中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司（以下簡(jiǎn)稱洛陽(yáng)分公司）精對(duì)苯二甲酸( PTA)裝置的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為325kUa，操作時(shí)數(shù)8000h/a。由于原進(jìn)口氧化干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體部分大面積被腐蝕，簡(jiǎn)體壁厚減薄嚴(yán)重，給設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了安全隱患，決定對(duì)現(xiàn)有氧化干燥烘干機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。洛陽(yáng)分公司委托天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院（以下簡(jiǎn)稱天華院）在保持原安裝尺寸不變的前提下，對(duì)原設(shè)備進(jìn)行改造。
1、設(shè)備簡(jiǎn)介
    PTA裝置中的干燥烘干機(jī)為密閉型間接加熱式蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)（圖I），由筒體（包括殼體、蒸汽管、蒸汽分配器及錘擊器）、進(jìn)料螺旋、出料裝置、進(jìn)出料端密封、蒸汽分配系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)（包括電機(jī)、減速機(jī)、齒輪、托輪及滾圈）及潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。與常規(guī)回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的區(qū)別在于，進(jìn)出料兩端裝有特殊的密封結(jié)構(gòu)，且筒內(nèi)設(shè)置了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個(gè)干燥烘干機(jī)身，以同心圓方式排成若干圈，物料經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至回轉(zhuǎn)圓筒，被加熱管間接加熱，最后被出料抄板抄起，從導(dǎo)料管輸出。蒸汽從旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入蒸汽分配器，分配給每根加熱管進(jìn)行換熱，換熱完畢后，凝液從旋轉(zhuǎn)接頭中心套管排出。攜帶氣（載氣）從出料系統(tǒng)進(jìn)入，與物料形成逆流，目的是攜帶揮發(fā)組分，其干燥作用可忽略。
2、更新改造
    需要改造的干燥烘干機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，設(shè)備的設(shè)計(jì)、加工、制造技術(shù)要求高，特別是簡(jiǎn)體、蒸汽分配器、軸端密封、出料裝置及旋轉(zhuǎn)接頭等關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)的成功與否，直接影響設(shè)備的性能。為此，天華院在更新改造過程中，在原設(shè)備結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做了一定的優(yōu)化。
2.1 筒體的有限元設(shè)計(jì)
    對(duì)回轉(zhuǎn)圓筒干燥烘干機(jī)進(jìn)行有限元分析是大型回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，為保證回轉(zhuǎn)圓筒干燥烘干機(jī)的安全可靠，天華院對(duì)簡(jiǎn)體進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，內(nèi)容涉及彎矩與應(yīng)力分析、管支撐對(duì)筒體的影響、齒圈、滾圈處補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算、筒體變形計(jì)算、錘擊器對(duì)簡(jiǎn)體的疲勞影響等，設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，按常規(guī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)體變形在實(shí)際生產(chǎn)中有較大出入，采用有限元分析設(shè)計(jì)準(zhǔn)確可靠，對(duì)大型蒸汽管回轉(zhuǎn)圓筒干燥烘干機(jī)的安全性非常重要。
    原氧化干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體管支撐位置出現(xiàn)大面積腐蝕，通過采用有限元分析計(jì)算顯示管支撐處應(yīng)力集中是最薄弱環(huán)節(jié)，該結(jié)論與工業(yè)運(yùn)行中出現(xiàn)筒體損壞部位完全吻合。
2.2進(jìn)出料軸端密封
    進(jìn)出料端密封是密閉型蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的核心技術(shù)，良好的密封是回轉(zhuǎn)圓筒干燥烘干機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，密封結(jié)構(gòu)中，定位軸承是該結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件。原氧化干燥烘干機(jī)采用滑動(dòng)軸承密封結(jié)構(gòu)，軸承經(jīng)常出現(xiàn)磨損，磨損后設(shè)備的密封性能變差，需要對(duì)其進(jìn)行更換。由于滾動(dòng)軸承具有大型化、耐磨損和易定位的特點(diǎn)，因此在更新改造時(shí)采用滾動(dòng)軸承定位的填料密封結(jié)構(gòu)，并添加油脂進(jìn)行潤(rùn)滑；為提高填料的密封效果，填料中間添加隔環(huán)，并通入一定量惰性氣體，進(jìn)行氣體密封。
