專利名稱：Kpta生產(chǎn)中的深度氧化方法及深度氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及KPTA (昆侖公司聚合級(jí)對(duì)苯二甲酸)生產(chǎn)中的深度氧化方法，還涉及一種采用該方法的深度氧化裝置，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界上生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的工藝技術(shù)有兩種一種是PTA(精對(duì)苯二甲酸)生產(chǎn)工藝，裝置分成氧化單元和加氫精制單元兩大部分。在催化劑作用下，先將對(duì)二甲苯(PX)在醋酸(HAC)溶劑中與空氣中氧氣氧化生成對(duì)苯二甲酸(TA)及中間產(chǎn)物(對(duì)羧基苯甲醛 4-CBA、對(duì)甲基苯甲酸PT酸等)，制取粗對(duì)苯二甲酸(CTA)，然后將CTA溶于水中，通過(guò)加氫反應(yīng)使4-CBA還原成PT酸，利用PT酸和TA在水中溶解度不同，經(jīng)過(guò)濾使PT酸和TA分離，生成純凈的PTA。此工藝主要缺陷是流程較長(zhǎng)，投資及能耗相對(duì)較高。另一種生產(chǎn)路線是深度氧化法，即PX在HAC溶劑中與空氣中氧氣氧化生成TA及中間產(chǎn)物后，繼續(xù)通入空氣使其深度氧化，PT酸和4-CBA進(jìn)一步生成TA。深度氧化工藝具有流程短、投資省、污水少的優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)深度氧化反應(yīng)工藝采用攪拌設(shè)備多，能量利用不合理，除雜系統(tǒng)復(fù)雜，近二十年無(wú)太多發(fā)展，也沒(méi)有建立新的工廠。目前采用深度氧化工藝生產(chǎn)TA的廠商，氧化及深度氧化反應(yīng)器大都采用攪拌釜式反應(yīng)器，投資高，消耗大量電能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種KPTA生產(chǎn)中的深度氧化方法及深度氧化裝置，以簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少能量消耗，方便操作，降低工程投資和運(yùn)行成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是
一種KPTA生產(chǎn)中的深度氧化方法，包括如下步驟
(1)氧化后氧化
將氧化反應(yīng)器排出的漿料從出料桶的中部送入所述出料桶，將含氧氣體(例如壓縮空氣與深度氧化尾氣)從所述出料桶的下部送入所述出料桶，使所述含氧氣體從所述出料桶的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物在所述出料桶中與氧繼續(xù)進(jìn)行后氧化反應(yīng)；
(2)深度氧化
將所述出料桶的底部漿料從所述出料桶底部的漿料出口排出，經(jīng)過(guò)加壓加溫后送入深度氧化反應(yīng)器，將含氧氣體從所述深度氧化反應(yīng)器的下部送入所述深度氧化反應(yīng)器，使所述含氧氣體從所述深度氧化反應(yīng)器的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物在所述深度氧化反應(yīng)器中與氧繼續(xù)進(jìn)行氧化，所述深度氧化反應(yīng)器在壓力控制下排出深度氧化尾氣，在液位控制下排出深度氧化反應(yīng)完成后的漿料。
優(yōu)選地，由所述氧化反應(yīng)器排出并送入所述出料桶的漿料中的PT酸含量為8500-9500ppm，4-CBA含量為3500-4500ppm，由所述出料桶排出并送入所述深度氧化反應(yīng)器的漿料的PT酸含量為450-550ppm，4-CBA含量為2000-3000ppm，所述深度氧化反應(yīng)完成后的漿料中的PT酸含量為20-50ppm，4-CBA含量為100-180ppm。優(yōu)選地，所述送入所述深度氧化反應(yīng)器的含氧氣體為新鮮空氣和凈化后的氧化反應(yīng)尾氣混合后的增壓氣體，控制所述增壓氣體的含氧量在一定的范圍，所述增壓氣體的壓力為4. 5-4. 8MPaG，所述深度氧化的反應(yīng)條件為溫度220°C 250°C，壓力I. 5MPaG 4. 6MPaG。優(yōu)選地，所述送入所述出料桶的含氧氣體包括新鮮空氣和深度氧化尾氣，所述出料桶的漿料進(jìn)口位于所述出料桶的中部，并通過(guò)管道與位于所述氧化反應(yīng)器底部的漿料出口連通，以實(shí)現(xiàn)漿料由所述氧化反應(yīng)器向所述出料桶的輸送，所述出料桶的頂部尾氣通過(guò)管道進(jìn)入所述氧化反應(yīng)器，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器輸送漿料的管道上設(shè)有由所述氧化反應(yīng)器的液位控制的控制閥，根據(jù)所述氧化反應(yīng)器的液位控制所述出料桶的漿料排出。