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1、年产60万吨精对苯二甲酸（PTA）工段设计摘 要PTA是一种化工原料，从原油经过一系列工序提炼而出，主要用于制造涤纶等化工产品。PTA是精对苯二甲酸（Pure Terephthalic Acid）的英文简称，在常温下是白色粉状晶体, 无毒、易燃，若与空气混合，在一定限度内遇火即燃烧。PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，PET)。生产1吨PET需要0.850.86吨的PTA和0.33-0.34吨的MEG（乙二醇）。聚酯包括纤维切片、聚酯纤维、瓶用切片
2、和薄膜切片。国内市场中，有75的PTA用于生产聚酯纤维；20用于生产瓶级聚酯，主要应用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装；5用于膜级聚酯，主要应用于包装材料、胶片和磁带。可见，PTA的下游延伸产品主要是聚酯纤维。关键词: 精对苯二甲酸 氧化单元 氢精制单元Annual output of 600,000 tons of purified terephthalic acid (PTA) Section of DesignABSTRACTPTA is a chemical raw material, refined from crude oil out through a series of proc
3、esses, mainly for the manufacture of polyester and other chemical products. PTA is the PTA (Pure Terephthalic Acid) the title, and at room temperature is a white crystalline powder, non-toxic, flammable, if mixed with air, within certain limits in a fire that is burning.PTA is an important staple of
4、 organic material, widely used for chemical fiber, light industry, electronics, construction and other aspects of the national economy. Meanwhile, PTA application and relatively concentrated, more than 90% of the worlds PTA for the production of polyethylene terephthalate (referred to as polyester,
5、PET). Production of 1 ton of PET needs 0.85-0.86 tons of PTA and 0.33-0.34 ton MEG (glycol). Including fiber polyester chips, polyester fiber, bottles and films with slices slices. The domestic market, 75% of the PTA for the production of polyester fiber; 20% for the production of bottle grade PET,
6、mainly used in a variety of drinks, especially carbonated beverages; 5% for film grade PET, the main application in packaging materials, film and tape. Visible, PTA is the downstream extension of polyester fiber products.Keywords: PTA Oxidation unit Hydrogen purification unit目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.
7、1PTA的基本概述11.2PTA市场供需分析11.2.1生产能力和产量11.2.2 PTA生产企业21.2.3世界PTA新建及扩建计划31.3消费量和消费结构41.4贸易状况51.6价格现状及走势分析71.7国内PTA市场分析81.71产能和产量81.72国内消费现状及消费预测102 设计任务113 生产方法123.1生产能力和年操作时间确定123.2产品方案和产品规格123.2.1产品方案123.2.2产品规格134 工艺技术和设备方案134.1工艺技术的比较和选择134.1.1国内外工艺技术状况134.1.1.1概述134.2 BP-Amoco工艺144.2.1 Invista工艺154.
