浅谈PTA装置干燥机运行问题和优化对策

徐澍，巩乐

（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

0 引言

在PTA装置的运行过程中，如果干燥机发生积料问题或因干燥机出料端出现进汽出水管变形等问题，将对整个PTA装置的安全运行造成严重影响[1]。笔者根据自身多年的干燥机设备设计经验，并结合PTA装置上下游设备运行过程中存在的问题，寻找长周期运行对策，进而保证干燥机能够稳定、安全的运行。

1 PTA装置干燥机存在的问题和原因

1.1 干燥机积料问题及其原因

在干燥机运行过程中，出现积料原因较多，例如进口物料参数不符合设计值，蒸汽能力较差，出现蒸汽列管泄漏，筒体载气压力不稳定，或下料口堵塞等问题，都会引起干燥机积料。在生产过程中，需要频繁地进行停机清理积料。

（1）上下游影响因素：①由于过滤机的下料含湿量较高，如果转速提升，所需处理湿料较多，使得下料的含湿量逐渐增加。同时，按照相关标准，在氧化操作时，要严格控制下料含湿量，一般不超过20%，经常超过了23%。在精制操作中，含湿量不超过10%，但经常超过了14%。由于下料含湿量的逐渐增加，影响了干燥机的干燥性能。通常“毛细干燥”是比较理想的干燥过程，在物料湿含量达标时，大部分液体在TA晶粒之间或在其表面上，随着液体被吹扫气带走，液体中溶解的固体就留在TA晶粒之间或其表面上[2]。在这一历程中干燥机会产生很轻微的结垢，并且干燥机可以在不需要碱洗的情况下运行很长一段时间。如果过滤机处于一种低效运行状态，则滤饼湿度就会增大，处于该情况，因自由液体进入至干燥机内，与蒸汽列管进行直接接触，加上液体蒸发作用，使得液体溶解固体，在列管表面进行附着，进而形成较为坚硬的外层，或者污垢，而这些污垢对干燥机热传递具有严重影响，降低了干燥机处理性能。并随着运行时间的逐渐延长，在干燥机列管表面所形成的污垢，会逐渐长大，进而形成一种块状料；②CTA滤饼中的杂质含量较高，通过对干燥机排出的垢料进行化学成分分析可以发现，干燥机垢料中的杂质含量比正常CTA粉末中的杂质含量要高很多， 通过对垢料研究发现，垢料中的杂质含量比正常CTA要高。因偏苯三酸、甲基苯甲酸、苯甲酸在醋酸溶解过程中，溶解度比较高，超过60摄氏度，则苯甲酸就会全部溶解。所以，如果氧化单元生产发生异常情况，则会影响二甲苯纯度，加上母液循环率较高，出现深度氧化过程后，使得反应温度增加，进而产生诸多副产物，使得滤饼有机杂质逐渐增多。如果滤饼内湿气被蒸发后，杂质则附着于蒸汽列管表明，而偏苯三酸、甲基苯甲酸、苯甲酸具有较强黏性，极易产生列管结垢问题，使得列管传热系数明显下降，增加了停机碱洗的次数。其二，由于载气流量影响原因，影响了干燥效果，使得醋酸蒸汽饱和度明显下降，难以产生冷凝效果，进而对干燥效果造成严重影响[3]。

在干燥机运行过程中，随着过滤机的过滤效果变差，进入干燥机CTA滤饼的含湿量升高，会导致干燥机的负荷不断增加，若无法及时有效提升载气流量，则醋酸蒸汽则会明显降低，待达到饱和度后，干燥机入口会呈现低温凝结，引起入口堵塞问题。使干燥机内压升高，当干燥机的内压达到呼吸阀的设定压力后便会动作，大量的CTA粉末及醋酸蒸气喷出，使生产无法正常进行并且污染了环境。因此，干燥机载气如果夹带有固体颗粒，应适度提升载气流量，防止干燥机内压过高，进而使得列管结垢时间有所延长。

（2）干燥机的影响因素：①在设备运行过程中，蒸汽压力会影响干燥效果，干燥机蒸汽压力一般为0.6MPa左右，如果压力较低，就会影响加热效果，如果蒸汽压力较高，会出现蒸汽浪费，在长时间运行过程中，逐渐腐蚀蒸汽列管。同时，如果蒸汽压力过高，会增加蒸汽温度，物料杂质尚未蒸发，而溶剂已经被载气带走，从而杂质残留附着在蒸汽列管上；②干燥机填充率主要指干燥机内，固体所占总体积的占比，填充料对滤饼湿TA覆盖率具有直接决定作用，与停留时间关系，用公式表达：

式中，X为填充率；τ为停留时间，min；Q为体积进料速度，m3/min；V为干燥机体积，m3。

填充率通常的范围是0.10～0.20，在这个范围内，蒸汽列管可以充分覆盖干燥机内的湿TA滤饼。如果超出了这个范围，就不能保证干燥机出口物料的挥发分，而使得物料不能被充分干燥，在干燥机内形成结垢，增加干燥机的积料概率。