優(yōu)選地，所述深度氧化反應(yīng)器由依次連接的深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II組成，所述出料桶排出的漿料從位于所述深度氧化反應(yīng)器I中部的漿料進(jìn)口送入所述深度氧化反應(yīng)器I，所述增壓氣體從所述深度氧化反應(yīng)器I的底部送入所述深度氧化反應(yīng)器I，所述深度氧化反應(yīng)器I底部的漿料出口通過(guò)深度氧化漿料排出管I送入所述深度氧化反應(yīng)器II中部的漿料進(jìn)口，所述深度氧化漿料排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器I的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器I的頂部尾氣由深度氧化尾氣排出管I從所述深度氧化反應(yīng)器II的底部送入所述深度氧化反應(yīng)器II，在所述深度氧化反應(yīng)器II的底部鼓泡攪混漿料并形成所述深度氧化反應(yīng)器II的氧氣來(lái)源，所述深度氧化尾氣排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I內(nèi)的壓力控制所述深度氧化反應(yīng)器I的尾氣排出，所述深度氧化反應(yīng)器II底部的漿料出口連接深度氧化漿料排出管II，所述深度氧化漿料排出管II上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器II的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣由深度氧化尾氣排出管II排出并接入深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)進(jìn)口，在所述深度氧化尾氣熱交換器中與用作吸熱介質(zhì)的蒸汽凝液進(jìn)行熱交換，使所述蒸汽凝液吸熱變?yōu)楦碑a(chǎn)蒸汽，所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)出口連接用于向所述出料桶送入所述深度氧化尾氣的深度氧化尾氣輸送管，所述深度氧化尾氣輸送管上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力控制所述深度氧化尾氣的排出。優(yōu)選地，根據(jù)最終產(chǎn)品質(zhì)量變化調(diào)節(jié)深度氧化程度，包括調(diào)整所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度和漿料在所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，所述深度氧化溫度的調(diào)整通過(guò)控制所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的壓力大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述停留時(shí)間的調(diào)整通過(guò)控制所述深度氧化反應(yīng)器的液位高低來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，所述深度氧化反應(yīng)器I的操作溫度為230°C 250°C，壓力為4. 5MPaG 4. 6MPaG，所述深度氧化反應(yīng)器II的操作溫度為220 °C 230 °C，壓力為I. 5MPaG 2. OMPaG，所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力低于所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力。一種采用上述各方法的KPTA生產(chǎn)中的深度氧化裝置，其包括依次連接的出料桶和深度氧化反應(yīng)器，所述深度氧化反應(yīng)器為單一的深度氧化反應(yīng)器，或者由依次連接的深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II組成，所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II均采用鼓泡塔，下部均設(shè)有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口連接含氧氣體管道，所述含氧氣體從相應(yīng)的所述進(jìn)氣口進(jìn)入所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II后，在所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II內(nèi)的漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物與氧繼續(xù)進(jìn)行氧化反應(yīng)。優(yōu)選地，所述出料桶的長(zhǎng)徑比為6 10，容積不超過(guò)所述深度氧化法KPTA生產(chǎn)中配套的氧化反應(yīng)器的15%，所述深度氧化反應(yīng)器I和所述深度氧化反應(yīng)器II的長(zhǎng)徑比均為5 8，二者的容積之和不超過(guò)所述氧化反應(yīng)器的80%。
