溶劑汽提系統必須堿洗的原因及優化措施

張成成

（中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 471012）

精對苯二甲酸（PTA）是生產聚酯產品的原料。洛陽PTA裝置采用美國BP-AMOCO公司工藝專利，由日本千代田公司總承包，年設計生產能力為22.5萬t，2003年對裝置進行了擴能改造，年生產能力達到32.5萬t。

溶劑汽提系統在PTA工藝生產中起著降低母液中固含量的作用。隨著運行時間的增長，汽提塔蒸出罐中的固含量不斷增高。當管線或罐內結壁情況嚴重時，需要堿洗處理。但每次堿洗作業會造成約20～30 t醋酸損失，消耗32%氫氧化鈉溶液16 t，脫離子水100 t，并且產生鈷錳廢水約150 t，不僅造成了極大的物耗和能耗損失，還增加了廢水處理壓力。

1 溶劑汽提系統簡介

溶劑汽提系統工藝流程如圖1所示。

圖1 溶劑汽提系統工藝流程

部分母液進入到溶劑汽提塔蒸出罐（BD402）中，通過溶劑汽提塔循環泵（BG402）將物料送至汽提塔重沸器（BE402）進行加熱，通過壓力控制閥（HCV404），將升溫升壓后的母液在溶劑汽提塔蒸出罐（BD402）中進行閃蒸濃縮，閃蒸汽通過汽相線進入溶劑汽提塔（BT402）。反應抽出水作為溶劑汽提塔（BT402）頂部噴淋將閃蒸汽中的固體顆粒洗滌除去，塔頂餾出物以汽相形式去溶劑回收系統，底部液相通過液相線返回至溶劑汽提塔蒸出罐（BD402）。少部分升溫升壓后的漿料進入到殘渣蒸發器（BM403）中進一步濃縮，醋酸蒸汽返回至溶劑汽提塔蒸出罐BD402，固體殘渣外排至系統。

2 溶劑汽提系統需要堿洗的原因分析

溶劑汽提系統固含量升高，管線或罐內結壁是導致系統需要堿洗的根本原因。但其需要進行堿洗的表征可以歸結于兩條，一是（BG402）運行電流低，循環量小，閃蒸量少。（BD402）液位無法控制，去往薄膜蒸發器流量不穩定，溶劑汽提塔蒸出罐（BD402）無法持續降低罐內固含量。二是（BD402）汽相線堵塞，閃蒸汽無法通過汽相線進入BT402，BD402液位無法控制。

2.1 BG402電流低原因分析

BG402電流低分為兩種情形。一種是電流持續小幅度降低。造成這種現象的原因是換熱器管程部分結垢堵塞，BG402出口流量逐漸減小，電流逐漸降低。因此，避免漿料在換熱器中閃蒸是解決該問題的重要手段。另一種是BG402電流突然大幅度降低，造成這種現象的原因是泵入口管線或者罐底出料孔被塊料堵塞，造成泵入口流量突然減小，泵出現抽空現象。當泵出現電流大幅降低的現象時，BD402內部漿料已經結壁嚴重，除堿洗外沒有更好的調控方法，因此，減緩BD402內部漿料結壁的速率是避免出現該問題的重要手段。

2.2 BD402汽相線堵塞原因分析

BD402汽相線為12寸鈦材管線一般很難發生完全堵塞，但當BD402液位失真，BD402長期高液位操作時會發生這種情況。高液位狀態下，通過汽相線的閃蒸汽夾帶的固體顆粒多，汽相線結垢程度嚴重。極端情況下，高固含量的汽相冷凝液會在汽相線水平段中長時間聚集形成堵塞管線的大塊料。因此，避免BD402高液位控制是阻止汽象線發生堵塞的操作手段。

3 延長溶劑汽提系統運行周期的措施

3.1 穩定溶劑汽提塔蒸出罐進出物料負荷

進入BD402的漿料主要有：1）母固D002罐的母液；2）來自TA干燥劑洗滌塔T301塔底餾出物；3）來自反應器換熱器的抽出水；4）來自常壓吸收塔T302塔底餾出物。

離開BD402的物料只有一路就是BM403抽出。其物流數據如表1所示。

表1 溶劑汽提塔蒸出罐進出物流數據圖

第一項是來自母固D002罐的母液。這股經過過濾器M001過濾后的母液是進入BD402漿料的主要來源，其主要成分是醋酸、水和少部分TA和副產物。維持這股物料進料穩定很關鍵，當進入量突然大幅增大時，不僅會造成BD402液位大幅上漲，同時為維持BD402液位，BE402的430kPa蒸汽會自動開大，這樣會造成閃蒸量過大，長時間易造成BD402內部結垢加劇。

第二項是來自TA干燥機洗滌塔T301的塔底餾出物。TA干燥劑洗滌塔T301是將含有TA粉料的干燥機載濕汽進行洗滌，TA粉料隨醋酸進入塔底，干凈的載濕汽循環使用。BT301塔底餾出物固含量要遠高于普通母液。正常情況下BT301塔底餾出物流程至在BD306，但當BD306液位過高時，可以短時間切至BD402。當BT301流程長期在BD402時，BD402固含量會迅速升高，不利于溶劑汽提系統的長周期運行。

