CTA干燥機出料螺旋電流突升原因及解決措施淺析

郭 向 前

(中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

CTA干燥機出料螺旋電流突升原因及解決措施淺析

郭 向 前

(中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

在精對苯二甲酸的生產(chǎn)中，氧化單元的粗對苯二甲酸(CTA)干燥機出料螺旋經(jīng)常出現(xiàn)電流突升甚至跳?，F(xiàn)象，分析了其原因并提出了解決措施。結(jié)果表明：CTA干燥機出料螺旋電流瞬間由正常的9～11A上升至20 A以上，主要是由于反竄氣量大、轉(zhuǎn)子與殼體間卡有塊料、干燥機出料不均勻以及下料系統(tǒng)不暢等因素所致;通過降低反竄氣量、延緩干燥機結(jié)壁、優(yōu)化過濾機操作、穩(wěn)定CTA干燥機出料旋轉(zhuǎn)閥和風送系統(tǒng)的運行等措施,確保了干燥機出料螺旋運行穩(wěn)定,保障了生產(chǎn)裝置的正常運行。

精對苯二甲酸 粗對苯二甲酸 干燥機 出料螺旋 電流突升

中國石化揚子石油化工有限公司化工廠精對苯二甲酸(PTA)三裝置采用Invista公司的專利技術，設計能力為450 kt/a，于2006年11月18日投料開車。氧化單元的粗對苯二甲酸(CTA)干燥機粉料采用兩級輸送，分別為干燥機出料螺旋(3P-901)和干燥機出料旋轉(zhuǎn)閥(3P-902A/B)。在裝置開車初期，負荷較低，3P-901運行較為平穩(wěn)。隨著裝置負荷的逐步提升，以及運行周期的延長，3P-901在運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)電流突升或跳?，F(xiàn)象，造成氧化單元經(jīng)常性地降負荷運行，增加了裝置的物耗和能耗，以及裝置生產(chǎn)成本，并且生產(chǎn)負荷的頻繁調(diào)整也不利于裝置的安全穩(wěn)定運行。為此，作者針對氧化干燥機3P-901經(jīng)常出現(xiàn)電流突升或跳停現(xiàn)象進行簡要分析，并采取相應的措施，以改善3P-901運行工況，為裝置長周期高負荷穩(wěn)定運行提供保障。

1 氧化干燥單元工藝流程

氧化干燥機干燥來自旋轉(zhuǎn)真空過濾機濕的CTA濾餅，干燥后的CTA濾餅含濕量由原來的15%降至0.1%以下。氧化干燥單元工藝流程見圖1。濕的CTA濾餅由干燥機進料螺旋輸送至干燥機，由于干燥機向出口端傾斜，再加上干燥機旋轉(zhuǎn)，CTA粉料便向出料端移動，最后由內(nèi)置的強制出料螺旋，將粉料輸出干燥機，進入干燥機出料螺旋3P-901。CTA粉料落入干燥機出料螺旋后，出料螺旋通過改變旋轉(zhuǎn)方向，有選擇地向出料旋轉(zhuǎn)閥3P-902A或3P-902B進料，然后通過風送氣(惰性氣體)將CTA粉料送入料倉。

圖1 氧化干燥單元工藝流程Fig.1 Flow chart of oxidation drying unit1—CTA過濾機；2—CTA過濾機下料螺旋；3—CTA干燥機進料螺旋；4—CTA干燥機；5—CTA干燥機卸料螺旋；6—CTA干燥機出料螺旋；7，8—CTA干燥機出料旋轉(zhuǎn)閥

