PIA干燥過程中的圓盤預(yù)干燥技術(shù)
行業(yè)動態(tài)
PIA是化纖工業(yè)的重要添加劑，主要用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂的中間體。目前國內(nèi)市場的PIA約有40%產(chǎn)自于中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司（以下簡稱燕山分公司），60%還依靠國外進口，PIA是經(jīng)加氫精制、結(jié)晶、分離和干燥工序后的產(chǎn)品，其裝置相關(guān)設(shè)備多數(shù)為進口設(shè)備，干燥單元是成品的一個重要環(huán)節(jié)，其采用單一的蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機進行干燥，而上游工藝的操作彈性變化會使干燥單元的蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機負荷增大，堿洗周期縮短，直接影響產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量，針對上述問題，2006年中石化委托天華化工機械及自動化研究設(shè)計院（以下簡稱天華院）與中石化燕山分公司以30kt/a PIA工業(yè)裝置改造項目為依托，開發(fā)新型的干燥設(shè)備，在原有蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機前增加預(yù)干燥技術(shù)。
1 原蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機及其特點
PIA和PTA（精對苯二甲酸）在分子結(jié)構(gòu)上較為相似，其物理和化學(xué)性質(zhì)也很相似，這種相似性決定了制造過程的相似。一套完整的PTA生產(chǎn)裝置，初步具備了實現(xiàn)PIA生產(chǎn)的基本技術(shù)條件，在經(jīng)過一系列的技術(shù)和設(shè)備上的改造后也能生產(chǎn)出PIA。1997年燕山分公司將30kt/a PTA裝置改造為PIA裝置，改造后氧化單元干燥設(shè)備采用PTA裝置的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機，直到2008年P(guān)IA生產(chǎn)裝置中干燥單元所采用的干燥機仍是單級的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機。
蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機是采用通入換熱管中的蒸汽間接加熱PIA物料的一種回轉(zhuǎn)干燥設(shè)備，干燥機筒體內(nèi)約有2～6圈沿筒體同心圓分布的換熱管，當筒體轉(zhuǎn)動時物料從筒體進料端向出料端移動，在此過程中物料需要穿過換熱管之間、換熱管支撐板的間隙。該干燥機具有換熱面積大、處理量大等優(yōu)點，對處理大批量的PIA物料有很強的干燥能力，但它也存在以下缺點：
（1）轉(zhuǎn)速低、管支撐板多、換熱管小而多，物料流動性差，容易粘壁。
（2）設(shè)備整體轉(zhuǎn)動，無攪拌軸，換熱管間空隙小，不能對物料進行自清理，人工清理也不方便。
（3）筒體容積大、內(nèi)件多，容易產(chǎn)生死角使物料粘壁。
（4）蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機允許干燥溫度較低（約為200℃），只適宜于濕含量較低的場合。
相對于PTA物料，相同濕含量的PIA物料粘度大，物料會粘在換熱管上直至堵塞，導(dǎo)致整個干燥機堵塞而降低工作效率甚至停產(chǎn)。由于單級蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機進料口物料濕含量較大，約為12%～18%，物料粘壁和堵塞現(xiàn)象特別嚴重，因而應(yīng)用于該段的干燥機平均約間隔8.4d就要進行堿洗，致使勞動強度很大，物料浪費嚴重，工業(yè)裝置不能連續(xù)穩(wěn)定地運行，同時也造成了巨大的經(jīng)濟損失。燕山分公司曾多次改造均未見明顯效果。
2 兩級干燥技術(shù)及其特點
