1、裝置概要和存在問題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備仍采用PTA裝置的蒸汽管回轉干燥烘干機，PIA與PTA雖然生產工藝有相似性，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，當蒸汽管回轉干燥烘干機連續運行10天左右，PIA濕物料就無法進入蒸汽管回轉干燥烘干機，同時PIA濕物料中蒸發出來的水、醋酸等濕分也無法自蒸汽管回轉干燥烘干機中排出，此時蒸汽管回轉干燥烘干機必需停機堿洗，而堿洗頻繁嚴重地影響了裝置的正常生產，富通新能源生產銷售木屑顆粒機、木屑鋸末烘干機等生物質燃料成型、鋸末木屑烘干機械設備。
2005年燕山分公司委托成達工程公司對其蒸汽管回轉干燥烘干機進行改造，方案是將蒸汽管回轉干燥烘干機的內管變小（即擴大管柬與管束之間距離），實施后PIA的干燥效果沒有得到實質性改善，因而蒸汽管回轉干燥烘干機的嚴重堵料、頻繁堿洗成為制約PIA裝置正常生產的瓶頸。在2006年，中國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干燥烘干機改造項目為依托，對其進行科技攻關。
對用于相似物料如CTA、PTA的在役干燥設備的調研結果顯示，CTA、PTA干燥采用兩種類型的熱傳導型設備：一類是槳葉干燥烘干機（單軸或多軸式），另一類是蒸汽管回轉干燥烘干機，其中后者數量居多。對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，改造現有蒸汽管回轉干燥烘干機或新上槳葉于燥機都存在技術風險，PIA采用何種干燥方法需進行深入細致的試驗研究，以確定其干燥方案。
2、試驗研究
為考察PIA采用槳葉干燥烘干機和蒸汽管回轉干燥烘干機的可行性，受燕山分公司的委托，天華院進行了系統的試驗研究。
2.1槳葉干燥烘干機試驗
槳葉干燥烘干機的試驗流程圖如圖l所示。來自電加熱鍋爐且壓力為0.3MPa的飽和蒸汽通過蒸汽流量計計量后，進入槳葉干燥烘干機的軸、葉片及夾套內，把稱重的PIA濕物料連續均勻地加入槳葉干燥烘干機內，通過軸、葉片及夾套間接加熱。PIA物料中的水、醋酸等濕分蒸發，蒸發濕分通過濕式洗滌后經引風機排出，干燥后PIA物料從出口排出。試驗過程中，槳葉干燥烘干機的轉速變頻控制，并按時間間隔記錄溫度、壓力、濕含量等數據。
槳葉干燥烘干機試驗參數如下：
型號JG-3
材料304
外形尺寸3200mm×500mm X1140mm
處理能力最小值／最大值／設計值50/300/
350kg/h
傳熱面積3m2
殼程設計溫度150c
管程設計溫度 180qC
殼程設計壓力 常壓
管程設計壓力0.5MPa
傳動功率5.5kW
2.2蒸汽管回轉干燥烘干機
試驗流程圖如圖2所示。來自電加熱鍋爐且壓力為0. 3MPa的飽和蒸汽通過蒸汽流量計計量后，進入蒸汽管回轉干燥烘干機的加熱管內，把稱重的PIA濕物料連續均勻地加入蒸汽管回轉干燥烘干機內，通過加熱管間接加熱。PIA物料中的水、醋酸等濕分蒸發，蒸發濕分通過濕式洗滌后經引風機排出，干燥后PIA物料從出口排出。試驗過程中，蒸汽管回轉干燥烘干機的轉速變頻控制，并按時間間隔記錄溫度，壓力、濕含量等數據。
蒸汽管回轉干燥烘干機試驗參數如下：
型號HG-9
材料304
外形尺寸6300mm×970mm×950mm
處理能力最小值／最大值／設計值50/300/
350kg/h
傳熱面積9m2
殼程設計溫度150℃
管程設計溫度18℃
殼程設計壓力 常壓
管程設計壓力1.0MPa
傳動功率5,5kW
2.3試驗方案
筆者所進行的試驗有4項。
2.3.1探索性試驗
