PET发展迅速,2002年,全球PET纤维产量已达2096万吨,首次超过当年棉花产量。PET主要原料为对苯二甲酸二甲酯(DMT)或精对苯二甲酸(PTA)。由于DMT单耗高,又副产防爆要求较高的甲醇,目前,除了少量特殊PET品种外,PTA已成为PET的首选原料。PTA也可由DMT水解制得,但传统的DMT生产工艺落后,如DMT精制采用甲醇“溶解结晶”工艺,在一套大型装置中,溶解结晶及其滤液回收的投资占到总投资的45℅,甲醇的持有量高达1200m3,回收甲醇还要消耗大量能量。这不仅使DMT缺乏竞争力,也使由DMT水解制PTA的工艺濒于废弃,在PTA生产中只占2%。
德国Hegmanns公司和瑞士Sulzer公司联合起来,对DMT生产工艺作了一系列的重大革新,使工艺简化,由所产DMT水解制得的PTA有可能与常规PTA相竞争。改进后的DMT主要生产工艺仍为合并氧化和合并酯化法,其主要过程与特点如下。
1.合并氧化
以对二甲苯(PX)和PT-酯(为中间产品)为原料,以锰,钴盐为催化剂,用空气氧化,所得氧化产物为PT-酸和对苯二甲酸单甲酯(MMT)。其特点是:利用氧化反应热发电,所得电能可满足本装置用电需要;反应尾气可用来驱动空气压缩机;尾气净化后可作惰性气体使用。
2.合并酯化
以氧化产物为原料,经甲醇酯化后得PT-酯和DMT。其特点是:回收甲醇纯度提高,可直接用于酯化;真空蒸馏时采用高效Sulzer填料,提高分离效率;分出的高沸物以甲醇醇解,以提高PX收率;几乎完全回收了锰,钴催化剂,每小时仅需补充数克。
3.熔体结晶(melt crystallization)
以“熔体结晶”法代替传统的“溶解结晶”法来精制DMT,为其技术革新的核心内容。其要点为:将酯化所得的熔融态“粗酯”与温度较低传热面相接触,DMT即在传热面上结晶,而杂质则仍存留在熔融体中;在分出熔融体后,将结晶熔化,即可得到纯度较高的DMT;如此反复进行,即可制得DMT产品。其特点是:以此法精制,不用甲醇;除泵外,无其它转动设备;能有效地除去杂质,允许PX中带有较多的异构体(如间二甲苯,邻二甲苯等);可根据市场需要,灵活地调节产品纯度。此法连同上述改进,可使DMT生产的投资及运转成本都较传统方法为低。
4.水解
DMT经水解后,即可制得PTA,其特点是:水解副产的甲醇仍可用于合并酯化;产品纯度高,其中PT-酸和4-对羧基苯甲醛(4-CBA)均在5ppm以下;水解设备材质要求低,用普通不锈钢即可。
上述两公司称,新建一套年产35万吨的DMT装置投资需2亿美元,这些DMT经水解后可制得PTA30万吨,需另加3000万美元的投资。此两公司认为:与常规PTA相较,此法所产PTA,可在经济上立足,而且可灵活地调节DMT/PTA的产量。