干燥機出料旋轉(zhuǎn)閥3P-902由密封殼體和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子為星形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上分布的8片葉片將殼體等分為8個格室，轉(zhuǎn)速為24 r/min。旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙極小，以限制風送氣向3P-901反竄。在向旋轉(zhuǎn)閥輸送熱的CTA粉料之前，應向旋轉(zhuǎn)閥殼體中通入低壓蒸汽對閥體進行充分預熱，使旋轉(zhuǎn)閥殼體與轉(zhuǎn)子之間的間隙處于正常范圍；并且3P-902在輸送CTA粉料時，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有抽吸作用，會導致一部分風送氣反竄入干燥機出料螺旋3P-901，因此，每臺旋轉(zhuǎn)閥設置了排氣管，將反竄的風送氣引至干燥機出料端，防止反竄氣阻礙干燥機出料螺旋下料。

干燥機出料螺旋3P-901設計溫度為200 ℃，壓力為-0.03～0.03 MPa，轉(zhuǎn)速為38 r/min，輸送能力為103.4 t/h(CTA干粉料)。3P-901正常運行時電流為9～11A，發(fā)生異常時，電流瞬間上升至20 A以上或電流過載跳停。

2 3P-901電流突升的原因

2.1 3P-902至3P-901的反竄氣量大

在生產(chǎn)過程中，CTA干燥機在微負壓下操作，而風送背壓為200～250 kPa(絕壓)，使得3P-901與3P-902之間存在一定的壓差，部分的風送氣通過3P-902反竄入3P-901。在正常狀況下，反竄氣量較小，壓差較低，不會對CTA粉料的輸送造成影響，CTA粉料依靠重力由3P-901落入3P-902，在3P-901內(nèi)停留時間短且累積量較少。但是隨著裝置負荷的提高，風送氣量逐漸增加，以及3P-902轉(zhuǎn)子與殼體之間的磨損，使得轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙變大，反竄入3P-901的氣量增加，使得3P-901與3P-902之間的壓差增加，當壓差值高于CTA粉料的重力時，將導致CTA粉料在3P-901內(nèi)迅速累積，引起3P-901運行負荷驟增，發(fā)生3P-901電流突升甚至跳?，F(xiàn)象。

另外，當干燥機運行一定時間后，對3P-902至干燥機出料端的排氣管線進行拆檢，發(fā)現(xiàn)結(jié)壁料較多，特別是在管線彎頭部分。管線結(jié)壁料增加，將使排氣量減少，也將增加3P-902至3P-901的反竄氣量。

2.2 3P-901的轉(zhuǎn)子與殼體間卡有塊料

在正常工況下，干燥機下料溫度約150 ℃，CTA粉料中含有對羧基苯甲醛(4-CBA)、對甲基苯甲酸等中間產(chǎn)物，而這些中間產(chǎn)物都具有較強的粘性，由于保溫不良，在3P-901殼體內(nèi)壁處，溫度較低，極易引起CTA粉料結(jié)壁。殼體結(jié)壁后，將使轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙變小，轉(zhuǎn)子與殼體的摩擦加劇，阻礙轉(zhuǎn)子的正常運行。另外，隨著干燥機運行周期的延長，干燥機結(jié)壁逐漸加重，在干燥過程中，干燥不充分，更容易產(chǎn)生塊料，如果較多或較大塊料進入3P-901后，塊料容易卡在轉(zhuǎn)子和殼體之間，造成3P-901轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動受阻，進而發(fā)生電流突升或跳?，F(xiàn)象。

2.3 CTA干燥機出料不均勻

在裝置運行過程中，為了維持氧化過濾機的過濾效率，需要對過濾機進行定期堿洗。每次堿洗過濾機，都將使干燥機進料和出料負荷出現(xiàn)波動。在高負荷運行情況下，堿洗后過濾機的過濾效率增加，如果過濾機轉(zhuǎn)速過快，將使干燥機進料和出料負荷大幅增加，容易引起3P-901運行負荷超載而跳停。另外，在干燥機運行后期，結(jié)壁較嚴重時，也較容易引起干燥機出料不均，使3P-901發(fā)生電流突升現(xiàn)象。

