專利名稱：采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)pta的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)中對二甲苯催化氧化生成對苯二甲酸的工藝過程及工藝裝置，屬于對苯二甲酸生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界上生產(chǎn)聚合級對苯二甲酸(PTA)工藝路線主要有兩種，其中一種生產(chǎn)技術(shù)是深度氧化法，或稱熟化反應(yīng)，即對二甲苯(PX)在溶劑醋酸(HAC)中以空氣使其氧化，生成對苯二甲酸(TA)及中間產(chǎn)物。氧化后，繼續(xù)向含有中間產(chǎn)物的TA漿料通入空氣，使其深度氧化，中間產(chǎn)物對甲基苯甲酸(PT酸)、對羧基苯甲醛(4-CBA)氧化生成TA。主要反應(yīng)歷程如下 CH3CHOCOOHC OOHCOOH
CH3CH3CH3CHOCOOH
(1)(2)C 3)C 4)C 5)
PXTALDp-TA4-CBATA
對二甲苯對甲基苯甲醛對甲基苯甲酸對羧基苯甲醛
對苯二甲酸
氧化反應(yīng)衆(zhòng)料中含PT酸 9000ppm, 4-CBA 4000ppm,此衆(zhòng)料經(jīng)后氧化PT酸降至 500ppm, 4-CBA 2500ppm，此漿料仍含有中間產(chǎn)物，需進(jìn)一步深度氧化，使中間產(chǎn)物基本上都轉(zhuǎn)化成TA。傳統(tǒng)深度氧化(或熟化)技術(shù)，通入氧化反應(yīng)漿料的氣體為新鮮壓縮空氣，空氣量很少(大約為氧化反應(yīng)階段所用空氣量0. 5%)，深度氧化(或熟化)反應(yīng)器采用帶多層攪拌、釜式設(shè)備。目前世界上已有深度氧化(或熟化)法的技術(shù)缺陷是投資高、能耗大，溶劑醋酸氧化燃燒損失也較多。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種減少投資、節(jié)約能耗、避免醋酸溶劑氧化燃燒損失的生產(chǎn)PTA的方法及裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，包括以下步驟
(1)對二甲苯在溶劑醋酸中以含氧氣體使其氧化，生成含有對苯二甲酸(TA)及中間產(chǎn)物的氧化料漿；
(2)采用貧氧氣體對步驟(I)的氧化料漿進(jìn)行深度氧化，獲得PTA。所述貧氧氣體中的氧含量優(yōu)選為4_10%。所述貧氧氣體可以包括凈化后的步驟(I)的尾氣與新鮮空氣的混合壓縮氣體。所述混合壓縮氣體中凈化后的步驟(I)的尾氣與新鮮空氣的比例優(yōu)選為4 :1 10 :1。步驟(2)的尾氣與新鮮空氣混合可以用于步驟(I)的氧化反應(yīng)。一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，包括氧化反應(yīng)裝置、深度氧化反應(yīng)裝置和尾氣凈化處理裝置，所述氧化反應(yīng)裝置的物料出口連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的物料進(jìn)口，所述氧化反應(yīng)裝置的尾氣出口連接所述尾氣凈化處理裝置的氣體進(jìn)口，所述尾氣凈化處理裝置的氣體出口通過尾氣輸送管道連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口，所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn) 口還連接有壓縮空氣輸送管道。所述尾氣輸送管道和壓縮空氣輸送管道可以匯集成一根總輸送管道連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口，所述總輸送管道上可以設(shè)有空氣壓縮機(jī)。所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體出口可以連接所述氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口。
