PTA产业及技术发展概况.doc

PTAPTA 产业及技术发展概况产业及技术发展概况 【作者：千木】 PTA 中温氧化法是由美国中世纪公司(Mid-Century)于 1955 年发明，并在科学设计公司试验成功1956 年 Amoco 化学品公司从科学设计公司获得此项专利后，在伊利诺依州的乔利埃特(Joliet)建成了第一套装置，生产粗对苯二甲酸，再经 TA 酯化法精制成对苯二甲酸二甲酯(DMT)1965 年，该公司开发出加氢精制工艺，逐渐形成了完整的工艺到目前为止，形成了 BP-Amoco、IN-VISTA、三井油化、三菱化学、Eastman、Interquisa、泽阳、DOW-INCA 等专利技术，其中较有代表性的为 BP-Amoco 和 INVISTA 目前因下游需求旺盛，世界 PTA 生产能力增长迅速1998 年世界 PTA 生产能力仅 2000吨/a，到 2003 年达到了 3000 万吨，其主要生产区域在亚洲、北美与西欧2005 年世界PTA 产能达 3422.1 万 t/a，表观消费量达 3145 万 t，同比分别增长 8.5%和 6.2% 目前,亚洲是全球 PTA 最主要的生产基地,而北美和西欧地区的生产能力远远低于亚洲,2005 年上述 3 个地区 PTA 产能分别为 2485 万 t/a、529 万 t/a 和 318 万 t/a，分别占世界总产能的72.6%、15.5%和 9.3%，亚洲所占比例较 2004 年提高约 1 个百分点，而北美及西欧的比例则均略低于上年。

亚洲地区 PTA 的高速发展主要来自中国大陆及台湾和韩国的增长，2000-2005 年这 3 个地区产能分别增长了 411 万 t/a、163 万 t/a 及 110 万 t/a，分别占亚洲地区新增生产能力的 49.0%、19.4%和 13.1% 在众多 PTA 生产企业中，全球排名前 10 位的生产企业产能合计约为 2060 万 t/a，约占世界产能的 60%世界最大的 PTA 生产商是 BP 公司，2003 年总生产能力约 681 万t/aBP2005 年 PTA 产能较 2004 年增加 32 万 t/a，达到约 737.6 万 t/a，同比增长4.5%(见表 1)；中国石化集团的 PTA 产能达到 258.4 万 t/a，居第二位随着中国石化下属企业一系列装置的扩建及新建，其 PTA 产能将继续有较大幅度的提高另外，亚洲地区中国台湾、日本、印度及韩国等国家及地区 PTA 生产企业的产能位于世界前列上述 PTA 生产企业多拥有自己的专利技术，如 BP 等，在世界较多地区建有独资或合资企业，且装置规模较大 表 1 2005 年世界主要 PTA 生产公司及其产能 万 t/a 排名 国家 公司 产能 1 英国 BP 737.6 2 中国 中国石化集团 258.4 3 中国 台塑集团 160.0 4 墨西哥 Grupo Alfa 155.1 5 日本 三井化学 152.1 6 日本 东帝士集团 145.2 7 印度 信赖工业 128.0 8 日本 三菱化学 122.3 9 法国 道达尔 101.6 10 韩国 湖南石化 100.0 其他 1361.8 总计 3422.1 世界 PTA 的消费也集中在亚洲、北美及西欧地区,2005 年上述三个地区消费量分别占世界总消费量的 74.4%、14.0%和 7.2%,亚洲消费所占比例较 2004 年提高 1.3 个百分点,而北美及西欧的比例则均略有下降。

