PTA(精对苯二甲酸)的氧化方法主要有以下几种,各具特点:
反应原理
以高纯度对二甲苯(PX)为原料,在醋酸作为溶剂、钴盐(如醋酸钴)和锰盐(如醋酸锰)为催化剂的条件下,通入空气或氧气进行氧化反应,生成粗对苯二甲酸(CTA)。 反应方程式:
$$2C_7H_8 + 5O_2 xrightarrow{text{催化剂}} 2C_8H_8O_4$$
该反应为高放热反应,需控制温度在175-230℃,压力1.5-3.0MPa。
工艺特点
工艺成熟,原料易得,产品纯度高,是PTA生产的主流方法;
需要连续抽出生成的水蒸气以维持反应效率;
常用载体型催化剂(如载体钛氧化物)提升催化性能。
气相氧化法
在气相状态下,使用钼或钒基催化剂在较低温度(约200℃)下氧化PX,反应条件温和但流程较长。
低温氧化法
采用新型催化剂(如贵金属或陶瓷催化剂),将反应温度降低至100℃以下,减少能耗和副反应。
直接酯化法
通过PTA与多元醇(如乙二醇)的酯化反应直接制得聚酯树脂,绕过氧化步骤,但成本较高且产品与PTA分离复杂。
尾气处理 :采用吸附-脱附-催化燃烧(AECO)、蓄热式热氧化(RTO)等工艺,将未反应物质转化为无害物质;
废水处理 :通过化学中和、生物降解或蒸发结晶等方式处理含溴离子的洗涤废水,实现资源回收。
现代PTA生产已向高效、节能、环保方向发展,例如:
催化剂载体技术提升,降低贵金属负载量;
精制工艺优化,提高PTA纯度至99.9%以上;
绿色工艺研发,减少能耗和废弃物排放。
以上方法可根据具体工艺需求和环保要求进行选择,目前高温高压催化氧化法仍为主流,而新型工艺正在逐步替代传统方法。