所述氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口可以連接所述壓縮空氣輸送管道。所述氧化反應(yīng)裝置的用于連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體出口的氣體進(jìn)口與連接所述壓縮空氣輸送管道的氣體進(jìn)口可以為同一個(gè)氣體進(jìn)口或不同的氣體進(jìn)口，所述尾氣凈化處理裝置還可以設(shè)有可利用氣體排放口和氮?dú)獬隹?，凈化后可利用氣體經(jīng)尾氣透平做功后，通過可利用氣體排放口及相應(yīng)管道排入大氣，少量凈化后尾氣經(jīng)干燥后，通過氮?dú)獬隹诩跋鄳?yīng)管道導(dǎo)出供氮?dú)庥脩羰褂?。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用凈化循環(huán)尾氣和新鮮空氣混合的貧氧氣體進(jìn)行深度氧化，且貧氧氣體中的氧含量保持在4 10%范圍內(nèi)，既滿足了深度氧化反應(yīng)對氧濃度的要求，又避免了現(xiàn)有技術(shù)下因空氣中含氧量過高導(dǎo)致的醋酸氧化燃燒，同時(shí)相比于傳統(tǒng)的深度氧化，增加了進(jìn)入深度氧化反應(yīng)裝置的氣體含量，既可增加反應(yīng)漿料中氣含率，又可攪混漿料使固體懸浮，為反應(yīng)器取消攪拌器創(chuàng)造條件，本發(fā)明還起到了尾氣回收利用的效果，有效地回收了氧化反應(yīng)階段和深度氧化反應(yīng)階段的尾氣，實(shí)現(xiàn)廢氣再利用的同時(shí)，降低能耗；采用凈化處理裝置使通入深度氧化反應(yīng)裝置的氧化反應(yīng)不但能夠順利進(jìn)行而且能夠避免溶劑醋酸氧化燃燒產(chǎn)生的損失，深度氧化反應(yīng)裝置采用無攪拌鼓泡塔式反應(yīng)器，既可攪混漿料，使固體懸浮顆粒不沉積，又使反應(yīng)漿料中有較高的氣含率，同時(shí)降低了投資，節(jié)約了能耗。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，此方法包括兩個(gè)步驟步驟(I)為氧化階段，將對二甲苯(PX)，醋酸溶劑，催化劑加入到氧化反應(yīng)裝置中進(jìn)行氧化反應(yīng)，通常情況下步驟(I)通入的氧化氣體為新鮮空氣，使對二甲苯(PX)氧化為對苯二甲酸(TA)，同時(shí)生成中間產(chǎn)物對甲基苯甲酸(PT酸)、對羧基本甲醛(4-CBA)、對甲基苯甲醛(TALD)，氧化尾氣等待后續(xù)處理；步驟(2)為深度氧化階段，經(jīng)氧化階段產(chǎn)生的混合物進(jìn)入深度氧化反應(yīng)裝置，采用貧氧氣體對混合物進(jìn)行深度氧化，所述貧氧氣體可以采用步驟(I)產(chǎn)生的凈化后尾氣和新鮮空氣的混合氣體，兩種氣體比例大約為4:1 10:1，如4:1、6:1、8:1或10 :1?；旌蠚怏w中氧含量優(yōu)選為4 10%，如4 %、6%、8%或10%，經(jīng)深度氧化得到的漿料去結(jié)晶后得到反應(yīng)產(chǎn)物PTA，此混合后的貧氧氣體經(jīng)深度氧化反應(yīng)后，消耗部分氧氣，步驟(2)排出的深度氧化尾氣含氧量為3 4%，如3%、3. 5%或4%，此后步驟(2)產(chǎn)生的深度氧化尾氣與空氣混合后參與步驟(I)的氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了尾氣的循環(huán)利用。根據(jù)申請人實(shí)驗(yàn)并通過PX氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究可知，PX氧化反應(yīng)速度和通入氣體含氧量有直接關(guān)系，當(dāng)氧含量由0. 5%增加至 4%時(shí)，反應(yīng)速度快速增加，當(dāng)氧濃度由 4%增至 6%時(shí)，反應(yīng)速度增加緩慢，當(dāng)氧含量達(dá) 10%時(shí)，再增加氧含量對反應(yīng)速度沒有影響。因此，深度氧化(或熟化)通入氣體含氧量在4 10%范圍內(nèi)即可，過高氧含量對反應(yīng)速度無益，反而會(huì)增加溶劑醋酸(HAC)的氧化燃燒損失，當(dāng)氧含量超過10%時(shí)，還會(huì)對反應(yīng)安全造成影響。