8、2.2日本三井油化(MPC)工艺154.2.3 Eastman-Lurgi工艺154.2.4因特奎萨(Interquisa)工艺164.3优化氧化反应条件164.3.1改善加氢精制反应条件174.3.2增大母液循环，降低原料和能量消耗174.3.3 PTA母液固体回收利用174.3.4节能改进174.3.5优化工艺、改进设备184.3.5.1改进氧化反应器184.3.5.2工艺流程改进184.3.5.3提高仪表控制水平184.3.5.4工艺流程的对比194.4工艺技术方案的选择244.5工艺概述、流程及消耗定额244.5.1工艺概述244.5.2工艺流程274.5.2.1氧化工段274.5.2
9、.3辅助系统工艺说明345 工艺设备技术方案395.1概述395.2关键设备选择395.3主要设备一览表416 原材料、辅助材料及燃料供应686.1原材料和辅助材料供应686.1.1主要原料PX供应686.2原材料和辅助材料规格686.2.1PX规格686.2.1.1对二甲苯规格686.2.1.2氢气规格696.2.1.3醋酸规格696.2.1.4共沸济规格706.2.1.5加氢催化剂（钯碳催化剂）707 自动控制727.1概述727.2设计范围727.3生产装置对自动控制的要求728 控制系统及仪表选型748.1控制系统748.2检测仪表选型原则748.3主要的检测及控制方案758.3.1主
10、要的检测方案758.3.2主要控制方案758.3.2.1TA工段的主要控制方案758.3.2.1.1PX进料与溶剂混合配比控制方案758.3.2.1.2溶剂脱水塔位置计算控制方案758.3.2.1.3空压机的防喘振控制方案768.3.3结晶器的压力分程控制方案778.3.4压力离心机冲洗水与进料的比值控制方案77参考文献79谢 辞811 绪论1.1PTA的基本概述精对苯二甲酸（PTA），相对分子量为166.13，结构式HOOCC6H4COOH， 实际尺寸 在常温下是白色粉状晶体，无毒易燃，若与空气混合在一定限度内遇火即燃烧。高纯度对苯二甲酸PTA与乙二醇(EG)缩聚得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(P
11、ET), 还可以与1,4-乙二醇或1,4-环己烷二甲酸反应生成相应的酯，主要用于生产聚酯。而聚酯纤维是合成纤维最主要的品种，在世界合成纤维总产量中占将近80的比例，在中国以聚酯为原料生产的聚酯纤维已经在合成纤维总产量中超过了80的比例。加之聚酯还用于生产非纤维产品非纤产品消耗的PTA的数量近来增长迅速，非纤维领域聚酯的用量持续增长，目前产品主要用于与乙二醇酯化聚合生产聚酯切片长短涤纶纤维，广泛用于纺织，此外聚酯还用于电影胶片、涂料、油漆及聚酯塑料的生产。PTA的应用比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯，其它部分是作为聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚对苯二甲酸丁二醇酯
12、（PBT）及其它产品的原料。1.2PTA市场供需分析1.2.1生产能力和产量八十年代，世界PTA生产地主要集中在北美、日本、欧洲和沙特等地区。进入九十年代以后，随世界聚酯生产中心向亚洲转移，世界PTA最大生产中心已由亚洲所取代。2002-2009年随着世界PTA需求量的增长，其生产能力和产量以年均10.4及8.5%的速率增长。据统计，2009年全世界PTA的总生产能力约为4283.3万吨，其中：北美536万吨，西欧277.5万吨，北美536.0万吨、中南美25.5万吨，中东114.5万吨，亚洲3304.3万吨。产量约3766.7万吨, 设备开工率87.9%2009年世界PTA的产能和产量见表1
