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文檔簡介

1、四、高溫氧化法生產工藝流程因為對苯二甲酸主要是用于聚合生產聚酯,所以對其純度要求很高。本裝置一般要得到精對苯二甲酸。高溫氧化法生產精對苯二甲酸的工藝過程主要分兩大部分,即對苯二甲酸的生產與對苯二甲酸的精制。前者包括高溫氧化、對苯二甲酸的分離干燥和溶劑醋酸回收三個工序,后者包括對苯二甲酸的加氫精制和精對苯二甲酸的分離干燥兩個工序。(一)對苯二甲酸的生產1對二甲苯高溫氧化工序本工序的工藝流程如圖910所示。催化劑醋酸鈷與醋酸錳按比例配制成醋酸水溶液,并將一定量的四溴乙烷溶于少量對二甲苯后,與對二甲苯在(1)中按比拌器混勻預ckUg痕溶劑醋酸及進料混合槽例混合,經攪熱再進圖910對二甲苯氧化工序流程

2、1混合槽;2氧化反應器;3空氣透平壓縮機;4尾氣吸收塔入氧化反應器(2)。氧化反應所需的工藝空氣由多級空氣壓縮機(3)送往過濾器,經過濾后進入氧化反應器。高溫氧化反應器是對二甲苯氧化裝置的核心設備,內壁和封頭均有鈦襯里。反應器帶有攪拌器,其型式、轉速及功率都是影響反應效率的主要因素。反應熱是利用溶劑氣化和回流冷凝的方式循環(huán)撤除的。氧化反應器頂部的氣體冷卻冷凝后,部分液體回流返回反應器,部分進入醋酸回收系統(tǒng)。而未凝氣體進入尾氣吸收塔(4),用水吸收其中醋酸蒸氣后進入尾氣透平機做功,驅動空氣壓縮機(3)以回收能量。洗滌液則進入醋酸回收系統(tǒng)。2對苯二甲酸的分離干燥工序本工序的工藝流程如圖911所示。

3、在高溫氧化法的氧化過程中除生成對苯二甲酸外,還伴生有一些雜質,如4CBA、對甲基苯甲酸(簡稱PT酸)、芴酮等。由于PT酸溶于溶劑,所以可用結晶法分離,經離心分離、洗滌、干燥后得對苯二甲酸。來自氧化反應器(2)中部排出的漿料,先后進入三個串聯(lián)的逐次降溫降壓的結晶器(1)。在第一結晶器中,導入少量空氣,使一次氧化液中未完全轉化的對二甲苯及其中間氧化物進行二次氧化,繼續(xù)轉化為對苯二甲酸。實踐表明,采用這種措施后,對苯二甲酸的產率可提高23%左右,催化劑用量卻可節(jié)省約1520%。進入第一結晶器的氧化漿料液含對苯二甲酸約29%(質),由于閃蒸、結晶、濃縮和冷卻,自第三結晶器流出的漿料其濃度已達39.8%

4、(質)。為保持對苯二甲酸在結晶器內漿料中呈懸浮狀態(tài),并促進晶體成長,三臺結晶器內都設有攪拌器。圖911對苯二甲酸分離干燥工序流程1結晶器;2離心機;3打漿槽;4螺旋輸送機;5燥機在二次氧化和結晶過程中產生的熱量,仍由醋酸溶劑蒸發(fā)帶出、前二臺結晶器蒸發(fā)出來的蒸汽直接入溶劑回收系統(tǒng),第三臺結晶器蒸發(fā)的蒸汽則進入專設的冷凝器,冷凝后回流,不凝氣體進入溶劑回收系統(tǒng)。由第三結晶器送出的漿料進入第一離心機(2)分離,母液送醋酸回收系統(tǒng)。對苯二甲酸結晶送入設有攪拌器的打漿槽(3),用循環(huán)溶劑進行洗滌,使形成45%(質)左右的漿料。第一離心機分出90%母液后,為進一步洗滌除去附著于對苯二甲酸的雜質,洗滌后的漿

