百万吨级PTA装置成套技术开发与应用:结束PTA技术长期引进历史

  2013年,我国化纤产量超过4100万吨,其中聚酯纤维超过80%。然而,作为聚酯主要原料的精对苯二甲酸(PTA)核心生产技术和装备却一直被国外公司垄断。中国昆仑工程公司与科研、生产和制造单位合作完成的百万吨级精对苯二甲酸(PTA)装置成套技术开发与应用项目,成功打破了这一僵局,不仅突破了国外专利技术的壁垒,结束了我国PTA技术和装备长期引进的历史,还实现了聚酯产业链的垂直整合,促进了纺织和化纤行业的健康可持续发展。该项目由此获得2014年度国家科技进步二等奖。

  据该项目负责人介绍,由于要从国外进口PTA设备和技术,我国每万吨PTA产能投资在4000万~5000万元,其中仅技术转让费每万吨就高达100多万美元。面对这一制约我国化纤工业发展的技术瓶颈,2002年3月,昆仑公司(原中国纺织工业设计院)踏上了开发具有自主知识产权的大型PTA装置工艺技术和成套装备的征程。

  他们先后与浙江大学、天津大学等高校合作完成了项目的基础研究,同时积极参与相关企业的扩能改造工作,为大型PTA成套技术的研发打下坚实基础。此后在国家发改委、财政部和中国机械工业联合会等的多方支持下,大型PTA装置国产化终于取得突破,昆仑公司不仅开发出大型PTA装置工艺包,还与国内外多家知名的设备制造厂家合作,相继完成了对二甲苯(PX)氧化反应器等PTA装置关键设备的研制工作。

  在扫除核心工艺技术和关键设备这两大障碍之后,大型PTA成套技术的产业化被提上日程。2007年,昆仑公司与重庆蓬威石化有限责任公司合作,建成了首套年产90万吨PTA国产化示范工程。2009年11月,该装置顺利投产,由此一举打破国外公司在PTA工艺和设备上的垄断。随后,江苏海伦化学公司年产120万吨国产化PTA装置、浙江远东石化公司年产140万吨国产化PTA装置相继建成。2014年5月,采用国产工艺包建设的年产150万吨最大规模PTA装置在江苏虹港石化有限公司建成,其装备国产化率达到80%。“中国制造”的PTA装置在产能规模和设备国产化方面取得双突破,表明我国自主PTA工艺技术与装备已日臻成熟,达到国际一流水平。

  从突破国外技术装备垄断到赶超国际一流水平,昆仑公司与合作企业用他们十余年的艰辛探索实现了我国PTA生产工艺技术和成套装备的系统性创新。

  该项目首创了带脱水段及特殊气体分布结构的无搅拌塔式氧化反应器,发明了组合进气旋动装置。其设计制造的无搅拌塔式氧化反应器与引进技术相比,可节省400万美元的投资,同时每年节电1600万千瓦时。

  为了克服PTA浆料传统两步法分离技术的不足,项目组开发了集压滤、洗涤、干燥、卸料于一体的一步法分离工艺技术。与传统两步法离心分离工艺相比,一步法工艺可节省设备投资约60%,年节电约1400万千瓦时。

  针对PTA精制母液的组成特性,该项目首创了超滤+离子交换+反渗透深度处理PTA母液新工艺,提高了有机物回收率,废水COD可降低20%,避免了重金属污染,减少了工艺水排放,水的重复利用率可达70%。

  项目组还开发了氧化、精制及尾气焚烧、溶剂脱水、母液深度处理等的成套技术、设备、控制和安全系统,实现了百万吨级PTA成套技术的集成创新。与同期引进装置相比,该成套技术建设的PTA装置万吨投资节省40%,吨产品原料消耗降低5千克、节能折标油30千克,每年可节省生产费用1.6亿元。

  此外,该项目还攻克了由副产低压蒸汽和反应尾气联合驱动的大型国产化“三合一”工艺空气压缩机组、氧化反应器、精制反应器、回转干燥机等关键装备在设计制造及检验中的技术难题,首次完成了大型超限核心装备的自主设计和制造,成功实现了关键设备的国产化,国产装备还在多套装置中获得推广应用。


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