pta工艺概况0322.ppt
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1、7/18/20222目录目录7/18/20223PTAPTA产品用途介绍产品用途介绍l 精对苯二甲酸(精对苯二甲酸(PTA)PTA)英文名英文名 Pure terephthalic acidPure terephthalic acid,分子式分子式C C6 6H H4 4(COOH)(COOH)2 2l PTAPTA是重要的大宗有机原料之一,广泛用于与化学纤维、是重要的大宗有机原料之一,广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时,轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时,PTAPTA的的应用又比较集中,世界上应用又比较集中,世界上90%90%以上的以上的PTAPTA用于生
2、产聚对苯二用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯甲酸乙二醇酯( (简称聚酯,简称聚酯,PET)PET)。生产。生产1 1吨吨PETPET需要需要0.850.850.860.86吨的吨的PTAPTA和和0.33-0.340.33-0.34吨的吨的MEGMEG(乙二醇)。聚酯包括(乙二醇)。聚酯包括纤维切片、聚酯纤维、瓶用切片和薄膜切片。国内市场中,纤维切片、聚酯纤维、瓶用切片和薄膜切片。国内市场中,有有7575的的PTAPTA用于生产聚酯纤维;用于生产聚酯纤维;2020用于生产瓶级聚酯,用于生产瓶级聚酯,主要应用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装;主要应用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装;5 5用于膜用于膜级聚
3、酯,主要应用于包装材料、胶片和磁带。可见,级聚酯,主要应用于包装材料、胶片和磁带。可见,PTAPTA的下游延伸产品主要是聚酯纤维的下游延伸产品主要是聚酯纤维( (俗称涤纶俗称涤纶) )。7/18/20224高速发展的中国PTA产业l 20世纪世纪70年代中期以来,我国年代中期以来,我国PTA工业从无到有,工业从无到有,得到了飞速发展。尤其是近几年来,由于需求的得到了飞速发展。尤其是近几年来,由于需求的急剧增加,我国急剧增加,我国PTA产能迅速增长,新建装置不产能迅速增长,新建装置不断投产,单套装置产能亦不断扩大,我国成为世断投产,单套装置产能亦不断扩大,我国成为世界最大界最大PTA生产国和消费
4、国。生产国和消费国。 据国家工业和信息化部有关负责人提供的数据显据国家工业和信息化部有关负责人提供的数据显示,示,2008年,我国年,我国PTA能力、产量分别达到能力、产量分别达到1210万吨、万吨、1150万吨,占世界总能力的万吨,占世界总能力的 26.7%、22.8%,均居全球第一。从,均居全球第一。从2003年到年到2008年,年,6年间我国年间我国PTA产能和产量分别增长产能和产量分别增长2.9倍,年均增倍,年均增长率分别为长率分别为20.3%、 19.2%,远高于同期经济增,远高于同期经济增速。速。7/18/20225高速发展的中国PTA产业l 回顾中国回顾中国PTA产业发展史,近产
