1、装置概要和存在问题1997年燕山分公司将30kt/a PTA装置改造为PIA装置，改造后的氧化单元干燥设备仍采用PTA装置的蒸汽管回转干燥烘干机，PIA与PTA虽然生产工艺有相似性，但物性上还是有差异，尤其是相同湿含量的PIA粘性比PTA粘性大很多，当蒸汽管回转干燥烘干机连续运行10天左右，PIA湿物料就无法进入蒸汽管回转干燥烘干机，同时PIA湿物料中蒸发出来的水、醋酸等湿分也无法自蒸汽管回转干燥烘干机中排出，此时蒸汽管回转干燥烘干机必需停机碱洗，而碱洗频繁严重地影响了装置的正常生产，30码期期必中生产销售木屑颗粒机、木屑锯末烘干机等生物质燃料成型、锯末木屑烘干机械设备。
2005年燕山分公司委托成达工程公司对其蒸汽管回转干燥烘干机进行改造，方案是将蒸汽管回转干燥烘干机的内管变小（即扩大管柬与管束之间距离），实施后PIA的干燥效果没有得到实质性改善，因而蒸汽管回转干燥烘干机的严重堵料、频繁碱洗成为制约PIA装置正常生产的瓶颈。在2006年，中国石油化工股份有限公司科技部委托天华院，以燕山分公司30kUa PIA装置氧化单元蒸汽管回转干燥烘干机改造项目为依托，对其进行科技攻关。
对用于相似物料如CTA、PTA的在役干燥设备的调研结果显示，CTA、PTA干燥采用两种类型的热传导型设备：一类是桨叶干燥烘干机（单轴或多轴式），另一类是蒸汽管回转干燥烘干机，其中后者数量居多。对PIA物料定性分析显示相同湿含量的PIA比CTA、PTA粘性大很多。因此，改造现有蒸汽管回转干燥烘干机或新上桨叶于燥机都存在技术风险，PIA采用何种干燥方法需进行深入细致的试验研究，以确定其干燥方案。
2、试验研究
为考察PIA采用桨叶干燥烘干机和蒸汽管回转干燥烘干机的可行性，受燕山分公司的委托，天华院进行了系统的试验研究。
2.1桨叶干燥烘干机试验
桨叶干燥烘干机的试验流程图如图l所示。来自电加热锅炉且压力为0.3MPa的饱和蒸汽通过蒸汽流量计计量后，进入桨叶干燥烘干机的轴、叶片及夹套内，把称重的PIA湿物料连续均匀地加入桨叶干燥烘干机内，通过轴、叶片及夹套间接加热。PIA物料中的水、醋酸等湿分蒸发，蒸发湿分通过湿式洗涤后经引风机排出，干燥后PIA物料从出口排出。试验过程中，桨叶干燥烘干机的转速变频控制，并按时间间隔记录温度、压力、湿含量等数据。
桨叶干燥烘干机试验参数如下：
型号JG-3
材料304
外形尺寸3200mm×500mm X1140mm
处理能力最小值／最大值／设计值50/300/
350kg/h
传热面积3m2
壳程设计温度150c
管程设计温度 180qC
壳程设计压力 常压
管程设计压力0.5MPa
传动功率5.5kW
2.2蒸汽管回转干燥烘干机
试验流程图如图2所示。来自电加热锅炉且压力为0. 3MPa的饱和蒸汽通过蒸汽流量计计量后，进入蒸汽管回转干燥烘干机的加热管内，把称重的PIA湿物料连续均匀地加入蒸汽管回转干燥烘干机内，通过加热管间接加热。PIA物料中的水、醋酸等湿分蒸发，蒸发湿分通过湿式洗涤后经引风机排出，干燥后PIA物料从出口排出。试验过程中，蒸汽管回转干燥烘干机的转速变频控制，并按时间间隔记录温度，压力、湿含量等数据。
蒸汽管回转干燥烘干机试验参数如下：
型号HG-9
材料304
外形尺寸6300mm×970mm×950mm
处理能力最小值／最大值／设计值50/300/
350kg/h
传热面积9m2
壳程设计温度150℃
管程设计温度18℃
壳程设计压力 常压
管程设计压力1.0MPa
传动功率5,5kW
2.3试验方案
笔者所进行的试验有4项。
2.3.1探索性试验
