年产140万吨PTA的氧化反应

开题报告化学工程与工艺年产140万吨PTA的氧化反应-结晶系统工艺设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义近年来，随着中国化纤行业的大规模发展，进入21世纪以来中国PTA产业得到了长足的发展，PTA市场需求强劲。这就直接导致了PTA产能的快速发展壮大。特别是自2003年PTA项目由行政审批制改为核准制以后，PTA产业步入了一个飞速发展时期，其发展速度之快，令人瞠目。正是由于庞大的国内市场需求，2003年至2010年间中国PTA项目和产能出现了飞速发展。即便如此，中国每年PTA还需进口。原因在于中国PTA的消费也非常强劲。由于中国PTA需求量的增加也促进了国内的大企业对PTA项目投资的源动力。PTA是精对苯二甲酸（PurifiedTerephthalicAcid）的英文缩写，是重要的大众有机原料之一，其主要用途是生产聚酯纤维（涤纶）、聚酯瓶片和聚酯薄膜，广泛应用于化学纤维、轻工、电子等多个领域。PTA的原料是PX，PX的原料是原油。PTA的下游产品主要为涤纶长丝、短纤、切片（包括纤维切片、瓶用切片、薄膜切片）。在以上产业链中，PTA是原油的末端产品。同时，由于很多大的聚酯厂中间不切片，而直接从PTA生产出涤纶短纤和长丝，因此，PTA是化纤的前端产品，也可以说，PTA是石化与化纤产业链的分水岭，承前启后。从产业链上可以发现，PTA涉及上下游行业众多，对产业及经济影响广泛。对于中国这样一个人口大国来说，化纤需求是庞大的。最近几年来这个行业的快速发展也证明了这一点。化纤的需求传递到整个产业链，无疑使整个产业链都有迅猛扩张之势。PTA不仅是成本拉动型，也是供需决定型的行业，因此供需变化对市场走势的影响同样不可忽视。2008年PTA需求方面最大的变化是，受世界金融危机的影响，全球经济放缓，终端纺织行业遭受了出口环境恶化，内需大幅减少，在国家频发扶持政策的复杂因素作用下，依然逐渐步入市场低谷。在这种极其严峻的市场和经济形势下，如果继续扩大PTA投资无疑是雪上加霜。PTA产业健康亟需科学发展还好，随着PTA市场的宏观分析和国家宏观政策的影响偏空，国际原油和PX价格的上涨给PTA带来较强的成本支撑，PTA行业已经开始步入景气周期。精对苯二甲酸(PTA)以对二甲苯(PX)为原料，在醋酸溶剂中以醋酸钻和醋酸锰为催化剂，以漠化氢为促进剂，用空气将PX氧化成粗对苯二甲酸(CTA)，经结晶、过滤、干燥得到中间产品CTA。中间产品CTA中含有少量的有害杂质，将影响PTA的下游产品一聚酯的质量，主要杂质是对羧基苯甲醛(4-CBA)。为除掉4-CBA，在高温、高压条件下将CTA溶于水中，并对它有选择地进行加氢反应，用氢气还原其中的杂质，使4-CBA转变成易溶于水的对甲基苯甲酸(PT酸)。当对苯二甲酸(TA)结晶析出时，PT酸仍留在水溶液中，从而达到与TA分离精制的目的。加氢反应液经结晶、洗涤、离心和干燥一系列精制过程，得到高纯度的PTA产品。些里营氧化卜司T过滤干燥卜T加氢斗」离心干剧—产品F1玦工艺流程简图近年来，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、提高装置开工率等方面，对工艺流程、工艺参数等方面不断进行完善和优化，在氧化反应结晶系统方面也有了较多的改进，技术日趋成熟以及装置规模的不断扩大，操作经验的不断积累，采用能够满足工艺控制特殊要求的仪表等，PTA氧化结晶装置技术上困难的情况基本上己经消除早期引进的PTA装置中，设备基本是全部引进，随着对工艺技术及设备的研究以及国内制造能力的不断发展，越来越多的设备实现了国产，特别是上世纪90年代末开始，一些关键的核心设备也已经可以在国内生产，PTA结晶器就是其中的一组设备本人研究的课题就是140万吨/年PTA的氧化反应-结晶系统工艺设计。对氧化结晶器，氧化结晶搅拌器，氧化结晶冷凝器，氧化结晶分离器，氧化结晶分液罐，结晶器开车，结晶器停车和碱洗等做一个课题研究。氧化结晶系统部分是PTA氧化反应单元的重要一部分，对此的研究能更好地理解PTA的生产基本原理。目前本人正在PTA公司实习，通过对结晶系统的理论研究学习，以及实地的操作实践，借此来完成这个课题研究，希望完成一个全面的结晶系统工艺设计。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：1、 结晶系统装置大型化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、管理费用均不致增加；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。在生产能力更大的单台氧化结晶器技术没有完善前，目前采用并联三台或多台结晶器以扩大装置规模。2、 工艺流程的优化可以减少设备台数，降低单位产品的成本减少设备台数，而又不影响操作，是流程优化的一个发展方向。3、 通过优化操作条件，减少物耗.优化结晶反应的操作条件是PTA装置节能降耗的重要措施.增大母液循环以减少氧化残渣的产生.回收抽出母液中的催化剂，可降低催化剂的消耗并减少排放物中重金属的含量。有的专利采用添加催化剂回收剂的办法，有的专利采用萃取的方法。4、 开发更高效的催化剂5、 氧化结晶系统各设备工作原理，仪表控制和拟解决的问题，譬如结晶器跳闸，在跳闸后重新启动结晶器，就怎么样做。还有结晶器积沉结壁现象该怎么处理等等三、研究步骤、方法及措施：通过查找资料，分析资料确定选题范围及论文题目。通过指导老师技术人员指导，结合调研和资料整理分析、撰写开题报告、外文翻译和文献综述。根据开题报告写作思路草拟论文提纲。根据论文提纲进一步查找资料，撰写论文初稿。根据论文初稿，收集的资料，修改成稿。四、参考文献丁海兵，马海洪，张绍军，陈勇强；粗对苯二甲酸结晶动力学的研究［J］;石油化工;2005年04期鲁敏;童正明；祁非白；许敏;周清童;氧化结晶器装置的研究［J］;中国高新技术企业;2010年03期张国钢;3万吨/年间苯二甲酸装置结晶精制过程研究［D］;天津大学;2006年李维兴;王丽军；庄华洁;王勤波；李希；；PX氧化反应器-结晶器串联过程的数学模型［J］；化学反应工程与工艺；2005年06期BirbilSLStochasticGlobalOptimizationTechn