任永斌
（四川能投化学新材料有限公司，四川 南充637000）
［摘 要］某公司1 000 kt/a PTA（精对苯二甲酸）装置采用英威达（INVISTA）专利技术，于2019年5月一次性投料开车成功，投产以来整体运行平稳，产品产能、质量及主要经济指标基本达到设计值，但其氧化残渣回收单元溶剂汽提塔系统存在易堵塞、运行周期短等问题，汽提塔系统被迫频繁停车或在线隔离碱洗。通过全面地分析，识别出工艺控制理念偏差、进料组分与系统负荷冲击、设备结构局限及预警缺失是导致汽提塔系统堵塞的根本原因，并创新性地提出“源头减负、过程优化、设备改进、预警护航”的综合治理策略，实施了一系列硬件改造与工艺操作优化措施后，实现了由“被动检修”转变为“主动防控”，汽提塔系统运行周期由不足45 d延长至160 d以上且仍保持良好状态，关键设备（残渣循环加热器）换热性能稳定，在线碱洗频率大幅降低，汽提塔系统实现了长周期稳定运行目标，取得了显著的经济效益。
［关键词］PTA装置；溶剂汽提塔系统；结晶堵塞；原因分析；综合治理策略；优化效果
［中图分类号］TQ245.1+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）04-0076-05
0 引 言
精对苯二甲酸（PTA）是聚酯产业的核心原料，PTA装置生产工艺的先进性与运行的稳定性直接关系到企业的竞争力。某公司PTA装置设计产能为1 000 kt/a，采用国际领先的英威达（INVISTA）专利技术，于2019年5月一次性投料开车成功；该装置主要包括氧化系统、精制加氢系统及配套的公用工程系统，其中，氧化系统采用钴-锰-溴催化剂体系，以醋酸为溶剂、空气为氧化剂，将对二甲苯（PX）催化氧化生成粗对苯二甲酸（CTA），装置技术水平、能耗物耗及运行稳定性处于行业前列。该装置投运以来，整体运行平稳，产品产能、质量及主要经济指标基本达到设计值。然而，氧化系统残渣回收单元，尤其是溶剂汽提塔（D511）及其关联系统，自开车以来便成为制约装置安、稳、长、满、优运行的瓶颈——汽提塔系统频繁发生管线、换热设备及塔釜有机盐结晶结壁、堵塞，平均运行30～45 d即因系统阻力激增、换热效率骤降而被迫停车或在线隔离碱洗，不仅导致大量的非计划停车损失、增大检修工作量与化学品（碱液）消耗，而且使氧化系统的水平衡与副产物平衡难以持续稳定，间接影响产品收率与质量。因此，彻底解决残渣回收单元溶剂汽提塔系统易堵塞、运行周期短的难题，对于提升PTA装置运行可靠性、降低生产成本、增强企业市场竞争力意义重大。以下系统梳理PTA装置溶剂汽提塔系统的运行瓶颈，深入剖析溶剂汽提塔系统堵塞机理，全面总结有关综合性优化措施及其效果，以期为业内提供一点参考与借鉴。
1 氧化系统及关联系统工艺流程简介
1.1 氧化反应与结晶系统
PTA氧化工艺是一个复杂的气-液-固多相反应过程。原料对二甲苯（PX）与循环醋酸溶剂、催化剂（醋酸钴、醋酸锰）及促进剂（氢溴酸）按比例混合后，与经压缩机增压后的空气一并送入氧化反应器，在高温（约192～197 ℃）、中压（约1.4～1.5 MPa）条件下，PX发生催化氧化反应生成粗对苯二甲酸（CTA），并通过溶剂的蒸发移走反应热；反应后的气-液-固三相混合物进入串联的三级结晶器，经逐级降压降温使CTA晶体长大、析出，同时冷凝回收溶剂。
1.2 固液分离与母液处理系统
