張聞(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司 河南省洛陽市471000)

前言

洛陽石化PTA裝置采用美國BP-AMOCO公司的專利技術(shù)，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力22.5萬噸，裝置于2000年5月開始投料生產(chǎn),裝置經(jīng)過3年運(yùn)行，于2003年6月進(jìn)行了擴(kuò)能改造,年生產(chǎn)能力達(dá)到32.5萬噸。隨著負(fù)荷的提升，PTA的產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)了很大波動，尤其是PTA產(chǎn)品中的b值明顯上升，不但影響產(chǎn)品色度，還對后續(xù)生產(chǎn)造成影響。為了解決這一問題，本文分別通過氧化單元和精制單元操作中對PTA產(chǎn)品b值影響因素的研究分析，結(jié)合平時對工藝過程的摸索調(diào)整，尋求出優(yōu)化PTA產(chǎn)品b值的途徑，將b值控制在1.2以下。

一、影響PTA產(chǎn)品b值的因素

1.氧化單元的影響因素

(1)CTA的光學(xué)密度(OD值)

光學(xué)密度(OD值)是指用透光鏡測量，是材料遮光能力的表征。美國Amoco的研究表明,CTA中的雜質(zhì)與PTA產(chǎn)品中的雜質(zhì)的增減速度成正比,并且大多數(shù)情況下,PTA產(chǎn)品的b值也隨著CTA的光學(xué)密度一起改變且呈正比。表1是在實(shí)際生產(chǎn)中從氧化、精制質(zhì)量分析臺賬中總結(jié)出的OD值與b值對應(yīng)數(shù)據(jù)值。

表1 OD值與b值的對應(yīng)數(shù)據(jù)

從表1中可以看出：實(shí)際生產(chǎn)中，CTA的光學(xué)密度與PTA產(chǎn)品中的b值確實(shí)呈正比，因此，我們可以通過控制氧化產(chǎn)品粗TA的光學(xué)密度(OD值)來控制PTA產(chǎn)品的b值。以下是影響CTA的OD值幾個主要因素：

(2)氧化反應(yīng)器的液位

在實(shí)際操作中，當(dāng)反應(yīng)器液位提高時，由于反應(yīng)物在氧化反應(yīng)器內(nèi)的停留時間增加，反應(yīng)更加充分,OD值相應(yīng)降低，但與此同時副反應(yīng)(如PX、HAC燃燒反應(yīng)增加)產(chǎn)物的量也會增加，對OD值有較大影響，從而導(dǎo)致b值增加。

(3)氧化反應(yīng)尾氧含量

一般來講，當(dāng)尾氧含量較低時，氧化反應(yīng)系統(tǒng)會缺氧，從而造成OD上升；尾氧含量增加可提高PX的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，氧化產(chǎn)物中的4-CBA、OD值均會降低。但是，在實(shí)際操作中，若一味的提高尾氧含量，會使空壓機(jī)的風(fēng)量增加，造成成本提高，并且當(dāng)尾氧含量過高，會造成過氧化反應(yīng)，從而OD值增加，導(dǎo)致b值增大。

(4)氧化配料原子比

氧化反應(yīng)中使用的催化劑為CO-MN-BR三元混合催化劑,正常情況下，當(dāng)原子比增加，催化活性加強(qiáng)，會加快反應(yīng)速率，降低4-CBA的量，OD值也相應(yīng)降低，但同時這樣也加劇副反應(yīng)的反應(yīng)速率，使副產(chǎn)物增多，使氧化產(chǎn)物的OD值增加。

(5)其他因素

氧化裝置的負(fù)荷、系統(tǒng)的Na+、水含量、母液循環(huán)率均會對PTA產(chǎn)品的b值產(chǎn)生一定的影響。尤其是高負(fù)荷下，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制。如表2。

表2 高負(fù)荷下，PTA產(chǎn)品的b值統(tǒng)計(jì)

由上表可以看出，在高負(fù)荷的情況下，PTA產(chǎn)品的b值頻繁超標(biāo)，因此，在高負(fù)荷生產(chǎn)下，對生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整尤為重要。

2.精制單元的影響因素

(1)進(jìn)入加氫反應(yīng)器的漿料濃度

在反應(yīng)條件相對穩(wěn)定時,進(jìn)料濃度降低,有色雜質(zhì)含量也會降低,這時氫化反應(yīng)更能夠趨于完全,因此，PTA產(chǎn)品的b值會有所降低。