13、.1-1。2009年世界PTA产能及产量状况（万吨）地区产能产量设备开工率,%亚洲3304.32851.486.3中东114.593.681.7北美536.0517.796.6中南美25.525.5100.0西欧277.5258.092.9其他25.520.580.4世界4283.33766.787.91.2.2 PTA生产企业目前亚洲地区是世界PTA最主要的生产基地，北美和西欧产能远远低于亚洲，2009年三地PTA产能分别占世界总产能的77.1%、12.5%和6.5%。截至2009年末，世界大型PTA产能在100万吨/年以上的生产企业约有13余家，其中BP、台塑集团、信诚工业、中国石化集团和
14、东帝士集团等前5家企业的PTA生产能力总和约占世界PTA总生产能力的40。见表1.1-2。2009年世界主要PTA生产企业序号公司名称生产能力（万吨年）1BP732.62中国石化集团318.43台塑集团270.04信诚集团201.05东帝士集团182.46浙江华联三鑫石化公司180.07Grupo Alfa175.68三井化学167.39三菱化学158.310厦门翔鹭石化公司150.011浙江逸盛石化公司120.012韩国湖南化学100.013道达尔100.014三星集团89.015台湾远东纺织88.516其他1250.2总计4283.3上述PTA生产厂家中大型跨国公司多拥有自己的专利技术，在
15、亚洲、欧洲和北美等地区建有独资或合资企业，且规模较大。 2009年BP公司PTA生产能力约为773万吨，较2006年增加10万吨，同比增加1.4，多年高居世界首位。 2009年中国石化集团PTA产能维持在约318万吨，位居世界第二，约占世界总产能的7.4。今后几年，中石化下属企业PTA扩建及新建装置不多，所占比例将逐年下滑。除BP外，世界主要PTA生产企业绝大多数集中在亚洲，中国、中国台湾省、日本、印度及韩国等国家及地区。1.2.3世界PTA新建及扩建计划20082011年，世界PTA新增产能约474万吨，主要新增生产能力来自亚洲、美洲、西欧及中东欧地区，如亚洲地区我国将新增760万吨/年、印
16、度新增90万吨/年、韩国和中国台湾省新增58万吨/年及40万吨/年产能年。20082011年世界主要PTA新建和扩建计划（不包括我国）见表1.1-3。 20082011年世界主要PTA新建和扩建计划（不包括中国）时间生产企业国家/地区新增产能(万吨/年)2008年Tao Kwang Industrial韩国57.7台湾化学纤维公司中国台湾省40.0Temex墨西哥22.5伊斯曼化学美国15.0BP Chembel比利时25.0小计160.22009年MCC TPA印度90.0伊斯曼化学美国15.0BP Chembel比利时15.0小计120.02010年PKN Orlen波兰15.0Petro
17、quimica Suape巴西64.0小计79.02011PKN Orlen波兰45.0Artenius Sines PTA葡萄牙70.0小计115.0合计474.21.3消费量和消费结构2009年世界PTA的消费量约为3766.7 万吨，其中：亚洲2793.4万吨，占世界总需求的74.2；北美 456.5万吨，占12.1；中南美50.4万吨，占1.3%；西欧261.3万吨，占6.9；中东95.3万吨，占2.5。目前，世界PTA绝大多数用来生产聚酯，2009年用于生产PET的PTA达到3716万吨，占PTA总消费量的98.7，而用来生产PBT及PTT的比例仅占0.6%，其他用途占0.7。亚洲地
18、区PTA绝大多数用来生产聚酯，2009年PBT对PTA的需求量约为20.7万吨，PTT对PTA的需求量约为1.1万吨，其余99%用于生产聚酯，其他用途较少。2009年，北美地区PTT对PTA需要量为4.4万吨，暂无PBT对PTA的需要，约94.7用于生产聚酯，约4.3PTA用于其他用途。近年西欧地区消费PTA基本全部用于生产聚酯，2009年西欧地区消费PTA约261万吨，较2006年增加约14万吨。2012年，预计世界PTA消费结构变化不大，用于生产PET的PTA仍占PTA总需求量的98以上，略低于2007年所占比例；而用于PBT及PTT的比例略有上升。今后几年，亚洲地区PTA消费结构与世界相