優(yōu)選地，所述出料桶的漿料進(jìn)口位于所述出料桶的中部，并通過(guò)管道與所述氧化反應(yīng)器底部的漿料出口連通，以實(shí)現(xiàn)漿料由所述氧化反應(yīng)器向所述出料桶的輸送，所述出料桶的頂部設(shè)有尾氣排出口，并通過(guò)出料桶尾氣輸送管連接所述氧化反應(yīng)器的液相區(qū)，所述出料桶尾氣輸送管上帶有倒U形結(jié)構(gòu)，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器I輸送漿料的管道上設(shè)有由所述氧化反應(yīng)器的液位控制的控制閥，根據(jù)所述氧化反應(yīng)器的液位控制所述出料桶的漿料排出，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器I輸送漿料的管道上還連接有漿料加熱器，所述漿料加熱器設(shè)有加熱蒸汽管道，通過(guò)蒸汽給所述漿料加熱，所述加熱蒸汽管道上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的溫度控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的溫度控制所述漿料加熱器的加熱，所述出料桶底部的進(jìn)氣口包括壓縮空氣進(jìn)口和深度氧化尾氣進(jìn)口，所述壓縮空氣進(jìn)口連接壓縮空氣管道或空壓機(jī)，所述深度氧化尾氣進(jìn)口通過(guò)深度氧化尾氣輸送管連接所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口，所述深度氧化尾氣輸送管上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II內(nèi)的壓力控制所述深度氧化尾氣的排出，所述深度氧化尾氣輸送管和所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口之間設(shè)有深度氧化尾氣熱交換器，所述深度氧化尾氣輸送管連接所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)出口，所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口連接所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)進(jìn)口，所述深度氧化尾氣熱交換器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口連接蒸汽凝液管，所述蒸汽凝液經(jīng)過(guò)所述深度氧化尾氣熱交換器的熱交換后形成副產(chǎn)蒸汽。優(yōu)選地，所述深度氧化反應(yīng)器I的進(jìn)氣口連接增壓氣體管道，所述增壓氣體管道連接有用于氣體增壓的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接壓縮空氣管道和凈化后的氧化反應(yīng)器尾氣管道，所述深度氧化反應(yīng)器I底部的漿料出口通過(guò)深度氧化漿料排出管I送入所述深度氧化反應(yīng)器II中部的漿料進(jìn)口，所述深度氧化漿料排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器I的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器I的頂部尾氣出口通過(guò)深度氧化尾氣排出管I連接所述深度氧化反應(yīng)器II底部的進(jìn)氣口，所述深度氧化尾氣排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I內(nèi)的壓力控制所述深度氧化反應(yīng)器I的尾氣排出，所述深度氧化反應(yīng)器II底部的漿料出口連接深度氧化漿料排出管II，所述深度氧化漿料排出管II上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器II的漿料排出。