傳統(tǒng)深度氧化工藝，反應(yīng)器通入少量新鮮空氣(含氧 21 % )，由于空氣通入口在反應(yīng)器下部，在空氣入口附近氧含量較高，而深度氧化反應(yīng)并不劇烈，如此高氧含量的空氣會(huì)造成溶劑醋酸氧化燃燒損失，當(dāng)氣體上升到反應(yīng)器上部時(shí)，含氧量又太低( 0. 5%)，滿 足不了深度氧化要求。采用凈化循環(huán)尾氣和新鮮空氣混合氣體，則可避免傳統(tǒng)工藝弊端，深度氧化反應(yīng)裝置中氣體氧含量始終保持在4 10%范圍，既滿足深度氧化反應(yīng)對氧濃度要求，又避免醋酸氧化燃燒損失。采用凈化循環(huán)尾氣和新鮮空氣混合進(jìn)行深度氧化，既可增加反應(yīng)漿料中氣含率，又可攪混漿料使固體懸浮，為反應(yīng)器取消攪拌器創(chuàng)造條件。研究表明，反應(yīng)漿液中氣含率對反應(yīng)至關(guān)重要，影響氣含率的因素較多，除與反應(yīng)器型式、攪拌(漿葉數(shù)量、型式、層數(shù))有關(guān)外，最直觀的因素是通入漿液的氣量。如圖1所示，本發(fā)明還提供了一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，該裝置用于實(shí)施上述采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法。該裝置包括氧化反應(yīng)裝置4、深度氧化反應(yīng)裝置14和尾氣凈化處理裝置8，所述氧化反應(yīng)裝置4的物料出口連接深度氧化反應(yīng)裝置14的物料進(jìn)口，以便由氧化反應(yīng)裝置產(chǎn)生的氧化漿料通入深度氧化反應(yīng)裝置里面進(jìn)行進(jìn)一步深度氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)裝置4的尾氣出口連接所述尾氣凈化處理裝置8的氣體進(jìn)口，使氧化反應(yīng)裝置產(chǎn)生的尾氣經(jīng)氧化尾氣輸出管道7排入尾氣凈化處理裝置中進(jìn)行尾氣的凈化處理。尾氣凈化處理裝置8的氣體出口通過尾氣輸送管道16連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口，另外深度氧化反應(yīng)裝置14的氣體進(jìn)口還連接有壓縮空氣輸送管道5，這樣使得凈化后的氧化尾氣與壓縮空氣輸入管道輸出的空氣相混合得到含氧量為4 10%的貧氧氣體，此貧氧氣體通入深度氧化反應(yīng)裝置后可實(shí)現(xiàn)深度氧化反應(yīng)。尾氣輸送管道16和壓縮空氣輸送管道5匯集成一根總輸送管道12連接深度氧化反應(yīng)裝置14的氣體進(jìn)口，此氣體進(jìn)口位于深度氧化反應(yīng)裝置的下部，總輸送管道12設(shè)有空氣壓縮機(jī)9，空氣壓縮機(jī)的主要作用是將氧化尾氣和空氣進(jìn)行充分混合并壓縮方便混合氣體通入深度氧化反應(yīng)裝置中。深度氧化反應(yīng)裝置14的氣體出口連接氧化反應(yīng)裝置4的氣體進(jìn)口，深度氧化反應(yīng)裝置產(chǎn)生的深度氧化尾氣通入氧化反應(yīng)裝置4中參與氧化反應(yīng)與氧化反應(yīng)裝置產(chǎn)生的尾氣一同進(jìn)入尾氣凈化處理裝置，凈化后少量尾氣與空氣進(jìn)行混合得到貧氧氣體參與下一步的深度氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)裝置4的氣體進(jìn)口還連接壓縮空氣輸送管道3，壓縮空氣輸送管道輸入的空氣通入氧化反應(yīng)裝置中參與步驟(I)的氧化反應(yīng)。所述壓縮空氣輸送管道3和5優(yōu)選為同一根壓縮空氣輸送總管道的兩個(gè)支管，也可以為不同的壓縮空氣輸送管道，具有不同的或相同的氣體源。