PTA工场工艺说明

1、PTA工场工艺说明1.1PTA装置工艺原理及生产方法1.1.1工艺原理精制工艺的基本反应是根据PX氧化反应的逆反应原理而进行的。氧化工艺的基本反应如下：+O+O2+O2+O2CH3CH3COOHCH3COOHCHOCOOHCOOHPXPT酸4—CBATA在氧化反应过程中，由于平衡浓度的影响，PX不可能按上述反应步骤完全转化成对苯二甲酸，必然有一定浓度的氧化中间产物和有色体存于氧化液中，由于的分子结构与TA基本相同，形成共结晶，结果作为杂质被带入TA之中。为清除上述杂质，利用生成4-CBA的逆反应原理，在压力为73-88Kg/cm2G的条件下，通过钯/碳催化剂的作用，进行加氢还原反应，使4-CBA转化为易溶于水的PT酸，而有色体也同时被分解。整个加氢过程的化学反应可用下列反应来代表：PT酸PT酸4—CBACOOHCH3COOHCHO+H2H2O由于在一定的温度下（大于150℃），对甲基苯甲酸（PT酸）在水中的溶解度要比对苯二甲酸（TA）在水中的溶解度大得多，所以在温度高于150反应方程式：PT酸PT酸4—CBA73-88Kg/cm2GGG+H2OPd/c282-290COOHCH3COOHCHO+2H2+43.7千卡/克分子+43.7千卡/克分子1.1.2生产方法从氧化装置出来的TA含有一定的杂质，主要是羧基苯甲醛（4-CBA）。精制装置通过将TA水溶液在高温高压下进行选择性加氢可以使4-CBA转变成为易溶于水的对甲基苯甲酸，当TA在水溶液中成晶体析出时，对甲基苯甲酸溶于水中，从而达到分离的目的，然后经结晶、压力过滤机（RPF系统）和干燥，便可得到高纯度的对苯二甲酸（PTA）。1.2PTA装置工艺流程1.2.1前言：PTA装置工序是将粗的对苯二甲酸中的杂质4-CBA通过加氢还原成易溶于水的PT酸，再通过压力过滤机分离及干燥机干燥，制造成PTA。工序可分为：浆料配制、反应进料预热、加氢反应、结晶、分离、干燥和输送、储存。1.2.2工艺单元描述进料配制取自CTA料仓S-3501-1/-2（容积各4500m³）的TA进V-501配料。S-3501-1下料至V-501-1通过两级旋转阀RV-3511A1和RV-3511A2竖直进料，而S-3501-2下料至V-501-1是通过RV-3512B1、T-3501B1和T-3501B2、RV-3512B2来S-3501-2下料至V-501-2通过两级旋转阀RV-3511B1和RV-3511B2竖直进料，而S-3501-1下料至V-501-2是通过RV-3512A1、T-3501A1和T-3501A2、RV-3512AV–501-1/-2两线配料系统，各配备4组共计8台P–501泵。⑴V-501-1底部两条线出料各配备两个Y式过滤器以便切换清堵。P-501A/B-1给P-502A/B/C/D/E-1进料，P-501C/D-1给P-502F/G/H/I/J-1进料。两路合并后通过FIC-5202-1流量控制经过换热器八级升温进入反应器R-520-1。⑵V-501-2底部两条线出料各配备两个Y式过滤器以便切换清堵。P-501A/B-2给P-502A/B/C/D/E-2进料，P-501C/D-2给P-502F/G/H/I/J-2进料。两路合并后通过FIC-5202-2流量控制经过换热器八级升温进入反应器R-520-2。⑶设有浓度监测泵P–500-1/2，出口管设有在线浓度监测仪，用HIC-5104-1/2控制流量，浓度监测系统为闭路循环系统。反应进料预热高压离心泵P-502A～J将浆料升压约至110Kg/cm2G，此浆料经过两条并联的预热线将浆料的温度加热至282～2-1/R-520-2。每条预热线由8个串联的热交换器组成，热交换器的热源大部分回收自PTA结晶器V-521-1/-2、V-522、V-523、V-524、V-525所产生的闪蒸蒸汽，其对应顺序为：———V-521-1/-2回收至E-514-1/E-514-2———V-522回收至E-513-1/E-513-2———V-523回收至E-512A-1/-2和E-512B-1/———V-524回收至E-511-1/E-511-2———V-525回收至E-510-1/510-2E-515-1/2、E-516-1/2所需的热源，由88Kg/cm2G的超高压蒸汽提供。