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用中溫中壓深度氧化顯著降低了 KPTA中的中間產(chǎn)物4-CBA的含量，并且鼓泡塔式反應(yīng)器在省去了攪拌設(shè)備的同時(shí)，還有效防止了懸浮漿料的沉淀，另外對(duì)于攪混和分散液相中的空氣而言，還提高了反應(yīng)液相中的氣含量，有利于提高氧化反應(yīng)的效率，不僅降低了約50%的設(shè)備投資，還節(jié)省了攪拌電耗，對(duì)于百萬(wàn)噸級(jí)的系統(tǒng)而言，可以減少設(shè)備投資4000萬(wàn)元，減少電耗1000kwh/h。本發(fā)明在氧化反應(yīng)和深度氧化反應(yīng)之間還設(shè)置了氧化后氧化,不僅有利于防止氧化出料發(fā)生短路，而且還提高了氧化效果，有利于減輕后續(xù)的深度氧化反應(yīng)要求，同時(shí)還可以根據(jù)漿料中的中間產(chǎn)物特性，合理地設(shè)置氧化后氧化的反應(yīng)條件，并通過(guò)與氧化反應(yīng)器的協(xié)同控制，在方便操作的同時(shí)，使整體反應(yīng)流程和反應(yīng)條件更為合理。
各反應(yīng)器的尾氣可以回用于本系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了能耗，減少了尾氣的排放和減少了尾氣的處理量，一舉多得。本發(fā)明的工藝參數(shù)設(shè)置合理，調(diào)節(jié)和控制簡(jiǎn)單有效，符合漿料在不同階段的反應(yīng)特點(diǎn)以及各階段的相互配合，有利于保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高產(chǎn)率。


圖I是本發(fā)明涉及的主要化學(xué)反應(yīng)示意 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1-3，本發(fā)明提供的深度氧化裝置中，均采用無(wú)攪拌的塔式反應(yīng)器，節(jié)省了攪拌用電，簡(jiǎn)化了設(shè)備，投資也大幅度降低。本發(fā)明涉及由PX氧化生成TA的過(guò)程，歷經(jīng)許多中間化學(xué)反應(yīng)，其主要反應(yīng)過(guò)程如見(jiàn)圖I所示，各中間反應(yīng)的活化能如下
Kl——PX氧化生成TALD (對(duì)甲基苯甲醛)，活化能65kJ/molK2——TALD氧化生成PT酸(對(duì)甲基苯甲酸)，活化能51. 5kJ/molK3——PT酸氧化生成4-CBA (對(duì)羧基苯甲醛)，活化能85. lkj/molK4——4-CBA氧化生成TA (對(duì)苯二甲酸)，活化能78. 3kJ/mol從反應(yīng)難易程度來(lái)說(shuō)，第一、二步反應(yīng)速度最快，第三步PT酸生成4-CBA反應(yīng)最慢，第四步4-CBA進(jìn)一步反應(yīng)生成TA也相對(duì)容易。所以，氧化反應(yīng)排出漿料中所含PT酸最多( 9000ppm),由于PT酸易溶于HAC，所以PT酸大都存在于漿料中的液相。反應(yīng)漿料中雖然4-CBA含量只有 4000ppm，由于共結(jié)晶原因，4-CBA大多存在于固相。深度氧化反應(yīng)就是使PT酸氧化生成4-CBA，4-CBA再進(jìn)一步氧化生成TA。顯然，由于4-CBA大部分存在于固相，要想進(jìn)一步氧化，首先要使4-CBA從結(jié)晶固相中擴(kuò)散出來(lái)，所以深度氧化反應(yīng)要在高溫下使?jié){料中的TA全部溶解或部分溶解，4-CBA進(jìn)入液相后才能氧化生成TA。深度氧化反應(yīng)并不激烈，對(duì)傳質(zhì)傳熱要求也不高，傳統(tǒng)深度氧化反應(yīng)采用帶攪拌的反應(yīng)器，目的是避免懸浮漿料沉積，并攪混分散空氣，增加反應(yīng)器氣含率。在圖2所示的實(shí)施例中，PX、循環(huán)HAC和催化劑按比例送入鼓泡塔式的氧化反應(yīng)器，反應(yīng)器底部通入工藝壓縮空氣，在溫度186 188°C、壓力 I. 25MpaA條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成TA及中間產(chǎn)物，反應(yīng)漿料從氧化反應(yīng)器底部輸出進(jìn)入出料桶，出料桶下部通入深度氧化尾氣和新鮮空氣，鼓泡攪混漿料，使固體懸浮不沉積，并使氧化中間產(chǎn)物(PT酸、4-CBA等)繼續(xù)氧化。出料桶頂部尾氣進(jìn)入氧化反應(yīng)器，出料桶底部漿料(含PT酸 500ppm，4-CBA 2500ppm)，經(jīng)漿料泵升壓和加熱器加熱后，進(jìn)入深度氧化反應(yīng)器中上部，處理凈化后尾氣和部分工藝壓縮空氣混合，經(jīng)增壓( 4. 8MpaG，例如4. 5-4. 8MPaG)后送入深度氧化反應(yīng)器底部鼓泡攪混漿料，深度氧化反應(yīng)在溫度220 250°C，壓力I. 5 4. 6MPaG條件下進(jìn)行，使PT酸、4-CBA進(jìn)一步氧化生成TA。深度氧化反應(yīng)器頂部在壓力控制下排出深度氧化尾氣，此尾氣作為氧化反應(yīng)出料桶攪混氣體使用，深度氧化反應(yīng)完成的漿料(PT酸含量 50ppm,例如20_50ppm ;4_CBA 150ppm,例如100_180ppm),在液位控制下排入結(jié)晶系統(tǒng)。