氧化反應(yīng)裝置的用于連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體出口的氣體進(jìn)口與連接壓縮空氣輸送管道的氣體進(jìn)口可以為同一個(gè)氣體進(jìn)口或不同的氣體進(jìn)口，尾氣凈化處理裝置還設(shè)有不同利用氣體排放口 10和氮?dú)獬隹?11，凈化后大部分尾氣經(jīng)尾氣透平做功后，通過可利用氣體排放口及相應(yīng)管道排入大氣，少量凈化后尾氣經(jīng)干燥后通過氮?dú)獬隹诩跋鄳?yīng)管道導(dǎo)出供氮?dú)庥脩羰褂?。原料對二甲苯、溶劑醋酸和催化劑?jīng)原料輸入管道I連接氧化反應(yīng)裝置4的進(jìn)料口，使原料通入氧化反應(yīng)裝置4內(nèi)，同時(shí)空氣由空氣產(chǎn)生裝置2經(jīng)壓縮空氣輸送管道3連接氧化反應(yīng)裝置的進(jìn)氣口后通入氧化反應(yīng)裝置4的底部參與氧化反應(yīng)，生成產(chǎn)物對苯二甲酸和中間產(chǎn)物的混合物，產(chǎn)生的氧化尾氣經(jīng)尾氣輸送管道7通入凈化處理裝置8中進(jìn)行下一
步處理；為使原料完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物需進(jìn)一步進(jìn)行深度氧化反應(yīng)，所述混合物從氧化反應(yīng)裝置的底部經(jīng)管道6連接深度氧化反應(yīng)裝置14的進(jìn)料口，深度氧化反應(yīng)裝置采用無攪拌鼓泡塔式反應(yīng)器，產(chǎn)生的氧化尾氣經(jīng)尾氣凈化處理裝置8處理后與經(jīng)壓縮空氣輸送管道5輸入的空氣經(jīng)空壓機(jī)9以4:1 10:1的比例，如4:1,6:1或10:1混合得到所述貧氧氣體，貧氧氣體經(jīng)管道12通入深度氧化反應(yīng)裝置的底部與混合物進(jìn)行深度氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的漿料經(jīng)管道15輸出，產(chǎn)生的深度氧化尾氣經(jīng)管道13連接氧化反應(yīng)裝置4的氣體進(jìn)口，使深度氧化尾氣參與所述氧化反應(yīng)裝置中的氧化反應(yīng)并同氧化反應(yīng)裝置產(chǎn)生的氧化尾氣一同經(jīng)尾氣輸出管道7、尾氣凈化處理裝置8后與壓縮空氣輸送管道5輸入的空氣相混合得到含氧量為4 10%，如4%、6%、8%或10%的貧氧氣體，得到的貧氧氣體進(jìn)行下一步的深度氧化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)深度氧化尾氣的循環(huán)利用。本發(fā)明采用凈化循環(huán)尾氣和新鮮空氣混合的貧氧氣體進(jìn)行深度氧化，使總氣量增加至傳統(tǒng)方法的5 10倍，采用的反應(yīng)器為無攪拌鼓泡塔式，既可攪混漿料，使固體懸浮顆粒不沉積，又使反應(yīng)漿料中有較高氣含率，大約為傳統(tǒng)工藝的5 10倍。通過上述比較，本發(fā)明既能保證深度氧化均勻順利進(jìn)行，達(dá)到反應(yīng)的理想效果，又可取消攪拌器，降低投資、節(jié)約能耗，并可減少醋酸氧化燃燒的損失。
權(quán)利要求
1.一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，其特征在于包括以下步驟(1)對二甲苯在溶劑醋酸中以含氧氣體使其氧化，生成含有對苯二甲酸(TA)及中間產(chǎn)物的氧化料漿；(2)采用貧氧氣體對步驟(I)的氧化料漿進(jìn)行深度氧化，獲得PTA。
2.如權(quán)利要求1所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，其特征在于所述貧氧氣體中的氧含量為4-10%。
3.如權(quán)利要求2所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，其特征在于所述貧氧氣體包括凈化后的步驟(I)的尾氣與新鮮空氣的混合壓縮氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，其特征在于所述混合壓縮氣體中凈化后的步驟(I)的尾氣與新鮮空氣的比例為4:1 10:1。
5.如權(quán)利要求4所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的方法，其特征在于步驟(2)的尾氣與新鮮空氣混合用于步驟(I)的氧化反應(yīng)。