近年世界 PTA 需求的快速增长主要来自于聚酯的需求旺盛 近年来，PTA 专利商和生产商，围绕降低原辅材料和公用工程消耗、节省建设投资、提高装置开工率，对工艺流程、工艺参数、能量的充分利用、自动化水平及设备等不断进行完善和优化，技术日趋成熟以及装置规模的不断扩大，将大量的定期手动操作纳入程序控制，PTA 装置严重堵塞的情况基本消除，装置的年操作时间从 7200h 延长到近8000hPTA 技术的发展及其趋势详述如下 1 1 PTAPTA 装置大型化装置大型化 装置大型化可以降低单位产品的投资成本和运行成本实践证明，当单系列能力扩大时，设计成本、管理费用均不会增加；建设安装成本略有增加；仅大型容器的材料成本有所增加装置规模的大型化，既可以降低单位产品的投资成本，又可以降低单位产品的运行成本20 世纪 70-80 年代，装置规模均在 100kt/a 以下，进入 20 世纪 90 年代，单系列的能力迅速扩大，由 225kt/a、250kt/a 扩大到 350kt/a、450kt/a，目前在建的 PTA 装置普遍在 500kt/a 以上在生产能力更大的单台氧化反应器技术没有完善前，目前采用并联两台或多台氧化反应器以扩大装置规模。

氧化反应器的体积随着设备制造技术的提高而得以不断扩大目前在建的单台氧化反应器的最大能力达到 115t/h，140t/h 的单台反应器也正在研发中不同产能装置总投资及吨产品投资见表 1 表 2 不同产能装置总投资及吨产品投资比较 单台反应器能力/(t·h-1) 项目 357092140总投资/亿美元1.52.12.63.5吨产品投资/美元520460360330各家 PTA 工艺技术比较表项目工艺技术(一)工艺技术(二)工艺技术(三)工艺技术(四)工艺技术(五)工艺技术(六)历史与现状从事 TA 开发年份195619571960195819721996单线最大生产能力/ (104 t·a-1 )505040255090 (氧化2 条线)专利工厂PTA 装置/套251410731工艺流程及设备配置工艺空压机驱动方式蒸汽透平+尾气膨胀机蒸汽透平+尾气膨胀机+电机蒸汽透平+尾气膨胀机蒸汽透平+尾气膨胀机蒸汽透平+尾气膨胀机2 台,高压蒸汽透平+尾气膨胀机氧化反应器/台111122CTA 结晶器3 台,第一台为二次氧化3 台,第一台为二次氧化3 台,第一台为二次氧化3 台,第一台为二次氧化3 台,第一台为二次氧化3 台,第一台为二次氧化溶剂回收筛板塔,常压蒸馏填料塔,共沸蒸馏筛板塔,共沸蒸馏筛板塔,共沸蒸馏筛板塔,常压蒸馏筛板塔,共沸蒸馏再沸器热源副产蒸汽副产蒸汽副产蒸汽副产蒸汽副产蒸汽副产蒸汽催化剂回收设,较复杂设,新技术,较简单设,较复杂设,较复杂设,较复杂无,界区外处理残渣处理焚烧或生化处理焚烧或生化处理焚烧焚烧或生化处理焚烧外售精制预热器/台547566精制反应器/台111111PTA 结晶器/台554455尾气处理有 HPCCU有 HPCCU有 HPCCU 和有 LPCCU 有 HPCCU有 LPCCU和 LPCCU技术和 LPCCU技术,建议用 HPCCULPCCU 使用经验。

