TA生产中溶剂共沸脱水工艺的研究

论文摘要

精对苯二甲酸（PTA）是合成聚酯纤维的重要原料,一般采用对二甲苯（PX）液相空气催化氧化生成粗对苯二甲酸（CTA）,然后进一步加氢精制而成。PTA生产中溶剂回收是整个生产装置的关键工艺之一,其能耗在PTA生产成本中占据了很大的比例,通过工艺参数优化,进一步降低溶剂回收单元的能耗,对整个PTA生产至关重要。为此,论文针对TA生产中溶剂共沸脱水工艺进行了研究。通过液、液平衡试验数据的测定和回归得到表征液、液分相物系模型的二元相互作用参数值,然后,利用化工流程模拟软件对溶剂共沸脱水工艺进行了模拟计算,并在模拟计算软件得到验证的基础上对醋酸共沸脱水工艺的部分工艺参数进行了分析。主要内容有:通过实验测定了醋酸甲酯-水、醋酸丁酯-水、醋酸甲酯-醋酸丁酯-水、醋酸甲酯-醋酸丁酯-水-醋酸-对二甲苯体系常压下液液平衡（LLE）数据。试验前期,通过常规标准物系的试验测定,检验了实验方法的可靠性。利用试验测得的醋酸甲酯、醋酸正丁酯和水物系的液、液平衡数据回归得到了NRTL模型方程的二元交互作用参数,利用得到的NRTL模型方程估算了二元体系和多元体系的LLE数据,计算结果表明试验数据与模型计算值吻合较好,说明试验数据、选择模型及回归方法准确可靠。用试验数据回归得到的NRTL模型参数值替代化工流程模拟软件数据库中对应二元交互作用参数值,重新对共沸精馏醋酸回收工艺进行模拟计算,并与现场操作数据和分析数据进行了对比,模拟计算值与现场数据基本吻合,进一步检验了模拟计算方法的准确性。在此基础上,对溶剂回收单元的部分工艺参数:理论板数、进料位置以及侧线采出位置等对操作性能的影响进行了模拟分析,研究工作为PTA装置溶剂回收单元的节能降耗和扩能改造以及新建装置的开发设计提供了基础数据和依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 对苯二甲酸的用途
• 1.2 精对苯二甲酸生产工艺简介
• 1.2.1 BP-Amoco和Dupont-ICI工艺
• 1.2.2 MPC工艺
• 1.2.3 Eastman工艺
• 1.3 PTA生产技术的研究现状
• 1.4 本文研究的目的、意义和内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 PTA装置溶剂回收技术
• 2.1.1 共沸剂的选择
• 2.1.2 PTA装置溶剂回收工艺的研究状况
• 2.2 PTA装置溶剂回收单元工艺流程
• 2.2.1 醋酸正丁酯共沸剂溶剂回收单元工艺流程简介
• 2.2.2 醋酸正丙酯共沸剂溶剂回收单元工艺流程简介
• 2.2.3 工艺流程比较
• 2.3 相平衡实验
• 2.3.1 相平衡实验方法
• 2.3.2 相平衡数据的作用
• 2.3.3 液液平衡数据来源
• 2.3.4 NRTL方程
• 2.3.5 活度系数方程中参数的回归
• 2.4 化工过程模拟
• 2.4.1 化工过程模拟进展
• 2.4.2 化工过程模拟方法
• 2.4.3 流程模拟收敛策略
• 第三章 液液平衡实验
• 3.1 实验试剂
• 3.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.4 溶液组成分析方法
• 3.4.1 分析条件
• 3.4.2 液相组成分析
• 3.5 实验中注意事项
• 3.5.1 温度计校正
• 3.5.2 搅拌时间、静置时间确定
• 3.5.3 液液平衡试验数据准确度影响因素分析
• 3.5.4 取样方法
• 3.6 实验结果
• 3.7 液液平衡试验数据评价
• 3.8 小结
• 第四章 实验数据的关联与预测
• 4.1 数据分析
• 4.1.1 液液平衡试验数据与模拟软件库中计算值的比较
• 4.1.2 液液平衡数据处理
• 4.2 参数回归
• 4.2.1 活度系数模型的选择与模型参数的回归
• 4.2.2 二元交互作用参数值的选取原则
• 4.2.3 NRTL模型参数回归结果
• 4.3 相平衡数据的预测
• 4.4 小结
• 第五章 PTA装置醋酸脱水工艺流程的模拟
• 5.1 醋酸正丁酯共沸剂醋酸脱水回收工艺流程模拟
• 5.1.1 物系分析
• 5.1.2 醋酸正丁酯共沸剂的溶剂回收单元工艺流程简介
• 5.1.3 模拟过程中的关注要点
• 5.1.4 模拟计算结果与讨论
• 5.2 PTA装置醋酸脱水回收工艺相关操作参数的影响分析
• 5.2.1 共沸精馏塔操作参数的影响
• 5.2.2 分相器冷凝温度的影响
• 5.2.3 脱水塔操作参数的影响
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