1、试验
1.1原料与仪器
PTA、对羧基苯甲醛（4-CBA）、对甲基苯甲酸（PT酸）、苯甲酸(BA)、偏苯三酸(TMA)、羟甲基苯甲酸、乙腈、醋酸、甲醇均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司产。管壳式换热器：自制；电动搅拌器、调压变压器：金坛市恒丰仪器厂制；循环水真空泵：巩义市予华仪器有限责任公司制；数显恒温油浴锅：金坛市杰瑞尔电器有限公司制；高压液相色谱仪：山东鲁南化工仪器厂制；等离子体发射光谱仪：美国Varian公司制。
1.2干燥模拟试验为了分析PTA氧化干燥烘干机结垢的原因，模拟现场干燥烘干机工作条件，建立了静态干燥模拟装置，该装置的内径为2.6 cm，简体内部长度为20 cm。采用真实干燥前的CTA物料模拟干燥烘干机的干燥过程，氧化干燥烘干机在负荷1150/0条件下的真实填充密度为170. 34 kg/m3，物料的停留时间为30 min，所采用的模拟试验的物料填充密度为340.68 kg/m3，物料停留时间为60min，均为实际生产中干燥烘干机的2倍。模拟小装置的体积为106.19 cm3，经换算可得出模拟试验每次的填料量为36. 20 g。
2、结果与讨论
2.1干燥烘干机结垢原因分析
模拟试验采用的是间歇进料，因此每隔几批料时都会在搅拌棒上取样分析，采用高压液相色谱检测搅拌棒上附着物料的成分含量，各物质具体的含量比例如表1所示。从表1中垢料化学成分与真实PTA物料化学成分的对比可知，羟甲基苯甲酸、PT酸、4-CBA在垢料中的含量明显高于真实物料中的含量，并且随着进料批次的增加，垢料中的杂质呈现出不断积累的趋势。
干燥烘干机结垢的主要原因为：PTA转筒干燥烘干机中排布着四圈加热蒸汽列管，最内圈的蒸汽列管是最容易结垢堵塞的。在抄板的作用下物料被带到最高处后自由下落，同时有一小部分停留在最内圈蒸汽列管上；结垢所在的位置正是醋酸加热段和蒸发段的交界处，存在着两种不同状态的醋酸（液态和气态）；又由于4-CBA、BA、Pr酸和TMA等杂质在醋酸中的溶解度比PTA高，这一交界处便成了PTA杂质积累的地方，同时4-CBA、BA、PT酸和TMA是非常强的粘性物质，当滤饼中的湿组分蒸发被反吹载气带走，这些杂质便残留在干燥烘干机蒸汽列管的表面上；停留在蒸汽列管上的这部分物料杂质含量极高，所受的加热温度也是最高，再加上醋酸状态的不稳定性，使得蒸汽列管上的这一小部分物料发生异构、聚合等反应，随着干燥烘干机运行时间的增长，聚合产物在蒸汽列管上逐渐积累，最终使整个干燥烘干机堵塞，从而不得不采取停车碱洗的措施。
2.2干燥烘干机真实垢料成分分析
2008年4月对PTA装置进行了检修，CTA干燥烘干机打开前，采用液碱冲洗，打开干燥烘干机后，在干燥烘干机离进口7一8 m处仍发现有结垢，对整块垢料溶入10% NaOH溶液，发现其非常难溶；但若将块状垢料碾磨成粉末状，后经加热及超声波促溶，发现有97.8%的垢料溶于10% NaOH溶液。
对于溶解粉末状垢料后的NaOH溶液，加醋酸进行中和反应，将原来溶解在NaOH溶液中的垢料析出，对垢料进行高压液相测试，溶解在10% NaOH溶液中的垢料所含物质PTA，TMA，羟甲基苯甲酸，4-CBA，PT酸质量分数分别为91. 345%,6. 518% ,1. 876%,0.131% ,0.129%,中和时所用的醋酸可能会溶解一部分PTA杂质。
而对于2. 2%不溶于碱液的垢料进行水洗、干燥后，发现其为纯黑色物质，对其进行等离子体发射光谱仪检测，从而得出垢料中金属元素钴，锰，钠，铁，铬，镍所占的质量分数分别为1. 716%，1. 305%,0.188%,0.142%,0.029%,0.021%.分析其来源主要有两个，一个是CTA滤饼中所含有的，另一个就是循环母液醋酸中所含有的。
PTA氧化干燥烘干机中，实际垢料所含有的物质与模拟试验所产生的垢料所含物质相同，均为PTA、4-CBA、羟甲基苯甲酸、PT酸、TMA。在CTA氧化干燥烘干机中，加热段和干燥段的交界处正好是杂质的积聚处，也是醋酸液相与气相的交界处。因此，这一交界处也是干燥烘干机结垢的主要位置。
2.3醋酸循环母液处理
(1)对氧化阶段所使用的醋酸循环母液采用减压蒸馏的方法，将其中的醋酸蒸出，得到醋酸母液中的固体杂质，经计算得出母液中的总固体质量分数为4.2%。
取一部分固体杂质进行处理后，通过等离子体发射光谱仪检测其中的金属含量，得出母液中的金属元素锰，钴，钠，铁质量分数分别为
37.086%，31.038%,13.482%,0.399%.
