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精对苯二甲酸(PTA)作为重要的化工原料而被广泛应用于聚酯和涤纶的生产，其中，对二甲苯(PX)氧化是PTA生产的核心工序。本文以中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶事业部2＃氧化联合装置的PX氧化工序为主要研究对象，探索了PX氧化装置进行二次氧化的可行性。论文首先从三井工艺特点、上海石化PX氧化工序扩容改造前后对比以及目前运行状况等方面对PX氧化过程进行了综合的分析和评价;结合PX氧化反应动力学、气液传质等因素，建立了PX氧化反应器模型;进一步地考虑固相粗对苯二甲酸(CTA)的溶解和结晶动力学，建立了二次氧化的过程模型;通过对二次氧化过程进行模拟计算，发现二次氧化可以使液相杂质对甲基苯甲酸(p-TA)、对羧基苯甲醛(4-CBA)含量显著下降，固相中p-TA的含量也有显著下降，而固相中4-CBA的下降稍慢;二次氧化反应器的停留时间以30min为宜;二次氧化的实施可以减轻PX氧化反应器的氧化负荷，提出了二次氧化工序实施后PX氧化环节进行降温操作的方案;最后给出了年产400Kt/a二次氧化反应器的初步设计方案。研究结果为工业PTA生产装置的操作优化和改造提供了依据。