PX氧化制PTA 的技术已趋于成熟,原料的单耗已接近理论值,Amoco 公司的PX 单耗控制在
氧化流程的{zy}设计。
前者采用化学反应工程的规范法进行研究；后者采用过程系统工程的方法进行模拟和优化，整个开发过程包括：
(1) 热模实验：开发了专门的实验技术、系统考察温度、PX浓度、催化剂浓度与配比、气相氧浓度、含水量、各种因素对液相各步主反应速率、燃烧副反应速率、TA 结晶速率与杂质含量的影响。获得全新的氧化机理认识与动力学模型，能够准确预测工业条件下各种工艺参数变化对反映过程的影响。
(2) 冷模实验：建立了大型冷模实验装置考察反应器流动与传递规律、考察了流型3、搅拌功率、操作气速、固含率等因素对反应器混合、固体悬浮、气合率、气液传质速率的影响，获得了相关的流动图象与传递数据。
(3) 数学模拟：针对搅拌釜和鼓泡塔两类反应器及高温、中温、低温四种主要氧化工艺，分别建立了反应器数学模型和相公的工程数据库，模型全面描述了工业反应器的氧化反应、气液传质、相平衡、放热与移热、成核与结晶多种过程（数据库包括六类基础数据：反应动力学数据、结晶动力学与热力学数据、冷模传递数据、气液平衡数据、热物性数据、反应器结构与操作数据）；模型模拟结果与工况下的工业现场数据相符。
(4) 新型氧化反应器开发：在对各类氧化工艺与氧化反应器透彻剖析的基础上。浙江大学开发了新兴的鼓泡塔式氧化装置。反应器由上部精馏塔与下部鼓泡塔组成。可直接利用反应热进行溶剂脱水，有利节能，新型氧化反应器结构简单，造价低廉，具有深厚的研究开发基础，能够满足氧化反应，气液传质、混合，固体悬浮等多方面要求。
(5) 工业实验：为了考察新型鼓炮塔反应器的工业应用可行性，将引进的工业氧化装置进行了大幅改造，使其结构接近于新型鼓泡塔反应器，然后变化各种氧化反应条件，全面考察反应器的性能。
(6) 流程模拟：PTA系统的主要装置有：氧化反应器、多级结晶器、溶剂脱水塔、压缩机、过滤机、干燥机、尾气吸收塔、催化剂旧收单元、能量回收单元，对以上各单元设备分别进行了数学建模，然后通过计算机流程模拟对现有的各类氧化工艺进行评价，进一步剖析与理解各类工艺的特征与设计原理。
(7) 系统集成与优化设计：按照投资最省、能耗{zd1}的要求进行了PTA系统集成和流程优化设计，得到了新型的饿氧化流程，新流程综合了各类氧化工艺的优点，避免了其弊端，投资与消耗更低。
PTA 的氧化工艺采用单台大型反应器,可使操作简化,易于控制,降低生产成本,有利安全。现在各专利公司新建的PTA 装置均为单台氧化反应器,生产能力有35 万t/ a ,还有45 万t/ a 。PX 的氧化反应是一个高温高压、强放热、气- 液- 固三相反应。为获得高的选择性和收率,氧化反应器必须满足气液分散、液液混合和固体均匀悬浮3 个方面的要求。Amoco 公司对氧化反应器作了很好的改进,在搅拌器桨叶的制作、气体喷嘴的位置和方向等方面作了特殊设计,保证得到品质较高的TA。另据专利介绍,为了尽量减少传递控制对氧化反应的影响,在反应器中加入若干级带微孔( d =20～60μm) 的钛板。空气通过微孔进入反应器,分散在液相中,提高了物质传递过程。为了相应地增强化学反应过程,应增加催化剂浓度,该方法通过循环催化剂达到这一目的。其反应温度从215～
(1)改进设备 氧化反应属动力学控制型，反应主要发生在液相，90%的反应产物在反应器内已形成晶体，搅拌条件对控制CTA结晶形成及避免反应器内壁结垢至关重要。如BP-Amoco和Dupont-ICI在反应器上部设置液体分布盘，利用回流液冲洗反应器内壁，避免反应产物在反应器内壁积存结垢。Dupont-ICI还对搅拌器的叶片曲线和角度进行了改进，以保证良好的气流搅动及维持颗粒悬浮，进而大幅度提高了氧化反应器效率。
