对苯二甲酸生产工艺进展
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摘 要：自20世纪70年代以来，全球聚酯工业发展迅速，对苯二甲酸发挥了至关重要的作用。同时，它受到生产能力低下和关键技术缺乏等诸多方面的制约，需要研究人员进行详细的研究和生产技术研究，并以改进生产和改进工艺技术为目标，分析并积极解决生产中出现的问题，以促进全球工业的有效发展。
关键词：对苯二甲酸;生产工艺;进展
1 对苯二甲酸生产中存在的问题
1.1 能耗高、成本高
早期對二甲苯（PX）作为由单体对苯二甲酸生产工艺合成的聚酯的原料，以两种生产方法进行生产。分别是低温氧化和高温氧化。高温氧化是利用醋酸作为溶剂，在催化剂中钴、锰和溴化物重金属盐，需要一定的温度和压力，发生一系列化学反应。虽然在其应用中有很多优点，但缺点也值得我们关注。例如，反应温度高、溶剂消耗高，设备有腐蚀性，材料质量必须高。这些因素导致生产成本显著增加。与此同时，主要原料PX供应短缺也导致购置成本增加，造成地理分布不均匀、运输成本上升。副反应PX和乙酸在制造过程中发生，降低了产率，这些副反应的存在，使生产成本增加。因此，迫切需要改变具体的生产工艺技术。
1.2 生产过程很复杂
在对二甲苯低温氧化过程中，作用机理是利用空气的低温氧化直接生成对苯二甲酸产品。对苯二酚在160℃和压力条件下必须为0.55MPa，并用乙酸洗涤，然后在100℃和大气压条件下用乙酸洗涤，然后干燥，得到产物对苯二甲酸。对二甲苯的高温氧化过程，是在所生产的对苯二甲酸产物的高温和高压条件下的氧化在水中形成，以溶解在对苯二甲酸的水溶液中。采用该种方法，工艺复杂、反应条件高，得到粗产物，经洗涤、过滤、干燥等步骤后生成较高纯度的对苯二甲酸。
1.3 对环境有害
BPAmoco工艺类似于Dupont工艺，包括PX氧化和TA。在这些生产过程中产生有害气体，比如氮和一氧化碳，对环境有害。中间产物是产生中间TA的链接，不可避免地含有少量有害杂质。在最后一步中，必须从脱水塔加热废气，并且在高压催化燃烧之后，除去有害气体（一氧化碳）。进行回收膨胀器（废气涡轮机）中的能量，然后分离进入废气混合罐，气相进一步冷凝，生成回收淡化水。最后，废气中的氮气和一氧化碳被抽空。
2 解决对苯二甲酸生产中存在问题的措施
2.1 创新技术和降低生产成本
目前各国原材料和公用事业成本逐渐降低，有效减少投资，提高工厂开工率等，其中PTA工艺、工艺参数和设备不断完善和改进，并取得了很大进展。其中代表性的合成方法是PTA技术，以过氧化氢ScH2O为临界水氧化作为氧化剂，温和的反应条件下生物催化过程，易于获得生物催化酶，进行间接电氧化等。这些新技术的路径快捷、材料更常见，并且更容易获得。此外，我们可以改善反应条件，提高母液循环利用率，减少原料和能源消耗，增强加氢反应，提高能源效率，增强氢化反应以提高产物收率。
2.2 简化生产过程
早期的对苯二甲酸制造工艺是采用DMT工艺，但这种工艺技术存在较为复杂、生产工艺不易控制、成本高的许多缺点。随着技术的飞速发展，聚酯产品的使用以PTA为主要原料，PTA直接酯化，工业冷凝工艺连续生产。目前我国引入了PTA设备（BP-Amoco工艺），结合了Dupont工艺和Amoco工艺。相比之下，已经对多种方式进行了技术改进，最重要的是改进了生产过程。BP-Amoco工艺的压力过滤器采用多功能，过滤功能使用醋酸过滤和溶剂替代，更换过滤器TA浆料PX使用其中不使用溶剂。TA的含水浆液将滤饼用水制成几次制备后，直接进入漏斗即可进行加氢，然后完成输送，然后在没有干燥TA的情况下进行洗涤程序，这大大简化了工艺。
2.3 保护环境的绿色生产
近年来，一些有代表性的PTA制造商一直不甘落后，不断完善各自的工艺流程，积极解决污染问题，促进环保生产。BP开发了一种环保型PTA生产工艺，通过改进固体废气处理和减少污染物排放，有效控制环境污染。BPAmoco工艺改进了最终的反应气体系统，减少了高压蒸汽的数量，降低了能耗并促进了能量回收。与现有技术相比，绿色反应途径是节能、环保和高效，促进了环境友好型社会的建设。
EPTA包含三部分工艺：CTA生产、EPTA生产和催化剂回收，由Eastman开发。该过程的机理是液氧用于催化PX的氧化，乙酸用作溶剂，原料与压缩空气混合，连续进入中温泡罩塔氧化反应器和中间杂质可以通过溶剂回收生成的CTA，并有效除去系统的贫溶剂。主要杂质4-CBA，对甲基苯甲酸（p-TA）在氧化步骤后在EPTA中纯化，EPTA也从溶剂中分离并干燥。在流化床焚烧炉中分离并除去悬浮固体，并用CTA可溶性杂质处理残余物，因为滤液被除去以继续溶解的催化剂的反应用于下一次再循环。
3 结论
目前，Amoco的加氢工艺一直占据主导地位。各国继续探索液相氧化工艺与氢化工艺相结合，成为研究的主流。由于生产过程的不断优化和数字技术的使用，设备和控制技术的改进显著提高了产品质量。对苯二甲酸的生产已进入大型、低成本、高科技产品的阶段。虽然我国PTA装置的生产规模已达到国际标准，但在大规模开发、工艺优化，特别是基础研究方面仍需要进一步发展。其中高性能、低消耗、易于自动化和环保的工艺是其发展的方向。
参考文献：
[1]王海滨.国内对苯二甲酸产业分析及预测[J].化学工业，2010（28）：4-7.
[2]姚新星，等.PTA生产工艺简介.广东化工，2009，36（12）：76-77.
[3]魏文德.有机化工原料大全（下卷）.北京：化学工业出版社，2012：561-571（第2版）.
作者简介：周念来（1983-），河南扶沟县人，研究生（在读），工程师，化学工程专业。
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