19、同，预计2012年，用于生产PET的比例较2009年将下降0.2个百分点，而用于PBT及PTT的PTA分别达到31万吨及5万吨，所占比例略高于2009年。2012年，预计北美地区用于生产PET的比例与2009年持平，而用于生产PTT的PTA将增加到10万吨，所占比例将提高0.6个百分点。目前西欧地区PTA基本多用于生产聚酯，预计今后几年消费结构仍将维持现状。1.4贸易状况2009年世界PTA主要贸易量约为2217万吨，其中进口量约为1063.9；出口量约为1153.2，近五年贸易量年平均增长率达到10.5%。主要贸易量主要集中在亚洲地区，2009年进口量和出口量分别占世界进出口总量的72.7及
20、73.4，进口所占比例较2006年下降4个百分点，而出口所占比例则提高约1.5个百分点；西欧地区进出口量约占世界进出口总量的17.5及15.9，进口所占比例较2006年提高约1.3个百分点，而出口所占比例则下滑约1.7个百分点；北美地区进出口量仍不大。世界各地区PTA贸易量相对较平衡，中南美及中东欧为主要净进口地区，净进口量为4052万吨；北美及亚洲为净出口地区，净出口量为5861万吨，而西欧和中东地区贸易基本平衡。表1.1-4 示出2009年世界PTA贸易状况。 2009年世界PTA贸易状况地区出口量，万吨进口量，万吨亚洲838.4780.4中东35.737.4北美96.235.0中南美-2
21、4.9西欧182.9186.2世界1153.21063.9从近几年世界PTA的贸易趋势来看，亚洲地区贸易量占世界总贸易量的比例逐年上升，西欧及北美地区均呈下降趋势，但各地区的贸易相对较为平衡，如亚洲和西欧地区虽然进出口贸易量较大，但多为区域内贸易。1.5需求预测20022009年，世界PTA产能由2613万吨增至4283万吨，产量由2506万吨增至3767万吨，需求量由2511万吨增至3767万吨，年均增长率分别为10.4、8.5及8.4；而同期用于生产PET的PTA也由2478万吨增至3716万吨，增加了1238万吨，年增长率达到8.4。今后几年，世界PTA行业仍将快速发展，但增速将低于前几
22、年，主要动力仍来自下游聚酯需求的增长，其他下游产品PTT和PBT由于工业化起步较晚，虽然增长速度较高，但需求量仍较少。预测到2012年，世界PTA的产能及需求量分别达到 5924 万吨及4829万吨，2017年分别达到6632万吨及5911万吨，供需增量主要来自亚洲，中东、中东区，西欧及中南美洲也有部分增量。见表1.1-5。20022017年世界PTA供需状况及预测项目实际，万吨预测，万吨增长率， %2002200720122017020707121217产能261342835924663210.46.82.2产量25063767482959118.55.14.1需求量251137674829
23、59118.45.14.1今后几年,虽然北美及西欧的产能也有所增长，但增速较慢；中东地区今后的供应也将略有增加，但该地区需求将快速增长，缺口明显增加。近几年，随着聚酯瓶等非纤维行业的发展，日本市场对PTA的需求量不断增长，纤维行业的需求量却因中国等国的纤维进口量的不断减少，而呈现逐渐减少趋势。就竞争力而言，随着今后亚洲其他国家PTA装置的新建，特别是中国采用最新技术的大规模装置不断建设，使日本PTA的出口受到很大冲击，竞争力较差的小规模装置将被迫停产。三菱化学已经在2002年9月废弃了松山工厂的14万吨/年PTA生产装置。韩国受90年代纤维生产快速增长的影响，PTA装置不断进行改扩建，在199