(2)提高自动控制水平 各公司采用DCS控制系统；将定期作业纳入程序控制，减少了手工操作；开发单元操作控制软件，保证工艺在优化状态下稳定运行；研制开发满足PTA工艺控制特殊需求的仪表等。
(3)优化工艺 根据长期的实际生产和操作经验，BP-Amoco和三菱公司均取消CTA干燥、风送、中间贮存工序，滤饼直接送浆料配制溶解罐；Dupont-ICI公司新工艺取消了氧化反应进料混合罐，原料混合在管道中进行，加氢反应器材质采用
(4)改进三废处理方法，减少三废排放量，有效地控制了对环境的污染.BP公司最近还开发了环保型PTA生产工艺，可使废水和气体污染排放减少3倍，固体废物减少一半，挥发性有机化合物排放基本xx。该工艺应用于我国珠海和台湾的PTA装置以及美国新建的70万t/a PTA装置中。
英国诺丁汉(Nottinghom)大学与杜邦聚酯技术公司合作，开发了在超临界水(ScH2O)中从对二甲苯生产对苯二甲酸的连续法绿色工艺。对二甲苯先被氧部分氧化，氧就地从过氧化氢在预热器中分解产生，保持温度
(5) 扩大PTA装置单系列产能 如BP-Amoco、Dupont-ICI、Interquisa、INCA等公司，均具有PTA装置单系列氧化反应器{zd0}能力超过年产60万t的技术。
根据目前PTA装置日趋大型化的要求，国产PTA工艺的设计产量为60～80万吨/年，其中氧化反应器采用两台并联操作，其他设备均采用单名列，流程可分为四块：氧化反应器单元、尾气处理单元、浆料处理单元、加氢精制单元。
原料对二甲苯、溶剂醋酸、催化剂、空气加入氧化反应器进行氧化反应。反应热通过溶剂蒸发转换成蒸汽与尾气一道从塔顶移出。进入尾气处理单元，尾气经过多级换热、吸收、气体净化、精馏脱水、回收能量和溶剂，然后排放，反应器气成的TA 浆料从底部排出，进入浆料处理单元，浆料通过多级结晶和补充氧化、过滤、干燥、进行液固与分离出的母液大部分返回氧化反应器，少部分抽出净化，干燥后的粗对苯二甲酸（CTA）送到加氢单元进行精致得到精对苯二甲酸( PTA).
(1)氧化反应器单元
国产PX 氧化反应器采用反应/精馏一体化的设计，下部为无搅拌的鼓跑塔反应器，上部为精馏塔，精馏段采用规整填料（专制）或多块高效塔板（专制）直接利用反应热进行溶剂脱水，反应段下部的气体分布器，底部出料，反应段高径比为4～7。单台反应器产能设计为30～40万吨/年。直径4．7～5．
(2)尾气处理单元
反应器合并后进入多级冷凝器并流冷凝。冷凝器同时副产不同能级的蒸汽。大部分蒸汽通入蒸汽透平回收能量一部分用于脱水塔供热；冷凝后的尾气通过两段吸收塔回收能量一部分用于脱水塔供热；冷凝后的尾气通过两段吸收塔回收PX 和醋酸。然后通过尾气净化除去有机成分，进入尾气膨胀机回收能量，排放塔顶冷凝液大部分回流到氧化反应器，少部分抽出到脱水塔脱水。脱水塔采用共沸精馏技术，有利节能与减少醋酸消耗，压缩机，蒸汽透平，尾气膨胀机（回收能）采用共轴连接，除开车启动外，不再需要外部供能。尾气处理流程的设计借鉴了杜邦与三井工艺的长处，既xx了脱水与换热的瓶颈，又{zd0}限度利用了反应热。
(3)浆料后处理单元
氧化反应器出口浆料合并后进入三级串连结晶器，{dy}结晶器通人少量空气进行补充氧化；浆料经后续的结晶减压蒸发浓缩后进入真空过滤机分离固体，过滤母液大部分回流反应器；少部分抽出进行除杂和催化剂回收，固体进入干燥机干燥制成CTA粉料，再加氢制得PTA 产品，浆料处理流程的设计主要借鉴了Amoco工艺的饿思路，有利于结晶和干燥，可xx粒径和干燥方面的瓶颈。
国产PTA工艺的上述设计，采用的都是成熟的工业技术，其中与鼓泡塔氧化反应器类似结构已经在工业上运行多年。在开发过程中又经过多种条件下的工业试验检验；尾气处理单元借鉴的主要是三井工艺浆料处理单元主要借鉴了 Amoco工艺。经过长期的开发和技术或实践，这些工艺的长处和弊端都已经清楚认识，相关的设备与装置特性国内也已经透彻了解与掌握，采用国产工艺的风险因素已不大。国产化新工艺仅仅是将上述已工业化且优势明显的各种局部技术进行了系统集成。得到的新工艺xx了各种引进工艺的瓶颈，是一个目前{zj0}PTA工艺。
