安全管理编号：LX-FS-A71628精对苯二甲酸装置简介和重点部位及设备In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior oractivity reaches the specified standard编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑精对苯二甲酸装置简介和重点部位及设备使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
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一、装置简介(一)装置发展及类型1．装置发展精对苯二甲酸(PYA)是关系到国民生计的衣用涤纶化纤聚酯产品的原料。
目前在我国涤纶化纤因其品质优良，是化学纤维中的首选品种，它已占整个化纤产品的76％以上。
近年来，在化学纤维中聚酯工业发展的速度最快，世界聚酯产量年增长率约为8％左右。
随着聚酯应用技术的不断发展，近十年来聚酯用途不断扩大，已延伸到聚酯薄膜、聚酯瓶、工业用聚酯以及其他新聚酯产品等领域中，其中又以工业用聚酯发展更快。
根据国内市场分析，1999年，我国聚酯生产能力达398X10₄t／a，PTA的需求量为344X10₄t／a，而产量则为169．1•X10₄t／a，缺口达172．9X10₄t／a。
20xx年PYA进口量达到311．7X10₄to 20xx年国内聚酯年生产能力已经发展到700-800X10₄t／a，当年产量已达611X10₄t，需PYA约531．6X10₄t，但国内PYA生产能力(包括DMT应算到PYA的产能)到20xx年约为242．5X10₄t／a，当年实际产量约为219．9X10₄t，PYA缺口达300X10₄t以上。
通过对国内PYA市场需求的分析预测，到20xx年底我国PYA市场需求将达到597—699X10₄t／a。
2。
生产工艺路线精对苯二甲酸(PYA)是生产聚酯(PET)的重要化工原料，当前主要的工艺路线有二条。
一种是二甲苯(PX)合并氧化合并酯化生产工艺(也叫DMT法)。
另一种是对二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生产工艺，它是以美国BP—Amoco公司、美国DuPont—ICI公司和日本三井油化公司为代表的中温氧化，加氢精制生产PTA的工艺技术。
我国较为先进的已建成投产的PYA装置(如扬子石化)多采用Amoco公司(现为英国BP公司)工艺技术。
并对经过对BP、DuPont、三井油化三家公司技术方案从技术路线、产品质量、原材料单耗、催化剂回收、公用工程单耗以及最为关键单台氧化反应器设计生产能力和设备投资状况进行反复的技术优化，同时结合70年代我国引进PTA装置30年来的发展经验，在引进、消化、吸收上所取得的成就(特别是扬子石化)基础上，成功地对老装置进行大胆的革新、改造，使装置生产能力由原来的45X10₄t／a增加到60X10₄t／a(目前可达70X10₄t／a产量)。
能耗由原来的469kg标油降低到339kg标油，最低可达290—300kg标油。
通过革新创造已形成了许多自己独有的PYA生产技术，目前已有4项技术成果获得专利授予权，5项技术成果正在申请专利，形成14项之多的专有技术。
这里重点以对二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生产工艺做进一步详细论述。
(二)反应原理及特点1．反应原理采用直接氧化法生产PYA的工艺原理是在氧化单元中以对二甲苯(PX)为原料、醋酸为溶剂、以醋酸钴、醋酸锰为催化剂、溴化氢为促进剂，在一定的温度和压力条件下(如DuPont为201吧、1．5MPa)在反应器内与氧反应生成粗对苯二甲酸(PYA)，反应过程为剧烈的放热反应。
精制单元采用加氢还原法除去反应副产物。
加氢反应在正常操作温度288℃，操作压力8．2—8．8MPa(表)条件下，在碳钯催化剂的作用下，将TA中的对羧基苯甲醛(4—CBA)等杂质还原成易溶于水的PT酸(POL)。
最终产品为精对苯二甲酸(PTA)。
2．反应的特点通过对BP、DuPont、三井油化三家工艺技术比较，其中精制技术比较接近，装置采用国产化精制技术与三家公司的精制技术基本相同。
而将引进的国外氧化技术BP与DuPom比较接近，差别只在氧化反应的操作条件，并与三井油化氧化工艺是稍低的反应操作温度和操作压力，不设结晶器等有较大的差异。
工艺技术、设备基本上是以DuPont公司的技术路线为主，其主要的技术特点是：(1)单台氧化反应器节约投资，能耗降低，占地面积小。
(2)溶剂回收采用共沸精馏，在回收醋酸的精馏塔中加入共沸剂醋酸正丁酯，它和水形成共沸物从塔顶流出，采用此法可以降低回流比，减少塔板数和直径，大大降低了能耗和设备投资。
(3)设置催化剂回收系统，可回收催化剂水溶液中部分钴、锰，经浓缩后返回氧化反应器，回收后的残渣再运出工厂处理。
(4)加氢精制部分不设热媒加热炉，用结晶器和外供高压蒸汽加热进料预热器。
