間苯二甲酸（英文縮寫(xiě)為PIA）是PET等聚酯的重要添加劑，中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司（簡(jiǎn)稱燕山分公司）30kUa PIA工業(yè)裝置氧化單元的干燥設(shè)備采用蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)，此設(shè)備與PTA裝置氧化單元的干燥設(shè)備在結(jié)構(gòu)形式上相同。但在使用過(guò)程中，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)堵塞嚴(yán)重，堿洗頻繁，工業(yè)裝置不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，致使PIA物料浪費(fèi)嚴(yán)重。鑒于此，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院（簡(jiǎn)稱天華院）和燕山分公司合作進(jìn)行了聯(lián)合科技攻關(guān)，經(jīng)過(guò)技術(shù)調(diào)研、試驗(yàn)研究、方案論證，最終選用盤(pán)式槳葉預(yù)于燥機(jī)+蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)組合干燥技術(shù)進(jìn)行改造，并獲得成功。1、裝置概要和存在問(wèn)題
    1997年燕山分公司將30kt/a PTA裝置改造為PIA裝置，改造后的氧化單元干燥設(shè)備仍采用PTA裝置的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)，PIA與PTA雖然生產(chǎn)工藝有相似性，但物性上還是有差異，尤其是相同濕含量的PIA粘性比PTA粘性大很多，當(dāng)蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)連續(xù)運(yùn)行10天左右，PIA濕物料就無(wú)法進(jìn)入蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)，同時(shí)PIA濕物料中蒸發(fā)出來(lái)的水、醋酸等濕分也無(wú)法自蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)中排出，此時(shí)蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)必需停機(jī)堿洗，而堿洗頻繁嚴(yán)重地影響了裝置的正常生產(chǎn)，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)、木屑鋸末烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型、鋸末木屑烘干機(jī)械設(shè)備。
    2005年燕山分公司委托成達(dá)工程公司對(duì)其蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)進(jìn)行改造，方案是將蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的內(nèi)管變�。�即擴(kuò)大管柬與管束之間距離），實(shí)施后PIA的干燥效果沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性改善，因而蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的嚴(yán)重堵料、頻繁堿洗成為制約PIA裝置正常生產(chǎn)的瓶頸。在2006年，中國(guó)石油化工股份有限公司科技部委托天華院，以燕山分公司30kUa PIA裝置氧化單元蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)改造項(xiàng)目為依托，對(duì)其進(jìn)行科技攻關(guān)。
    對(duì)用于相似物料如CTA、PTA的在役干燥設(shè)備的調(diào)研結(jié)果顯示，CTA、PTA干燥采用兩種類型的熱傳導(dǎo)型設(shè)備：一類是槳葉干燥烘干機(jī)（單軸或多軸式），另一類是蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)，其中后者數(shù)量居多。對(duì)PIA物料定性分析顯示相同濕含量的PIA比CTA、PTA粘性大很多。因此，改造現(xiàn)有蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)或新上槳葉于燥機(jī)都存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，PIA采用何種干燥方法需進(jìn)行深入細(xì)致的試驗(yàn)研究，以確定其干燥方案。
2、試驗(yàn)研究
    為考察PIA采用槳葉干燥烘干機(jī)和蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的可行性，受燕山分公司的委托，天華院進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。
2.1槳葉干燥烘干機(jī)試驗(yàn)
