1、試驗
1.1原料與儀器
PTA、對羧基苯甲醛（4-CBA）、對甲基苯甲酸（PT酸）、苯甲酸(BA)、偏苯三酸(TMA)、羥甲基苯甲酸、乙腈、醋酸、甲醇均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司產。管殼式換熱器：自制；電動攪拌器、調壓變壓器：金壇市恒豐儀器廠制；循環水真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司制；數顯恒溫油浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司制；高壓液相色譜儀：山東魯南化工儀器廠制；等離子體發射光譜儀：美國Varian公司制。
1.2干燥模擬試驗為了分析PTA氧化干燥烘干機結垢的原因，模擬現場干燥烘干機工作條件，建立了靜態干燥模擬裝置，該裝置的內徑為2.6 cm，簡體內部長度為20 cm。采用真實干燥前的CTA物料模擬干燥烘干機的干燥過程，氧化干燥烘干機在負荷1150/0條件下的真實填充密度為170. 34 kg/m3，物料的停留時間為30 min，所采用的模擬試驗的物料填充密度為340.68 kg/m3，物料停留時間為60min，均為實際生產中干燥烘干機的2倍。模擬小裝置的體積為106.19 cm3，經換算可得出模擬試驗每次的填料量為36. 20 g。
2、結果與討論
2.1干燥烘干機結垢原因分析
模擬試驗采用的是間歇進料，因此每隔幾批料時都會在攪拌棒上取樣分析，采用高壓液相色譜檢測攪拌棒上附著物料的成分含量，各物質具體的含量比例如表1所示。從表1中垢料化學成分與真實PTA物料化學成分的對比可知，羥甲基苯甲酸、PT酸、4-CBA在垢料中的含量明顯高于真實物料中的含量，并且隨著進料批次的增加，垢料中的雜質呈現出不斷積累的趨勢。
干燥烘干機結垢的主要原因為：PTA轉筒干燥烘干機中排布著四圈加熱蒸汽列管，最內圈的蒸汽列管是最容易結垢堵塞的。在抄板的作用下物料被帶到最高處后自由下落，同時有一小部分停留在最內圈蒸汽列管上；結垢所在的位置正是醋酸加熱段和蒸發段的交界處，存在著兩種不同狀態的醋酸（液態和氣態）；又由于4-CBA、BA、Pr酸和TMA等雜質在醋酸中的溶解度比PTA高，這一交界處便成了PTA雜質積累的地方，同時4-CBA、BA、PT酸和TMA是非常強的粘性物質，當濾餅中的濕組分蒸發被反吹載氣帶走，這些雜質便殘留在干燥烘干機蒸汽列管的表面上；停留在蒸汽列管上的這部分物料雜質含量極高，所受的加熱溫度也是最高，再加上醋酸狀態的不穩定性，使得蒸汽列管上的這一小部分物料發生異構、聚合等反應，隨著干燥烘干機運行時間的增長，聚合產物在蒸汽列管上逐漸積累，最終使整個干燥烘干機堵塞，從而不得不采取停車堿洗的措施。
2.2干燥烘干機真實垢料成分分析
2008年4月對PTA裝置進行了檢修，CTA干燥烘干機打開前，采用液堿沖洗，打開干燥烘干機后，在干燥烘干機離進口7一8 m處仍發現有結垢，對整塊垢料溶入10% NaOH溶液，發現其非常難溶；但若將塊狀垢料碾磨成粉末狀，后經加熱及超聲波促溶，發現有97.8%的垢料溶于10% NaOH溶液。
對于溶解粉末狀垢料后的NaOH溶液，加醋酸進行中和反應，將原來溶解在NaOH溶液中的垢料析出，對垢料進行高壓液相測試，溶解在10% NaOH溶液中的垢料所含物質PTA，TMA，羥甲基苯甲酸，4-CBA，PT酸質量分數分別為91. 345%,6. 518% ,1. 876%,0.131% ,0.129%,中和時所用的醋酸可能會溶解一部分PTA雜質。
而對于2. 2%不溶于堿液的垢料進行水洗、干燥后，發現其為純黑色物質，對其進行等離子體發射光譜儀檢測，從而得出垢料中金屬元素鈷，錳，鈉，鐵，鉻，鎳所占的質量分數分別為1. 716%，1. 305%,0.188%,0.142%,0.029%,0.021%.分析其來源主要有兩個，一個是CTA濾餅中所含有的，另一個就是循環母液醋酸中所含有的。
PTA氧化干燥烘干機中，實際垢料所含有的物質與模擬試驗所產生的垢料所含物質相同，均為PTA、4-CBA、羥甲基苯甲酸、PT酸、TMA。在CTA氧化干燥烘干機中，加熱段和干燥段的交界處正好是雜質的積聚處，也是醋酸液相與氣相的交界處。因此，這一交界處也是干燥烘干機結垢的主要位置。
2.3醋酸循環母液處理
(1)對氧化階段所使用的醋酸循環母液采用減壓蒸餾的方法，將其中的醋酸蒸出，得到醋酸母液中的固體雜質，經計算得出母液中的總固體質量分數為4.2%。
取一部分固體雜質進行處理后，通過等離子體發射光譜儀檢測其中的金屬含量，得出母液中的金屬元素錳，鈷，鈉，鐵質量分數分別為
37.086%，31.038%,13.482%,0.399%.
