一、裝置簡介
(一)裝置發展及類型
1．裝置發展
精對苯二甲酸(PYA)是關系到國民生計的衣用滌綸化纖聚酯產品的原料。目前在我國滌綸化纖因其品質優良，是化學纖維中的首選品種，它已占整個化纖產品的76％以上。近年來，在化學纖維中聚酯工業發展的速度最快，世界聚酯產量年增長率約為8％左右。隨著聚酯應用技術的不斷發展，近十年來聚酯用途不斷擴大，已延伸到聚酯薄膜、聚酯瓶、工業用聚酯以及其他新聚酯產品等領域中，其中又以工業用聚酯發展更快。
根據國內市場分析，1999年，我國聚酯生產能力達398X104t／a，PTA的需求量為344X104t／a，而產量則為169．1?X104t／a，缺口達172．9X104t／a。2001年PYA進口量達到311．7X104to 2001年國內聚酯年生產能力已經發展到700-800X104t／a，當年產量已達611X104t，需PYA約531．6X104t，但國內PYA生產能力(包括DMT應算到PYA的產能)到2001年約為242．5X104t／a，當年實際產量約為219．9X104t，PYA缺口達300X104t以上。通過對國內PYA市場需求的分析預測，到2005年底我國PYA市場需求將達到597—699X104t／a。
2。生產工藝路線
精對苯二甲酸(PYA)是生產聚酯(PET)的重要化工原料，當前主要的工藝路線有二條。一種是二甲苯(PX)合并氧化合并酯化生產工藝(也叫DMT法)。另一種是對二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生產工藝，它是以美國BP—Amoco公司、美國DuPont—ICI公司和日本三井油化公司為代表的中溫氧化，加氫精制生產PTA的工藝技術。我國較為先進的已建成投產的PYA裝置(如揚子石化)多采用Amoco公司(現為英國BP公司)工藝技術。并對經過對BP、DuPont、三井油化三家公司技術方案從技術路線、產品質量、原材料單耗、催化劑回收、公用工程單耗以及最為關鍵單臺氧化反應器設計生產能力和設備投資狀況進行反復的技術優化，同時結合70年代我國引進PTA裝置30年來的發展經驗，在引進、消化、吸收上所取得的成就(特別是揚子石化)基礎上，成功地對老裝置進行大膽的革新、改造，使裝置生產能力由原來的45X104t／a增加到60X104t／a(目前可達70X104t／a產量)。能耗由原來的469kg標油降低到339kg標油，最低可達290—300kg標油。通過革新創造已形成了許多自己獨有的PYA生產技術，目前已有4項技術成果獲得專利授予權，5項技術成果正在申請專利，形成14項之多的專有技術。這里重點以對二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生產工藝做進一步詳細論述。
(二)反應原理及特點
1．反應原理
采用直接氧化法生產PYA的工藝原理是在氧化單元中以對二甲苯(PX)為原料、醋酸為溶劑、以醋酸鈷、醋酸錳為催化劑、溴化氫為促進劑，在一定的溫度和壓力條件下(如DuPont為201吧、1．5MPa)在反應器內與氧反應生成粗對苯二甲酸(PYA)，反應過程為劇烈的放熱反應。
精制單元采用加氫還原法除去反應副產物。加氫反應在正常操作溫度288℃，操作壓力8．2—8．8MPa(表)條件下，在碳鈀催化劑的作用下，將TA中的對羧基苯甲醛(4—CBA)等雜質還原成易溶于水的PT酸(POL)。最終產品為精對苯二甲酸(PTA)。
2．反應的特點
通過對BP、DuPont、三井油化三家工藝技術比較，其中精制技術比較接近，裝置采用國產化精制技術與三家公司的精制技術基本相同。而將引進的國外氧化技術BP與DuPom比較接近，差別只在氧化反應的操作條件，并與三井油化氧化工藝是稍低的反應操作溫度和操作壓力，不設結晶器等有較大的差異。工藝技術、設備基本上是以DuPont公司的技術路線為主，其主要的技術特點是：
(1)單臺氧化反應器節約投資，能耗降低，占地面積小。
(2)溶劑回收采用共沸精餾，在回收醋酸的精餾塔中加入共沸劑醋酸正丁酯，它和水形成共沸物從塔頂流出，采用此法可以降低回流比，減少塔板數和直徑，大大降低了能耗和設備投資。
(3)設置催化劑回收系統，可回收催化劑水溶液中部分鈷、錳，經濃縮后返回氧化反應器，回收后的殘渣再運出工廠處理。
(4)加氫精制部分不設熱媒加熱爐，用結晶器和外供高壓蒸汽加熱進料預熱器。
(5)工藝流程簡單，反應快，設備效率高。
(6)產品收率高。
(7)產品純度高，且消耗較低。
(8)由于反應溶劑為醋酸，且以溴為助催化劑，因此物料的腐蝕性強，使得設備與管材的選材材質高。
(三)裝置單元組成與工藝流程
1．裝置單元的組成
PTA裝置主要由氧化單元、精制單元、包裝、公用工程和輔助設施等四部分組成。
(1)氧化單元：主要包括空氣壓縮、進料準備、氧化反應、結晶、過濾分離、干燥、溶劑回收等。
(2)精制單元：主要包括漿料制備、加氫反應、PTA結晶、分離過濾、干燥和產品輸送等。
(3)輔助設施：主要包括控制室、變配電所、MCC、化驗室、原料及化工原料中間罐區、成品包裝。
(4)公用工程：主要為供電、供氣、供風、供水等，如高低壓蒸汽系統、循環水、冷凝水、脫鹽水、工藝排水、污水預處理以及氫氣站、氮氣、儀表風、雜用風等。