2.4 3P-901下料不暢

CTA粉料干燥后，經(jīng)3P-901下料，通過旋轉(zhuǎn)閥3P-902和風送系統(tǒng)連續(xù)送至料倉，其中3P-902設置為一開一備。在運行過程中，由于3P-902故障和異常停運，以及風送氣壓力、流量異常波動等原因，引起3P-901下料不暢，導致3P-901負荷快速上漲，直至過載跳停。

3 解決措施

3.1 降低3P-902向3P-901的反竄氣量

(1)在原有3P-902至干燥機出料端排氣管線的基礎上，再增加1條直徑為100 mm的排氣管線，并且要求增設的管線彎頭少。管線增加后排氣量由0.3 t/h增加至0.6 t/h左右，進而使反竄氣量由0.05 t/h下降至0.02 t/h以下。對排氣管線增加伴熱，延緩CTA粉料在管線內(nèi)的結(jié)壁，并且定期對排氣管線進行清堵處理。

(2)增加3P-902至3P-901之間的壓力平衡管線，可使3P-902與3P-901之間的壓差由 20 kPa左右下降至10 kPa以下，并且壓差運行平穩(wěn)，使CTA粉料下料順暢。同時對平衡管線增加伴熱，延緩CTA粉料在管線內(nèi)的結(jié)壁速率。

(3)在3P-902啟動前必須確保預熱充分，以便殼體充分膨脹，避免轉(zhuǎn)子接觸到溫度較高的CTA粉料時，因間隙過小而發(fā)生摩擦。

3.2 延緩CTA干燥機結(jié)壁

(1)降低CTA過濾機下料含濕量。當過濾機在低效狀況下運行時，CTA濾餅含濕量較高，大部分溶解在醋酸中的雜質(zhì)將隨CTA濾餅進入干燥機。在干燥過程中，醋酸蒸發(fā)，而溶解的雜質(zhì)將殘留在列管表面，形成一層堅硬的結(jié)垢。這種結(jié)垢將影響干燥機換熱效果，使干燥機列管結(jié)壁速率大大增加[1-2]。通過降低反應器進料凈容劑比和第二、三結(jié)晶器的壓力，提高過濾機進料漿料濃度，進而降低過濾機轉(zhuǎn)速。同時，在生產(chǎn)過程中，提高過濾機堿洗效果，并定期對過濾機濾布進行酸沖洗，使過濾機保持在高效狀態(tài)下運行。過濾機在高效狀態(tài)下運行時，轉(zhuǎn)速較低，可有效降低過濾機下料含濕量和CTA濾餅中的雜質(zhì)含量，延緩干燥機結(jié)壁。

(2)提高CTA干燥機加熱蒸汽換熱效果。裝置開車初期，由于干燥機加熱蒸汽不凝氣排放噴嘴孔徑較小，50%以上的噴嘴發(fā)生堵塞，使干燥機內(nèi)換熱效果不佳，干燥機結(jié)壁速率較快，運行周期較短。經(jīng)過對加熱蒸汽不凝氣噴嘴改造，將噴嘴孔徑由0.3 mm擴大為0.4 mm，不凝氣排放通暢，提高了換熱效果，使干燥機運行周期延長。

(3)降低CTA產(chǎn)品雜質(zhì)含量。干燥機內(nèi)的結(jié)壁物料主要是4-CBA、苯甲酸、對甲基苯甲酸、偏苯三酸等具有較強粘性的氧化反應副產(chǎn)物[3]。因此，為延緩干燥機結(jié)壁，應優(yōu)化反應器工藝參數(shù)，控制反應深度，當氧化反應系統(tǒng)異常波動時，應及時調(diào)整相應參數(shù)，盡快恢復正常，減少反應過程中副產(chǎn)物的生成量。并適當降低母液循環(huán)率，提高原料對二甲苯純度，降低系統(tǒng)雜質(zhì)累積量，減少CTA濾餅中雜質(zhì)含量，延緩干燥機結(jié)壁。