1.2 进汽出水管和中心管的变形问题及其原因

PTA干燥机处于正常进料状态时，主体电机曾经出现电流瞬间超过额定电流的情况，于是立即检查现相关参数，发现干燥机的内部压力呈迅速升高态势，经过现场排查，在下料位置旋转接头出现了蒸汽泄漏问题。接着立即进行退料，发现风送压力较低，通过进一步检测，存在下料短节堵塞问题，在处理时，又因下料的含湿量过高，使得干燥机失去干燥性能。然后调取数据曲线和电流曲线，进一步分析故障原因，确定出料位置列管发生泄漏。通过解体检测，进汽疏水管和中心管出现严重变形。

原因分析：①由于出料端列管发生直接泄漏问题，导致下料不畅，引起中心轴扭矩不断增大，而出水管强度较差，在传递扭矩过程中逐渐失去稳定性，导致进汽出水管和中心管变形；②出水管存在冲刷减薄问题，根据测量显示，出水管厚度4mm，支撑强度较差，使得薄弱部位发生变形问题，在传递扭矩过程中失稳，进而引起进汽疏水管和中心管的变形；③下料中心管件设计问题。对于PTA干燥机装置，中心管由6根疏水管进行扭力传递，如果发生下料不畅，使得支撑前度较低，进而引起进汽疏水管和中心管的变形；④设备运行较长，性能逐渐降低[4]。由于设备长时间运行，对于运行状况，尚未进行整体评估，也未制定设备故障应急预案。

1.3 干燥机筒体存在严重腐蚀问题及其原因

在含湿物料中，包含由大量溴离子、醋酸等化学元素，这些化学元素处于蒸汽和高温状态下，极易产生腐蚀性雾气。如果这些雾气随着尾气排出，在蒸汽列管、干燥机内壁进行附着，在划痕处或者凹坑处大量聚集，渐渐腐蚀管壁后，引起蒸汽泄露，导致干燥机筒体遭受局部侵蚀。

原因分析：①由于进口物料组分偏离设计值，使得腐蚀介质较为集中，产生筒体腐蚀；②在筒体上附着有浆状物料，为污垢腐蚀创造了腐蚀环境；③由于干燥机筒体壁温比列管温度要低，存在电位差，导致筒壁、连接件呈阳极。

2 PTA装置干燥机运行优化对策

2.1 干燥机积料的治理对策

（1）将过滤机下料含湿量控制在合理范围内，降低蒸发负荷。对于漂洗酸增加，需强化管理，在满足工艺标准的同时，又防止过量。动态监测过滤机运行状态，明确碱洗流程，严格控制过滤机转速，缓速均匀下降浆罐液位，以便于控制下料量。

（2）确保蒸汽压力处于设计值内，有效提升蒸发效果。（3）对循环氮气量进行严格控制，在保证不夹带料的同时，又能顺利带出酸气，防止下料口发生堵塞问题。

（4）对干燥机敲击器进行定期保养和检测，确保其状态完好，防止进料端发生结壁问题。同时，对泄漏位置进行快速、准确的检测，采取科学、合理的处理技术方案，方可减少检修成本，有效缩短维修时间，保证设备的正常运行。

（5）严格控制风送风压，降低转阀积料影响，防止由于下料不畅导致积料问题。

（6）科学调节循环氮气流量，确保主体电流处于稳定状态，动态监测洗涤塔、干燥机之间的连接状态，若存在物料结壁问题，采取人工敲打方式保持干燥机进料通畅。按照实际状况，对循环氮气量进行动态调整，确保干燥机处于安全和稳定运转状态。

2.2 进汽出水管和中心管的变形处理

在干燥机运行时，如果进汽出水管、中心管发生严重变形现象，主要是因为漏检原因，为确保设备能够长时间运行，必须加强安全评估，将可能发生的部位，纳入监测范围。进汽出水管和中心管的变形处理措施：

（1）定期开展检修，检查列管厚度，打压干燥机列管，尤其要注意薄弱部位，防止发生列管泄漏问题；

（2）在每次检修过程中，必须开展腐蚀检测，主要包含列管腐蚀、中心管腐蚀、进汽出水管腐蚀、列管减薄等问题，按照检测结果，科学安排检修计划；

（3）加强和设备制造商的交流，按照干燥机的相关问题，改造设备进汽出水结构，进而消除设计缺陷。

2.3 筒体腐蚀问题处理

（1）对局部露点腐蚀进行有效抑制，在筒体腐蚀处理中，一般是更换整机，或进行局部挖补。若采取更换整机方式，所需采购成本较高，会增加企业负担。而采取局部挖补方式，需将列管抽出，延长检修时间，但施工标准较高，所花费检修费用较大[5]。通过对比，针对筒体腐蚀较为严重的位置，可采取提升局部温度的方式进行腐蚀抑制，该方式操作简单，速度较快，且检修费用较低。

（2）逐渐提升筒体的局部温度，降低露点腐蚀，通过加热热源特性，检测设备壳体是否满足所需温度要求。通过腐蚀机理对比，采取局部加热方式，把筒体温度逐渐加热至物料温度相适应，进而不会产生露点凝结问题。在使用该方法时，必须注意控制加热热源温度，确保壳体材质强度。

3 结语

综上所述，PTA装置干燥机在运行过程中，存在干燥机积料、进汽出水管和中心管变形、筒体严重腐蚀等问题，经过系统治理以后，能够优化干燥机的运行状态，降低维修和保养成本。同时，在PTA装置干燥机长时间运行中，还需加强腐蚀问题处理，不断研发新技术、新工艺，促进设备能够正常、安全和稳定运行。