首先进行桨叶干燥烘干机和蒸汽管回转干燥烘干机的探索性试验。通过PIA物料在两种干燥烘干机中的运动状态发现：桨叶干燥烘干机的啮合式双轴搅拌结构对粘性大的PIA物料有自清理作用，在轴及叶片上不粘附物料；蒸汽管回转干燥烘干机的管柬及抄板对PIA物料没有自清理作用，在管束上（尤其进口段）容易粘附物料。结果表明：在防粘壁／防堵料上，桨叶干燥烘干机优于蒸汽管回转干燥烘干机。
2.3.2桨叶干燥极端工况的试验
通过观察PIA装置蒸汽管回转干燥烘干机的运行状况发现：正常湿含量15%的PIA粘壁在设备内是一个逐步累积过程，短期的试验无法考察粘壁现象，因此为试验方便和更实际的观测粘壁现象，采用高湿含量的PIA湿物料进行试验，间接验证桨叶干燥烘干机的粘壁情况。
2.3.3桨叶干燥的优化试验
通过改变桨叶干燥烘干机的转速、加料量、进口湿含量等参数，考察产品湿含量的变化，以确定桨叶干燥烘干机干燥PIA的可控性和最佳参数。
2.3.4桨叶·蒸汽管回转两级定性试验
在桨叶干燥优化试验的基础上，把桨叶干燥烘干机出口湿含量高的PIA物料再加入到蒸汽管回转干燥烘干机内，验证蒸汽管回转干燥烘干机的可控性和最佳参数。
2.4试验结果和分析
干燥试验结果见表l。
从表l可看出，PIA湿物料在浆叶干燥烘干机中连续运行正常，具有很强的适应性；通过桨叶干燥烘干机的自清理作用，能够彻底解决堵料问题。
3、方案确定
3.1工艺流程
保留蒸汽管回转干燥烘干机，增加桨叶预干燥，形成具有自主知识产权的工艺流程。该流程由天华院与燕山分公司联合申报发明专利，特点是针对PIA前期干燥粘壁缺点，采用自清理作用强的双轴桨叶干燥烘干机对PIA进行预干燥，在预干燥阶段彻底解决粘壁问题，其工艺流程如图3所示。
3.2桨叶干燥烘干机设备结构
盘式桨叶干燥烘干机的设备结构示意图见图4。
将桨叶干燥烘干机的楔形叶片改为圆盘式叶片，形成专利型PIA专用圆盘式桨叶干燥烘干机，与楔形叶片的桨叶干燥烘干机比较，其优点是：
a．桨叶干燥烘干机采用圆盘式叶片，单位体积的传热面积增加，干燥能力提高，设备结构紧凑。
b．桨叶干燥烘干机采用圆盘式叶片，焊缝数量和焊缝腐蚀量减少，能使PIA中的铁离子含量随之减少；而且圆盘面圆滑过渡，减少PIA物料在叶片上的挂壁，改善了物料的粘壁和抱轴。圆盘式叶片结构与楔形叶片结构如图5所示。
c．桨叶干燥烘干机采用圆盘式叶片，PIA物料在干燥的过程中被不停地搅拌、混合、加热和干燥，强化了传热和传质过程，干燥效率很高。
d．桨叶干燥烘干机采用圆盘式叶片，PIA物料在设备内被两根热轴挤压、搅拌，物料无法附着在干燥烘干机热壁、轴及叶片上，保证了物料通畅，消除了物料堵塞现象，避免了碱洗，降低了劳动强度，节约了费用，消除了由于碱洗导致的装置停车而产生的损失，大大降低了装置的运行费用。
4、应用效果
燕山分公司原30kt/a PIA装置氧化单元的蒸汽管回转干燥烘干机的碱洗周期约为10天，每次因碱洗停车的损失近20万元，1年大概碱洗20次，直接经济损失约500万元。桨叶．蒸汽管回转组合干燥技术在PIA装置氧化单元干燥系统的成功应用，满足了生产要求。运行1年多未碱洗，仅此一项每年可节约费用约500万元。同时，桨叶干燥烘干机碱洗次数减少可减轻设备的碱洗腐蚀，延长了设备寿命，减轻了工人的劳动强度。
5、结束语
目前国内PIA市场的供应约有40%出自燕山分公司，60%从国外进口。如今燕山分公司的PIA销量和国内总消费量都以30%的年增长率增长。PIA在PET等聚酯上的应用，对PIA的需求有更大的增长动力。据预测，到2010年我国PIA消费量将达到95 kt/a，该项目可应用于新建PIA装置或对现有装置的进一步扩能改造。桨叶-蒸汽管回转组合干燥技术获得燕山分公司科技进步一等奖，并申报2009年中石化科技进步奖，技术科学可靠，具有广阔的应用前景。