天華院通過技術(shù)調(diào)研、試驗研究和方案論證，新開發(fā)了一種專用的PIA圓盤預(yù)干燥技術(shù)，和原單級蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機組成“圓盤—蒸汽管”兩級干燥技術(shù)：PIA濕物料進入圓盤干燥機后在蒸汽間接加熱下使物料中的濕分蒸發(fā)（干燥程度的控制通過調(diào)節(jié)干燥機熱軸轉(zhuǎn)速及溢流板高度實現(xiàn)），濕含量從15%（wt）降至5%（wt），干燥后成為松散狀物料進入二級蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機進行后續(xù)干燥，而干燥過程中蒸發(fā)出來的濕分與二級蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機蒸發(fā)出來的濕分匯合后進入后續(xù)的洗滌系統(tǒng)。
該技術(shù)主要解決物料的粘壁和降低物料的濕含量問題，使進入蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機的物料濕含量降低到5%以下。圓盤干燥機內(nèi)由于自清理作用而不會粘料，干燥后物料的流動性得到改善，以粉料的形式進入蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機，也不會粘壁。試驗證明，物料濕含量降低后，蒸汽管干燥機的粘壁和堵塞現(xiàn)象已經(jīng)減少到一個可以接受的范圍。
兩級干燥技術(shù)的主要特點為：
（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，總投資少。
（2）僅在原裝置的基礎(chǔ)上增加1臺圓盤干燥機和1臺二級螺旋輸送機，裝置、工藝整體變化不大。
（3）濕物料處理能力強。
3 PIA圓盤干燥機的結(jié)構(gòu)特點及工作原理
PIA圓盤預(yù)干燥技術(shù)的核心設(shè)備是一種高效的熱傳導(dǎo)型圓盤干燥機，主要包括主機（兩根熱軸、殼體、上蓋、兩個端板、齒輪、大鏈輪、旋轉(zhuǎn)接頭及金屬軟管等）和傳動系統(tǒng)（電動機、減速機、聯(lián)軸器、小鏈輪、防護罩、鏈條等）兩部分。
圓盤干燥機的工作原理：PIA物料從上蓋上的物料入口進入干燥機內(nèi)部（殼體內(nèi)壁、圓盤上或者圓盤之間），并被熱軸上圓盤、抄板及攪拌槳等攪拌、混合、加熱和干燥，按設(shè)定速度向出料端推進，在出料口通過插板等調(diào)節(jié)，當PIA物料干燥到設(shè)定的要求后干燥完畢并排出。加熱蒸汽分別從熱軸一端旋轉(zhuǎn)接頭、殼體夾套的蒸汽入口進入；蒸汽分別加熱熱軸的圓盤、軸管和殼體夾套形成熱壁，熱壁加熱干燥機內(nèi)的PIA物料，使得PIA物料中的濕分汽化蒸發(fā)，被通入的載氣帶走，達到干燥PIA物料的目的；蒸汽加熱PIA物料放熱后冷凝形成水，分別從熱軸的右端旋轉(zhuǎn)接頭、殼體夾套的凝液出口排出；干燥機內(nèi)部PIA物料被干燥時，干燥載氣從上蓋上設(shè)的載氣入口進入干燥機，與PIA物料中的濕分蒸發(fā)的水蒸氣混合形成濕氣體，從上蓋上設(shè)的載氣出口排出干燥機。
試驗證明PIA圓盤干燥機適用于干燥各種粘糊狀、粉狀及粒狀等熱敏性較穩(wěn)定的有機物和無機物物料，其主要特點如下：
（1）熱軸、圓盤和夾套是該設(shè)備的主要傳熱部件，物料充滿葉片間隙，無換熱死角，因此單位體積內(nèi)設(shè)備的有效傳熱面積達；
（2）由于圓盤及其上面抄板的不斷攪拌，使物料的受熱均勻，并增大了蒸發(fā)強度，因此熱效率高，有的高達90%。
（3）主動圓盤相互嚙合，對較濕且粘性較大的物料（如PIA）具有很強的自清理作用，從而避免了干燥過程中傳熱與干燥的惡化。
4 結(jié)束語
該圓盤預(yù)干燥技術(shù)在燕山分公司自2007年應(yīng)用至今，很好地解決了原蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機單級干燥所存在的粘壁及堵塞等問題，使各項干燥技術(shù)指標達到工業(yè)要求，其干燥性能明顯優(yōu)于原蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機的單級干燥技術(shù)，僅堿洗周期由原來的每月兩次減少為每年1次，從而降低了勞動強度，提高了經(jīng)濟效益，提升了PIA的產(chǎn)量，為我國化纖行業(yè)做出了貢獻。
