對苯二甲酸生產(chǎn)工藝進(jìn)展

摘?要：自20世紀(jì)70年代以來，全球聚酯工業(yè)發(fā)展迅速，對苯二甲酸發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。同時，它受到生產(chǎn)能力低下和關(guān)鍵技術(shù)缺乏等諸多方面的制約，需要研究人員進(jìn)行詳細(xì)的研究和生產(chǎn)技術(shù)研究，并以改進(jìn)生產(chǎn)和改進(jìn)工藝技術(shù)為目標(biāo)，分析并積極解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，以促進(jìn)全球工業(yè)的有效發(fā)展。

關(guān)鍵詞：對苯二甲酸;生產(chǎn)工藝;進(jìn)展

1?對苯二甲酸生產(chǎn)中存在的問題

1.1?能耗高、成本高

早期對二甲苯（PX）作為由單體對苯二甲酸生產(chǎn)工藝合成的聚酯的原料，以兩種生產(chǎn)方法進(jìn)行生產(chǎn)。分別是低溫氧化和高溫氧化。高溫氧化是利用醋酸作為溶劑，在催化劑中鈷、錳和溴化物重金屬鹽，需要一定的溫度和壓力，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。雖然在其應(yīng)用中有很多優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也值得我們關(guān)注。例如，反應(yīng)溫度高、溶劑消耗高，設(shè)備有腐蝕性，材料質(zhì)量必須高。這些因素導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著增加。與此同時，主要原料PX供應(yīng)短缺也導(dǎo)致購置成本增加，造成地理分布不均勻、運(yùn)輸成本上升。副反應(yīng)PX和乙酸在制造過程中發(fā)生，降低了產(chǎn)率，這些副反應(yīng)的存在，使生產(chǎn)成本增加。因此，迫切需要改變具體的生產(chǎn)工藝技術(shù)。

1.2?生產(chǎn)過程很復(fù)雜

在對二甲苯低溫氧化過程中，作用機(jī)理是利用空氣的低溫氧化直接生成對苯二甲酸產(chǎn)品。對苯二酚在160℃和壓力條件下必須為0.55MPa，并用乙酸洗滌，然后在100℃和大氣壓條件下用乙酸洗滌，然后干燥，得到產(chǎn)物對苯二甲酸。對二甲苯的高溫氧化過程，是在所生產(chǎn)的對苯二甲酸產(chǎn)物的高溫和高壓條件下的氧化在水中形成，以溶解在對苯二甲酸的水溶液中。采用該種方法，工藝復(fù)雜、反應(yīng)條件高，得到粗產(chǎn)物，經(jīng)洗滌、過濾、干燥等步驟后生成較高純度的對苯二甲酸。

1.3?對環(huán)境有害

BPAmoco工藝類似于Dupont工藝，包括PX氧化和TA。在這些生產(chǎn)過程中產(chǎn)生有害氣體，比如氮和一氧化碳，對環(huán)境有害。中間產(chǎn)物是產(chǎn)生中間TA的鏈接，不可避免地含有少量有害雜質(zhì)。在最后一步中，必須從脫水塔加熱廢氣，并且在高壓催化燃燒之后，除去有害氣體（一氧化碳）。進(jìn)行回收膨脹器（廢氣渦輪機(jī)）中的能量，然后分離進(jìn)入廢氣混合罐，氣相進(jìn)一步冷凝，生成回收淡化水。最后，廢氣中的氮?dú)夂鸵谎趸急怀榭铡?/p>

2?解決對苯二甲酸生產(chǎn)中存在問題的措施

2.1?創(chuàng)新技術(shù)和降低生產(chǎn)成本

目前各國原材料和公用事業(yè)成本逐漸降低，有效減少投資，提高工廠開工率等，其中PTA工藝、工藝參數(shù)和設(shè)備不斷完善和改進(jìn)，并取得了很大進(jìn)展。其中代表性的合成方法是PTA技術(shù)，以過氧化氫ScH2O為臨界水氧化作為氧化劑，溫和的反應(yīng)條件下生物催化過程，易于獲得生物催化酶，進(jìn)行間接電氧化等。這些新技術(shù)的路徑快捷、材料更常見，并且更容易獲得。此外，我們可以改善反應(yīng)條件，提高母液循環(huán)利用率，減少原料和能源消耗，增強(qiáng)加氫反應(yīng)，提高能源效率，增強(qiáng)氫化反應(yīng)以提高產(chǎn)物收率。

