7200X荧光分析仪在对苯二甲酸装置中的应用

    扬子石化公司PTA装置采用了美国AMOCO公司的专利技术,原料对二甲苯(PX)以醋酸为溶剂,在催化剂醋酸钴、醋酸锰和促进剂四溴乙烷(BST)作用下,与压缩空气进行氧化反应,生成对苯二甲酸(TA),对苯二甲酸精制即得到精对苯二甲酸(PTA)。其中氧化反应的催化剂(钴、锰离子),促进剂(溴离子)的配比对装置氧化反应有着极其重要的影响。在催化剂的组成中,钴/锰比值不同,则催化效果也不同。比值增大时,能加快PX氧化生成TA的反应速度,使得产品色泽良好,但同时也会加速醋酸的分解,增加醋酸的单耗;而当钴/锰比值减小时,催化效果就会减弱。溴离子对氧化反应的影响在于:溴离子质量分数太低,会增加氧化反应的诱导期,延长反应时间,使收率显著降低;溴离子质量分数太高,会加快醋酸和PX的燃烧速度,增加两者的消耗量,同时溴离子质量分数的增加,也增强了设备的腐蚀能力;生成的TA中溴化物含量的增加,也会影响产品的质量。实际生产中,工艺要求将催化剂质量分数控制在以下范围,这样既可尽量抑制醋酸的分解,又有较高的催化活性,不影响PX—TA的转化率,得到优质的TA:

    钴离子:0.018%~0.022%;

    溴离子:0.070%~0.11%。

其中　Co²⁺/Mn²⁺=1∶2　

    Br^-/(Co²⁺+ Mn²⁺)=0.8~1

    装置开工初期,离子质量分数的测量主要依赖中化室4 h一次离线取样分析,周期长,滞后严重,效率低。为了在线连续测量以上3种金属离子的质量分数,向氧化反应先进控制系统提供实时数据,该公司选用了美国Spectrace公司生产的7200X荧光分析仪。

    1　7200X荧光分析仪系统的概况

    美国Spectrace公司生产的7200X荧光分析仪采用了X射线能谱分析法,该仪器适用于化工装置中液相组分的在线测量,技术含量高,易于操作,是现代化工装置中一种有效的检测手段。该仪器的整个分析系统由仪器本体、冷却系统和样品处理系统组成。

    1.1　仪器本体

    仪器本体结构较复杂,其信号检测部分采用了先进的固态锂飘移硅检测器Si(Li),内部的工作温度很低,达到-90℃左右,是通过珀尔帖热电冷却效应实现的。不仅如此,该检测器还需工作在高度真空状态,头单元中的1台小型真空泵就是为其抽真空而工作的。仪器信号处理部分由前置放大器、脉冲处理器、ADC控制板和一台微处理机组成,通过显示器可随时观察到仪器的各种状态参数,在仪器三大主要性能指标状态中,System Status(系统状态)显示了分析仪系统的整体状况是否正常,De-tector Support(检测器支持)显示了检测器的供给情况是否正常,Detector Status(检测器状态)显示检测器本身的状况是否正常,当X射线是off状态时,对应的三类参数参见表1~3。