一线为：P-502A-1～J-1→E-510-1→E-511-1→E-512A-1→E-512B-1→E-513-1→E-514-1→E-515-1→E-516另一线为：P-502A-2～J-2→E-510-2→E-511-2→E-512A-2→E-512B-2→E-513-2→E-514-2→E-515-2→E-516加氢反应经预热器加温的TA溶液（温度282～290℃）进入加氢反应器R-520与高温含饱和水蒸汽的氢气反应，（氢气来源为DAC20-25Kg/cm2G经氢压机B-8401加压后的90Kg/cm2G氢气，88Kg/cm2G的超高压蒸汽混合成高温含饱和水蒸汽的氢气）。加氢反应器R-520内填装Pd/C的催化剂，用于促进反应。TA水溶液与氢气分别由顶部管线注入，满液位浸泡Pd/C催化剂加氢反应器R-520的操作条件为：温度为282～290℃；压力为73～88Kg/cm2G，视工艺需要而设定TIC-5402-1/2与PIC-5403-1/2此段流程为：预热器升温后→R-520→V-521结晶由加氢反应器R-520出来的PTA水溶液经过五级连续搅拌的结晶器V-521～V-525进行降温、降压后，除可产生合乎规格的PTA产品之外，并可分离出部分杂质。五级结晶器操作条件如下：V-521-1/-2----43～48Kg/cm2V-522----25～28Kg/cm2V-523----10～15Kg/cm2V-524----5～7Kg/cm2V-525----3～5Kg/cm2到第五结晶器时，对苯二甲酸即可完全结晶出来。V-521-1/-2、V-522、V-523、V-524及V-525所产生的闪蒸蒸汽（FLASHVAPOR），分别送至进料预热器E-514-1/2、E-513-1/2、E-512A/B-1/2、E-511-1/2、E-510-1/2此段流程为：V-521-1/-2→V-522→V-523→V-524→V-525→P-521A～D分离由结晶器出来的PTA浆料，通过9台压力过滤机M-601A-1/2/3、M-601B-1/2/3、M-601C-1/2/3PTA浆料由第五结晶器V-525经P-521A～D(三用一备)分别送至压力过滤机M-601进料罐此段流程为：P-521→ V-601→M-601→RV-601干燥湿PTA在三套旋转式干燥机M-621内利用4.5Kg/cm2G的蒸汽进行加热，干燥后PTA粉送至检验料仓S-6501A/B/C/D/E。此干燥机内有一密闭的氮气循环回路，用于带走干燥机内的水蒸汽。此回路包括干燥机洗涤塔C-621、P-621及P-622、循环气鼓风机B-621及循环气加热器E-621。洗涤塔C-621用来洗涤干燥机M-621的循环气体及回收其夹带的PTA粉末。顶部设有DW喷淋管，洗涤塔C-621底部的洗涤液由P-622循环喷淋，多余的洗涤液由三套干燥系统，其中M-621-1/-2两台换热面积一样(3300M2)，单台处理能力130-141万吨/年；M-621-3换热面积比较大一些(4252M2)，处理能力162-168万吨此段流程为：一线为：T-611ABC-1→T-621-1→M-621-1→HO6501→XV-6505A/XV-6506A→RV-6501A/B→S-6501A～E二线为：T-611ABC-2→T-621-2→M-621-2→HO6502→XV-6505B/XV-6506B→RV-6502A/B→S-6501A～E三线为：T-611ABC-3→T-621-3→M-621-3→HO6503→XV-6507C/XV-6508C/XV-6509C→RV-6503A/B/C→S-6501A～E风送系统干燥后PTA粉由风送系统(2A/2B/2C)送至检验料仓S-6501A/B/C/D/E，再由风送系统(3A/3B/3C/3D/3E/3F)送至成品料仓S-6601A～C/S-6602A～J中。需重炼的PTA粉可由风送系统(6A/6B/6C)送回S-3501-1/2。运输槽车如检验不合格可返回S-3501-1(4A)其输送路径有以下:2A纯化OG模式：Z-6501A→RV-6501A/B→S-6501A/B/C/D/EN2模式：B-6502A/B→RV-6501A/B→S-6501A/B/C/D/E2B纯化OG模式：Z-6501B→RV-6502A/B→S-6501A/B/C/D/EN2模式：B-6502C/D→RV-6502A/B→S-6501A/B/C/D/E2C纯化OG模式：Z-6501C→RV-6503A/B→S-6501A/B/C/D/EZ-6501D→RV-6503B/C→S-6501A/B/C/D/EN2模式：B-6502E→RV-6503A/B→S-6501A/B/C/D/EB-6502F→RV-6503B/C→S-6501A/B/C/D/E3A纯化OG模式：Z-6601A→RV-6511A1/A3→F-6501A