(5)工艺流程简单，反应快，设备效率高。
(6)产品收率高。
(7)产品纯度高，且消耗较低。
(8)由于反应溶剂为醋酸，且以溴为助催化剂，因此物料的腐蚀性强，使得设备与管材的选材材质高。
(三)装置单元组成与工艺流程1．装置单元的组成PTA装置主要由氧化单元、精制单元、包装、公用工程和辅助设施等四部分组成。
(1)氧化单元：主要包括空气压缩、进料准备、氧化反应、结晶、过滤分离、干燥、溶剂回收等。
(2)精制单元：主要包括浆料制备、加氢反应、PTA结晶、分离过滤、干燥和产品输送等。
(3)辅助设施：主要包括控制室、变配电所、MCC、化验室、原料及化工原料中间罐区、成品包装。
(4)公用工程：主要为供电、供气、供风、供水等，如高低压蒸汽系统、循环水、冷凝水、脱盐水、工艺排水、污水预处理以及氢气站、氮气、仪表风、杂用风等。
2．工艺流程简述PTA装置氧化单元中，以对二甲苯(PX)为原料、醋酸为溶剂、以醋酸钴、醋酸锰为催化剂、溴化氢为促进剂，在201℃、1．56—1．8MPa操作条件下与氧发生反应生成对苯二甲酸，整个反应为激烈的放热反应。
反应尾气经三级冷凝冷却进行能量回收，凝液返回氧化反应器，不凝气体一部分进人尾气膨胀机进一步回收能量，另一部分用于气流输送物料。
从氧化反应器出来的产物经结晶、过滤分离、干燥后得到粗对苯二甲酸(TA)粉末。
粗对苯二甲酸中含有氧化反应副产物对甲基苯甲酸(TOL)和对羧基苯甲醛(4—CBA)等杂质。
过滤分离过程中大部母液返回氧化反应器的进料配制系统，另一部分母液进人催化剂回收单元，经过絮凝、分离出的催化剂送回反应进料配制，分离后的母液经溶剂气提、残渣蒸发器后，浓缩后得到的残渣可送出厂外处理。
第三冷凝气器中的不凝气进入尾气冷却器，从尾气冷却器以及第一结晶器冷凝器等处出来的尾气都进入溶剂回收单元，通过共沸精馏回收醋酸溶剂。
精制单元采用加氢还原法除去反应副产物。
粗对苯二甲酸粉末(TA)与脱离子水配制成浆料经过预热器和加热器后，进入加氢反应器，在288℃、8．2—8．8MPa操作条件下，在碳钯催化剂的作用下与氢气进行加氢反应，将4—CBA还原成易溶于水的TOL。
反应产物经过结晶、离心分离、过滤等工艺过程除去杂质。
滤饼经过干燥后可得到精对苯二甲酸(PTA)粉末。
PTA产品经分析合格后进人日料仓，再经气流输送往料仓或小包装。
离心分离后的母液进入过滤器进行固液分离，固体经再打浆经泵送往氧化单元再利用，液体则进入污水处理装置。
3．工艺流程简图(1)氧化单元流程框图氧化单元流程框图如图3—2所示。
(2)精制单元流程框图精制单元流程框图如图3—3所示。
(四)主要操作条件及工艺技术特点重．主要操作条件因工艺操作条件不尽相同，表3—20列出了PTA装置的主要工艺操作条件2．工艺技术特点PTA装置的工艺特点是工艺流程长、高温、中压、临氢，物料为有毒、有害，易燃、易爆，强腐蚀性介质，如醋酸(HAC)、氢氧化钠(NaOH)、氢溴酸(HBr)等使用于生产全过程。
从安全上讲，该装置为甲类火灾危险类别。
对其工艺过程、设备选择要求极高。
电气配置必须隔爆、增安型。
该装置的设备特点是：数量多、结构形式复杂、类型多样，材质等级要求高。
其次，由于设备长期处于高温、中压、剧烈的氧化反应、或处于临氢反应条件下，存在着火灾爆炸的危险。
同时，一些强腐蚀性介质在高温、中压条件下，对设备和管道的腐蚀相当严重。
因此，装置在设计选材上非常严格，绝大部分设备和工艺管线选用了316L以上级别的超低碳不锈耐酸钢。
关键设备内衬(如氧化反应器等)以及关键部位的管道和阀门则选用了钛材。
可以看出，该装置工艺上的最大问题是防超温超压操作和泄漏。
设备上的最大问题是防腐、防超温超压操作和转动设备的机械故障。
PTA的生产工艺几乎涵盖了所有的典型化工单元操作，加工工艺条件苛刻、复杂，该装置被世界公认为化工领域最复杂的装置之一。
其主要技术特点有：(1)原料配制：设有原料混合罐，催化剂和助催化剂分别加人，使反应进料更均匀，产品质量更稳定；(2)氧化反应：反应条件缓和，温度201℃，压力1．56MPa；(3)氧化结晶：设三级结晶，第一结晶器进行二次氧化；(4)TA过滤：设一级转鼓真空过滤，处理量大，操作灵活；(5)醋酸溶剂回收：采用汽提塔加立式薄膜蒸发器回收醋酸溶剂；(6)溶剂脱水：单塔常规精馏；(7)氧化残渣处理：氧化残渣排人污水处理，不设催化剂回收设施；(8)加氢反应：进料浓度31％(质量)，反应温度288℃，反应压力8．6MPa；(9)PTA结晶：设五台结晶器，对能量进行充分的回收；(10)分离过滤：设一级压力离心分离，一级转鼓真空过滤；(11)能量综合利用：氧化部分反应尾气的热量用于发生0．21MPa蒸汽及预热锅炉给水。
其中：0．43MPa蒸汽装置内平衡使用，0．21MPa蒸汽进入凝汽透平发电。
精制部分的五级结晶器闪蒸汽直接用于预热加氢进料，预热终温为247℃。
(五)催化剂催化剂的种类及用量对PTA产品的质量和产率都有影响，加入催化剂是为了提高目的反应的速度，降低反应所需的活化能，在最短的时间内使氧化反应充分进行，达到理想的分子量分布。
目前，常用的催化剂为醋酸钴、醋酸锰、四溴乙烷、钯催化剂见表3—21。