技术和 LPCCU 技术技术PTA 产品分离压力离心机 3 台(立式) +常压离心机 2台压力离心机 3 台(卧式) +常压离心机 2台压力离心机+常压离心机压力离心机 3 台(卧式) +常压离心机 2 台压力离心机3 台(立式) +常压离心机 3 台压力离心机 2 台+真空过滤机 2 台主要技术特点高温氧化,釜式带搅拌反应器工艺技术不断改进,氧化反应冷凝系统为立式,溶剂回收为筛板塔,常压蒸馏高温氧化,釜式带搅拌反应器;加氢反应器带溶解段;氧化反应冷凝系统为卧式,溶剂回收为填料塔, 共沸蒸馏高温氧化,釜式带搅拌反应器;溶剂回收为共沸蒸馏;拥有压力袋式过滤机取代CTA 干燥机和中间料仓专利技术中温氧化,氧化反应器带底部搅拌和精馏段;溶剂回收为共沸蒸馏高温氧化,釜式带搅拌反应器氧化反应冷凝系统为立式;精制结晶器产生的蒸汽不直接引入预热器,能量综合利用较差高温氧化,釜式带搅拌反应器;溶剂回收为共沸蒸馏主要工艺条件氧化单元反应温度/℃190～195198～205192～198182～189190～195187～204反应压力/MPa1.261.471.41.081.451.2～1.65n(溶剂比):n( PX)3.6:14.5:14.5:15:014.5:1反应时间/min ～83～80～80～60～80～80w(4-CBA)/10-62 500 max 2 500 max 3 000 max3 000～3 6002 500 max2 200～2 500精制单元反应温度/℃288285290287285～290280～285反应压力/MPa888.67.87.0～8.57.0～8.5w(TA)/%313028302826预热器/台547566原料及公用工程消耗对二甲苯(100%)/kg660660658658660662醋酸(100%计)/kg454537384248循环冷却水/m3224358370240165230除盐水/m32.62.12.92.52.52.4电/kWh218148130135175180三废废水/m31.62.64.33.51.62.5废气/m3210621882617206024882400废固体物/kg6.8141082.72.8产品规格单位酸值/(mgKOH·g-1 )675±2675±2675±2675±2675±2675±2透光率T340nm/%9090T400nm=9890 925%DMF 色相APHA<5≤10<7≤10<5≤10w(总金属)/10-6<2≤2<2≤24≤3≤10w(4-CBA)/10-6≤10≤10≤10≤25≤25≤25w(PT 酸)/10-660≤135≤140≤150≤150≤150w(灰分)/10-6<5≤4<3≤6<6≤15w(H2O)/%0.1≤0.10.1≤0.20.2≤0.2粒度/μm110100～13090～1109090～110130±10HPCCU:高压焚烧; LPCCU:低压焚烧。

工艺技术 各专利商都拥有工业化生产 PTA 的专利技术,拥有近期采用最新技术的专利工厂,并生产出合格的 PTA 产品都采用回收氧化反应副产蒸汽和反应尾气用于空压机驱动等节能措施,并将尾气用于中间产品 CTA 和成品 PTA 输送 溶剂回收:多数厂家为共沸蒸馏,优于常压蒸馏,筛板塔逐渐改为填料塔 催化剂回收:工艺技术(二)的回收技术较简单,其他几家公司流程较复杂 精制母液回收:工艺技术(六)无精制母液回收,脱盐水消耗量大, PTA 损失量大,其他几家都有 工艺条件 氧化反应温度、压力趋于降低工艺技术(一)(二) (三) (五) (六)为高温氧化工艺,工艺技术(四)为中温氧化工艺高温氧化反应温度曾先后采用 230 ℃→209 ℃→196 ℃→191 ℃;中温 186 ℃高低温氧化温度相差约 50 ℃,压力相差约 0. 6 MPa,主要为减少副反应,降低原料消耗不同的氧化反应温度,相应的反应压力、催化剂配比及反应器型式均有所不同 设备配置 空压机:高温、中温工艺均可采用“空压机+蒸汽轮机+尾气膨胀机+电机“,正常生产时,电机用来发电 氧化反应器:高温工艺均为单台带搅拌反应釜;中温为塔式反应器,底部带搅拌、顶部带精馏段;中温工艺氧化反应器产能较小。

氧化反应器进料罐: 2000 年之后引进的技术,大多采用静态混合器,取消进料混合罐 CTA 结晶:采用 1 段或 3 段结晶5 种高温氧化工艺均采用 3 段结晶;中温氧化工艺仅采用 1 段结晶,粒径较小 分离及干燥: CTA 均采用 RVF 1 道分离; PTA 均采用 2 道分离,干燥机为列管式 产品品质指标 各工艺技术产品品质指标没有大的差异,产品品质相近 物耗能耗 各。