维普资讯 http://www.cqvip.com 装置达标专栏 扬子石油化工 ２００２，１７（２）：９ ＰＴＡ装置技术发展回顾与展望 邢建良 柏正奉 顾新耀 （扬子石化公司化工厂） 摘要：回顾了扬子石化公司ＰＴＡ装置自投产以来技术发展的整个过程，同时针对目前ＰＴＡ装置各项技术指标与国内外新装 置技术指标作了对比分析，找出了存在的差距及形成的原因，并制定了部分改进措施，为下一步ＰＴＡ装置的技术改造提出了参考 建议。 关键词：ＦｒｒＡ装置技术发展回顾展望 扬子石化公司化工厂精对苯二甲酸（ ）装置， 形势以及装置实际情况，决定对装置进行扩容改造， 由年产４５０ ｋｔ扩产到６００ ｋｔ，同时提升装置的技术水 １９７８年引进美国Ａｎｘｘ￣化学公司的专利技术，由德 国Ｌｕｇ（鲁奇）公司承建，上海医药设计院配套设计， 设计能力为２条２２５ ｋｔ／ａ的生产线共４５０ ｋｔ／ａ。由于 １９８１年国民经济调整，装置一度停缓建，直至１９８５年 ６月装置正式开始动工兴建，１９８９年９月全面建成投 产，１９９１年１０月通过国家竣工验收，１９９４年产量达 到４５０．２ ｋｔ。１９９５－－１９９７年在原生产流程和生产方 式基本不变情况下，通过消除生产瓶颈进行扩容改 造，将ＰＴＡ装置生产能力由４５０ ｋｔ／ａ提高到 ６００ ｋｔ／ａ，１９９７年的实际产量达到６１４．５ ｋｔ。 １ ＰＴＡ装置技术进步历程 １．１装置投产达标 装置最初引进的技术为２０世纪７０年代初水 平，引进时氧化工艺为高温氧化法，在１９８５年恢复 平，从而降低装置能耗、物耗及三废排放。整个改造主 要依托国内技术力量，利用自身优势，特别是在充分依 靠化工厂生产一线工程技术人员的力量下完成的。 装置改造原则为：在装置主流程不变、主要设备 不变的情况下，通过消除装置“瓶颈”，解决部分工序 能力不足的问题。采取边生产边改造的方法，充分 利用一年一度大检修的时间逐步实施完成，没有对 装置生产造成大的影响。 １．３装置主要改造项目 （１） 氧化空压机组改造采用增压扩容技术，在 空压机空气人口处增加增压机，使空压机最大供气 能力提高了近６０％。 （２）尾气膨胀透平改造采用保持原机组外壳 体不变，只更换透平转子的方式，提高了尾气能量的 回收率。 建设时，考虑到当时ＰＴＡ技术发展的趋势，把高温 氧化改为中温氧化，流程及设备基本未作改动。 １９８９年１＃线建成后，于９月投料开车一次成功。 由于装置技术的不够成熟，存在很多设计缺陷，在开 车后装置运行一直不稳定，主要表现为：装置堵、卡 （３）对部分塔处理能力进行扩容，针对ＰＴＡ 装置双系列的改造，充分利用了原有设备。 （４）对氧化干燥机系统进行了改造。使２台 过滤机和２台干燥机可按不同组合自由操作。其中 １＃线干燥机改造中采用了当时的先进技术，国产化 干燥机的成功应用填补了国内空白。２＃线送料螺 旋改造中开发了可控双向输送螺旋。这２项均申请 并获得专利授权。 （５） 仪表控制系统改造采用Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ 严重，跑、冒、滴、漏多，设备故障频繁。２＃线在１９９０ 年建成投产后情况同１＃线基本相同。针对这种情 况，化工厂开展了广泛的技术攻关活动，通过对工艺 参数的调整优化、管线阀门的改进更换、局部流程及 设备的改造等，使装置在１９９２年运行基本达到稳 定。随后装置的生产逐步走上正轨，产量逐年提高， １９９４年２条生产线共完成产量４５０．２ ｋｔ，各项技术 指标全部达到原设计要求。 １．