2.3出料結(jié)構(gòu)
    原干燥烘干機(jī)的出料結(jié)構(gòu)為強(qiáng)制出料結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過程中，蒸汽泄漏量大，能耗高；出料部分有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，設(shè)備的故障率增加；遇到物料結(jié)塊時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，需要進(jìn)行頻繁停車堿洗，造成簡(jiǎn)體腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)給正常生產(chǎn)帶來(lái)了諸多不便。
    改造時(shí)，將出料結(jié)構(gòu)由強(qiáng)制出料型改為葉片導(dǎo)料型，即自然出料（重力出料），物料依靠重力作用，由出料器上的數(shù)個(gè)葉片導(dǎo)出。該結(jié)構(gòu)恰好與軸承定位的填料密封結(jié)構(gòu)配套使用，并能保證很好的密封效果。
2.4打散裝置
    根據(jù)物料特性，要求出料箱體兩錐形面夾角小于600，在現(xiàn)場(chǎng)空間允許的條件下，夾角應(yīng)盡可能小。由于洛陽(yáng)分公司現(xiàn)場(chǎng)條件限制，箱體夾角最小只能為57.5°，在此，特在下料箱體兩側(cè)增加打散裝置（圖2），以加快物料流動(dòng)速度。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的情況來(lái)看，增加打散裝置是非常必要的，干燥烘干機(jī)運(yùn)行兩個(gè)月，未出現(xiàn)集料現(xiàn)象。
2.5可變位敲擊技術(shù)
    原干燥烘干機(jī)上的敲擊器為固定結(jié)構(gòu)，使用過程中，簡(jiǎn)體敲擊位置始終不變?nèi)菀壮霈F(xiàn)疲勞破壞，加快腐蝕速度，使簡(jiǎn)體局部厚度嚴(yán)重減薄。本次設(shè)備更新改造時(shí)，敲擊器采用分瓣活連接形式，可通過變換錘擊位置，改變簡(jiǎn)體受力點(diǎn)，避免局部產(chǎn)生應(yīng)力疲勞腐蝕，延長(zhǎng)整個(gè)簡(jiǎn)體的使用壽命。
2.6換熱管及支撐板材料選擇
    原干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體、加熱管及支撐板材料均為316L。長(zhǎng)期使用過程中因腐蝕等原因造成筒體和加熱管多次泄漏。檢查發(fā)現(xiàn)，加熱管的腐蝕主要集中在中段1/3處，內(nèi)層加熱管尤為嚴(yán)重；簡(jiǎn)體、支撐板腐蝕也主要集中在中段，有些支撐板加強(qiáng)筋減薄非常嚴(yán)重，已成刀刃狀。
    基于國(guó)內(nèi)最近幾年對(duì)PTA裝置干燥烘干機(jī)材料的研究成果，目前氧化干燥烘干機(jī)加熱管及支撐板材料選擇超低碳鉻鎳合金，如317L或更高一級(jí)的材料�？紤]到設(shè)備總成本和國(guó)內(nèi)冶煉質(zhì)量的因素，本次改造時(shí)，加熱管和支撐板均采用進(jìn)口317L不銹鋼材料。
2.7旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)計(jì)及可靠性
    旋轉(zhuǎn)接頭是蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)動(dòng)靜結(jié)合的機(jī)械密封組合部件，干燥所需的蒸汽進(jìn)入和冷凝液排出都由它完成。旋轉(zhuǎn)接頭由殼體、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)及補(bǔ)償元件和軸承填料密封等組成。原設(shè)備由于采用強(qiáng)制出料結(jié)構(gòu)，蒸汽泄漏量非常大，在設(shè)備更新改造時(shí)，采用天華院設(shè)計(jì)制造的旋轉(zhuǎn)接頭，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行兩個(gè)月，實(shí)現(xiàn)零泄漏，從根本上解決了現(xiàn)場(chǎng)蒸汽泄漏的問題。
3、改造效果
    洛陽(yáng)分公司更新改造項(xiàng)目中的氧化干燥烘干機(jī)現(xiàn)已正常投入生產(chǎn)使用，從運(yùn)行情況來(lái)看，此次改造是非常成功的，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
    a．經(jīng)過有限元分析設(shè)計(jì)的筒體，各項(xiàng)指標(biāo)準(zhǔn)確可靠，制造時(shí)能對(duì)薄弱環(huán)節(jié)有針對(duì)性的進(jìn)行加強(qiáng)。
    b．采用滾動(dòng)軸承定位并輔以填料、隔環(huán)和惰性氣體密封后，密封結(jié)構(gòu)不易磨損且密封效果好。
    c．葉片導(dǎo)料型出料結(jié)構(gòu)與新增的打散裝置相配合徹底解決了出料結(jié)構(gòu)能耗高，蒸汽泄漏量大和堵塞的情況。
    d．換熱管、支撐板材料的升級(jí)以及可變位敲擊技術(shù)的應(yīng)用使整個(gè)干燥烘干機(jī)的使用壽命有效延長(zhǎng)。