PTA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 PTA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 项目单台反应器能力/(t·h-1)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和LPCCU技术有HPCCU和LPCCU技术,建议用HPCCU有HPCCU和LPCCU使用经验。
有LPCCU技术有HPCCU和LPCCU技术有LPCCU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 max2 500 max3 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。