氧化反应与结晶系统之第三结晶器出来的浆料通过旋转真空过滤机（或离心机）进行固液分离，分离出的湿CTA滤饼经干燥后送往精制单元，分离出的液体称为“母液”，其主要成分为醋酸、水以及溶解在其中的催化剂、副产物（主要是苯甲酸以及少量对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醛等）。为维持反应系统内水分与副产物的平衡，防止其不断累积影响反应速率与产品质量，需连续从母液循环管线中采出一股流量约为总母液量5%～8%的“抽出母液”；这股“抽出母液”首先经母液过滤器（M521）滤除其中夹带的细小固体颗粒，然后经预热后送入溶剂汽提塔（D511）。
1.3 溶剂汽提塔系统
溶剂汽提塔（D511）是1台常压（或微负压）操作的精馏塔，其核心任务是通过蒸汽加热将进料——“抽出母液”中的绝大部分醋酸溶剂蒸出予以回收，同时浓缩残渣。具体工艺流程如下：① 进料与预热——来自M521的“抽出母液”经预热后进入D511中部；② 汽提与浓缩——塔釜物料由塔底循环泵（G512）抽出，经残渣循环加热器（E513）用中压蒸汽加热至约127 ℃后，返回塔釜，在此过程中，物料中的醋酸与部分水汽化，塔顶气相冷凝形成的凝液（主要为醋酸与水）返回氧化系统回收利用；③ 残渣排出——浓缩后的残渣浆料（固含量约8%～12%）从塔釜底部抽出，送至残渣薄膜蒸发器（F515）进一步提浓，最终得到的浓残渣送往残渣处理单元，以回收其中的苯甲酸与金属催化剂。简言之，D511是连接氧化系统与残渣回收单元的关键节点，其运行状况直接决定了溶剂回收效率、系统能耗以及下游F515的稳定进料，是氧化系统物料平衡与热量平衡的重要环节。
2 汽提塔系统运行瓶颈与原因分析
2.1 运行瓶颈及其对系统的影响
1）运行周期极短。汽提塔系统无法实现长周期运行，平均每运行30～45 d就需安排1次计划外停车或在线隔离对溶剂汽提塔（D511）、循环加热器（E513）及相关管线进行彻底碱洗，频繁的停车清洗严重影响了PTA装置的稳定运行。
2）关键参数持续恶化。随着运行时间延长，关键参数持续恶化——循环泵（G512）电流由正常的32 A持续缓慢下降，严重时降至28 A以下，表明其输送负荷因管路堵塞而减小，实际浆料循环量不足；循环加热器（E513）管程（物料侧）进出口压差持续增大，由初期的约0.15 MPa升至0.30 MPa以上，其壳程（蒸汽侧）与管程的传热温差（可近似反映物料进出口温差）由设计值约5～8 ℃增至15 ℃甚至更高，这表明E513换热管内壁结垢严重，传热效率急剧下降；为保证蒸发量，需不断增大加热蒸汽量，导致塔釜温度控制困难，且系统压力波动幅度增大。总之，关键参数的持续恶化表明系统运行效能呈加速衰退趋势。
3）对上下游系统的连锁影响。对上游氧化系统而言，D511频繁切出清洗，导致“抽出母液”无法及时处理，迫使氧化系统降低负荷或暂时调整工艺参数，影响系统运行的稳定性与产品收率；对下游薄膜蒸发器（F515）而言，D511浆料浓度波动大，时高时低（浓度过低时F515蒸发负荷与蒸汽消耗增加，浓度过高时极易导致D511自身及出料管线堵塞），且高黏度物料使F515进料不稳定，影响其分离效果。
4）运行经济性与安全方面的影响。频繁的碱洗消耗大量化学品，产生废液，运维成本增加；系统非计划停车带来产量损失，并增加操作与检修的安全风险。
2.2 原因分析
汽提塔系统运行问题是PTA装置的“心病”，其问题集中表现为运行周期短，且伴随一系列可监测的恶化征兆。经长期跟踪与深入诊断，汽提塔系统堵塞是工艺、设备、操作、控制等方面多因素耦合的结果，而非单一因素所致。
2.2.1 工艺控制理念存在误区
更多内容详见《中氮肥》2026年第4期