2.2?簡化生產(chǎn)過程

早期的對苯二甲酸制造工藝是采用DMT工藝，但這種工藝技術(shù)存在較為復(fù)雜、生產(chǎn)工藝不易控制、成本高的許多缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，聚酯產(chǎn)品的使用以PTA為主要原料，PTA直接酯化，工業(yè)冷凝工藝連續(xù)生產(chǎn)。目前我國引入了PTA設(shè)備（BP-Amoco工藝），結(jié)合了Dupont工藝和Amoco工藝。相比之下，已經(jīng)對多種方式進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，最重要的是改進(jìn)了生產(chǎn)過程。BP-Amoco工藝的壓力過濾器采用多功能，過濾功能使用醋酸過濾和溶劑替代，更換過濾器TA漿料PX使用其中不使用溶劑。TA的含水漿液將濾餅用水制成幾次制備后，直接進(jìn)入漏斗即可進(jìn)行加氫，然后完成輸送，然后在沒有干燥TA的情況下進(jìn)行洗滌程序，這大大簡化了工藝。

2.3?保護(hù)環(huán)境的綠色生產(chǎn)

近年來，一些有代表性的PTA制造商一直不甘落后，不斷完善各自的工藝流程，積極解決污染問題，促進(jìn)環(huán)保生產(chǎn)。BP開發(fā)了一種環(huán)保型PTA生產(chǎn)工藝，通過改進(jìn)固體廢氣處理和減少污染物排放，有效控制環(huán)境污染。BPAmoco工藝改進(jìn)了最終的反應(yīng)氣體系統(tǒng)，減少了高壓蒸汽的數(shù)量，降低了能耗并促進(jìn)了能量回收。與現(xiàn)有技術(shù)相比，綠色反應(yīng)途徑是節(jié)能、環(huán)保和高效，促進(jìn)了環(huán)境友好型社會的建設(shè)。

EPTA包含三部分工藝：CTA生產(chǎn)、EPTA生產(chǎn)和催化劑回收，由Eastman開發(fā)。該過程的機(jī)理是液氧用于催化PX的氧化，乙酸用作溶劑，原料與壓縮空氣混合，連續(xù)進(jìn)入中溫泡罩塔氧化反應(yīng)器和中間雜質(zhì)可以通過溶劑回收生成的CTA，并有效除去系統(tǒng)的貧溶劑。主要雜質(zhì)4-CBA，對甲基苯甲酸（p-TA）在氧化步驟后在EPTA中純化，EPTA也從溶劑中分離并干燥。在流化床焚燒爐中分離并除去懸浮固體，并用CTA可溶性雜質(zhì)處理殘余物，因?yàn)闉V液被除去以繼續(xù)溶解的催化劑的反應(yīng)用于下一次再循環(huán)。

3?結(jié)論

目前，Amoco的加氫工藝一直占據(jù)主導(dǎo)地位。各國繼續(xù)探索液相氧化工藝與氫化工藝相結(jié)合，成為研究的主流。由于生產(chǎn)過程的不斷優(yōu)化和數(shù)字技術(shù)的使用，設(shè)備和控制技術(shù)的改進(jìn)顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量。對苯二甲酸的生產(chǎn)已進(jìn)入大型、低成本、高科技產(chǎn)品的階段。雖然我國PTA裝置的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，但在大規(guī)模開發(fā)、工藝優(yōu)化，特別是基礎(chǔ)研究方面仍需要進(jìn)一步發(fā)展。其中高性能、低消耗、易于自動化和環(huán)保的工藝是其發(fā)展的方向。

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作者簡介：周念來（1983-），河南扶溝縣人，研究生（在讀），工程師，化學(xué)工程專業(yè)。