5、业发展史,近3年的年的PTA产业发展产业发展十分迅猛。纺织品配额在十分迅猛。纺织品配额在2005年取消后,年取消后,PTA需需求量随求量随 之激增,造成国内各地纷纷投资新的之激增,造成国内各地纷纷投资新的PTA生产线。生产线。l 自自2005年年底,中国的年年底,中国的PTA产能增至产能增至589.5万吨,万吨,一举超越韩国、台湾地区以及美国,成为世界第一举超越韩国、台湾地区以及美国,成为世界第一一 PTA生产国;生产国;l 2006年年初开始即有上海亚东、翔鹭石化、三鑫年年初开始即有上海亚东、翔鹭石化、三鑫石化、扬子石化石化、扬子石化45万吨装置在年中之前先后投产,万吨装置在年中之前先后投产
6、,当年中国当年中国PTA总产能达到总产能达到870万吨左万吨左 右;右; 7/18/20226高速发展的中国PTA产业l至至2007年年初有宁波三菱、宁波逸盛两套年年初有宁波三菱、宁波逸盛两套各各60万吨装置投产,万吨装置投产,4月再有辽化月再有辽化60万吨新万吨新产能投产;至产能投产;至2007年年底中国的年年底中国的PTA产能产能已经达到已经达到1040 万吨;万吨;l2008年国内有年国内有BP珠海珠海90万吨和台化宁波万吨和台化宁波8090万吨万吨PTA投产,中国投产,中国PTA产能达到产能达到历史性的历史性的1210万吨。也就是说,中国万吨。也就是说,中国PTA从从2005 年到年到
7、2008年年3年间产能增加了一倍年间产能增加了一倍多。多。7/18/20227高速发展的中国PTA产业l 中国中国PTA产能已经完全占据全球老大的地位,目产能已经完全占据全球老大的地位,目前中国前中国PTA产能占全球产能占全球PTA产能的产能的1/4,亚洲,亚洲PTA产能的产能的1/3。 l 目前我国目前我国 PTA生产能力主要集中于消费中心和原生产能力主要集中于消费中心和原料接卸条件较好的地区,如福建、浙江、江苏以料接卸条件较好的地区,如福建、浙江、江苏以及山东和大连的沿海一带,地理位置上的优势,及山东和大连的沿海一带,地理位置上的优势,使得这些地区形成中国使得这些地区形成中国 PTA产业的
8、产业的 “黄金带黄金带”。2010年浙江省年浙江省PTA产能将占全国总产能的产能将占全国总产能的30%,成为我国最大的成为我国最大的PTA生产基地生产基地 7/18/20228高速发展的中国PTA产业PTA行业概况行业概况(2010年年)l中国大陆目前有中国大陆目前有PTA生产企业生产企业18家;家;l2009年底产能年底产能1487万吨,占全球产能万吨,占全球产能31%;l2009年产量年产量1195.84万吨;万吨;l2009年进口量年进口量625.68万吨;万吨;l2009年年PTA消费量约消费量约1821.39万吨;万吨;l2009年年PTA国产化自给率国产化自给率65.66%。7/1
9、8/20229高速发展的中国PTA产业中国大陆中国大陆PTA投资规模和产能预测投资规模和产能预测2010年投产和在建的年投产和在建的PTA装置产能:装置产能:l 福建佳龙石化有限公司福建佳龙石化有限公司60万吨万吨/年年l 江阴汉邦石化有限公司江阴汉邦石化有限公司75万吨万吨/年年l 江阴三房巷江阴三房巷120万吨万吨/年年l 浙江桐昆浙江桐昆100万吨万吨/年年l 逸盛大化改造逸盛大化改造75万吨万吨/年年l 逸盛二期工程逸盛二期工程200万吨万吨/年年l 大连长兴岛(恒力)大连长兴岛(恒力)200万吨万吨/年年7/18/202210高速发展的中国PTA产业其它拟建其它拟建PTA装置产能装置
10、产能l 厦门翔鹭石化有限公司厦门翔鹭石化有限公司50万吨万吨/年年l 仪征化纤仪征化纤3#100万吨万吨/年年l 海南逸盛石化(洋浦)海南逸盛石化(洋浦)200万吨万吨/年年l 中石油乌鲁木齐分公司中石油乌鲁木齐分公司100万吨万吨/年年l 江阴汉邦二期江阴汉邦二期125万吨万吨/年年l 福建佳龙二期工程福建佳龙二期工程110万吨万吨/年年l 大连长兴岛(恒力)二期工程大连长兴岛(恒力)二期工程200万吨万吨/年年l 四川南充四川南充120万吨万吨/年年7/18/202211高速发展的中国PTA产业中国大陆中国大陆PTA现有产能和产能预测现有产能和产能预测l现有产能:现有产能:1547万吨万吨
