淺談PTA裝置干燥機運行問題和優化對策

徐澍，鞏樂

（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

在PTA裝置的運行過程中，如果干燥機發生積料問題或因干燥機出料端出現進汽出水管變形等問題，將對整個PTA裝置的安全運行造成嚴重影響[1]。筆者根據自身多年的干燥機設備設計經驗，并結合PTA裝置上下游設備運行過程中存在的問題，尋找長周期運行對策，進而保證干燥機能夠穩定、安全的運行。

1 PTA裝置干燥機存在的問題和原因

1.1 干燥機積料問題及其原因

在干燥機運行過程中，出現積料原因較多，例如進口物料參數不符合設計值，蒸汽能力較差，出現蒸汽列管泄漏，筒體載氣壓力不穩定，或下料口堵塞等問題，都會引起干燥機積料。在生產過程中，需要頻繁地進行停機清理積料。

（1）上下游影響因素：①由于過濾機的下料含濕量較高，如果轉速提升，所需處理濕料較多，使得下料的含濕量逐漸增加。同時，按照相關標準，在氧化操作時，要嚴格控制下料含濕量，一般不超過20%，經常超過了23%。在精制操作中，含濕量不超過10%，但經常超過了14%。由于下料含濕量的逐漸增加，影響了干燥機的干燥性能。通?！懊毟稍铩笔潜容^理想的干燥過程，在物料濕含量達標時，大部分液體在TA晶粒之間或在其表面上，隨著液體被吹掃氣帶走，液體中溶解的固體就留在TA晶粒之間或其表面上[2]。在這一歷程中干燥機會產生很輕微的結垢，并且干燥機可以在不需要堿洗的情況下運行很長一段時間。如果過濾機處于一種低效運行狀態，則濾餅濕度就會增大，處于該情況，因自由液體進入至干燥機內，與蒸汽列管進行直接接觸，加上液體蒸發作用，使得液體溶解固體，在列管表面進行附著，進而形成較為堅硬的外層，或者污垢，而這些污垢對干燥機熱傳遞具有嚴重影響，降低了干燥機處理性能。并隨著運行時間的逐漸延長，在干燥機列管表面所形成的污垢，會逐漸長大，進而形成一種塊狀料；②CTA濾餅中的雜質含量較高，通過對干燥機排出的垢料進行化學成分分析可以發現，干燥機垢料中的雜質含量比正常CTA粉末中的雜質含量要高很多， 通過對垢料研究發現，垢料中的雜質含量比正常CTA要高。因偏苯三酸、甲基苯甲酸、苯甲酸在醋酸溶解過程中，溶解度比較高，超過60攝氏度，則苯甲酸就會全部溶解。所以，如果氧化單元生產發生異常情況，則會影響二甲苯純度，加上母液循環率較高，出現深度氧化過程后，使得反應溫度增加，進而產生諸多副產物，使得濾餅有機雜質逐漸增多。如果濾餅內濕氣被蒸發后，雜質則附著于蒸汽列管表明，而偏苯三酸、甲基苯甲酸、苯甲酸具有較強黏性，極易產生列管結垢問題，使得列管傳熱系數明顯下降，增加了停機堿洗的次數。其二，由于載氣流量影響原因，影響了干燥效果，使得醋酸蒸汽飽和度明顯下降，難以產生冷凝效果，進而對干燥效果造成嚴重影響[3]。

在干燥機運行過程中，隨著過濾機的過濾效果變差，進入干燥機CTA濾餅的含濕量升高，會導致干燥機的負荷不斷增加，若無法及時有效提升載氣流量，則醋酸蒸汽則會明顯降低，待達到飽和度后，干燥機入口會呈現低溫凝結，引起入口堵塞問題。使干燥機內壓升高，當干燥機的內壓達到呼吸閥的設定壓力后便會動作，大量的CTA粉末及醋酸蒸氣噴出，使生產無法正常進行并且污染了環境。因此，干燥機載氣如果夾帶有固體顆粒，應適度提升載氣流量，防止干燥機內壓過高，進而使得列管結垢時間有所延長。

（2）干燥機的影響因素：①在設備運行過程中，蒸汽壓力會影響干燥效果，干燥機蒸汽壓力一般為0.6MPa左右，如果壓力較低，就會影響加熱效果，如果蒸汽壓力較高，會出現蒸汽浪費，在長時間運行過程中，逐漸腐蝕蒸汽列管。同時，如果蒸汽壓力過高，會增加蒸汽溫度，物料雜質尚未蒸發，而溶劑已經被載氣帶走，從而雜質殘留附著在蒸汽列管上；②干燥機填充率主要指干燥機內，固體所占總體積的占比，填充料對濾餅濕TA覆蓋率具有直接決定作用，與停留時間關系，用公式表達：

式中，X為填充率；τ為停留時間，min；Q為體積進料速度，m3/min；V為干燥機體積，m3。

填充率通常的范圍是0.10～0.20，在這個范圍內，蒸汽列管可以充分覆蓋干燥機內的濕TA濾餅。如果超出了這個范圍，就不能保證干燥機出口物料的揮發分，而使得物料不能被充分干燥，在干燥機內形成結垢，增加干燥機的積料概率。