所述出料桶的作用，一是防止氧化出料發(fā)生短路，二是后氧化。為了保證出料桶內(nèi)物料足夠的氣含率和充分?jǐn)嚮鞚{料不發(fā)生沉積，出料桶設(shè)計(jì)長(zhǎng)徑比6 10，容積相當(dāng)氧化反應(yīng)器10 15%，深度氧化尾氣和/或壓縮空氣進(jìn)出料桶底部可以設(shè)置適宜的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，以形成更好的鼓泡效果，深度氧化尾氣和壓縮空氣可以分別進(jìn)入出料桶，也可以以混合氣體的形式一起進(jìn)入出料桶或者通過(guò)接入同一進(jìn)口在進(jìn)氣過(guò)程中混合。深度氧化反應(yīng)器進(jìn)料口設(shè)在中上部，下部進(jìn)氣采用特殊結(jié)構(gòu)，達(dá)到攪混懸浮漿料作用。深度氧化反應(yīng)器設(shè)計(jì)長(zhǎng)徑比為5 8，容積大約為氧化反應(yīng)器的70 80%，通過(guò)液位控制調(diào)節(jié)深度氧化時(shí)間。如圖3所示，深度氧化反應(yīng)器最好設(shè)計(jì)成兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器，第二個(gè)深度氧化反應(yīng)器(深度氧化反應(yīng)器II)控制壓力要低于第一深度氧化反應(yīng)器(深度氧化反應(yīng)器I)，以便排料和降壓，如何選擇按工程需要選定。進(jìn)入出料桶的氧化反應(yīng)漿料，以深度氧化尾氣使其攪混懸浮，并繼續(xù)氧化，使大量PT酸生成4-CBA，部分4-CBA進(jìn)一步生成TA。出料桶上部匯集的尾氣，通過(guò)“ n ”型(倒U形)彎管道進(jìn)入氧化反應(yīng)液相，最終進(jìn)入氧化尾氣系統(tǒng)。出料桶下部漿料用增壓泵抽出，以液位控制增壓泵的送出量。漿料進(jìn)入深度氧化反應(yīng)器I前，用60 SObar蒸汽加熱，其加熱程度受控于深度氧化反應(yīng)溫度。在深度氧化反應(yīng)器I下部通入由凈化后尾氣和壓縮空氣混合的增壓氣體，使反應(yīng)器中漿料懸浮，并使液相中PT酸和4-CBA氧化生成TA。深度氧化反應(yīng)器I操作溫度230 250°C，壓力4. 0 4. 6MPaG,優(yōu)選4. 5MPaG 4. 6MPaG。深度氧化反應(yīng)器I漿料在液位控制下排入深度氧化反應(yīng)器II中上部，深度氧化反應(yīng)器I頂部尾氣在壓力控制下通入深度氧化反應(yīng)器II底部，深度氧化反應(yīng)器II操作溫度220 230°C，壓力I. 5 2. OMPaG。深度氧化反應(yīng)器II以壓力調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。深度氧化反應(yīng)器II的作用是
(1)使反應(yīng)趨向完成
(2)調(diào)節(jié)產(chǎn)品粒徑
深度氧化后的漿料在液位控制下排入結(jié)晶系統(tǒng)。根據(jù)最終產(chǎn)品質(zhì)量變化調(diào)節(jié)深度氧化程度，其控制手段是調(diào)整深度氧化溫度和停留時(shí)間，深度氧化溫度的調(diào)整可通過(guò)壓力控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)停留時(shí)間的控制可通過(guò)調(diào)節(jié)深度氧化反應(yīng)器液位高低來(lái)完成。本發(fā)明KPTA深度氧化工藝是中溫中壓技術(shù)，不僅采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)異于世界上其他廠商，在工藝參數(shù)的掌控上，既區(qū)別于高溫、高壓TA固體全溶解的深度氧化工藝，也與低溫低壓滲透擴(kuò)散深度氧化法差異較大。本發(fā)明通過(guò)改變各反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，用氣體鼓泡替代機(jī)械攪拌，并改變了深度氧化 反應(yīng)的條件，由現(xiàn)有技術(shù)下的高溫高壓條件改變?yōu)橹袦刂袎?，降低了設(shè)備的材料要求和工藝要求，由此不但投資下降(下降幅度大約50% )，而且節(jié)省攪拌器電耗。對(duì)百萬(wàn)噸級(jí)PTA裝置來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)工藝相比，可節(jié)省投資 4000萬(wàn)元，電消耗可節(jié)省 1000kWh/h。
