年產(chǎn)140萬噸PTA的氧化反應

開題報告化學工程與工藝年產(chǎn)140萬噸PTA的氧化反應-結(jié)晶系統(tǒng)工藝設計一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義近年來，隨著中國化纖行業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，進入21世紀以來中國PTA產(chǎn)業(yè)得到了長足的發(fā)展，PTA市場需求強勁。這就直接導致了PTA產(chǎn)能的快速發(fā)展壯大。特別是自2003年P(guān)TA項目由行政審批制改為核準制以后，PTA產(chǎn)業(yè)步入了一個飛速發(fā)展時期，其發(fā)展速度之快，令人瞠目。正是由于龐大的國內(nèi)市場需求，2003年至2010年間中國PTA項目和產(chǎn)能出現(xiàn)了飛速發(fā)展。即便如此，中國每年P(guān)TA還需進口。原因在于中國PTA的消費也非常強勁。由于中國PTA需求量的增加也促進了國內(nèi)的大企業(yè)對PTA項目投資的源動力。PTA是精對苯二甲酸（PurifiedTerephthalicAcid）的英文縮寫，是重要的大眾有機原料之一，其主要用途是生產(chǎn)聚酯纖維（滌綸）、聚酯瓶片和聚酯薄膜，廣泛應用于化學纖維、輕工、電子等多個領域。PTA的原料是PX，PX的原料是原油。PTA的下游產(chǎn)品主要為滌綸長絲、短纖、切片（包括纖維切片、瓶用切片、薄膜切片）。在以上產(chǎn)業(yè)鏈中，PTA是原油的末端產(chǎn)品。同時，由于很多大的聚酯廠中間不切片，而直接從PTA生產(chǎn)出滌綸短纖和長絲，因此，PTA是化纖的前端產(chǎn)品，也可以說，PTA是石化與化纖產(chǎn)業(yè)鏈的分水嶺，承前啟后。從產(chǎn)業(yè)鏈上可以發(fā)現(xiàn)，PTA涉及上下游行業(yè)眾多，對產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟影響廣泛。對于中國這樣一個人口大國來說，化纖需求是龐大的。最近幾年來這個行業(yè)的快速發(fā)展也證明了這一點。化纖的需求傳遞到整個產(chǎn)業(yè)鏈，無疑使整個產(chǎn)業(yè)鏈都有迅猛擴張之勢。PTA不僅是成本拉動型，也是供需決定型的行業(yè)，因此供需變化對市場走勢的影響同樣不可忽視。2008年P(guān)TA需求方面最大的變化是，受世界金融危機的影響，全球經(jīng)濟放緩，終端紡織行業(yè)遭受了出口環(huán)境惡化，內(nèi)需大幅減少，在國家頻發(fā)扶持政策的復雜因素作用下，依然逐漸步入市場低谷。在這種極其嚴峻的市場和經(jīng)濟形勢下，如果繼續(xù)擴大PTA投資無疑是雪上加霜。PTA產(chǎn)業(yè)健康亟需科學發(fā)展還好，隨著PTA市場的宏觀分析和國家宏觀政策的影響偏空，國際原油和PX價格的上漲給PTA帶來較強的成本支撐，PTA行業(yè)已經(jīng)開始步入景氣周期。精對苯二甲酸(PTA)以對二甲苯(PX)為原料，在醋酸溶劑中以醋酸鉆和醋酸錳為催化劑，以漠化氫為促進劑，用空氣將PX氧化成粗對苯二甲酸(CTA)，經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥得到中間產(chǎn)品CTA。中間產(chǎn)品CTA中含有少量的有害雜質(zhì)，將影響PTA的下游產(chǎn)品一聚酯的質(zhì)量，主要雜質(zhì)是對羧基苯甲醛(4-CBA)。為除掉4-CBA，在高溫、高壓條件下將CTA溶于水中，并對它有選擇地進行加氫反應，用氫氣還原其中的雜質(zhì)，使4-CBA轉(zhuǎn)變成易溶于水的對甲基苯甲酸(PT酸)。當對苯二甲酸(TA)結(jié)晶析出時，PT酸仍留在水溶液中，從而達到與TA分離精制的目的。加氫反應液經(jīng)結(jié)晶、洗滌、離心和干燥一系列精制過程，得到高純度的PTA產(chǎn)品。