２装置扩容改造 ＴＩ）Ｃ一３０００控制系统，使自控水平及装置安全性能 收稿日期：２００２—０２—１０。 作者简介：邢建良，３７岁，高级工程师。１９８６年毕业于江苏化 工学院，２００１年南京工业大学研究生毕业，现任扬子石化公司化工 厂副厂长，曾公开发表论文多篇。 １９９４年装置达标后，结合当时国内ＰＴＡ市场 维普资讯 http://www.cqvip.com ・１０・ 扬子石油化工 ２００２年第１７卷第２期 有了较大提高。 表１ 改造前后主要经济技术指标对比 （６） 精制加氢预热系统改造采用精制结晶器 闪蒸蒸汽回收加热工艺，充分利用闪蒸蒸汽来加热 精制反应浆料，回收能量。 （７）精制压力离心机改造采用更换转子、改造 局部结构的方式，在不增加设备的情况下，使单台离 心机生产能力提高了５０％。 （８） 精制常压离心机改造。１＃线采用国产化 技术把原流程的常压离心分离改造成真空过滤分 离，２＃线利用１＃线旧常压离心机，使原３台增为５ 台，改造后２条线能力都达到４０ ｔ／ｈ以上。 （９）精制干燥机系统改造采用增加干燥机转速、 修改内部构造的方式，使干燥机能力得到相应的提高。 （１Ｏ） 对装置仪表、管道、机泵及公用工程系统 作了相应的改造。 １．４装置工艺技术改进 装置改造前后对原设计的部分工艺技术进行了 改进优化，使装置的运行稳定性得到了提高，各项消 耗有了降低。主要项目如下。 （１） 氧化反应器反应温度、压力优化以及氧化 ＊为去除大检修后的开工率，下同。 催化剂配比优化。 ＊＊以生产１ ｔ ＶＩＡ计，下同。 （２） 改进精制配料过滤器结构，解决了精制进 料预热器的堵塞问题。其中“Ｙ”型过滤器防堵技术 １９９９年９月ＰＴＡ装置２条生产线分别进行了 获得了专利授权。 高负荷试验，装置日产量达到２ １００ ｔ，比６００ ｋｔ／ａ （３） 优化精制结晶器操作，解决了结晶器易堵 设计日产１ ９２０ ｔ提高了１８０ ｔ，负荷率达到了改造 塞的问题。 后的１０９．４％，为原设计的１５３％。通过高负荷试验 （４） 在生产改造过程中形成了多项自有技术。 确定了装置在当时条件下的极限能力。 主要有：干燥机在线热处理技术，使干燥机停车处理 ＰＴＡ装置２＃线和１＃线分别在２０００年６月和 周期超过６个月；ＶＩＡ母液降温技术；钯碳催化剂 １２月进行了富氧氧化试验，并取得了成功。富氧氧 在线再生技术，使催化剂使用寿命有较大延长；氧化 化技术的应用可使装置单台氧化反应器能力提高 反应器防堵技术等。 ５％～１０％，综合能耗最大可下降约１０ 标油。扬 １．５ 改造前后装置主要经济技术指标对比 子石化公司ＰＴＡ装置富氧技术的开发应用填补了 装置主要改造项目在１９９５、１９９６年基本完成， 国内ＰＴＡ工业生产领域的一项空白，打破了国外的 １９９７年进行扫尾工作，整个改造过程对生产基本未 技术垄断，获得了中国石化集团公司２００１年度科技 造成影响。１９９７年的产量已超过６００ ｋｔ的改造设 进步二等奖。 计目标，改造后装置日产ＶＩＡ从１ ３７０ ｔ提高到 ２００１年９月ＰＴＡ装置２条生产线分别进行了 １ ９２０ ｔ，提高了４０％，同时技术水平也有较大提高，装 提高加氢反应器进料浓度的试验，浓度提高后装置 置能耗、物耗及污水排放均有较大辐度下降，见表１。 能耗可下降约８ 标油，精制反应器产能得到提 １．６改造后装置的技术进步 高，同时污水排量有所下降。 装置经过６００ ｋｔ／ａ改造后，技术水平虽然有了 这期间装置还进行了一系列的技术改造，如增 较大的提高，但同ＶＩ Ａ装置先进技术相比仍有较大 加醋酸甲酯回收系统、氧化反应及配料优化系统、氧 差距，各种消耗相对较高。