3.3 優(yōu)化CTA過濾機操作

正常生產(chǎn)過程中，優(yōu)化過濾機轉(zhuǎn)速，使干燥機進出料負荷運行平穩(wěn)。特別是在堿洗過濾機前后，應嚴格控制過濾機轉(zhuǎn)速，使過濾速率平穩(wěn)提升，避免過濾速率提升過快，引起干燥機進出料負荷大幅波動，對3P-901造成沖擊。

3.4 穩(wěn)定3P-902和風送系統(tǒng)的運行

3P-902故障停運原因主要是由于預熱不充分、保溫不良、塊料進入旋轉(zhuǎn)閥，以及設備本身運行故障等所致[4]。在3P-902穩(wěn)定運行控制上，一方面做好設備檢查和維護，另一方面做好充分預熱和保溫處理，并做好3P-902的定期切換作業(yè)，保證3P-902穩(wěn)定運行。

在風送系統(tǒng)控制方面，根據(jù)裝置運行負荷和干燥機下料負荷，以及風送氣背壓，及時調(diào)整風送氣流量，維持風送系統(tǒng)穩(wěn)定運行。另外，做好風送氣異常切換的聯(lián)鎖設置和操作演練，保障風送氣壓力和流量，避免風送系統(tǒng)堵塞。

4 結(jié)論

a. 3P-901電流突升或跳停主要是由于3P-901下料不暢和干燥機下料不均，或者螺旋卡有塊料引起3P-901螺旋運行負荷過高所致。

b. 通過降低3P-902向3P-901反竄氣量、延緩干燥機結(jié)壁、優(yōu)化過濾機操作、穩(wěn)定3P-902和風送系統(tǒng)運行等措施，可有效提高3P-901運行穩(wěn)定性，保障了裝置穩(wěn)定運行。

[1] 盧曉飛. 提高氧化干燥機運行周期的探討[J]. 聚酯工業(yè)，2003，16(1)：39-42.

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[2] 王小豐.PTA裝置氧化干燥機節(jié)能措施分析[J]. 合成纖維工業(yè),2014,37(3):66-68.

Wang Xiaofeng.Analysis of energy saving measures for oxidation dryer of PTA plant[J]. Chin Syn Fiber Ind,2014,37(3):66-68.

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Wang Mingsong, Wang Huihai. Running condition analysis of TA unit filter in Tianjin PTA plant[J].Polyest Ind, 2007，20(2)：54-56.

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Han Jing. Reasons and countermeasures of dryer discharge rotary valve electric current suddenly rising[J].Polyest Ind,2006, 19(5)：48-50.

Reasons and solution for sudden current rise of CTA dryer discharging screw

Guo Xiangqian

(SINOPEC Yangzi Petrochemical Co., Ltd., Nanjing 210048)

The reasons for the frequent phenomenon of sudden current rise or shut-down of crude terephthalic acid (CTA) dryer discharging screw were analyzed during the oxidation stage of purified terephthalate production, and the solution was also put forward. The results showed that the current of CTA dryer discharging screw suddenly rose from 9-11 A to above 20 A,dominantly resulting from the extremely high gas leakage, the block material between rotor and shell, uneven discharging and unsmooth discharging system; the stable operation of dryer discharging screw could be guaranteed by depressing the gas leakage, delaying the material attachment alleviation of the dryer, optimizing the filter operation, stabilizing the operation of the discharging rotary valve and winding system of CTA dryer, thus the normal operation of the production plant could be realized.

purified terephthalic acid; crude terephthalic acid; dryer; discharging screw; sudden current rise

2017- 03-23； 修改稿收到日期：2017- 06- 01。

郭向前 (1980—)，男，碩士，高級工程師，主要從事PTA生產(chǎn)管理及技術開發(fā)管理工作。E-mail：guoxq.yzsh@sinopec.com。

TQ245.1；TQ051

B

1001- 0041(2017)04- 0055- 03