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601A→RV-6511D1→F-6501A/B→S-6602A-J/S-6601A-CN2模式：B-6502A→RV-6511A1/A3→F-6501A/B→S-6602A-J/S-6601AB-6502A→RV-6511D1→F-6501A/B→S-6602A-J/S-6601A-C3B纯化OG模式：Z-6601B→RV-6511B1/B3→F-6502A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601B→RV-6511D3→F-6502A/B→S-6602A-J/SN2模式：B-6502B→RV-6511B1/B3→F-6502A/B→S-6602A-J/S-6601A-CB-6502B→RV-6511D3→F-6502A/B→S-6602A-J/S-6601A-C3C纯化OG模式：Z-6601C→RV-6511C1/C3→F-6503A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601C→RV-6511E1/E3→F-6503A/B→S-6602A-J/S-6601A-CN2模式：B-6502C→RV-6511C1/C3→F-6503A/B→S-6602A-J/S-6601A-CB-6502C→RV-6511E1/E2→F-6503A/B→S-6602A-J/S-6601A-C3D纯化OG模式：Z-6601D→RV-6511C2/C4→F-6504A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601D→RV-6511E2/E4→F-6504A/B→S-6602A-J/S-6601A-CN2模式：B-6502D→RV-6511C2/C4→F-6504A/B→S-6602A-J/S-6601A-CB-6502D→RV-6511E2/E4→F-6504A/B→S-6602A-J/S-6601A-C3E纯化OG模式：Z-6601E→RV-6511B2/B4→F-6505A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601E→RV-6511D2→F-6505A/B→S-6602A-J/S-6601A-CN2模式：B-6502E→RV-6511B2/B4→F-6505A/B→S-6602A-J/S-6601A-CB-6502E→RV-6511D2→F-6505A/B→S-6602A-J/S-6601A-C3F纯化OG模式：Z-6601F→RV-6511A2/A4→F-6506A/B→S-6602A-J/S-6601A-CZ-6601F→RV-6511D4→F-6506A/B→S-6602A-J/S-6601A-CN2模式：B-6502F→RV-6511A2/A4→F-6506A/B→S-6602A-J/S-6601A-CB-6502F→RV-6511D4→F-6506A/B→S-6602A-J/S-6601A-C6A未纯化OG模式：Z-6601A→RV-6511A1/A3→S-3501-/26B未纯化OG模式：Z-6601B→RV-6511B1/B2→S-3501-/26C未纯化OG模式：Z-6601D→RV-6511C2/C4→S-3501-/24A未纯化OG模式：Z-3511→CTA槽车→S-3501-14B纯化OG模式：Z-6511→PTA槽车→S-6501A/B/C1.3辅助单元1.3.1氮气来自DAC的高压氮气（2.3–2.5MpaG）进入氮气储罐（400m³）。一路送至氧化反应器，最大流量37500Nm³/h；一路减压至0.7–0.8MpaG补充至中压氮气管网，最大流量19000Nm³/h。通过槽车送来的液氮，储存在液氮储罐（V-84511000m³）内，由液氮泵（P-8451两开一备）送往汽化系统进行汽化，汽化后压力为20MpaG，进入氮气储罐，减压到3.2MpaG分两部分，一部分送往氧化反应器作为机械密封气；一部分减压至2.3-2.5MpaG最大流量56500Nm³/h。※2.3-2.5MpaG的氮气又分两部分：一部分作为高压氮气管网的补充，最大流量37500Nm³/h；另外一部分减压至0.7–0.8MpaG作为中压氮气管网的补充，最大流量37500Nm³/h。液氮还有一路从V-8451利用P-8452送至V-8452（82m³）也。可以直接通过E-8454汽化0.7–0.8MpaG作为中压氮气管网的补充。