5、料在第二離心機中重復以上操作,再打漿后進入第三離心機分離出對苯二甲酸與溶劑。離心機分出的全部洗滌溶劑作為反應用溶劑返回反應器,而第一臺離心機分出的10%母液進人溶劑回收系統(tǒng),以平衡排出有機廢物。含濕量約為10%的對苯二甲酸濾餅,經螺旋輸送機(4)送入干燥機(5)用蒸汽干燥。干燥后的對苯二甲酸含濕量可達到0.1%(質)以下,可用氮氣流輸送到加氫精制工序,精制成精對苯二甲酸。由濕濾餅蒸出的溶劑用逆流循環(huán)的氮氣吹出后,送溶劑回收系統(tǒng)。0.200.50%分離干燥前對苯二甲酸的雜質含量約為78%(質)分離干燥后可降為以下。哪來的?作用本工序的工藝流程圖如圖912所示。本工序的目的是將氧化反應器頂部的未凝

6、氣體及結晶母液中的醋酸經脫水及除去高沸點雜質后,使其可供反應系統(tǒng)循環(huán)使用,從而降低生產的消耗定額。圖912醋酸回收系統(tǒng)流程1回收醋酸貯槽;2汽提塔;3薄膜蒸發(fā)器;4脫水塔;5分離器醋酸回收系統(tǒng)主要由汽提塔、脫水塔和薄膜蒸發(fā)器組成。待回收的醋酸進入汽提塔(2)除去高沸點雜質組分,塔頂蒸出的物料為含水醋酸,進入醋酸脫水塔(4)。醋酸脫水塔頂物料為水,供氧化吸收用,塔底為脫水醋酸,供氧化和打漿等循環(huán)用。汽提塔釜物料含有高沸點雜質與醋酸,進入薄膜蒸發(fā)器(3)分離,蒸出的輕組分回汽提塔,殘渣送焚燒爐。二)對苯二甲酸的精制對苯二甲酸在上述結晶分離工序初步分離后,純度一般為99.599.8%,雜質含量為0.

7、20.5%。這些雜質尤其是4CBA和一些有色體在漿液中濃度為20003000ppm,為防止4CBA等雜質影響以后的縮聚反應和聚酯色度,需經過精制將其除去。精制所得的精對苯二甲酸,其4CBA含量小于25ppm,質量提高到纖維級標準。對苯二甲酸的精制工藝可以采用酯化法,也可采用加氫精制法,現(xiàn)新建裝置多采用后法。本部分討論加氫精制法。1加氫精制化學原理加氫精制的基本反應,是根據對二甲苯氧化生成4-CBA的逆反應原理進行的。在280及6.66.8MPa壓力下,使用載于活性炭上的鈀催化劑進行連續(xù)加氫,使4-CBA轉化為易溶于水的對甲基苯甲酸,有色體也同時分解。此外,此催化劑還有吸附作用,可除去芴酮等雜質

8、。整個加氫過程的化學反應可用下式表示:CHO4-CBA)+2H2CH3+HO2加氫反應后雜質大部分轉化為能溶解于水的物質。故可用結晶分離、水洗等方法除去,經干燥后制成精對苯二甲酸。2加氫精制工藝過程加氫精制的工藝過程方塊流程圖如圖913所示。對苯二甲酸用無離子水制成漿料,用升壓泵加壓,經加熱、攪拌,待其完全溶解后送入加氫反應器。反應器為襯鈦固定床,在精制過的純氫和催化劑作用下對苯二甲酸進行加氫精制。反應后的溶液經結晶器進行45級逐步降壓結晶,使精對苯二甲酸成為合適粒度分布的沉淀。生成的水蒸氣冷凝后循環(huán)使用未凝氣體經洗滌后放空。溶液經加壓離心機分離,分離出的母液經閃蒸后排入下水道。從加壓離心機分離出來的濕精對苯二甲酸,在打漿槽中用無離子水再洗滌一次后進入常壓離心機分離。分離出的水可循環(huán)供加氫前打漿用,濕精對苯二甲酸經螺旋輸送機送入回轉式干燥機,干燥后即得精對苯二甲酸。圖913加氫精制工藝方塊流程圖由傳統(tǒng)對二甲苯高溫氧化法生產的對苯二甲酸所含4CBA等雜質較多,需采用加氫、重結晶等工序生產精對苯二甲酸。由于精制過程長、設備多、技術難度大,鈀又是貴重金屬,所以操作費用和生產成本增高。目前,又開發(fā)

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