槳葉干燥烘干機(jī)的試驗(yàn)流程圖如圖l所示。來(lái)自電加熱鍋爐且壓力為0.3MPa的飽和蒸汽通過(guò)蒸汽流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入槳葉干燥烘干機(jī)的軸、葉片及夾套內(nèi)，把稱重的PIA濕物料連續(xù)均勻地加入槳葉干燥烘干機(jī)內(nèi)，通過(guò)軸、葉片及夾套間接加熱。PIA物料中的水、醋酸等濕分蒸發(fā)，蒸發(fā)濕分通過(guò)濕式洗滌后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出，干燥后PIA物料從出口排出。試驗(yàn)過(guò)程中，槳葉干燥烘干機(jī)的轉(zhuǎn)速變頻控制，并按時(shí)間間隔記錄溫度、壓力、濕含量等數(shù)據(jù)。
    槳葉干燥烘干機(jī)試驗(yàn)參數(shù)如下：
    型號(hào)JG-3
    材料304
    外形尺寸3200mm×500mm X1140mm
    處理能力最小值／最大值／設(shè)計(jì)值50/300/
    350kg/h
    傳熱面積3m2
    殼程設(shè)計(jì)溫度150c
    管程設(shè)計(jì)溫度  180qC
    殼程設(shè)計(jì)壓力  常壓
    管程設(shè)計(jì)壓力0.5MPa
    傳動(dòng)功率5.5kW
2.2蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)
    試驗(yàn)流程圖如圖2所示。來(lái)自電加熱鍋爐且壓力為0. 3MPa的飽和蒸汽通過(guò)蒸汽流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的加熱管內(nèi)，把稱重的PIA濕物料連續(xù)均勻地加入蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)內(nèi)，通過(guò)加熱管間接加熱。PIA物料中的水、醋酸等濕分蒸發(fā)，蒸發(fā)濕分通過(guò)濕式洗滌后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出，干燥后PIA物料從出口排出。試驗(yàn)過(guò)程中，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的轉(zhuǎn)速變頻控制，并按時(shí)間間隔記錄溫度，壓力、濕含量等數(shù)據(jù)。
蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)試驗(yàn)參數(shù)如下：
型號(hào)HG-9
材料304
外形尺寸6300mm×970mm×950mm
處理能力最小值／最大值／設(shè)計(jì)值50/300/
    350kg/h
傳熱面積9m2
殼程設(shè)計(jì)溫度150℃
管程設(shè)計(jì)溫度18℃
殼程設(shè)計(jì)壓力  常壓
管程設(shè)計(jì)壓力1.0MPa
傳動(dòng)功率5,5kW
2.3試驗(yàn)方案
    筆者所進(jìn)行的試驗(yàn)有4項(xiàng)。
2.3.1探索性試驗(yàn)
    首先進(jìn)行槳葉干燥烘干機(jī)和蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的探索性試驗(yàn)。通過(guò)PIA物料在兩種干燥烘干機(jī)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)現(xiàn)：槳葉干燥烘干機(jī)的嚙合式雙軸攪拌結(jié)構(gòu)對(duì)粘性大的PIA物料有自清理作用，在軸及葉片上不粘附物料；蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的管柬及抄板對(duì)PIA物料沒(méi)有自清理作用，在管束上（尤其進(jìn)口段）容易粘附物料。結(jié)果表明：在防粘壁／防堵料上，槳葉干燥烘干機(jī)優(yōu)于蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)。
2.3.2槳葉干燥極端工況的試驗(yàn)
    通過(guò)觀察PIA裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的運(yùn)行狀況發(fā)現(xiàn)：正常濕含量15%的PIA粘壁在設(shè)備內(nèi)是一個(gè)逐步累積過(guò)程，短期的試驗(yàn)無(wú)法考察粘壁現(xiàn)象，因此為試驗(yàn)方便和更實(shí)際的觀測(cè)粘壁現(xiàn)象，采用高濕含量的PIA濕物料進(jìn)行試驗(yàn)，間接驗(yàn)證槳葉干燥烘干機(jī)的粘壁情況。
2.3.3槳葉干燥的優(yōu)化試驗(yàn)
    通過(guò)改變槳葉干燥烘干機(jī)的轉(zhuǎn)速、加料量、進(jìn)口濕含量等參數(shù)，考察產(chǎn)品濕含量的變化，以確定槳葉干燥烘干機(jī)干燥PIA的可控性和最佳參數(shù)。
2.3.4槳葉·蒸汽管回轉(zhuǎn)兩級(jí)定性試驗(yàn)
    在槳葉干燥優(yōu)化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把槳葉干燥烘干機(jī)出口濕含量高的PIA物料再加入到蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)內(nèi)，驗(yàn)證蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的可控性和最佳參數(shù)。
