年产140万吨PTA氧化单元尾气处理系统工艺设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述化学工程与工艺年产140万吨PTA氧化单元尾气处理系统工艺设计[前言]PTA(PurifiedTerephthalicAcid)即精对苯二甲酸，常温下外观为白色晶体或粉末，无毒，无味，是一种重要化工原料，具有广阔的前景。中国从20世纪八十年代先后引进了十多套PTA装置，同时化纤行业逐步进入快速发展期，目前PTA生产能力已经位居世界第一位[1]。　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的原料为对二甲苯，对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，化纤占纺织业原

2、料36%的份额。PTA在快速发展的同时治理却相对滞后，环境污染压力越来越大[2]。目前,生产精对苯二甲酸(PTA)主要采用高温液相氧化法[3],是以对二甲苯(PX)为原料,醋酸钴、醋酸锰为催化剂,溴化物为促进剂、空气为氧化剂的反应体系。伴随着PX被氧化成PTA,有PX和醋酸燃烧等副反应的发生,造成了产品单耗增加。燃烧产物主要有CO、CO2、乙酸甲酯等有机物,其中乙酸甲酯、未反应的醋酸和PX通过吸收塔进行回收,剩余的气体排入大气(称为氧化尾气)[4]。　氧化尾气中最主要的成分是N2,其体积分数约占94%,含有有机物的总质量浓度超过1000mg/m3,溴化物的质量浓度约100mg/m3,CO

3、的质量浓度约5000mg/m3,还有CO2,O29等。虽然过去国内各PTA生产厂家也采取了种种措施对氧化尾气进行处理,但治理的效果不是十分理想。随着人类环保意识的不断增强,环保法规的不断完善,彻底治理氧化尾气的要求越来越强烈。在此要求的推动下,近年来出现了2类效果比较显著,且已得到工业应用的PTA氧化尾气处理技术,其中一类称为热氧化(ThermalOxidation)技术,另一类称为催化氧化(CatalyticOxidaton)技术,或称催化燃烧(CatalyticCombustion)技术[5]。我国治理PTA氧化尾气主要采用有吸收法和催化氧化法，处理放空尾气均采用吸收法。根据PTA的

4、重要性，PTA目前的生产状况，及PTA尾气的对环境的危害，本课题从实际出发，结合国内外对尾气处理相关技术，设计一套年产140万吨PTA尾气处理系统。希望能为PTA尾气处理及环境保护提供相关数据和参考。[主题]精对苯二甲酸（PTA），相对分子量为166.13，结构式HOOC[C6H4]COOH，在常温下是白色粉末状晶体，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(MEG)缩聚得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),还可以与1,4-丁二醇或1,4-环己烷二甲酸反应生成相应的酯，主要用于生产聚酯。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

5、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、9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（PBT）及其它产品的原料。PTA生产工艺过程可分氧化单元和加氢精制单元两部分。原料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（主要是4-CBA）

6、，再经结晶、离心分离、干燥为PTA成品。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的原料为对二甲苯，对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，化纤占纺织业原料36%的份额。目前世界生产PTA的主要工艺技术有英国BP-Amoco、日本三井、美国Invista（Dupont-ICI）、德国Lurgi-Eastman等4家公司的专利[6]。除以上介绍的PTA生产工艺外,日本三菱化学(Mitsubishi)，东芝(Toshiba)，台湾的泽阳，道化学－因卡(Dow-INCA)、三菱化

7、学(MCC)和因特奎萨(Interquisa)、东丽(Toray)等也拥有各自的PTA生产专利技术。部分厂家工艺简介如下：（1）BP-Amoco，Amoco公司对高温氧化法工艺进行了改进，使氧化反应温度降至193～200℃的范围，反应压力也相应降到1.45MPa。改进后每吨PTA的PX消耗量减少14kg。1999年，Amoco公司被英国石油(BP)公司收购，其PTA生产工艺相应改称BP-Amoco9工艺。(2)日本三井，20世纪70