或者在不启动P-8452时通过V-8452→E-8454汽化0.7–0.8MpaG作为中压氮气管网补充。1.3.2氢气系统从DAC界区来的氢气（2.0–2.5MpaG）进入氢气入口缓冲罐（3m³），经过过滤器后进入隔膜式氢气压缩机（三开一备），经一级压缩后达到10MpaG，流量1800Nm³/H，进入氢气出口缓冲罐（3m³）。缓冲罐入口设有N₂置换管线。氢压机是双膜头并联式的，单台能力压力10MpaG，流量600Nm³/H。设有H₂排放密封水槽和蒸汽稀释的10B放空管。此段流程为：DAC→V-8401→B-8401A/B/C/D→V-8402→M-520→R-5201.3.3OFFGAS处理系统正常运行时装置内所有的风送系统和氮气系统的用气全部使用CTA尾气，三台反应器总的尾气量约1,000,780Nm³/H(1251T/H)根据不同的要求分三种方式来满足装置的使用：1、不经处理直接使用①三台空压机尾气透平使用量约812,272Nm³/H(1026.59T/H)做功后去RTO处理；②CTADRYER→CTASILO系统：37000Nm³/H(46.25T/H)；③S-3501槽车返料系统：3640Nm³/H(4.55T/H)；2、经尾气干燥系统①PTADRYER→CHECKINGSILO系统：39000Nm³/H(48.25T/H)；②S-6501槽车返料系统：3504Nm³/H(4.38T/H)；3、CATOX系统处理后经尾气干燥系统（123.41T/H）①S-6501→S-6602输送系统：17500Nm³/H(21.9T/H)；②料仓的补压氮气、松动氮气、袋滤器脉冲氮气：22160Nm³/H(27.7T/H)；③工艺氮气、机械密封、储罐氮封：12320Nm³/H(15.4T/H)；④PTARPF：46728Nm³/H(58.41T/H)。1.3.4CATOX系统C-231出来的尾气经过E-580&E-581与反应完的尾气进行热交换，温度升到290℃的尾气进入催化反应器R-581中在钯/铂催化剂床的作用下反应去除N₂、CO₂、CO、O₂、MA、PX、HAC、CH3Br、Br₂最大处理能力140T/H。40℃左右的尾气在E-580中加热到117.4℃；再经E-581加热到①反应压力：1100KPa；②反应温度：290℃；③反应器出口尾气温度380④经过E-580&E-581热交换之后温度82.5℃⑤再经C-581后送入尾气干燥系统的温度：39.7℃①配有开车时使用从空压机引入的1.7MPa12B的空气管；②配有开车时用高压蒸汽加热空气、尾气的加热器E-582；③还有吹扫用0.7MPa4B的氮气吹扫管。C-581(60.6℃)喷淋洗涤塔配有高压喷淋水和氢氧化钠溶液、亚硫酸氢钠喷淋管；设有循环喷淋泵P-581(出口温度58℃)和冷却器E-583(出口温度设有紧急停连锁：反应器温度﹥380℃1.3.5尾气干燥系统（有待补充）1.3.6各压力等级蒸汽及凝液SX：88K蒸汽SXC：88K蒸汽凝液SH：35K蒸汽SHC：35K蒸汽凝液SM：20K蒸汽SMC：20K蒸汽凝液SML：12K蒸汽SMLC：12K蒸汽凝液SL：4.5K蒸汽SLC：4.5K蒸汽凝液SLL：2.0K蒸汽SLLC：2.0K蒸汽凝液SLLL：0.5K蒸汽SLLLC：0.5K蒸汽凝液系统建立和开车时操作模式.1高压系统SX来自DAC，根据SX→SH→SM→SML逐级预降压，PTA开车时DAC可供最大蒸汽量517-530T/H。.2低压系统SH来自DAC，根据SH（40K）→SL→SLL→SLLL逐级预热降压，可以通过V-953→SL或V-953→V-954→SL；CTA开车时DAC可供最大蒸汽（40K）量475T/H。开车正常后蒸汽操作开车正常后，SX由DAC提供，消耗大约239T/H；低压系统蒸汽需界区外补充，CTA氧化反应器废热锅炉产生的蒸汽可满足全厂需求。凝液系统.1凝液系统PAC凝液储存在储罐(V-950)及配套的凝液泵(P-950)，此凝液用于冷却E-203B-1/2/3，并回收余热再回V-952中；V-952凝液一部分用于冷却E-203A-1/2/3；同时产生的0.5K蒸汽透平；另一部分通过液位控制送至V-951或V-950，V-950部分送至DAC。.2CTA区管程走带酸的物料的加热器蒸汽凝液管上设在线PH计，并设有取样点；以监测裂管是否泄漏。1.3.7搅拌机密封系统①A-521-1/-2由V-720甘油密封系统提供密封,另配有DWHH作为泄漏时的密封补充；A-522、A-523、A-524及A-525共用一套V-721甘油密封系统,另外