1.2 進汽出水管和中心管的變形問題及其原因

PTA干燥機處于正常進料狀態時，主體電機曾經出現電流瞬間超過額定電流的情況，于是立即檢查現相關參數，發現干燥機的內部壓力呈迅速升高態勢，經過現場排查，在下料位置旋轉接頭出現了蒸汽泄漏問題。接著立即進行退料，發現風送壓力較低，通過進一步檢測，存在下料短節堵塞問題，在處理時，又因下料的含濕量過高，使得干燥機失去干燥性能。然后調取數據曲線和電流曲線，進一步分析故障原因，確定出料位置列管發生泄漏。通過解體檢測，進汽疏水管和中心管出現嚴重變形。

原因分析：①由于出料端列管發生直接泄漏問題，導致下料不暢，引起中心軸扭矩不斷增大，而出水管強度較差，在傳遞扭矩過程中逐漸失去穩定性，導致進汽出水管和中心管變形；②出水管存在沖刷減薄問題，根據測量顯示，出水管厚度4mm，支撐強度較差，使得薄弱部位發生變形問題，在傳遞扭矩過程中失穩，進而引起進汽疏水管和中心管的變形；③下料中心管件設計問題。對于PTA干燥機裝置，中心管由6根疏水管進行扭力傳遞，如果發生下料不暢，使得支撐前度較低，進而引起進汽疏水管和中心管的變形；④設備運行較長，性能逐漸降低[4]。由于設備長時間運行，對于運行狀況，尚未進行整體評估，也未制定設備故障應急預案。

1.3 干燥機筒體存在嚴重腐蝕問題及其原因

在含濕物料中，包含由大量溴離子、醋酸等化學元素，這些化學元素處于蒸汽和高溫狀態下，極易產生腐蝕性霧氣。如果這些霧氣隨著尾氣排出，在蒸汽列管、干燥機內壁進行附著，在劃痕處或者凹坑處大量聚集，漸漸腐蝕管壁后，引起蒸汽泄露，導致干燥機筒體遭受局部侵蝕。

原因分析：①由于進口物料組分偏離設計值，使得腐蝕介質較為集中，產生筒體腐蝕；②在筒體上附著有漿狀物料，為污垢腐蝕創造了腐蝕環境；③由于干燥機筒體壁溫比列管溫度要低，存在電位差，導致筒壁、連接件呈陽極。

2 PTA裝置干燥機運行優化對策

2.1 干燥機積料的治理對策

（1）將過濾機下料含濕量控制在合理范圍內，降低蒸發負荷。對于漂洗酸增加，需強化管理，在滿足工藝標準的同時，又防止過量。動態監測過濾機運行狀態，明確堿洗流程，嚴格控制過濾機轉速，緩速均勻下降漿罐液位，以便于控制下料量。

（2）確保蒸汽壓力處于設計值內，有效提升蒸發效果。（3）對循環氮氣量進行嚴格控制，在保證不夾帶料的同時，又能順利帶出酸氣，防止下料口發生堵塞問題。

（4）對干燥機敲擊器進行定期保養和檢測，確保其狀態完好，防止進料端發生結壁問題。同時，對泄漏位置進行快速、準確的檢測，采取科學、合理的處理技術方案，方可減少檢修成本，有效縮短維修時間，保證設備的正常運行。

（5）嚴格控制風送風壓，降低轉閥積料影響，防止由于下料不暢導致積料問題。

（6）科學調節循環氮氣流量，確保主體電流處于穩定狀態，動態監測洗滌塔、干燥機之間的連接狀態，若存在物料結壁問題，采取人工敲打方式保持干燥機進料通暢。按照實際狀況，對循環氮氣量進行動態調整，確保干燥機處于安全和穩定運轉狀態。

2.2 進汽出水管和中心管的變形處理

在干燥機運行時，如果進汽出水管、中心管發生嚴重變形現象，主要是因為漏檢原因，為確保設備能夠長時間運行，必須加強安全評估，將可能發生的部位，納入監測范圍。進汽出水管和中心管的變形處理措施：

（1）定期開展檢修，檢查列管厚度，打壓干燥機列管，尤其要注意薄弱部位，防止發生列管泄漏問題；

（2）在每次檢修過程中，必須開展腐蝕檢測，主要包含列管腐蝕、中心管腐蝕、進汽出水管腐蝕、列管減薄等問題，按照檢測結果，科學安排檢修計劃；

（3）加強和設備制造商的交流，按照干燥機的相關問題，改造設備進汽出水結構，進而消除設計缺陷。

2.3 筒體腐蝕問題處理

（1）對局部露點腐蝕進行有效抑制，在筒體腐蝕處理中，一般是更換整機，或進行局部挖補。若采取更換整機方式，所需采購成本較高，會增加企業負擔。而采取局部挖補方式，需將列管抽出，延長檢修時間，但施工標準較高，所花費檢修費用較大[5]。通過對比，針對筒體腐蝕較為嚴重的位置，可采取提升局部溫度的方式進行腐蝕抑制，該方式操作簡單，速度較快，且檢修費用較低。

（2）逐漸提升筒體的局部溫度，降低露點腐蝕，通過加熱熱源特性，檢測設備殼體是否滿足所需溫度要求。通過腐蝕機理對比，采取局部加熱方式，把筒體溫度逐漸加熱至物料溫度相適應，進而不會產生露點凝結問題。在使用該方法時，必須注意控制加熱熱源溫度，確保殼體材質強度。

3 結語

綜上所述，PTA裝置干燥機在運行過程中，存在干燥機積料、進汽出水管和中心管變形、筒體嚴重腐蝕等問題，經過系統治理以后，能夠優化干燥機的運行狀態，降低維修和保養成本。同時，在PTA裝置干燥機長時間運行中，還需加強腐蝕問題處理，不斷研發新技術、新工藝，促進設備能夠正常、安全和穩定運行。