CTA干燥機(jī)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(yáng)子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

CTA干燥機(jī)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(yáng)子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

在精對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)中，氧化單元的粗對(duì)苯二甲酸(CTA)干燥機(jī)出料螺旋經(jīng)常出現(xiàn)電流突升甚至跳停現(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(jī)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(jī)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(jī)結(jié)壁、優(yōu)化過濾機(jī)操作、穩(wěn)定CTA干燥機(jī)出料旋轉(zhuǎn)閥和風(fēng)送系統(tǒng)的運(yùn)行等措施,確保了干燥機(jī)出料螺旋運(yùn)行穩(wěn)定,保障了生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。

精對(duì)苯二甲酸 粗對(duì)苯二甲酸 干燥機(jī) 出料螺旋 電流突升

中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司化工廠精對(duì)苯二甲酸(PTA)三裝置采用Invista公司的專利技術(shù)，設(shè)計(jì)能力為450 kt/a，于2006年11月18日投料開車。氧化單元的粗對(duì)苯二甲酸(CTA)干燥機(jī)粉料采用兩級(jí)輸送，分別為干燥機(jī)出料螺旋(3P-901)和干燥機(jī)出料旋轉(zhuǎn)閥(3P-902A/B)。在裝置開車初期，負(fù)荷較低，3P-901運(yùn)行較為平穩(wěn)。隨著裝置負(fù)荷的逐步提升，以及運(yùn)行周期的延長，3P-901在運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)電流突升或跳停現(xiàn)象，造成氧化單元經(jīng)常性地降負(fù)荷運(yùn)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(fù)荷的頻繁調(diào)整也不利于裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，作者針對(duì)氧化干燥機(jī)3P-901經(jīng)常出現(xiàn)電流突升或跳停現(xiàn)象進(jìn)行簡要分析，并采取相應(yīng)的措施，以改善3P-901運(yùn)行工況，為裝置長周期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 氧化干燥單元工藝流程

氧化干燥機(jī)干燥來自旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)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(jī)進(jìn)料螺旋輸送至干燥機(jī)，由于干燥機(jī)向出口端傾斜，再加上干燥機(jī)旋轉(zhuǎn)，CTA粉料便向出料端移動(dòng)，最后由內(nèi)置的強(qiáng)制出料螺旋，將粉料輸出干燥機(jī)，進(jìn)入干燥機(jī)出料螺旋3P-901。CTA粉料落入干燥機(jī)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(jìn)料，然后通過風(fēng)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(jī)；2—CTA過濾機(jī)下料螺旋；3—CTA干燥機(jī)進(jìn)料螺旋；4—CTA干燥機(jī)；5—CTA干燥機(jī)卸料螺旋；6—CTA干燥機(jī)出料螺旋；7，8—CTA干燥機(jī)出料旋轉(zhuǎn)閥

干燥機(jī)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(gè)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(fēng)送氣向3P-901反竄。在向旋轉(zhuǎn)閥輸送熱的CTA粉料之前，應(yīng)向旋轉(zhuǎn)閥殼體中通入低壓蒸汽對(duì)閥體進(jìn)行充分預(yù)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(shí)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有抽吸作用，會(huì)導(dǎo)致一部分風(fēng)送氣反竄入干燥機(jī)出料螺旋3P-901，因此，每臺(tái)旋轉(zhuǎn)閥設(shè)置了排氣管，將反竄的風(fēng)送氣引至干燥機(jī)出料端，防止反竄氣阻礙干燥機(jī)出料螺旋下料。

干燥機(jī)出料螺旋3P-901設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)電流為9～11A，發(fā)生異常時(shí)，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(jī)在微負(fù)壓下操作，而風(fēng)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(fēng)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(huì)對(duì)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(shí)間短且累積量較少。但是隨著裝置負(fù)荷的提高，風(fēng)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(dāng)壓差值高于CTA粉料的重力時(shí)，將導(dǎo)致CTA粉料在3P-901內(nèi)迅速累積，引起3P-901運(yùn)行負(fù)荷驟增，發(fā)生3P-901電流突升甚至跳停現(xiàn)象。

另外，當(dāng)干燥機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后，對(duì)3P-902至干燥機(jī)出料端的排氣管線進(jìn)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(jī)下料溫度約150 ℃，CTA粉料中含有對(duì)羧基苯甲醛(4-CBA)、對(duì)甲基苯甲酸等中間產(chǎn)物，而這些中間產(chǎn)物都具有較強(qiáng)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(yùn)行。另外，隨著干燥機(jī)運(yùn)行周期的延長，干燥機(jī)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(jìn)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(dòng)受阻，進(jìn)而發(fā)生電流突升或跳停現(xiàn)象。