因此，改造完成后应将重 化薄膜蒸发器改造、精制母固过滤机改造等，使装置 点放在装置的优化操作上，不断挖掘装置潜力，以达 的消耗有了降低，环保得到了改善。装置历年主要 到节能降耗增效的目的。 指标如图１、图２所示。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第１７卷第２期 邢建良等．ＰＴＡ装置技术发展回顾与展望 化后，目前装置运行已达到一个较为稳定的状态，产 羔 ＼ ＼ 能、消耗基本已接近目前条件的最佳水平。但这种 状况同国内、国外先进 装置技术相比，部分指 耀 ：卦 Ｕ 删 髭 《 ｂ 要 标仍有较大差距，分别见表２、表３。 ２．１ 国外先进ＰＴＡ装置技术发展概况 每每 年份 Ａｌｎｏｃｏ、Ｄｕｐｏｎｔ和三井油化都是世界上最有影 图１ ＰＴＡ装置ＨＡｃ单耗与ＰＴＡ产量 １一醋酸单耗；２一ＰＴＡ产量 响的 生产商，从表３中可以看出，三家的工艺 技术各方面都存在一些差异。以氧化反应系统为 例，三井油化的氧化反应温度和压力较低，相应空压 ｂ０ 机的出口压力也就比较低，结晶器的数目就可减少； 且又采用转速较低、仅起防止反应器内固体沉淀作 用的锚式搅拌器，因此能耗低。但同时三井油化又 需要采用较高浓度的氧化催化剂及较大体积的反应 器，而且要在过滤过程中增加一道离心分离，这些措 ｂＤ ＼ 耀 犍 疆 ≈亡 年份 图２ ｇｒＡ装置Ｐ×单耗与综合能耗 １一综合能耗（以标油计）；２一ＰＸ单耗 施又使投资增加，并且增加了控制产品质量的难度。 以氧化反应冷凝系统为例，该处是ＰＴＡ装置中回收 能量重要的部位。Ａｍｏｃｏ和Ｄｕｐｏｎｔ都只在该处回 收０．４３ ＭＰａ和０．２２ ＭＰａ的蒸汽，而三井油化在该 从图１、图２可看出，扬子石化公司ＰＴＡ装置 技术水平逐年提高，如果说１９９７年各项指标取得进 处回收０．２９，０．２４，０．０９８，一０．０２９ ａ的蒸汽，回 步主要是依托改造使技术水平的提升，那么２０００年 相比１９９７年各项指标的进步则主要是依靠不断的 技术攻关、技术创新及优化操作，是持续的技术进步 及管理水平不断提高的结果。 ２现有技术同国内外技术对比 收的能量增加，相应装置的能耗可降低，但这样做同 时也造成换热器的换热面积增大，蒸汽透平结构变 得更为复杂，体积增加，投资也随之有比较大的增 加。因此，综观这３家ＰＴＡ生产商，尽管在技术上 存在差异，但由于各项技术影响的彼消此长，使得３ 家在包括产品质量、原料消耗、能量消耗总体技术指 标上的差异不是很大。 扬子石化公司ＰＴＡ装置经过一系列的改造、优 表２扬子石化公司ＰＴＡ装置同国内部分装置部分技术指标对比 ＊为ＰＴＡ装置１ 线数据； ＊＊以ＨＢｒ计。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・１２・ 扬子石油化工 ２００２年第１７卷第２期 表３扬子石化公司Ｐ＇Ｉ＇Ａ装置氧化技术同国外技术对比 单台反应器多，使醋酸损耗相应增加。 设计值 （３）扬子石化公司ＰＴＡ装置醋酸精馏塔塔顶 项目 扬 Ａｔｎｏｃｏ Ｄｕｐｏｎｔ 三井油化 馏出水中醋酸含量偏高，正常操作时水中醋酸质量 工艺 工艺 工艺 分数为０．７左右，而目前先进技术普遍为０．１％ 生产能力 ／（ｋｔ・ａＩ１） １２０ ４５０ ５００ ２５０ 左右。 反应温度／１２ １９５ １９１ ２０１ １８６ ２．４能耗高的原因 反应压力，／ＭＰａ １．５５ １．２６ １．５ ０．９８～１．１８ 装置能耗高的原因主要在装置本身工艺上，以 催化剂（Ｃｏ：Ｍｎ：Ｂｒ）１：２：３ １：２：２ １：２：３ ２：１：８ 扬子石化公司 装置与同类 装置在用能方 回收蒸汽级别 伊ａ ０．