PTA-Herstellung

PTA-Prozess

Der Prozess zur PTA-Herstellung wurde ursprünglich durch Amoco patentiert. Heute treten verschiedene Lizenzgeber am Markt auf, z.B. Invista, Advansa aus Großbritannien, BP-Amoco aus den USA, Mitsui und Mitsubishi aus Japan und Interquisa aus Spanien.

Prozessschritte

a. TA/CTA

Eines der Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure basiert auf der Oxidation von Para-Xylol unter Anwesenheit eines Katalysators und Zugabe eines Lösungsmittels.

Die meisten Verunreinigungen werden in Kristallisatoren und Zentrifugen separiert und entfernt. Nach der Trocknung erhält man ein TA-Pulver (CTA) mit einer Reinheit von 99,8%. Bei diesem sogenannten TA- oder CTA-Prozess (Commercial TA) werden an verschiedenen Stellen SchuF Ventile eingesetzt.

b. PTA

Um das TA-Pulver von der 99,8-prozentigen Reinheit des CTA weiter auf eine Reinheit von 99,9% aufzubereiten, wird eine zusätzliche Anlage benötigt, die genauso komplex und kostenintensiv wie die TC/CTA-Anlage selbst ist. Dieser Schritt ist notwendig, da nur das daraus gewonnene PTA zu hochwertigem Polyester weiterverarbeitet werden kann. Hochwertiger Polyester wird z.B. für PET-Flaschen (Bottle grade) und andere Lebensmittelverpackungen, Fasern für Textilstoffe, Folien, Filme, Faserverbundwerkstoffe sowie in Polyesterharzlacken verwendet.

Beim Prozess der Gewinnung von PTA aus CTA werden die Unreinheiten im CTA zunächst in einem Festbett-Katalysator (Vorwärmer & Reaktor) in wasserlösliche Stoffe umgewandelt. Dann wird das CTA durch Kristallisatoren geleitet, in denen das PTA auskristallisiert und die löslichen Unreinheiten durch eine Zentrifuge entfernt werden. Nach einem Trocknungsvorgang erhält man das PTA als ein weißes, kristallines Pulver.

Produktpalette der PTA-Ventile

SchuF ist seit langem Weltmarktführer bei Regel-, Einspeise-, Mehrwege– und Ablass-Ventilen für die Produktion von CTA und PTA.

SchuF Ventile werden hauptsächlich in zwei Prozessphasen verwendet. Zum einem in der Druckerhöhungsphase, hier verstärken mehrere Drucksteigerungspumpen den Druck in der PTA-Schlämme von 8 auf bis zu 135 bar. Dabei werden Zweiwege-Verteilerventile verwendet, um den Strom vor und hinter den Pumpen aufzuteilen bzw. zusammenzuführen und außerdem Ablassventile, um die Niederdruck-Rohrleitungen zu entleeren und zu spülen. Weiterhin kommen spezielle Pumpenschutzventile zum Einsatz, um ein störungsfreies Anlaufen der Standby-Pumpen zu gewährleisten.

Das zweite wichtige Einsatzgebiet in CTA- und PTA-Anlagen sind die Bereiche um die Reaktoren, Kristallisatoren und Säurebehälter. Hier kann das Medium äußerst aggressiv wirken, daher bestehen die eingesetzten Ventile meist aus den Edelstählen 316 oder 317, aus Hastelloy oder sogar aus Titan. Zunehmend werden inzwischen auch Duplex oder Superduplex eingesetzt.

Weiterhin finden an allen Arten von Verbindungsleitungen und zur Entleerung der Behälter Kolben- und Kegelventile Verwendung, Spülventile sorgen für die Entleerung und Reinigung von Rohrleitungen und Eckregelventile regulieren Drücke, Füllstände und Durchflussmengen.

Diese Eckregelventile werden schon seit längerem den Regelventilen konventioneller Bauart vorgezogen, da sie direkt an die Reaktoren, Kristallisatoren, Laugenbehälter usw. angeflanscht werden können. Auf diese Weise erfolgt die Produktentspannung aufgrund des Druckverlustes am Ventilsitz direkt in den Behälter (großen Oberfläche) anstatt in einen Rohrabschnitt mit relativ geringem Durchmesser.

Patentierte Neuheiten

Die Frage nach der Verwendung von gleichprozentiger oder linearer Regelkontur ist in erster Linie eine Frage der Unternehmensphilosophie des jeweiligen Lizenzgebers. Ein Grund hierfür ist die fehlende Möglichkeit, den tatsächlich nötigen Durchflusskoeffizienten Kv zu bestimmen. Dies liegt sowohl an der in hohem Maße auftretenden spontanen Verdampfung und dem hohen Feststoffanteil als auch an nicht bekannten Daten. Oft wird z.B. angenommen, dass pv identisch mit p1 ist. Um sich den tatsächlichen Bedingungen anzunähern wird der Kv-Wert nach den bekannten Formeln für Flüssigkeiten berechnet und überschlägig mit dem Faktor 3 multipliziert.

Diese Vorgehensweise führt meist zur Verwendung einer gleichprozentigen Regelkontur, die selbst bei ggf. überdimensioniertem Sitzdurchmesser eine exakte Anfahrregelung erlaubt. Diese hohe Regelungsgenauigkeit vom Anfahren bis zu ca. 20% Ventildurchsatz wird jedoch mit einer schlechten Regelbarkeit unter Betriebsbedingungen erkauft. Bei linearen Regelkontouren dagegen, deren Durchsatz im Betriebsbereich relativ feinfühlig regulierbar ist, besteht die Gefahr einer Überdimensionierung.

Um genau diese Problematiken zu umgehen, hat SchuF die X3 Regelkontur entwickelt, die alle Vorteile der beiden vorgenannten Konturen besitzt und zusätzlich im Betriebsregelbereich noch deutlich feinfühliger zu regulieren ist. Erreicht wird dies durch eine sattelförmige Kennlinie. Bei der PTA Produktion wird damit eine deutlich höhere Effizienz und Produktqualität erzielt.

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