第三項是來自反應器的抽出水。其主要成分是醋酸、PX、水和少部分副產物，作為BT402頂部噴淋通過流量控制閥FV407控制，可以洗去閃蒸汽中固體顆粒，防止固體顆粒進入溶劑回收系統。抽出水量過大會造成BT402底部液位升高，極端情況會漫至汽相線，造成汽相閃蒸汽傳輸受阻，BD402液位無法控制。

第四項是來自常壓吸收BT302的塔底餾出物，其主要成分是醋酸和水。該路流程流量穩定和抽出水一樣起到洗滌閃蒸汽的效果。

殘渣蒸發器BM403抽出是持續降低BD402內漿料固含量的唯一手段，長時間停用殘渣系統，必定會造成BD402內固含量持續升高。

BD402內漿料固含量的變化可以通過BG402電流高低來判斷，在穩定壓力控制閥HCV404不變的情況下，當BG402電流呈現上漲趨勢，則可以判斷內部漿料變稠，這時應提高殘渣蒸發器抽出量來穩定BD402內漿料固含量。

了解了進出BD402的物料特性，熟悉了判斷BD402內漿料固含量變化的手段，就可以根據實際運行情況來調節進出物料的量的大小，讓溶劑汽提系統作用可以適應PTA裝置生產操作的各種工況。

3.2 調整壓力控制閥，保證再沸器壓力

BD402中的漿料通過 BG402增壓，以大約3.3m／s的速度通過再沸器（BE402）。再沸器通過430kPa蒸汽加熱，BE402溫度控制TIC401設置在145°C，漿料中含量最多的就是醋酸。而為防止其在再沸器中閃蒸，再沸器管程內壓力需要始終略高于該加熱溫度下醋酸的飽和蒸汽壓［1］。醋酸在145°C下的飽和蒸汽壓在0.22MPa，壓力控制閥（HCV404）前有壓力顯示（PT403），時刻保持PT403壓力高于TIC401溫度控制下的醋酸飽和蒸汽壓可以有效防止漿料在BE402內部閃蒸，一般控制PT403不低于0.25MPa。

壓力控制閥HCV404在溶劑汽提系統中起到了關鍵性的調節作用。開大（HCV404）會使經過BE402加熱的物料變多，整體循環物料升高，BD402閃蒸程度高，可以減少430kPa用量的條件下，有效控制BD402的液位。在殘渣蒸發器投用初期，也可以適當關小HCV404，這可以有效穩定殘渣蒸發器抽出量，保證其正常運行。

3.3 維持攪拌器（BA402）正常運轉

攪拌器（BA402）可以將罐內漿料均勻混合，防止固體漿料在罐底聚集堵塞出口管線，同時使漿料不斷在罐內旋轉沖刷罐壁，防止漿料在罐壁上結垢形成塊料。但當BD402運行至后期，罐壁結料逐漸增多，真實液位空間不斷縮小，極端情況下，在攪拌器的作用下，物料會在罐底形成漩渦，使BG402進料受阻抽空，因此在這種情況下需要停用攪拌，以維持BG402的正常運轉。

3.4 穩定控制溶劑汽提塔蒸出罐（BD402）液位，杜絕出現高液位

BD402內漿料濃度高，但其在攪拌的作用下，漿料會不斷沖刷罐壁，因此在液位之下的罐壁上，塊料的結垢形成是長期和漫長的。但如果BD402液位控制時高時低，則高處罐壁會因為無法被漿料沖刷而迅速形成塊料，當液位再次高至形成塊料處時，在漿料的沖刷下，塊料又會隨之脫落堵塞罐底出料線。因此穩定BD402液位控制是防止罐內形成大塊料的重要手段［2］。

隨著BD402中固含量的不斷提升，BD402液位顯示LIC402可能會出現假指示的情況。但由于殘渣蒸發器 BM403汽相與 BD402上部相連，當BD402內實際液位高時，殘渣蒸發器BM403汽相傳輸會受阻，因此我們可以通過BD403內壓力PI412來輔助判斷BD402內真實液位情況。同時也可以通過BD402汽相線溫度TI404和BT402中部溫度TI405對BD402液位進行輔助判斷。正常情況下，TI404溫度要遠高于TI405，但當BD402液位升高時，物料閃蒸空間不斷減小，BD402汽相線內閃蒸汽帶液嚴重，TI404溫度逐漸走低，TI405溫度逐漸走高。

3.5 關注母液中固含量，異常時及時排查

溶劑汽提系統起著維持母液中固含量的重要作用。但如果出現如氧化過濾機濾布破損等情況導致的母液固含量的異常升高時，BD402內漿料濃度也將迅速升高，罐內塊料結壁情況會加劇發生。

4 結語

BD402中漿料結壁是一個長期的過程，但可以通過優化操作，來調整BD402中的漿料中的固含量，可以通過監控各項參數來監控其固含量，到運行后期，由于BD402內漿料結垢造成的異常現象也可以通過有效的方法去控制其繼續惡化。

但要想延長溶劑汽提系統的運行周期，就要及時跟蹤系統運行情況，做到出現異常后及時排查解決，防止出現惡性循環，減少溶劑汽提系統的堿洗次數。