11、/年年l现有在建:现有在建:2317万吨万吨/年年l现有在建拟建:现有在建拟建:3302万吨万吨/年年l以上产能将在以上产能将在2014年下半年实现年下半年实现l预测到预测到2013年底,中国大陆年底,中国大陆PTA产能将达产能将达到到3000万吨万吨/年年7/18/202212高速发展的中国PTA产业2009年中国大陆年中国大陆PTA技术进步情况技术进步情况最先进的技术经济指标最先进的技术经济指标l 综合能耗:综合能耗:90kg标油标油/t PTA(宁波逸盛)(宁波逸盛)l PX消耗:消耗:654 kg/t PTAl 醋酸消耗:醋酸消耗:36 kg/t PTA(大连大化)(大连大化)最大的产
12、能和装置规模最大的产能和装置规模l 最大规模氧化反应器:最大规模氧化反应器:90万吨万吨/年(珠海年(珠海BP)l 最大规模最大规模PTA生产线生产线165万吨万吨/年(厦门翔鹭)年(厦门翔鹭)l 最大最大PTA单一产地:单一产地:180万吨万吨/年(浙江远东石化)年(浙江远东石化)7/18/202213高速发展的中国PTA产业国产化成套技术工业化应用国产化成套技术工业化应用l大连逸盛大化:基本技术内涵是国产化技大连逸盛大化:基本技术内涵是国产化技术术l重庆蓬威石化:采用中纺院成套技术,对重庆蓬威石化:采用中纺院成套技术,对于部分技术内容的独立性存在异议,但总于部分技术内容的独立性存在异议,但
13、总体国产化技术的工业化应用是成功的。体国产化技术的工业化应用是成功的。7/18/202214高速发展的中国PTA产业中国大陆中国大陆PTA行业未来展望行业未来展望:有有3年相对稳定的市场环境年相对稳定的市场环境技术进步的速度加快技术进步的速度加快l国产化装置越来越多国产化装置越来越多l装置规模越来越大,从传统的装置规模越来越大,从传统的60-70万吨万吨/年年跃升到跃升到200-220万吨万吨/年年l装置的物耗能耗指标进一步降低装置的物耗能耗指标进一步降低l个别个别PTA装置考虑转产装置考虑转产PIA。7/18/202215高速发展的中国PTA产业l 全球全球PTA发展预测发展预测:2010年
14、2015年2020年生产能力生产能力(万吨万吨) 493760907200产量产量(万吨万吨)410053656500年增长率年增长率(%)6.05.53.9开工率开工率(%)8388907/18/202216高速发展的中国PTA产业我国我国PTA产业发展的制约三要素产业发展的制约三要素 l 首先,我国首先,我国PTA应用领域范围还比较窄,尚需开发。应用领域范围还比较窄,尚需开发。PTA是一种用途相对单一的化工中间产品,主要用于生产纤维是一种用途相对单一的化工中间产品,主要用于生产纤维用聚酯。从国际上聚酯产品消费结用聚酯。从国际上聚酯产品消费结 果分析,近十多年以果分析,近十多年以来,纤维用聚
15、酯的来,纤维用聚酯的PTA消费量约占消费量约占2/3左右,非纤维聚酯左右,非纤维聚酯占占1/3,而我国,而我国PTA几乎全部用于生产涤纶用聚酯。几乎全部用于生产涤纶用聚酯。l 其次,我国推进的本土化其次,我国推进的本土化PTA技术均为传统工艺,在生产技术均为传统工艺,在生产流程、能源消耗以及环境保护等方面,与世界领先水平相流程、能源消耗以及环境保护等方面,与世界领先水平相比,仍然存在着一定的差距。比,仍然存在着一定的差距。l 第三,原料因素已成为制约我国第三,原料因素已成为制约我国PTA产业发展的桎梏。尽产业发展的桎梏。尽管国内管国内PTA生产能力快速发展,但其原料生产能力快速发展,但其原料P