24、596年达到高峰。但是，韩国的纤维生产行业由于人工费用的上涨、设备的老化，难以与实力不断增强的中国纤维行业形成竞争，丧失了国际竞争力。另外韩国国内织布厂、服装厂相继倒闭，导致纤维需求量减少。尽管非纤维用途的需求仍然坚挺，但纤维行业方面的需求量今后将会进一步减少。因此韩国今后将不得不继续保持对PTA大量出口的态势。同时一些老化设备将逐渐停产。中国台湾省长期以来，纤维产业以向中国大陆出口获得顺利发展，80年代90年代前半期成为岛内的重要产业。但是，进入90年代，台湾产业的重心转向电子产业、半导体，再加上纤维行业人工费用的上涨，以及98年下半年中国政府加大反走私力度，使台湾纤维行业受到很大的冲击，需
25、求量降低，各纤维公司的股票大跌，经营陷入困难状态。2002年以来虽然台湾新建FCFC产50万吨的3号装置和Capco（中美和）年产70万吨的6号装置，但今后由于岛内需求低迷，出口到大陆的产品必将会更多。但是，与大陆本地生产PTA的成本相比较，从台湾出口到大陆PTA并不占优，随着国内PTA自给率的不断提高和老装置的不断改扩建，台湾PTA市场前景不容乐观。90年代中叶，东南亚经济高速增长，纤维产业也不断增长，PTA的本地化生产日益提高。90年代后半期，印度尼西亚、泰国、马来西亚相继新建了PTA工厂。特别是1996/97/98年三年间的大量扩建，使东南亚由PTA的进口国转变成出口国。特别是在纺织、缝
26、制、染色方面具有竞争力的印度尼西亚，随着亚洲金融危机结束后本国货币贬值，反而增强了其出口竞争力。近年来，随着中国纤维出口量明显增长，设备陈旧、竞争力较差的东南亚纺织、制衣企业正无奈地退出。中长期预计东南亚PTA的需求将缓慢增长。印度、巴基斯坦的聚脂棉混纤维的生产不断扩大，从本国巨大的潜在市场来看，预计今后PTA的需求将会稳步增长。印度在2003年中期开始再次转为PTA进口国，巴基斯坦的进口量也有逐年增加的倾向。预计两国今后的内需年增长率将在10%左右。.1.6价格现状及走势分析由于受国际原油价格的影响，20042009年上半年国际PTA价格一致处于动荡之中，远东PTA价格一直在8501 000
27、美元/吨波动，2008年的7月份价格虽曾一度升至1165美元/吨，但很快就逐月下滑，11月最低至554美元/吨。由于PTA与上游的石油、PX之间存在较高的价格相关性。因此石油上涨将带来成本向下游的转移，直接造成PX的成本增加，从而影响PTA的价格。表1.1-6表示出20042008年五年间国际市场原油、PX和PTA的价格关联。20042009年 国际市场原油、PX和PTA的价格关联 年份布伦特原油价格美元/桶东南亚PX价格美元/吨远东PTA价格美元/吨200438.2822817200554.17924805200665.311178890200772.501150879200897.4511
28、808971月92.1511268582月94.8211428823月103.4812839724月111.8713039775月122.50139910226月132.47162011527月134.47161911658月113.70140010639月98.31117487810月72.5282064211月52.7060855412月40.426645971.7国内PTA市场分析1.71产能和产量我国PTA的生产起始于1982年，中石化北京燕山石化公司从国外引进PTA技术建成3.6万吨年的生产能力，由于设备老化和没有达到经济规模，缺乏竞争力，该装置于1998年停产，结束了中国第一套引进