(2)鈀碳催化劑

由于加氫過程需要鈀碳催化劑這一媒介來更快、更完全的反應(yīng)，因此，催化劑的活性就尤為重要。催化劑在使用初期，幾乎可以將4-CBA完全還原成PT酸；但隨著催化劑的老化，轉(zhuǎn)化率降低會使得PTA產(chǎn)品b值的增加。

二、降低PTA產(chǎn)品b值的措施

1.CTA產(chǎn)品OD值的控制

由于CTA的OD值與PTA產(chǎn)品的b值呈正比關(guān)系，因此，我們可以通過降低CTA的OD值的方法來優(yōu)化b值，以下是降低OD值的措施。

(1)適當(dāng)提高氧化反應(yīng)器的液位

裝置高負(fù)荷生產(chǎn)下，雖然提高液位能夠降低OD值，但是過度提高液位會造成反應(yīng)時間加長，副產(chǎn)物增多，嚴(yán)重時會造成反應(yīng)氣相“夾帶”現(xiàn)象，堵塞氣相換熱設(shè)備。因此，通過追蹤總結(jié)，適當(dāng)提高反應(yīng)器液位降低OD值。

(2)選擇合適的氧化配料原子比

我們通過對氧化單元工藝參數(shù)記錄以及氧化產(chǎn)品分析臺賬進(jìn)行追蹤統(tǒng)計(jì)，將氧化反應(yīng)器的溫度、液位、尾氧含量以及水含量進(jìn)行恒定監(jiān)測，分析出不同負(fù)荷下，原子比與OD值的關(guān)系，如圖2。

圖2 不同負(fù)荷下，原子比與OD值的關(guān)系曲線

從圖中可以看出，不同負(fù)荷下，原子比與OD值的對應(yīng)趨勢基本一致。負(fù)荷24t時，原子比控制在0.62～0.66之間可有效降低OD值；負(fù)荷25t時，原子比控制在0.65～0.69之間可有效降低OD值；而在負(fù)荷較高達(dá)到26t時，原子比控制在0.68～0.73之間可有效降低OD值。

(3)控制好系統(tǒng)的水含量

裝置高負(fù)荷生產(chǎn)下再對氧化單元工藝參數(shù)記錄進(jìn)行追蹤統(tǒng)計(jì)時，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的水含量對OD值的影響較大，表3為水含量與OD值的對應(yīng)關(guān)系。

表3 水含量與OD值得對應(yīng)數(shù)據(jù)

從上表可看出，系統(tǒng)水含量增大，OD值隨之增加，因此我們把系統(tǒng)水含量控制在8.5～9的范圍內(nèi)，以便更好降低CTA的OD值。

(4)適當(dāng)提高氧化反應(yīng)器的尾氧含量

雖然提高尾氧含量能降低OD值，但是過度增加尾氧含量會使空壓機(jī)能耗增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致反應(yīng)器尾氧高聯(lián)鎖，因此，裝置在高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)下，通過將尾氧由原來的3.5提高到3.8甚至逐漸到4.0，以便更好的控制OD值。

2.選擇合適的加氫反應(yīng)漿料濃度

由于低濃度的漿料反應(yīng)更加充分，產(chǎn)品純度也會相應(yīng)提高。因此，當(dāng)PTA產(chǎn)品b值出現(xiàn)較大波動時，我們可以通過稀釋漿料濃度降低產(chǎn)品b值。

3.加氫反應(yīng)器的操作

由于鈀碳催化劑比較昂貴，更換比較繁瑣并且當(dāng)鈀碳催化劑到了使用末期，催化活性降低，氫分壓增大，加之反應(yīng)器出料閥(PV525)閥位不易控制，常常會出現(xiàn)反應(yīng)器液位壓空現(xiàn)象。反應(yīng)器液位壓空對后期產(chǎn)品質(zhì)量有極大影響，因此，這就要求中控盯表人員在操作上要更加的規(guī)范、謹(jǐn)慎、認(rèn)真，避免誤操作。通過前段時間對加氫反應(yīng)器操作的優(yōu)化，反應(yīng)器液位壓空現(xiàn)象大幅度減少。

總結(jié)

1.PTA產(chǎn)品的b值大小主要取決于氧化產(chǎn)物OD值,因此通過降低OD值使b值達(dá)到要求，通過OD值的變化趨勢也可以預(yù)測到b值的情況。

2.精制工段加氫反應(yīng)器的操作尤為重要，通過實(shí)踐積累優(yōu)化操作反應(yīng)器生產(chǎn)波動，從而使產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。

3.由于影響b值的控制因素眾多,因此應(yīng)該全方面系統(tǒng)地綜合考慮，通過上述措施，現(xiàn)所生產(chǎn)的PTA產(chǎn)品b值均小于1.2。

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