取0.100 g固体杂质，在超声波作用下溶于适量氨水中，将不溶物质通过滤纸滤出，得到100mL的固体杂质溶液，对其进行高压液相色谱分析，得出固体物质PTA，BA，羟甲基苯甲酸，
4-CBA，PT酸在母液中的质量分数分别为
2.113% ,1. 241% ,0.139%,0.590% ,0.117%.
(2)对母液采用过滤的方法，将母液中的大部分固体杂质分离出来，对杂质进行烘干，称重，计算得出其在母液中的质量分数为2.3%。将所得固体杂质取0.020 g，用适量氨水溶解，配制成100 mL溶液，进行高压液相色谱分析，得出固体物质PTA，BA，羟甲基苯甲酸，4-CBA，PT酸在母液中的质量分数分别为2. 060%，0.067%，0. 029%,0.180%,0.025%.
2.4 干燥烘干机结垢的解决措施
2.4.1母液中杂质含量的控制
PTA生产中使用的醋酸循环母液中含有大量的杂质，随着醋酸母液循环次数的增加，杂质的含量也越来越高，并且这些杂质将随着CTA湿滤饼一起进入氧化干燥烘干机进行干燥，从而将这些杂质留在干燥烘干机内，对干燥烘干机的结垢起到了一定的影响。因此，醋酸循环母液在使用前应先进行过滤，这样可以分离一部分固体杂质，对避免杂质积累起到一定的作用；再就是对循环母液进行彻底的减压蒸馏，将其中的固体杂质全部分离出来。
2.4.2 CTA滤饼的含湿量及杂质含量控制
对于燥前的CTA物料进行了多次挥发分含量实验后，发现其含湿量在11%~12%，而在复配实验中，干燥前原料的挥发分严格控制在10%，含湿量为10%时的干燥称为毛细干燥，是比较理想的干燥过程。因此建议干燥前CTA滤饼的含湿量控制在10%左右。
由于BA、PT酸和TMA等杂质在醋酸中的溶解度比PTA高，在60℃以上时，BA几乎在醋酸中全溶。当氧化单元的生产出现异常时，如PX的纯度低、母液循环率高、深度氧化或反应温度过高，反应会生成许多副产物，造成滤饼中溶解的有机杂质含量增加。当滤饼中的湿组分蒸发被吹扫气带走，杂质便残留在干燥烘干机蒸汽列管的表面上，由于BA、PT酸和TMA是非常强的粘性物质，黏附在干燥烘干机列管上后，造成干燥烘干机列管结垢，减小干燥烘干机列管的传热系数，降低干燥烘干机的处理能力，使干燥烘干机的碱洗频率增加。因此，严格控制干燥前CTA滤饼的含湿量及杂质含量对防止干燥烘干机结垢、延长干燥烘干机运行周期具有非常重要的意义。从表2可以看出，CTA滤饼中杂质含量越高，其在相同干燥运行时间内所产生的垢料量越大。结合PTA装置氧化干燥烘干机现场实际控制工况，建议采用的主要控制方案为：干燥前CTA滤饼中杂质4-CBA，PT酸，BA含量别控制在2 100~2300 ,200~250 ,100~ 150ug/g。
3、结论
a．通过静态干燥模拟实验及分析，PTA氧化干燥烘干机结垢的原因主要是：进入干燥烘干机前湿滤饼的含湿量过高；干燥前CTA中杂质含量过高。
b．干燥前CTA滤饼的含湿量应控制在10%左右，杂质4-CBA，PT酸，BA含量应分别控制在2100~2300 ,200~ 250 ,100—150ug/g.
c．通过对使用一定次数的醋酸循环母液进行过滤或减压蒸馏，将母液中含有的杂质分离出来，对延缓干燥烘干机的结垢起到一定的作用。