16、X发展相对滞发展相对滞后。后。 7/18/202217PTAPTA生产方法与基本原理生产方法与基本原理 PTA生产工艺都是以对二甲苯(PX)为原料,以钴、锰、溴为三元催化剂,以醋酸作溶剂,在一定的温度和压力下用空气氧化制得对苯二甲酸(TA)浆料,经结晶、分离和干燥后得到TA粉料,再经加氢精制、结晶、分离、干燥后得到PTA粉料。7/18/202218PTAPTA生产方法与基本原理生产方法与基本原理 粗对苯二甲酸粗对苯二甲酸(TA) (TA) 生产方法与基本原理生产方法与基本原理 以高纯度对二甲苯以高纯度对二甲苯(PX)(PX)为原料,醋酸为溶剂,醋酸钴和醋酸锰为催化剂,四为原料,醋酸为溶剂,醋酸
17、钴和醋酸锰为催化剂,四溴乙烷或氢溴酸为促进剂进行空气催化氧化,经结晶分离干燥,得到粗对苯溴乙烷或氢溴酸为促进剂进行空气催化氧化,经结晶分离干燥,得到粗对苯二甲酸二甲酸(TA)(TA)。其反应方程式如下:。其反应方程式如下:分步反应方程式如下:分步反应方程式如下:7/18/202219PTAPTA生产方法与基本原理生产方法与基本原理 精对苯二甲酸精对苯二甲酸(PTA) (PTA) 生产方法与基本原理生产方法与基本原理 粗对苯二甲酸中的主要杂质为粗对苯二甲酸中的主要杂质为4-CBA4-CBA,采用,采用4-CBA4-CBA的加氢还原反应原理,在高的加氢还原反应原理,在高温高压下,通过钯温高压下,通
18、过钯炭催化剂的作用进行加氢还原,使炭催化剂的作用进行加氢还原,使4-CBA4-CBA转化为易溶于水转化为易溶于水的对甲基苯甲酸的对甲基苯甲酸(PT(PT酸酸) )。在加氢反应过程中,其它有机杂质同时被还原。加。在加氢反应过程中,其它有机杂质同时被还原。加氢还原反应的化学反应方程式表示如下:氢还原反应的化学反应方程式表示如下:7/18/202220技术来源当前世界上最主要的当前世界上最主要的PTAPTA技术专利商:技术专利商:l BPBP(原(原AmocoAmoco)l INVISTAINVISTA(原属(原属ICIICI,后归,后归DupontDupont,再独立为,再独立为INVISTAIN
19、VISTA)l MitsuiMitsui(三井化学)(三井化学)其他还有:其他还有:l MitsubishiMitsubishi(三菱化学)(三菱化学)l Daw ChemicalDaw Chemical(原属(原属INCAINCA,后被,后被DawDaw并购)并购)l EastmanEastman(生产(生产EPTAEPTA)其中以其中以BPBP、INVISTAINVISTA生产技术的市场占有率为最高。生产技术的市场占有率为最高。 7/18/202221国内技术现状 我国近年来研发加速,其中以中纺院开发的国产化装置已经在重庆投产和在三房巷建设7/18/202222代表性PTA生产技术的主要氧
20、化参数比较工 艺Dupont-ICIAmoco三井Eastman-Lurgi温温 度(度()201191185160压压 力力 (MPa)1.471.261.10.66停留时间停留时间* (min)40508360120含水量含水量 (%)152010138103.35.5CTA晶体粒径晶体粒径 (m)100100701004060反应器类型反应器类型三层浆搅拌釜三层浆搅拌釜双层浆搅拌釜双层浆搅拌釜搅拌鼓泡塔搅拌鼓泡塔鼓泡塔鼓泡塔搅拌器功率搅拌器功率 (kW)500400370溶剂比溶剂比HACPX (kg/kg)4.5:133.3:15:110:1催化剂催化剂Co+Mn+Br (g/g)70