些里營氧化卜司T過濾干燥卜T加氫斗」離心干劇—產(chǎn)品F1玦工藝流程簡圖近年來，PTA專利商和生產(chǎn)商，圍繞降低原輔材料和公用工程消耗、節(jié)省建設投資、提高裝置開工率等方面，對工藝流程、工藝參數(shù)等方面不斷進行完善和優(yōu)化，在氧化反應結(jié)晶系統(tǒng)方面也有了較多的改進，技術(shù)日趨成熟以及裝置規(guī)模的不斷擴大，操作經(jīng)驗的不斷積累，采用能夠滿足工藝控制特殊要求的儀表等，PTA氧化結(jié)晶裝置技術(shù)上困難的情況基本上己經(jīng)消除早期引進的PTA裝置中，設備基本是全部引進，隨著對工藝技術(shù)及設備的研究以及國內(nèi)制造能力的不斷發(fā)展，越來越多的設備實現(xiàn)了國產(chǎn)，特別是上世紀90年代末開始，一些關(guān)鍵的核心設備也已經(jīng)可以在國內(nèi)生產(chǎn)，PTA結(jié)晶器就是其中的一組設備本人研究的課題就是140萬噸/年P(guān)TA的氧化反應-結(jié)晶系統(tǒng)工藝設計。對氧化結(jié)晶器，氧化結(jié)晶攪拌器，氧化結(jié)晶冷凝器，氧化結(jié)晶分離器，氧化結(jié)晶分液罐，結(jié)晶器開車，結(jié)晶器停車和堿洗等做一個課題研究。氧化結(jié)晶系統(tǒng)部分是PTA氧化反應單元的重要一部分，對此的研究能更好地理解PTA的生產(chǎn)基本原理。目前本人正在PTA公司實習，通過對結(jié)晶系統(tǒng)的理論研究學習，以及實地的操作實踐，借此來完成這個課題研究，希望完成一個全面的結(jié)晶系統(tǒng)工藝設計。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：1、 結(jié)晶系統(tǒng)裝置大型化以降低單位產(chǎn)品的投資成本和運行成本實踐證明，當單系列能力擴大時，設計成本、管理費用均不致增加；建設安裝成本略有增加；僅大型容器的材料成本有所增加。裝置規(guī)模的大型化，既可以降低單位產(chǎn)品的投資成本，又可以降低單位產(chǎn)品的運行成本。在生產(chǎn)能力更大的單臺氧化結(jié)晶器技術(shù)沒有完善前，目前采用并聯(lián)三臺或多臺結(jié)晶器以擴大裝置規(guī)模。2、 工藝流程的優(yōu)化可以減少設備臺數(shù)，降低單位產(chǎn)品的成本減少設備臺數(shù)，而又不影響操作，是流程優(yōu)化的一個發(fā)展方向。3、 通過優(yōu)化操作條件，減少物耗.優(yōu)化結(jié)晶反應的操作條件是PTA裝置節(jié)能降耗的重要措施.增大母液循環(huán)以減少氧化殘渣的產(chǎn)生.回收抽出母液中的催化劑，可降低催化劑的消耗并減少排放物中重金屬的含量。有的專利采用添加催化劑回收劑的辦法，有的專利采用萃取的方法。4、 開發(fā)更高效的催化劑5、 氧化結(jié)晶系統(tǒng)各設備工作原理，儀表控制和擬解決的問題，譬如結(jié)晶器跳閘，在跳閘后重新啟動結(jié)晶器，就怎么樣做。還有結(jié)晶器積沉結(jié)壁現(xiàn)象該怎么處理等等三、研究步驟、方法及措施：通過查找資料，分析資料確定選題范圍及論文題目。通過指導老師技術(shù)人員指導，結(jié)合調(diào)研和資料整理分析、撰寫開題報告、外文翻譯和文獻綜述。根據(jù)開題報告寫作思路草擬論文提綱。根據(jù)論文提綱進一步查找資料，撰寫論文初稿。根據(jù)論文初稿，收集的資料，修改成稿。四、參考文獻丁海兵，馬海洪，張紹軍，陳勇強；粗對苯二甲酸結(jié)晶動力學的研究［J］;石油化工;2005年04期魯敏;童正明；祁非白；許敏;周清童;氧化結(jié)晶器裝置的研究［J］;中國高新技術(shù)企業(yè);2010年03期張國鋼;3萬噸/年間苯二甲酸裝置結(jié)晶精制過程研究［D］;天津大學;2006年李維興;王麗軍；莊華潔;王勤波；李希；；PX氧化反應器-結(jié)晶器串聯(lián)過程的數(shù)學模型［J］；化學反應工程與工藝；2005年06期BirbilSLStochasticGlobalOptimizationTechn