權(quán)利要求
1.一種KPTA生產(chǎn)中的深度氧化方法，包括如下步驟 (1)氧化后氧化 將氧化反應(yīng)器排出的漿料從出料桶的中部送入所述出料桶，將含氧氣體(例如壓縮空氣與深度氧化尾氣)從所述出料桶的下部進(jìn)入，使所述含氧氣體從所述出料桶的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物在所述出料桶中與氧繼續(xù)進(jìn)行后氧化反應(yīng)； (2)深度氧化 將所述出料桶的底部漿料從所述出料桶底部的漿料出口排出，經(jīng)過(guò)加壓加溫后送入深度氧化反應(yīng)器，將含氧氣體從所述深度氧化反應(yīng)器的下部送入所述 深度氧化反應(yīng)器，使所述含氧氣體從所述深度氧化反應(yīng)器的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物在所述深度氧化反應(yīng)器中與氧繼續(xù)進(jìn)行氧化，所述深度氧化反應(yīng)器在壓力控制下排出深度氧化尾氣，在液位控制下排出深度氧化反應(yīng)完成后的漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于由所述氧化反應(yīng)器排出并送入所述出料桶的漿料中的PT酸含量為8500-9500ppm，4-CBA含量為3500-4500ppm，由所述出料桶排出并送入所述深度氧化反應(yīng)器的漿料的PT酸含量為450-550ppm，4-CBA含量為2000-3000ppm，所述深度氧化反應(yīng)完成后的漿料中的PT酸含量為20-50ppm，4-CBA含量為100-180ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述送入所述深度氧化反應(yīng)器的含氧氣體為新鮮空氣和凈化后的氧化反應(yīng)尾氣混合后的增壓氣體，所述增壓氣體的壓力為4. 5-4. 8MPaG，所述深度氧化反應(yīng)條件為溫度220°C 250°C，壓力I. 5MPaG 4. 6MPaG。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述送入所述出料桶的含氧氣體包括新鮮空氣和深度氧化尾氣，所述出料桶的漿料進(jìn)口位于所述出料桶的中部，并通過(guò)管道與位于所述氧化反應(yīng)器底部的漿料出口連通，以實(shí)現(xiàn)漿料由所述氧化反應(yīng)器向所述出料桶的輸送，所述出料桶的頂部尾氣通過(guò)管道進(jìn)入所述氧化反應(yīng)器，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器輸送漿料的管道上設(shè)有由所述氧化反應(yīng)器的液位控制的控制閥，根據(jù)所述氧化反應(yīng)器的液位控制所述出料桶的漿料排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于所述深度氧化反應(yīng)器由依次連接的深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II組成，所述出料桶排出的漿料從位于所述深度氧化反應(yīng)器I中部的漿料進(jìn)口送入所述深度氧化反應(yīng)器I，所述增壓氣體從所述深度氧化反應(yīng)器I的底部送入所述深度氧化反應(yīng)器I，所述深度氧化反應(yīng)器I底部的漿料出口通過(guò)深度氧化漿料排出管I送入所述深度氧化反應(yīng)器II中部的漿料進(jìn)口，所述深度氧化漿料排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器I的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器I的頂部尾氣由深度氧化尾氣排出管I從所述深度氧化反應(yīng)器II的底部送入所述深度氧化反應(yīng)器II，在所述深度氧化反應(yīng)器II的底部鼓泡攪混漿料并形成所述深度氧化反應(yīng)器II的氧氣來(lái)源，所述深度氧化尾氣排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I內(nèi)的壓力控制所述深度氧化反應(yīng)器I的尾氣排出，所述深度氧化反應(yīng)器II底部的漿料出口連接深度氧化漿料排出管II，所述深度氧化漿料排出管II上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器II的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣由深度氧化尾氣排出管II排出并接入深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