５３ 【）．４３， ０．４３，０．２９，０．２４， 面差别来进行比较，见表４。 ０．２０ ０．２０ ０．０９８，一０．０２９ 表４ ＰＴＡ装置能耗分布对比表 尾气冷却 三级冷凝四级冷凝 四级冷凝四级冷凝 ＰＸ单耗／ｋｇ ６５９．９８ ６５８．６ ６５９ ６６５ ＨＡｃ单耗／ｋｇ ５７．８９ ４１ ４７ ４４ 醋酸钴单耗／ｋｇ ０．２３ ０．２３ ０．１３ ０．０９８ 醋酸锰单耗／ｋｇ ０．４５ ０．５１ ０．２３ ０．０５２ 四溴乙烷单耗／ｋｇ ０．５９ ０．１８９一 ０．２９ ０．６５ 共沸剂单耗／１ｃｇ 一 一 １．０ ０．３ 综合能耗（标油）／ｋｇ ２９８．２ １５０ １６０ １５６ 醋酸回收 直接精馏直接精馏 共沸精馏共沸精馏 ＊ 以单台氧化反应器计； ＊＊以ｍｒ计。 ＊以脱盐水计。 ２．２同世界先进技术的差距 扬子石化公司ＰＴＡ装置目前差距主要在醋酸 ２．４．１高压蒸汽差距分析 单耗和综合能耗上。从目前情况看，醋酸单耗相差 从表４可以得知，扬子石化公司 装置高压 １０－－１５ ｋｇ，综合能耗相差１００～１３０ ｋｇ。 蒸汽用量折合能耗比Ａ高９０ ｋｇ标油左右，主要原 ２．３醋酸单耗高的原因 因如下。 ２．３．１醋酸在装置的消耗组成 （１） 空压机出口压力同氧化反应器操作压力 醋酸在 装置作为溶剂使用，在中温中压的 的压差不同造成空气压缩过程中扬子石化公司 氧化反应过程中醋酸与氧气发生燃烧反应而发生损 ＰＴＡ装置能耗增大。 耗，这是造成醋酸消耗的主要原因。随着工艺技术 （２） Ａ采用氧化反应器第二冷凝器和氧化第 的不断进步，醋酸的消耗也在不断降低，目前世界先 一结晶器气相冷凝器副产蒸汽，能量回收充分。扬 进工艺已把醋酸燃烧损耗控制在４０ ｋｇ以下，而扬 子石化公司这几部分采用循环水直接冷却工艺，能 子石化公司ＰＴＡ装置目前燃烧损耗还在５０ ｋｇ左 量不但没有回收，还消耗了循环水，造成空压机只能 右。装置其他工艺点的醋酸损耗也在不断降低，目 以消耗大量超高压蒸汽作为维持驱动所需的能量。 前世界先进工艺这一部分的醋酸消耗为２～３ ｋｇ，而 （３）精制配料操作浓度比Ａ低约４％。 扬子石化公司的醋酸消耗大于５ ｋｇ。 （４）扬子石化公司采用的１０．３ ＭＰａ蒸汽透 ２．３．２醋酸消耗高的原因分析 平比Ａ的８．０ ＭＰａ蒸汽透平在蒸汽等级上的差别 （１）扬子石化公司ＰＴＡ装置氧化反应系统由 也是能耗高的一方面因素。 于原设计条件的限制以及增产扩容的需要，反应停 扬子石化公司ＰＴＡ装置高压蒸汽消耗高主要是 留时间已大幅度缩短，致使氧化反应操作温度比目 由于装置的技术条件所造成的，是对装置余热利用的 前Ａｍｏｃｏ等先进技术的操作温度高至少４０Ｃ，使燃 不充分，使装置用能结构不合理，用能大户空压机主 烧造成的醋酸消耗较多。 要依靠外供能源提供动力，装置能耗居高不下。单独 （２） 扬子石化公司ＰＴＡ装置氧化反应器能力 对老装置进行能量回收改造难度大，成本高，比较合 小，台数多，相应开停车次数比目前先进ＰＴＡ技术 理的是在新增ＰＴＡ装置时以新带老、新旧整合。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第１７卷第２期 邢建良等．ＰＴＡ装置技术发展回顾与展望 ・ １３・ ２．４．