技术指标:采用国产技术可使 PTA新建项目总投资比引进装置节省15-25%，节省投资主要体现在：专利费、技术服务费、设备国产化率的提高（包括氧化反应器和主要单元设备的国产化，离心机等动设备的节省等）。国产化工艺的能量消耗比目前引进的PTA 装置节能20%以上，物耗与{zx1}引进装置的指标相当。节能是国产技术的一大优势与引进装置比较，节能体现在：氧化反应器直接利用反应热脱水，采用共沸精馏技术，压缩机—透平—膨胀机共轴利用反应热驱动，浆料热量回收用于精馏等。
在亚临界或超临界水中,240～
PTA技术的发展及其趋势主要为下列几个方面：
(1)装置大型化以降低单位产品的投资成本和运行成本
实践证明，当单系列能力扩大时，设计成本、管理费用均不致增加；建设安装成本略有增加；仅大型容器的材料成本有所增加。装置规模的大型化，既可以降低单位产品的投资成本，又可以降低单位产品的运行成本。20世纪70-80年代，装置规模均在10万吨/年以下，进入20世纪90年代，单系列的能力迅速扩大，由22.5万吨/年（25万吨/年），到35万吨/年，45万吨/年，目前在建的PTA装置普遍在50万吨以上。在生产能力更大的单台氧化反应器技术没有完善前，目前采用并联两台或多台氧化反应器以扩大装置规模。
氧化反应器的体积随着设备制造技术的提高而得以不断扩大。目前在建的单台氧化反应器的{zd0}能力达到115吨/小时。140吨/小时的单台反应器正在研发中，相信不久就可面世。
不同产能装置总投资及以吨产品投资比较如下：
35 t/h 70 t/h 92 t/h 140 t/h
总投资（亿美元） 1.5 2.1 2.6 3.5
吨产品投资（美元） 520 460 360 330
(2)工艺流程的优化可以减少设备台数，降低单位产品的成本
工艺流程的优化涉及到很多方面，本部分仅从减少设备台数，降低单位产品的成本方面来介绍。减少设备台数，而又不影响操作，是流程优化的一个发展方向。如取消进料混合罐和加料罐，取消加氢反应溶解罐，精制结晶器由五级改为四级等措施来减少设备台数，这些措施己在生产装置中得到验证，有多套装置在运行。PTA技术发展至今己经非常成熟，但对流程的优化仍在不断的进行中。目前，主要有采用一级连续压力过滤分离，将精制单元的2级分离变为1级分离；取消氧化单元的干燥机和精制单元的CTA料仓等措施，这些措施已在工业装置中得到应用，并在实际生产过程中不断改进完善之中。
(3)在能量的合理利用各专利技术都有不少的进展
由于PTA装置的特点，能量的回收和利用一直是PTA工艺优化的主要目标。主要表现在下列几个方面：
1) 通过产生不同等级的蒸汽来回收氧化反应热，发生的蒸汽可满足装置低压蒸汽的使用。 PX氧化反应是放热反应，在反应过程中会放出大量的热，各专利技术均利用反应热发生不同等级的低压蒸汽，供空压机蒸汽透平以及装置内其它低压蒸汽用户使用，如醋酸脱水塔的再沸器等。目前，PTA装置在正常运行后，不需要从外界引入低压蒸汽。在有的专利技术中，由于采用高温催化氧化尾气技术，所以采用高温尾气透平，装置内能量平衡后，多余的能量可用来驱动发电机发电。有的专利技术，用氧化反应产生的热生成四级蒸汽，{zh1}一级蒸汽的压力甚至为负压，{zd0}限度的回收了能量。
2) 精制单元热量的回收利用，使精制单元只需引入少量低压蒸汽及一定量的高压蒸汽即可将加氢反应的进料从
3) 醋酸脱水塔由普通精馏改为共沸精馏，大大降低压蒸汽的用量，同时降低了脱水塔的高度。
4) 提高加氢进料中TA的浓度，可提高加氢反应器的生产强度，减少蒸汽和脱盐水的消耗。
