PTA装置共沸精馏塔脱水系统

第18卷第1期2oo5．()1聚酯工业PolyesterIndus时VoI．18No．1Jan．2005PTA装置共沸精馏塔脱水系统时在国(仪征化纤股份有限公司化工厂，江苏仪征211900)摘要：简述PTA装置溶剂脱水系统的原理和过程。通过共沸精馏减少产品质量指标波动．优化单元操作．确保更小消耗。关键词：PTA；溶剂回收；共沸精馏塔中国分类号：TQ245．12文献标识码：B文章编号：100~-8261(2005)0l-0033-04PTA是合成聚酯的重要原料，是以对二甲苯(PX)为原料，醋酸(AeOH)为溶剂，在一定温度和压力下用空气氧化生成。为保证反应的顺利进行，必须及时从系统中移走氧化反应产生的、常压吸收塔以及高压吸收塔处理工艺气体时加入的水，将水移出，同时尽可能从水中回收醋酸，降低醋酸消耗，目前先进的醋酸单耗约为44kg。溶剂回收系统的作用为：①从尾气中回收醋酸；②除去溶剂中的副产物和杂质；③将水由醋酸溶液中分离出来。所以，回收系统工作状况影响PTA生产成本的高低和产品质量。仪化PTA装置引进DuPont专利，溶剂脱水塔为目前较先进的共沸精馏塔，在塔中加共沸剂，降低了溶剂脱水塔的高度，减少脱水所需的热量消耗，工艺指标要求塔顶馏出物AeOH的质量分数小于0．1％，塔底馏出物中水的质量分数约5％。现结合氧化生产运行的实际工况，对溶剂脱水塔作一简单分析讨论。1工艺原理醋酸与水不形成共沸物，且其相对挥发度较低，采用普通精馏法进行分离所需的理论塔板数和回流比较大，相应的能耗也较高。因此普通精馏法主要用于含水量较小的粗醋酸的提纯。溶剂脱水系统的介质为AeOH、H：0、PX、醋酸甲酯(AeOMe)、丙醇等的多元体系，AeOH和H：0的沸点虽相差17℃，但由于二者之间的非理想汽液平衡性质，要将它们完全分离，需较多的理论板数和较高的能量输入。共沸精馏是指在2组分共沸液或挥发度相近的物系中加入共沸剂，共沸剂能与原料液中的某一个或几个组分形成新的共沸液，从而使料液能用普通精馏法分离。采用共沸精馏法分离水和醋酸时，要求原料液中醋酸含量较高、共沸剂组成稳定。共沸精馏的操作过程：共沸剂和原料液一起进入共沸精馏塔，在精馏过程中水随共沸剂被蒸出，经冷却后与共沸剂分层分离，共沸剂返回塔中，水排放，在塔釜中即得到醋酸。共沸精馏时一般选用形成低沸点共沸物的共沸剂，其加入量应严格控制，以减少分离过程的能耗。共沸剂的选择对共沸精馏分离过程影响很大，理想的共沸剂应显著影响关键组分的气液平衡，形成三元共沸物时，要在三元共沸物中使原有2个组成之比与原溶液中2个组分之比不同，则将三元共沸物蒸出，就可使原来2个组分得到分离。从水溶液中分离醋酸时，一般选用低级酯类如醋酸甲酯、醋酸乙酯作共沸剂。共沸剂的选择应遵循以下原则：(1)共沸剂用量愈小愈好，气化潜能愈小愈好。(2)共沸剂与水的共溶性，要易回收和分离。(3)要显著影响关键组分的气液平衡关系。(4)不与进料中组分反应，热稳定性要好。(5)无毒、无腐蚀，价格低廉。由于共沸精馏时醋酸与水的相对挥发度增大，因此分离时所需的塔板数和回流比降低，故能耗较普通精馏法低。2工艺流程2．1常压吸收常压吸收流程如图1所示。反应尾气在高压洗涤塔中洗涤，洗涤液送人溶济脱水塔。来自第一结晶器尾气冷凝器的尾气和其他所有低压尾气(包括容器吸收损失、溶剂脱水塔的尾气和TA干燥机的排气)一起进入常压吸收塔，先用冷却的醋酸洗涤再用脱盐水洗涤。常压吸收塔底泵将一部分醋酸通过换热器送回常压吸收塔洗涤气体，其余醋酸在液收稿日期：2003．12-05：修回日期：2004-07-20。作者简介：时在国(1973．)．男．江苏仪征人，助理工程师，从事PTA生产技术管理工作。维普资讯http://www.cqvip.com34聚酯工业第l8卷位控制下送母液罐，返回反应器或溶剂脱水塔。常压吸收塔上部的富水出料由泵通过液位控制送至汽提塔，回收醋酸去除杂质。ATM，fl常压吸收塔，．_——_．◆一|‘常压吸收塔水相泵r-I■收塔_。1Y常压吸收塔塔底泵图1常压吸收流程Fig．1Ab~rbmgprocessatnormalpressure脱水塔残渣泵图2母液处理流程Fig．2Treatmentprocessofmo~ernguor2．2母液处理抽出母液处理流程如图2所示。汽提塔将大部分醋酸和水与非挥发性组分分开，蒸发所需热量由汽提塔再沸器供给，浆料通过循环泵在汽提塔和再沸器间循环。一股来自汽提塔的残渣通过流量控制进入残渣蒸发器，用高压蒸汽HS加热，大部分残余溶剂被蒸发出来，剩下熔融的残渣进人残渣接受罐与共沸剂回收塔来的废水混合，由残渣泵送至界外污水处理厂。在汽提塔的顶部，回收的醋酸蒸气用逆流的溶剂洗涤，清洁蒸气进人共沸脱水塔的下部。2．3溶剂回收溶剂回收流程见图3。氧化反应生成