2.4試驗(yàn)結(jié)果和分析
    干燥試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表l。
    從表l可看出，PIA濕物料在漿葉干燥烘干機(jī)中連續(xù)運(yùn)行正常，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；通過(guò)槳葉干燥烘干機(jī)的自清理作用，能夠徹底解決堵料問(wèn)題。
3、方案確定
3.1工藝流程
    保留蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)，增加槳葉預(yù)干燥，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝流程。該流程由天華院與燕山分公司聯(lián)合申報(bào)發(fā)明專利，特點(diǎn)是針對(duì)PIA前期干燥粘壁缺點(diǎn)，采用自清理作用強(qiáng)的雙軸槳葉干燥烘干機(jī)對(duì)PIA進(jìn)行預(yù)干燥，在預(yù)干燥階段徹底解決粘壁問(wèn)題，其工藝流程如圖3所示。
3.2槳葉干燥烘干機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)
    盤(pán)式槳葉干燥烘干機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4。
    將槳葉干燥烘干機(jī)的楔形葉片改為圓盤(pán)式葉片，形成專利型PIA專用圓盤(pán)式槳葉干燥烘干機(jī)，與楔形葉片的槳葉干燥烘干機(jī)比較，其優(yōu)點(diǎn)是：
  a．槳葉干燥烘干機(jī)采用圓盤(pán)式葉片，單位體積的傳熱面積增加，干燥能力提高，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。
    b．槳葉干燥烘干機(jī)采用圓盤(pán)式葉片，焊縫數(shù)量和焊縫腐蝕量減少，能使PIA中的鐵離子含量隨之減少；而且圓盤(pán)面圓滑過(guò)渡，減少PIA物料在葉片上的掛壁，改善了物料的粘壁和抱軸。圓盤(pán)式葉片結(jié)構(gòu)與楔形葉片結(jié)構(gòu)如圖5所示。
    c．槳葉干燥烘干機(jī)采用圓盤(pán)式葉片，PIA物料在干燥的過(guò)程中被不停地?cái)嚢�、混合、加熱和干燥，�?qiáng)化了傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，干燥效率很高。
    d．槳葉干燥烘干機(jī)采用圓盤(pán)式葉片，PIA物料在設(shè)備內(nèi)被兩根熱軸擠壓、攪拌，物料無(wú)法附著在干燥烘干機(jī)熱壁、軸及葉片上，保證了物料通暢，消除了物料堵塞現(xiàn)象，避免了堿洗，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了費(fèi)用，消除了由于堿洗導(dǎo)致的裝置停車(chē)而產(chǎn)生的損失，大大降低了裝置的運(yùn)行費(fèi)用。
4、應(yīng)用效果
    燕山分公司原30kt/a PIA裝置氧化單元的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)的堿洗周期約為10天，每次因堿洗停車(chē)的損失近20萬(wàn)元，1年大概堿洗20次，直接經(jīng)濟(jì)損失約500萬(wàn)元。槳葉．蒸汽管回轉(zhuǎn)組合干燥技術(shù)在PIA裝置氧化單元干燥系統(tǒng)的成功應(yīng)用，滿足了生產(chǎn)要求。運(yùn)行1年多未堿洗，僅此一項(xiàng)每年可節(jié)約費(fèi)用約500萬(wàn)元。同時(shí)，槳葉干燥烘干機(jī)堿洗次數(shù)減少可減輕設(shè)備的堿洗腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
5、結(jié)束語(yǔ)
    目前國(guó)內(nèi)PIA市場(chǎng)的供應(yīng)約有40%出自燕山分公司，60%從國(guó)外進(jìn)口。如今燕山分公司的PIA銷量和國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量都以30%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。PIA在PET等聚酯上的應(yīng)用，對(duì)PIA的需求有更大的增長(zhǎng)動(dòng)力。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年我國(guó)PIA消費(fèi)量將達(dá)到95 kt/a，該項(xiàng)目可應(yīng)用于新建PIA裝置或?qū)ΜF(xiàn)有裝置的進(jìn)一步擴(kuò)能改造。槳葉-蒸汽管回轉(zhuǎn)組合干燥技術(shù)獲得燕山分公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并申報(bào)2009年中石化科技進(jìn)步獎(jiǎng)，技術(shù)科學(xué)可靠，具有廣闊的應(yīng)用前景。