29、装置的历史使命。之后，上海金山石化、扬子石化等公司开始陆续引进技术建设PTA装置。在过去的10年中，我国PTA的生产发展迅速，1997年国内PTA产能达到160.0万吨/年。从2002年开始，随着国内聚酯行业飞的速发展，20022009年我国PTA需求大幅增长，中国石化仪征化纤股份公司、珠海碧阳化工有限公司、浙江逸盛石化公司、浙江华联三鑫石化公司及厦门翔鹭石化公司等企业PTA新建和扩建项目投产，使得国内PTA的发展进入了一个飞跃期。到2009年，国内PTA的总产能已达1195.9万吨/年，19972009年的产能年均增长率为20.1%。产量为1150万吨。截至2009年底，我国大陆地区主要的P
30、TA生产企业有15家，最大的企业是浙江华联三鑫石化有限公司；翔鹭石化企业（厦门）有限公司是目前国内PTA第二大生产企业；珠海碧辟化工有限公司排名第三。2009年我国PTA生产企业见表1.1-7。2009年我国PTA生产企业情况（万吨/年）生产企业产能备注浙江华联三鑫石化有限公司1802005年、2006年、2007年共三期投产翔鹭石化企业（厦门）有限公司1502003年投产，2004年增30万吨/年，2005年增30万吨/年珠海碧辟化工有限公司1452003年投产，2008年扩容中国石化扬子石化有限公司1251989年投产，2006年增45万吨/年浙江逸盛石化有限公司1202005年投产，20
31、06年底增60万吨/年中国石化仪征化纤股份公司95.91995年投产，后陆续改扩建中国石油辽阳石化分公司801996年投产，2007年初增53万吨/年亚东石化（上海）有限公司602006年初投产宁波三菱化学有限公司602007年初正式投产台化兴业（宁波）有限公司602008年投产其他120合计1195.9近年，随着生产能力的快速增长，我国PTA生产格局也发生了明显变化，中外合资企业市场占有率超越中国石化集团居首位，地方国有企业及地方民营企业生产能力也快速增长。2008年由于下游需求低迷，我国PTA进口量出现大幅下降，约为594.1万吨，较上年下降15。我国PTA进口来源地较为集中，主要为周边国
32、家的韩国、台湾和泰国等，以一般贸易进口。近年来，随着我国聚酯出口量的大幅增加，部分出口企业采取进料加工贸易方式进口PTA，使得进料加工贸易方式所占比例逐年大幅增加。在进口PTA的国家中，来自泰国的PTA进口量在经历了连续快速增长之后，当年出现大幅下降，约为59.1万吨，同比下降51，所占比例也由2007年的17.2下降至9.9；而来自韩国的PTA逐年提高，2008年达到330.6万吨，较上年增加33.1万吨，同比增长11. 1，所占比例也由25.8提高至29.1；另外，来自日本和中东地区的伊朗和沙特的PTA进口量明显减少，尤其日本进口量呈逐年减少态势，由2006年的49.1万吨下降至2007年
33、的16.6万吨，所占比例由7下降至2.8。2008年我国PTA进口主要集中在浙江、江苏和上海市东南沿海地区，与这些地区是我国聚酯生产基地相适应。上述三省市进口PTA的数量分别占我国进口总量的45.6，37.2及8，其中浙江省和江苏省所占比例较2007年分别提高了0.8和1.3个百分点，而上海市则下降1.8个百分点。另外，福建省、四川省和江西省也有少量进口。虽然近年我国长江三角洲新建PTA装置较多，供应能力迅猛增加，但缺口仍很大，尤其是聚酯生产较为集中的浙江省和江苏省进口量仍将是我国最主要的PTA进口地区。随着我国一些聚酯生产企业逐步向中西部地区转移，预计该地区PTA需求量会逐步增加，但由于中西
34、部地区远离港口，进口仍将集中在东南沿海省市。今后几年，虽然亚洲周边地区PTA产能增加不多，但由于这些国家和地区下游聚酯需求增速不快，主要目标仍将是我国。1.72国内消费现状及消费预测2008年我国PTA消费量约为1741.7万吨，几乎全部用于生产聚酯，极少量用于PBT等领域。（1）聚酯我国是世界第一大聚酯生产国，2008年生产能力达到2492万吨/年，占亚洲产能的54%、全球的40%。2008年我国聚酯工业消费PTA约1734.7万吨，约占消费总量的99.6%左右。预计未来几年内该行业还将保持3.8%左右的年均增长速度。（2）PBT近年随着我国电子、电器工业的发展。PBT得到大量应用，几乎50