6.一種采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，其特征在于包括氧化反應(yīng)裝置、 深度氧化反應(yīng)裝置和尾氣凈化處理裝置，所述氧化反應(yīng)裝置的物料出口連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的物料進(jìn)口，所述氧化反應(yīng)裝置的尾氣出口連接所述尾氣凈化處理裝置的氣體進(jìn)口，所述尾氣凈化處理裝置的氣體出口通過尾氣輸送管道連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口，所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口還連接有壓縮空氣輸送管道。
7.如權(quán)利要求6所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，其特征在于所述尾氣輸送管道和壓縮空氣輸送管道匯集成一根總輸送管道連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口，所述總輸送管道上設(shè)有空氣壓縮機(jī)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，其特征在于所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體出口連接所述氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口。
9.如權(quán)利要求8所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，其特征在于所述氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口連接所述壓縮空氣輸送管道。
10.如權(quán)利要求9所述的采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化生產(chǎn)PTA的裝置，其特征在于所述氧化反應(yīng)裝置的用于連接所述深度氧化反應(yīng)裝置的氣體出口的氣體進(jìn)口與連接所述壓縮空氣輸送管道的氣體進(jìn)口為同一個(gè)氣體進(jìn)口或不同的氣體進(jìn)口，所述尾氣凈化處理裝置還設(shè)有可利用氣體排放口和氮?dú)獬隹冢瑑艋罂衫脷怏w經(jīng)尾氣透平做功后通過可利用氣體排放口及相應(yīng)管道排入大氣，少量凈化后尾氣經(jīng)干燥后通過氮?dú)獬隹诩跋鄳?yīng)管道導(dǎo)出供氮?dú)庥脩羰褂谩?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用貧氧氣體生產(chǎn)PTA的方法及裝置，所述方法包括以下步驟(1)對二甲苯在溶劑醋酸中以含氧氣體使其氧化，生成含有對苯二甲酸及中間產(chǎn)物的氧化料漿；(2)采用貧氧氣體對步驟(1)的氧化料漿進(jìn)行深度氧化獲得PTA；所述裝置包括氧化反應(yīng)裝置、深度氧化反應(yīng)裝置和尾氣凈化處理裝置，氧化反應(yīng)裝置的物料出口連接深度氧化反應(yīng)裝置的物料進(jìn)口，深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口通過尾氣輸送管道連接尾氣凈化處理裝置的氣體出口，深度氧化反應(yīng)裝置的氣體進(jìn)口還連接有壓縮空氣輸送管道。本發(fā)明采用貧氧氣體進(jìn)行深度氧化既能滿足深度氧化反應(yīng)對氧濃度的需求，又可避免氣體中含氧量過高導(dǎo)致醋酸氧化燃燒，還可增加反應(yīng)漿料中的氣含率。
文檔編號C07C63/26GK102993000SQ20121053833
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者玄昌偉, 許賢文, 姚瑞奎, 汪英枝, 李利軍, 闞學(xué)成 申請人:中國昆侖工程公司