21、0115016502420催化剂配比催化剂配比Co:MnBr(mol/mol)1:2:31:2:1.522:1:2.415:1:12单位体积(充气浆料)负单位体积(充气浆料)负荷荷(kgTA/m3h)153142130130697/18/202223l PTA的生产工艺为阿莫科公司率先开发,1999年BP收购了Amoco,其PTA生产工艺相应改称BP-Amoco工艺。l 主要工艺为以对二甲苯(PX)为原料,以钴、锰、溴为三元催化剂,以醋酸作溶剂,在一定的温度和压力下用空气氧化制得对苯二甲酸(TA)浆料,经结晶、分离和干燥后得到TA粉料,再经加氢精制、结晶、分离、干燥后得到PTA粉料。l BP-
22、Amoco采用高温氧化,高速大功率搅拌,对氧化反应器的放大,采用了渐进的做法,BP曾用三台7.5万吨氧化反应器并联生产22.5万吨/年PTA,用二台22.5万吨氧化反应器并联生产45万吨/年PTA。PTAPTA工艺技术简介工艺技术简介7/18/202224PTAPTA工艺技术简介工艺技术简介l Invista工艺,即原Du Pont-ICI工艺,ICI(帝国化学)差不多与Amoco公司同时将PX高温氧化技术投入生产,1980年才由于技术上独创而获得专利权。l Invista也采用高温氧化和高速大功率搅拌,装置的工程规模提升模式为15万吨/年、20(25)万吨/年、35(40)万吨/年和50万吨
23、/年。目前Invista氧化反应器体积已达500m3,PTA产量达到60万吨/年以上。7/18/202225PTAPTA工艺技术简介工艺技术简介l 20世纪70年代初,日本三井油化公司引进Amoco公司技术后,在此工艺基础研究开发了三井-Amoco技术。l 其主要特点有:采用反应-脱水2段塔釜式反应器,中温氧化(185),较高的钴锰比,共沸精馏脱水回收溶剂及低压蒸汽透平回收反应热等技术l 三井油化工艺由于其氧化反应器的操作和设计压力均低于Amoco和Invista工艺,采用鼓泡塔反应器,低速防沉淀搅拌。7/18/202226PTAPTA工艺技术简介工艺技术简介l 伊士曼/鲁奇EPTA工艺技术主
24、要由氧化单元、粗对苯二甲酸(CTA)分离单元、后氧化单元、EPTA分离单元以及催化剂回收单元五大部分组成,省去了加氢精制工序 ,能节约大量的投资成本和操作费用 。l 主要特点是采用鼓泡塔反应器,不用搅拌桨,反应温度低(155165),压力小(0.56Mpa),因取消了精制单元,增加了后氧化反应单元,以生产中纯度PTA,即EPTA。l 反应过程缓和,PX和醋酸燃烧消耗低,因反应釜内压力低,空压机能耗低。Eastman生产工艺技术对氧化后的CTA后处理与Amoco有很大的不同。CTA经后氧化器(可称为熟化器),在较高的温度下深度氧化和再结晶,去除TA中的4-CBA和P-TA等杂质。结晶、过滤、干燥
25、后,得到EPTA。7/18/20227/18/202228装置产能装置产能l 扬子PTA装置共有三条PTA生产线;l PTA1#/2#线分别于1989/1990年投产,原设计单线生产能力为22.5万吨/年,经扩容改造后单线能力达35万吨/年;l PTA3#线于2006年11月投产,设计能力53万吨/年,2009年达到67万吨/年。7/18/202229扬子扬子PTAPTA产量及国内产量及国内PTAPTA消费量消费量7/18/202230PTAPTA一一/ /二装置二装置介绍 扬子石化1#PTA和2# PTA装置于1978年引进美国Amoco专利技术,由于国民经济调整,于1989年9月投产,单条
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