35、用于这方面。随着我国汽车产业的发展和零配件逐步国产化，进一步增加了PBT的需要量。目前PBT在汽车部件上的应用占PBT总消费量的1015%。截止2008年，我国PBT产能约为14万吨，主要生产企业有：江苏常熟台湾长春石化集团在江苏常熟6万吨/年、江阴和时利工程塑胶科技发展有限公司2万吨/年、南通星辰合成材料有限公司新建的6万吨/年装置。2008年国内PBT树脂行业消费PTA约6.5万吨，约占总量的0.37%左右。由于目前国内PBT树脂的新建拟建项目较多，预计未来10年国内PBT生产的增长速度很快，对PTA的需求量也将高速增长，预计到2013年国内PBT树脂行业消费PTA约22万吨，年均增长率约
36、为27.6%。2 设计任务（1）设计项目名称 精对苯二甲酸合成设计（2）生产方法 生产工艺过程可分氧化单元和加氢精制单元两部分（3）生产能力 年产60万吨PTA（精对苯二甲酸)（4）原料组成 对二甲苯以醋酸为溶剂，在催化剂作用下经空气氧化成粗对苯二甲酸，再依次经结晶、过滤、干燥为粗品；粗对苯二甲酸经加氢脱除杂质，再经结晶、离心分离、干燥为PTA成品。 （5）工段产品为精对苯二甲酸 精对苯二甲酸是生产聚酯纤维、树脂、胶片及容器树脂的主要原料，被广泛应用于化纤、容器、包装、薄膜生产等领域。PTA的原料为二甲苯，二甲苯的原料为石油。而PTA是聚酯的原料，聚酯又是涤纶的原料，而化纤中80%为涤纶，化纤
37、占纺织业原料36%的份额。3 生产方法PTA项目符合国家产业政策，属国家鼓励类重点产业。确定PTA生产规模的因素主要有：市场容量、PX供应量和技术水准等。（1）PTA项目（就整个化工设备而言），只要设备制造技术、工艺技术有保证，生产规模越大竞争力就越强。单线生产规模越大则单位产量的建设成本就低，但是多条小规模生产线的建设成本不可能降低。（2）从事生产和销售的管理人员不会因设备能力提高而增加。三种不同单线能力的PTA装置建设成本比较（ISBL） 小时产能比较项目75t/h（现有）80t/h（新一代）150t/h（新一代）装置建设成本202212289单位产品建设成本337$331$258$从上表
38、明显可以看出，与现有75t/h的技术相比，新一代80t/h的技术在单位产品建设成本上降低不明显（仅1.78%），而140t/h的技术显著降低了23.44%。因此从降低单位产品的建设成本的角度来看，应首选新一代单线150t/h（对应公称规模60万吨/年）的技术。3.1生产能力和年操作时间确定小时产能：150t/h年产能：62.3万吨/年（公称规模60万吨/年）年操作时间：4000小时装置操作弹性： 70110%3.2产品方案和产品规格3.2.1产品方案本项目 PTA 主装置生产平均粒度为 11515m 的纤维级精对苯二甲酸（PTA），年产量60万吨/年。3.2.2产品规格精对苯二甲酸（PTA）产
39、品质量指标表项目单位典型指标测试方法外观白色结晶粉末酸值mg KOH/g6752DPT Method 140灰份wt ppm6DPT Method 160铁wt ppm1DPT Method 370总 金 属 含 量 (Co, Cr, Mo, Ni, Ti) wt ppm4DPT Method 3604-羧基苯甲醛（4-CBA）wt ppm20DPT Method 190对甲基苯甲酸（pt 酸）wt ppm150DPT Method 520水份wt%0.2DPT Method 5602N KOH 溶液中色值Hazen 单位10DPT Method 260b 值1.2DPT Method 270