2.3 CTA干燥機(jī)出料不均勻

在裝置運(yùn)行過程中，為了維持氧化過濾機(jī)的過濾效率，需要對(duì)過濾機(jī)進(jìn)行定期堿洗。每次堿洗過濾機(jī)，都將使干燥機(jī)進(jìn)料和出料負(fù)荷出現(xiàn)波動(dòng)。在高負(fù)荷運(yùn)行情況下，堿洗后過濾機(jī)的過濾效率增加，如果過濾機(jī)轉(zhuǎn)速過快，將使干燥機(jī)進(jìn)料和出料負(fù)荷大幅增加，容易引起3P-901運(yùn)行負(fù)荷超載而跳停。另外，在干燥機(jī)運(yùn)行后期，結(jié)壁較嚴(yán)重時(shí)，也較容易引起干燥機(jī)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(fēng)送系統(tǒng)連續(xù)送至料倉，其中3P-902設(shè)置為一開一備。在運(yùn)行過程中，由于3P-902故障和異常停運(yùn)，以及風(fēng)送氣壓力、流量異常波動(dòng)等原因，引起3P-901下料不暢，導(dǎo)致3P-901負(fù)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(jī)出料端排氣管線的基礎(chǔ)上，再增加1條直徑為100 mm的排氣管線，并且要求增設(shè)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(jìn)而使反竄氣量由0.05 t/h下降至0.02 t/h以下。對(duì)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(duì)排氣管線進(jìn)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(yùn)行平穩(wěn)，使CTA粉料下料順暢。同時(shí)對(duì)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(dòng)前必須確保預(yù)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(shí)，因間隙過小而發(fā)生摩擦。

3.2 延緩CTA干燥機(jī)結(jié)壁

(1)降低CTA過濾機(jī)下料含濕量。當(dāng)過濾機(jī)在低效狀況下運(yùn)行時(shí)，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(jìn)入干燥機(jī)。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(jiān)硬的結(jié)垢。這種結(jié)垢將影響干燥機(jī)換熱效果，使干燥機(jī)列管結(jié)壁速率大大增加[1-2]。通過降低反應(yīng)器進(jìn)料凈容劑比和第二、三結(jié)晶器的壓力，提高過濾機(jī)進(jìn)料漿料濃度，進(jìn)而降低過濾機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中，提高過濾機(jī)堿洗效果，并定期對(duì)過濾機(jī)濾布進(jìn)行酸沖洗，使過濾機(jī)保持在高效狀態(tài)下運(yùn)行。過濾機(jī)在高效狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速較低，可有效降低過濾機(jī)下料含濕量和CTA濾餅中的雜質(zhì)含量，延緩干燥機(jī)結(jié)壁。

(2)提高CTA干燥機(jī)加熱蒸汽換熱效果。裝置開車初期，由于干燥機(jī)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(jī)內(nèi)換熱效果不佳，干燥機(jī)結(jié)壁速率較快，運(yùn)行周期較短。經(jīng)過對(duì)加熱蒸汽不凝氣噴嘴改造，將噴嘴孔徑由0.3 mm擴(kuò)大為0.4 mm，不凝氣排放通暢，提高了換熱效果，使干燥機(jī)運(yùn)行周期延長。

(3)降低CTA產(chǎn)品雜質(zhì)含量。干燥機(jī)內(nèi)的結(jié)壁物料主要是4-CBA、苯甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、偏苯三酸等具有較強(qiáng)粘性的氧化反應(yīng)副產(chǎn)物[3]。因此，為延緩干燥機(jī)結(jié)壁，應(yīng)優(yōu)化反應(yīng)器工藝參數(shù)，控制反應(yīng)深度，當(dāng)氧化反應(yīng)系統(tǒng)異常波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，盡快恢復(fù)正常，減少反應(yīng)過程中副產(chǎn)物的生成量。并適當(dāng)降低母液循環(huán)率，提高原料對(duì)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(jī)結(jié)壁。

3.3 優(yōu)化CTA過濾機(jī)操作

正常生產(chǎn)過程中，優(yōu)化過濾機(jī)轉(zhuǎn)速，使干燥機(jī)進(jìn)出料負(fù)荷運(yùn)行平穩(wěn)。特別是在堿洗過濾機(jī)前后，應(yīng)嚴(yán)格控制過濾機(jī)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(jī)進(jìn)出料負(fù)荷大幅波動(dòng)，對(duì)3P-901造成沖擊。

3.4 穩(wěn)定3P-902和風(fēng)送系統(tǒng)的運(yùn)行

3P-902故障停運(yùn)原因主要是由于預(yù)熱不充分、保溫不良、塊料進(jìn)入旋轉(zhuǎn)閥，以及設(shè)備本身運(yùn)行故障等所致[4]。在3P-902穩(wěn)定運(yùn)行控制上，一方面做好設(shè)備檢查和維護(hù)，另一方面做好充分預(yù)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(yùn)行。

在風(fēng)送系統(tǒng)控制方面，根據(jù)裝置運(yùn)行負(fù)荷和干燥機(jī)下料負(fù)荷，以及風(fēng)送氣背壓，及時(shí)調(diào)整風(fēng)送氣流量，維持風(fēng)送系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。另外，做好風(fēng)送氣異常切換的聯(lián)鎖設(shè)置和操作演練，保障風(fēng)送氣壓力和流量，避免風(fēng)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(jī)下料不均，或者螺旋卡有塊料引起3P-901螺旋運(yùn)行負(fù)荷過高所致。

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

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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(jí)工程師，主要從事PTA生產(chǎn)管理及技術(shù)開發(fā)管理工作。E-mail：guoxq.yzsh@sinopec.com。

TQ245.1；TQ051

B

1001- 0041(2017)04- 0055- 03