另外，氧化尾气是高压气体，为回收能量，一部分送至空压机的尾气透平膨胀作功，一部分用于装置内的输送气体，其他用于装置内惰性气体用户。目前，PTA装置在正常运行时不需从外界引入惰性气体。
(4)通过优化操作条件，减少物耗
1) 优化氧化反应的操作条件是PTA装置节能降耗的重要措施
2) 对二甲苯氧化是PTA生产的核心部分，由于PX氧化的活化能高，故需要较高的反应温度才能完成。但是高温既加快主反应的温度，也会加快燃烧反应，使PX和醋酸的消耗增大；太低的反应温度又会使反应深度不够。高钴比催化剂活性高，4-CBA含量低，但副产物多，醋酸消耗高；低钴比催化剂活性低，可降低醋酸消耗，同时减少溴带来的设备腐蚀，但4-CBA含量高。由于以上特点，氧化反应的优化多集中在氧化反应温度、压力优化以及催化剂浓度和配比优化方面。 除此之外，专利商在氧化反应搅拌器的改进上也做了大量的工作，增加氧化反应物的混合性，使氧化反应分布更加均匀。
3) 增大母液循环以减少氧化残渣的产生
4) 由于对二甲苯纯度的提高，从而有效地限制了带入氧化系统的杂质，减少了副产物的生成，使得母液直接循环量提高，减少了氧化残渣的产生，降低了原料、催化剂及公用工程的消耗。母液循环量从不到80%提高至90%以上。
5) 回收抽出母液中的催化剂，可降低催化剂的消耗并减少排放物中重金属的含量。有的专利采用添加催化剂回收剂的办法，有的专利采用萃取的方法。
6) 采用过滤的方法，回收精制母液中的PTA，回收的PTA返回氧化系统，可降低对二甲苯的消耗，并可减少废水中的COD值。
(5)在环保方面有了较大的改进和进展
随着对环保问题的日益关注，PTA技术在环保方面的改进也在不断进行。如尾气由直接排放改为尾气催化氧化或尾气高温焚烧，然后再排放，可以大幅减少排放尾气中的有机物；又如将氧化反应{dy}结晶器的排放气返回系统等，均有极大的环保效益。
除此之外，由于PTA装置是一个整体，工艺流程的优化，减少物耗等措施同时也会降低装置的三废排放量。
(6)新材料的应用
我国从上世纪70年xx始引进PTA装置，规模不断扩大，技术不断发展，设备、管道材料选择也有较大变化，其中重要的发展是随着双相不锈钢的不断发展和在化工领域越来越成熟的应用，从上世纪90年代中期开始2205型双相不锈钢以其优越的耐腐蚀性能（包括均匀腐蚀和局部腐蚀）、机械性能、机加工性能、良好的焊接性能被大量应用于PTA技术，在80～
早期引进的PTA装置中，设备基本是全部引进，随着对工艺技术及设备的研究以及国内制造能力的不断发展，越来越多的设备实现了国产，特别是上世纪90年代末开始，一些关键的核心设备也已经可以在国内生产，如PTA结晶器、溶剂脱水塔、真空转鼓过滤机等。
(7) 设计水平经过近十年的发展，已经可以自主完成工程设计和服务.在PTA技术发展的同时，PTA的工程设计也有着快速的发展，在设计水平、效率和服务上已经具备了完成高水平设计的条件。
PTA技术的发展方向是降低物耗和能耗，发展趋势有两个，一是装置规模的扩大化，二是优化工艺流程。PTA技术的改进措施，有些己经成功的应用到了工业装置中，有些准备应用到工业装置中，还有一些尚未工业化。跟踪PTA技术的发展，对现有装置的扩能改造和PTA装置的国产化，均有一定的借鉴意义。
对苯二甲酸的生产已经进入了大型化、高技术含量、低消耗的阶段,其中以Amoco 公司为代表的高纯度对苯二甲酸生产方法代表着该技术发展的主流。随着计算机技术的广泛应用,生产工艺得到不断优化,设备与控制技术有了重大改进,产品质量得到了进一步的提高。当前主要的研究课题是继续简化、优化已有的生产工艺,扩大已有设备的生产能力;研制新型的催化剂、溶剂体系,进一步节能降耗;开发新的生产路线,充分利用廉价的原料进行生产,降低成本,提高产品的竞争力。