40、粒径m11515DPT Method 3904 工艺技术和设备方案4.1工艺技术的比较和选择4.1.1国内外工艺技术状况4.1.1.1概述精对苯二甲酸（PTA）是聚酯产品的主要基础原料，目前成熟的PTA生产技术均采用PX氧化-TA精制两步法。第一步为氧化，使用空气将对二甲苯(PX)液相催化氧化为对苯二甲酸(TA)。通常采用醋酸为溶剂将PX分散于其中，以强化反应物的传热和传质，使用钴、锰的醋酸盐为催化剂，使用溴(通常为溴化氢或四溴乙烷)为促进剂，空气为氧化剂，反应同时即有大量TA颗粒析出，因此反应为气-液-固三相非均相反应。反应器出来的浆料送至结晶器，三段结晶后绝大部分TA颗粒从溶剂中析出，从第
41、三结晶器出来的浆料送至过滤机(通常选用旋转真空过滤机)将TA颗粒与母液分离，得到的滤饼经转筒式干燥机进一步干燥，得到的粗TA产品(CTA)送至TA料仓备用。PX氧化为链式反应，除了主产物TA以外，反应过程中还会生成少量其他副产物，其中最主要的杂质是对羧基苯甲醛(4-CBA)，4-CBA的存在会严重影响TA的酯化性能，纤维级PTA要求4-CBA质量分数在30X10-6以下。由于4-CBA与TA分子结构非常相似，其物理性质亦非常相近，会与TA产生共结晶，普通物理方法无法将它去除。工业上通过加氢将它还原成对甲基苯甲酸(PT酸)，常温下PT酸溶于水，而TA在常温下几乎不溶于水，这样就可以将4-CBA巧
42、妙地脱除；同时，加氢还可以将粗TA中微量苯甲酸、偏苯三酸等影响产品色相的有色杂质去除。第二步为精制，高温高压下将TA溶于脱离子水中，在Pd/C催化剂(金属钯负载于炭上)的作用下加氢以脱除其中的杂质。其主要工艺过程是，将TA浆料升温加压至285和9 MPa，使它全部溶于脱离子水中，在加氢反应器中进行加氢反应。反应器出来的物料经五段结晶后，绝大部分TA析出，而加氢生成的PT酸则溶于水中，结晶器出来的浆料经离心分离、再打浆、过滤、干燥即得到PTA产品。PX氧化-TA精制生产工艺具有以下特点：TA部分以醋酸为溶剂，物料具有较强的腐蚀性，对管道、阀门和机械设备的材质要求较高。由于此生产过程加工的物料有气
43、、固、液三相，故设备、机械、管道和阀门的防固沉积、防堵塞设计极为重要。由于PTA产品对铁等金属含量有严格的要求，所有与工艺物料接触的设备、机械、管道和阀门均需采用不锈钢或复合材质。工艺过程包括了反应、结晶、过滤、分离、干燥、蒸发和换热等主要化工单元，设备机械种类繁多。总之，PTA装置具有流程复杂、易堵塞、强腐蚀性，需要采用大量新工艺和新技术、新装备和新材料。TA精制工艺发展较为成熟，不同生产商在精制部分生产工艺基本相似，主要区别在于氧化部分。PX氧化是PTA生产的核心部分，也是各专利商竞争的焦点所在，氧化部分直接决定TA生产的产质耗水平。依据氧化反应温度的不同，目前国际上主要PTA生产工艺可分
44、为：高温氧化工艺、中温氧化工艺、低温氧化工艺。主要的PTA生产专利技术以BP-Amoco技术、Invista技术、日本三井油化(MPC)技术、Eastman-Lurgi 技术为代表。此外，日本三菱化学(Mitsubishi)、东芝(Toshiba)、我国台湾的泽阳、陶氏化学-因卡(DOW-INCA)和因特奎萨(Interquisa)也拥有各自的PTA生产专利技术。其中厦门翔鹭引进泽阳国际工程公司(现已更名为万能国际工程科技公司)PTA生产技术建设的2套PTA装置经扩能后，单套装置产能达到了90万吨/年，在世界所有PTA生产装置中列第二位，目前该公司正计划将单套装置产能继续扩至120-150万吨/年。4.2 BP-Amoco工艺BP-Amoco工艺源自中世纪(Mid-Century)公司(MC)的专利技术，MC公司1954年发明了PX液相空气氧化工艺(以钴、锰为催化剂、溴为促进剂)，大大缩短了反应时间，提高了反应的转化率。美国石油公司(American Oil Company)Amoco于1956年从MC公司购得MC对二甲苯液相氧化工艺，并在此专利基础上不断改进，1965年Amoco公司成功开发了TA加氢精制生产精对苯二甲酸(PTA)，实现了PTA生产工业化，去除了高温氧化过程中形成的有害杂质，特别是非常