２电耗差距分析 从表４可知，扬子石化公司ＶＩ＇Ａ装置电耗比Ａ 高约１４ ｋｇ标油，主要原因有： （１）扬子石化公司３台反应器搅拌机功率为 ７５０ ｋｗ比Ａ单台搅拌机高出１６０ ｋｗ； （２） 在扬子石化公司ＶＩ＇Ａ装置６００ ｋｔ／ａ改造 时部分机泵采用双泵运行方式，不是最佳操作点，致 使电耗不合理； （３） 扬子石化公司ＶＩ＇Ａ装置２台增压机共 ６ ０００ ｋｗ用电量，Ａ没有该设备。 ３今后改造方向 目前扬子石化公司正在进行１ ０５０ ｋｔ／ａ ＶＩ＇Ａ 装置改扩建工程，将新增１套４５０ ｋｔ／ａ的ＶＩ＇Ａ装 置。为使新老装置的资源得到优化配置，保证扬子 石化公司能成为拥有当代先进ＶＩ＇Ａ生产技术、效益 好、竞争能力强、抗风险能力强的百万吨级ＶＩ＇Ａ生 产基地，新建的４５０ ｋｔ／ａ ＶＩ＇Ａ装置必须采用可与老 装置相依托的、具有当今先进水平而又费用相对低 廉的ＶＩ＇Ａ技术。新建装置应充分考虑国产技术，以 降低投资，减少固定成本费用。为保证扬子石化公 司ＶＩ＇Ａ装置１ ０５０ ｋｔ／ａ改造后具有竞争力，将采取 以下几条措施： （１） 利用新装置引进技术及国产化攻关成果， 对老装置进行局部改造，使老装置物耗、能耗达到 ２０世纪９０年代同期引进装置的技术水平； （２）引进国际先进核心、关键技术，结合扬子 石化公司ＶＩ＇Ａ专有技术与国产化技术攻关成果，确 保新装置在技术上有较强的竞争力，各项技术经济 指标达到国际先进水平； （３） 进一步提高设备国产化率，最大程度扩大 国产化设备的应用范围，降低投资成本。 ３．１ ＰＴＡ技术发展方向 （１） 装置产能提高。ＢＰ／Ａｍｏｃｏ拟在欧洲新 建单线能力为７００ ｋｔ／ａ的生产装置，台湾东帝士在 厦门ＶＩ＇Ａ建设规模达９００ ｋｔ／ａ。产能提高，单位固 定成本相应下降。 （２）低物耗、低能耗。目前先进的ＶＩ＇Ａ生产 技术醋酸单耗已达４５ ，能耗可小于１５０ ｋｇ。 （３）低投资成本。采用新技术进行单元操作 合并。意大利Ｉｎｃａ公司精制产品回收单元采用一 级压滤分离技术取代二级离心分离，杜邦Ｔ１０工厂 省略了氧化干燥、贮存工序等，这样既降低了投资成 本，又可以降低现金操作费用。 （４）应用先进控制。优化装置运行，提高装置 平稳性。 （５）更加重视环保。利用ＣＲＵ、ＣＣＵ技术不 仅很好地处理了三废，又可变废为宝。 ３．２老装置改造方向 为提高老装置技术水平，降低能耗、物耗， １ ０５０ ｋｔ改造过程中可以考虑在４个方面对老装置 进行改造，同新装置进行整合。 （１）提高老装置氧化反应器部分能量回收率， 把回收的富余蒸汽送新装置空压机驱动透平，降低 装置能耗。 （２）改变老装置的催化剂回收方式，可考虑送 新建装置的催化剂回收系统或利用新建装置的技术 另建催化剂回收系统，降低催化剂消耗，同时可降低 醋酸消耗。 （３）利用新建装置的先进技术改造老装置的 醋酸回收精馏塔系统，降低老装置的能耗及醋酸 消耗。 （４）改造老装置的ＶＩ＇Ａ产品输送系统，同新 装置输送系统进行优化配置，降低老装置能耗，还便 于对ＶＩ＇Ａ产品进行调度及管理。 通过新老装置的整合，可使装置综合能耗有较 大幅度下降，老装置的能耗可达到２２６～２３８ ｋｇ，同 时醋酸及氧化催化剂单耗也得到降低，使装置产品 成本降低。 ４结语 扬子石化公司ＶＩ＇Ａ装置通过多年的技术攻关 和创新，使装置技术水平得到了很大的提高，同时形 成了许多自有的ＶＩ＇Ａ生产技术，目前已有９项 技术成果获得了专利授予权，５项ＶＩ＇Ａ技术成 果申请了专利，形成了１４项专有技术。富氧氧化改 造填补了国内空白。中国加入ＷＴＯ后竞争将更加 激烈，要保持企业有足够的竞争力，紧跟国际先进水 平，继续做好装置的技术进步，同时提高管理水平， 降低装置各项消耗，以降低产品成本，提高产品的市 场竞争力。 （审稿编委：戴厚良高级工程师）
