD502罐，再通过泵HG502送至母液罐HD602。HD502 的气相通过凝汽器后送至真空泵HC501，过滤机的滤饼可以使用脱水剂来冲洗。真空系统由液环式真空泵、气液分离器、密封水冷却器以及密封泵构成。过滤机冲洗出来的料饼通过出料输送机和进料螺旋机进到干燥器干燥，干燥机均配有各自的风机系统。

3.4 干燥

CTA 通过蒸汽管干燥器去掉残存的醋酸溶剂，干燥器所使用的蒸汽压力是0.53 或1.0MPa，干燥器出口温度应大于120℃，出料的挥发成分低于0.3%，干燥后的TA 通过气流传送至中间产品储存仓，干燥剂中溢出的溶剂通过逆流的干燥气带出，干燥气体进入干燥器前，将其加热到104℃。在内部被溶剂的蒸汽加热到饱和，排气温度在107摄氏度上下。排出干燥器的气体中含有CTA，应将其送至洗涤机进行洗涤。干燥器出来的气体自他底部进入，被从HT601出来的醋酸溶剂逆流洗涤，洗涤器底部的物料通过物料泵送出分为两路，一路是作为循环液在塔中循环使用，另一路送到溶剂罐，泄放的部分气体通过排气系统被送入到常压吸收塔内。

3.5 溶剂回收

全部流程的低压气体，比如：储罐的排气，氮气等惰性气体的排气，吹扫所需的尾气，真空系统的排气和干燥机洗涤塔、真空机、安全阀等排放泄漏的气体都最后进入常压塔的底部，常压吸收塔由水洗段和酸洗段两部分组成。下面的酸洗段经酸喷淋回收排放的醋酸甲酯。

上面的水洗段同样经喷淋部分的共沸剂来回收排气的醋酸，废水喷淋量由FV1606控制。酸洗段和水洗段用烟筒型隔板隔开。酸洗段的斧液经HG608传送到HD602，其他作为酸洗循环液在使用。为控制醋酸甲酯通过脱水系统的流量，要使一部分气走脱水塔冷却器的旁路，最后从脱水塔脱水塔冷却器的接触器中重新混合来保证温度在正常范围内。在脱水塔的冷却器的接触器中，从脱水塔冷却器来的液体和旁路其他紧密结合，使气体和液体达到平衡，混合物出口温度正常值为78℃。冷凝负荷可以通过脱水塔冷却器来调整，来使装置的符合变化范围大的工况下，到共沸剂回收塔的气相流量依然稳定。所以要控制旁路的流量，维持从脱水塔到回收塔的气流稳定。

溶剂回收流程图

3.6 产品输送

（1）汽源输送

装置的中间产品粗对二甲苯酸和成品对二甲苯酸的传输均使用的是净化处理后的氧化反应的尾气。当做输送气的尾气先送到氧化铝干燥系统进行干燥，去掉其杂质和水分。

（2）汽源输送系统

系统把从干燥机出来的粗对苯二甲酸原料送到HF501，当出现设备故障等情况，能够将一条生产线的粗对苯二甲酸送到另一条生产线。干燥之后的粗对苯二甲酸经干燥器进入到螺旋输送器HP502，再进入螺旋下料器HP503，传送汽源在下料器底部把粗对二苯甲酸流化送至储料仓内。

3.7 精致单元

在氧化单元得到的TA，通过升温加压溶解到除盐水中，与氢气在装有催化剂的反应器中进行氧化还原反应。把主要的杂质4-CBA 除去，也能把其中的有色物质还原。再通过结晶、分离、干燥，最后得到纤维级标准的PTA 原料。

（1）进料准备

TA 经由料仓通过原料打浆罐螺旋输送器和旋转阀送到打浆罐中，浆料在多级加热器中诸暨加热。

（2）反应和溶解

在加热器中出来的物料，已经全部被溶解成澄清的流体。流体进入加氢反应器，加氢反应器中的压力为7.7MPa，温度为282℃。反应器内的氢气分压力是0.5-0.9MPa 左右。

（3）结晶

从加氢反应器出来的物料进入到串联到一起的结晶器内，进行逐步减压，同时水分逐渐被蒸发，温度降低，精对二苯甲酸析出。

（4）产品输送

结晶析出的PTA 经过离心分离、真空过滤以及压力过滤分离，再经过干燥器干燥，最后在风送气的作用下有三个去处：

a.正常情况下，在JM403出口去日料罐，再通过扬料罐送到大料仓或者小包装料仓。

b.如产品质量合格，但日料仓有故障，可直接送到大料仓。

c.当产品不合格时可送回到氧化料仓。

4 结语

PAT 的生产工艺非常复杂，上面的讲解只是把系统各个部分的主要工艺流程和主要设备进行了讲解，另外PTA 精致工艺电耗汽耗非常大，留给我们继续优化的地方还有很多。如果要彻底的了解PTA 的生产工艺流程最好的方法就是去实地考察学习，再配上本文的讲解就会对这套工艺有更加深刻的认识。