)進(jìn)口，在所述深度氧化尾氣熱交換器中與用作吸熱介質(zhì)的蒸汽凝液進(jìn)行熱交換，使所述蒸汽凝液吸熱變?yōu)楦碑a(chǎn)蒸汽，所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)出口連接用于向所述出料桶送入所述深度氧化尾氣的深度氧化尾氣輸送管，所述深度氧化尾氣輸送管上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力控制所述深度氧化尾氣的排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于根據(jù)最終產(chǎn)品質(zhì)量變化調(diào)節(jié)深度氧化程度，包括調(diào)整所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度和漿料在所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí) 間，所述深度氧化溫度的調(diào)整通過(guò)控制所述深度氧化反應(yīng)器內(nèi)的壓力大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述停留時(shí)間的調(diào)整通過(guò)控制所述深度氧化反應(yīng)器的液位高低來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述深度氧化反應(yīng)器I的操作溫度為230°C 250°C，壓力為4. 5MPaG 4. 6MPaG，所述深度氧化反應(yīng)器II的操作溫度為220°C 230°C，壓力為I. 5MPaG 2. OMPaG，所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力低于所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力。
7.一種采用權(quán)利要求1-6中的任一方法的KPTA生產(chǎn)中的深度氧化裝置，其特征在于包括依次連接的出料桶和深度氧化應(yīng)器，所述深度氧化反應(yīng)器為單一的深度氧化反應(yīng)器，或者由依次連接的深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II組成，所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I和深度氧化反應(yīng)器II均采用鼓泡塔，下部均設(shè)有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口連接含氧氣體管道，所述含氧氣體從相應(yīng)的所述進(jìn)氣口進(jìn)入所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II后，在所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II的底部鼓泡攪混漿料，以促使所述漿料中的固體懸浮物在含氧氣體的攪混下不沉淀，所述出料桶、深度氧化反應(yīng)器I或深度氧化反應(yīng)器II內(nèi)的漿料中包括PT酸和4-CBA在內(nèi)的氧化中間產(chǎn)物與氧繼續(xù)進(jìn)行氧化反應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述出料桶的長(zhǎng)徑比為6 10，容積不超過(guò)所述深度氧化法KPTA生產(chǎn)中配套的氧化反應(yīng)器的10 15%，所述深度氧化反應(yīng)器I和所述深度氧化反應(yīng)器II的長(zhǎng)徑比均為5 8，二者的容積之和不超過(guò)所述氧化反應(yīng)器的70 80%。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于所述出料桶的漿料進(jìn)口位于所述出料桶的中部，并通過(guò)管道與所述氧化反應(yīng)器底部的漿料出口連通，以實(shí)現(xiàn)漿料由所述氧化反應(yīng)器向所述出料桶的輸送，所述出料桶的頂部設(shè)有尾氣排出口，并通過(guò)出料桶尾氣輸送管連接所述氧化反應(yīng)器的液相區(qū)，所述出料桶尾氣輸送管上帶有倒U形結(jié)構(gòu)，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器I輸送漿料的管道上設(shè)有由所述氧化反應(yīng)器的液位控制的控制閥，根據(jù)所述氧化反應(yīng)器的液位控制所述出料桶的漿料排出，所述出料桶向所述深度氧化反應(yīng)器I輸送漿料的管道上還連接有漿料加熱器，所述漿料加熱器設(shè)有加熱蒸汽管道，通過(guò)蒸汽給所述漿料加熱，所述加