取0.100 g固體雜質，在超聲波作用下溶于適量氨水中，將不溶物質通過濾紙濾出，得到100mL的固體雜質溶液，對其進行高壓液相色譜分析，得出固體物質PTA，BA，羥甲基苯甲酸，
4-CBA，PT酸在母液中的質量分數分別為
2.113% ,1. 241% ,0.139%,0.590% ,0.117%.
(2)對母液采用過濾的方法，將母液中的大部分固體雜質分離出來，對雜質進行烘干，稱重，計算得出其在母液中的質量分數為2.3%。將所得固體雜質取0.020 g，用適量氨水溶解，配制成100 mL溶液，進行高壓液相色譜分析，得出固體物質PTA，BA，羥甲基苯甲酸，4-CBA，PT酸在母液中的質量分數分別為2. 060%，0.067%，0. 029%,0.180%,0.025%.
2.4 干燥烘干機結垢的解決措施
2.4.1母液中雜質含量的控制
PTA生產中使用的醋酸循環母液中含有大量的雜質，隨著醋酸母液循環次數的增加，雜質的含量也越來越高，并且這些雜質將隨著CTA濕濾餅一起進入氧化干燥烘干機進行干燥，從而將這些雜質留在干燥烘干機內，對干燥烘干機的結垢起到了一定的影響。因此，醋酸循環母液在使用前應先進行過濾，這樣可以分離一部分固體雜質，對避免雜質積累起到一定的作用；再就是對循環母液進行徹底的減壓蒸餾，將其中的固體雜質全部分離出來。
2.4.2 CTA濾餅的含濕量及雜質含量控制
對于燥前的CTA物料進行了多次揮發分含量實驗后，發現其含濕量在11%~12%，而在復配實驗中，干燥前原料的揮發分嚴格控制在10%，含濕量為10%時的干燥稱為毛細干燥，是比較理想的干燥過程。因此建議干燥前CTA濾餅的含濕量控制在10%左右。
由于BA、PT酸和TMA等雜質在醋酸中的溶解度比PTA高，在60℃以上時，BA幾乎在醋酸中全溶。當氧化單元的生產出現異常時，如PX的純度低、母液循環率高、深度氧化或反應溫度過高，反應會生成許多副產物，造成濾餅中溶解的有機雜質含量增加。當濾餅中的濕組分蒸發被吹掃氣帶走，雜質便殘留在干燥烘干機蒸汽列管的表面上，由于BA、PT酸和TMA是非常強的粘性物質，黏附在干燥烘干機列管上后，造成干燥烘干機列管結垢，減小干燥烘干機列管的傳熱系數，降低干燥烘干機的處理能力，使干燥烘干機的堿洗頻率增加。因此，嚴格控制干燥前CTA濾餅的含濕量及雜質含量對防止干燥烘干機結垢、延長干燥烘干機運行周期具有非常重要的意義。從表2可以看出，CTA濾餅中雜質含量越高，其在相同干燥運行時間內所產生的垢料量越大。結合PTA裝置氧化干燥烘干機現場實際控制工況，建議采用的主要控制方案為：干燥前CTA濾餅中雜質4-CBA，PT酸，BA含量別控制在2 100~2300 ,200~250 ,100~ 150ug/g。
3、結論
a．通過靜態干燥模擬實驗及分析，PTA氧化干燥烘干機結垢的原因主要是：進入干燥烘干機前濕濾餅的含濕量過高；干燥前CTA中雜質含量過高。
b．干燥前CTA濾餅的含濕量應控制在10%左右，雜質4-CBA，PT酸，BA含量應分別控制在2100~2300 ,200~ 250 ,100—150ug/g.
c．通過對使用一定次數的醋酸循環母液進行過濾或減壓蒸餾，將母液中含有的雜質分離出來，對延緩干燥烘干機的結垢起到一定的作用。