熱蒸汽管道上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的溫度控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的溫度控制所述漿料加熱器的加熱，所述出料桶底部的進(jìn)氣口包括壓縮空氣進(jìn)口和深度氧化尾氣進(jìn)口，所述壓縮空氣進(jìn)口連接壓縮空氣管道或空壓機(jī)，所述深度氧化尾氣進(jìn)口通過(guò)深度氧化尾氣輸送管連接所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口，所述深度氧化尾氣輸送管上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的壓力的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II內(nèi)的壓力控制所述深度氧化尾氣的排出，所述深度氧化尾氣輸送管和所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口之間設(shè)有深度氧化尾氣熱交換器，所述深度氧化尾氣輸送管連接所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)出口，所述深度氧化反應(yīng)器II頂部的深度氧化尾氣排出口連接所述深度氧化尾氣熱交換器的放熱介質(zhì)進(jìn)口，所述深度氧化尾氣熱交換器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口連接蒸汽凝液管，所述蒸汽凝液經(jīng)過(guò)所述深度氧化尾氣熱交換器的熱交換后形成副產(chǎn)蒸汽。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述深度氧化反應(yīng)器I的進(jìn)氣口連接增壓氣體管道，所述增壓氣體管道連接有用于氣體增壓的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接壓縮空氣管道和凈化后的氧化反應(yīng)器尾氣管道，所述深度氧化反應(yīng)器I底部的漿料出口通過(guò)深度氧化漿料排出管I送入所述深度氧化反應(yīng)器II中部的漿料進(jìn)口，所述深度氧化漿料排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I的 液位控制所述深度氧化反應(yīng)器I的漿料排出，所述深度氧化反應(yīng)器I的頂部尾氣出口通過(guò)深度氧化尾氣排出管I連接所述深度氧化反應(yīng)器II底部的進(jìn)氣口，所述深度氧化尾氣排出管I上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器I的壓力控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器I內(nèi)的壓力控制所述深度氧化反應(yīng)器I的尾氣排出，所述深度氧化反應(yīng)器II底部的漿料出口連接深度氧化漿料排出管II，所述深度氧化漿料排出管II上設(shè)有由所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制的控制閥，根據(jù)所述深度氧化反應(yīng)器II的液位控制所述深度氧化反應(yīng)器II的漿料排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種KPTA生產(chǎn)中的深度氧化方法及深度氧化裝置，所述方法包括如下步驟(1)氧化，催化條件下在溶劑HAC中用氧氣氧化PX；(2)深度氧化，將步驟(1)氧化得到的漿料用氧氣進(jìn)一步深度氧化以提高TA含量；(3)結(jié)晶、分離，從步驟(2)得到的漿料中結(jié)晶、分離TA。所述系統(tǒng)包括氧化反應(yīng)器、反應(yīng)器出料桶、深度氧化反應(yīng)器和結(jié)晶分離系統(tǒng)，所述氧化反應(yīng)器的漿料出口連接出料桶的漿料進(jìn)口，所述出料桶的漿料出口連接深度氧化反應(yīng)器的漿料進(jìn)口，所述深度氧化反應(yīng)器的漿料出口連接所述結(jié)晶分離系統(tǒng)的漿料進(jìn)口。本發(fā)明的方法既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了對(duì)設(shè)備的要求，其系統(tǒng)省去了攪拌設(shè)備，降低了設(shè)備投資，并有效降低了電能消耗。
文檔編號(hào)C07C51/265GK102675090SQ20121014950
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者周華堂, 姚瑞奎, 李利軍, 汪英枝, 羅文德 申請(qǐng)人:中國(guó)昆侖工程公司