首先進行槳葉干燥烘干機和蒸汽管回轉干燥烘干機的探索性試驗。通過PIA物料在兩種干燥烘干機中的運動狀態發現：槳葉干燥烘干機的嚙合式雙軸攪拌結構對粘性大的PIA物料有自清理作用，在軸及葉片上不粘附物料；蒸汽管回轉干燥烘干機的管柬及抄板對PIA物料沒有自清理作用，在管束上（尤其進口段）容易粘附物料。結果表明：在防粘壁／防堵料上，槳葉干燥烘干機優于蒸汽管回轉干燥烘干機。
2.3.2槳葉干燥極端工況的試驗
通過觀察PIA裝置蒸汽管回轉干燥烘干機的運行狀況發現：正常濕含量15%的PIA粘壁在設備內是一個逐步累積過程，短期的試驗無法考察粘壁現象，因此為試驗方便和更實際的觀測粘壁現象，采用高濕含量的PIA濕物料進行試驗，間接驗證槳葉干燥烘干機的粘壁情況。
2.3.3槳葉干燥的優化試驗
通過改變槳葉干燥烘干機的轉速、加料量、進口濕含量等參數，考察產品濕含量的變化，以確定槳葉干燥烘干機干燥PIA的可控性和最佳參數。
2.3.4槳葉·蒸汽管回轉兩級定性試驗
在槳葉干燥優化試驗的基礎上，把槳葉干燥烘干機出口濕含量高的PIA物料再加入到蒸汽管回轉干燥烘干機內，驗證蒸汽管回轉干燥烘干機的可控性和最佳參數。
2.4試驗結果和分析
干燥試驗結果見表l。
從表l可看出，PIA濕物料在漿葉干燥烘干機中連續運行正常，具有很強的適應性；通過槳葉干燥烘干機的自清理作用，能夠徹底解決堵料問題。
3、方案確定
3.1工藝流程
保留蒸汽管回轉干燥烘干機，增加槳葉預干燥，形成具有自主知識產權的工藝流程。該流程由天華院與燕山分公司聯合申報發明專利，特點是針對PIA前期干燥粘壁缺點，采用自清理作用強的雙軸槳葉干燥烘干機對PIA進行預干燥，在預干燥階段徹底解決粘壁問題，其工藝流程如圖3所示。
3.2槳葉干燥烘干機設備結構
盤式槳葉干燥烘干機的設備結構示意圖見圖4。
將槳葉干燥烘干機的楔形葉片改為圓盤式葉片，形成專利型PIA專用圓盤式槳葉干燥烘干機，與楔形葉片的槳葉干燥烘干機比較，其優點是：
a．槳葉干燥烘干機采用圓盤式葉片，單位體積的傳熱面積增加，干燥能力提高，設備結構緊湊。
b．槳葉干燥烘干機采用圓盤式葉片，焊縫數量和焊縫腐蝕量減少，能使PIA中的鐵離子含量隨之減少；而且圓盤面圓滑過渡，減少PIA物料在葉片上的掛壁，改善了物料的粘壁和抱軸。圓盤式葉片結構與楔形葉片結構如圖5所示。
c．槳葉干燥烘干機采用圓盤式葉片，PIA物料在干燥的過程中被不停地攪拌、混合、加熱和干燥，強化了傳熱和傳質過程，干燥效率很高。
d．槳葉干燥烘干機采用圓盤式葉片，PIA物料在設備內被兩根熱軸擠壓、攪拌，物料無法附著在干燥烘干機熱壁、軸及葉片上，保證了物料通暢，消除了物料堵塞現象，避免了堿洗，降低了勞動強度，節約了費用，消除了由于堿洗導致的裝置停車而產生的損失，大大降低了裝置的運行費用。
4、應用效果
燕山分公司原30kt/a PIA裝置氧化單元的蒸汽管回轉干燥烘干機的堿洗周期約為10天，每次因堿洗停車的損失近20萬元，1年大概堿洗20次，直接經濟損失約500萬元。槳葉．蒸汽管回轉組合干燥技術在PIA裝置氧化單元干燥系統的成功應用，滿足了生產要求。運行1年多未堿洗，僅此一項每年可節約費用約500萬元。同時，槳葉干燥烘干機堿洗次數減少可減輕設備的堿洗腐蝕，延長了設備壽命，減輕了工人的勞動強度。
5、結束語
目前國內PIA市場的供應約有40%出自燕山分公司，60%從國外進口。如今燕山分公司的PIA銷量和國內總消費量都以30%的年增長率增長。PIA在PET等聚酯上的應用，對PIA的需求有更大的增長動力。據預測，到2010年我國PIA消費量將達到95 kt/a，該項目可應用于新建PIA裝置或對現有裝置的進一步擴能改造。槳葉-蒸汽管回轉組合干燥技術獲得燕山分公司科技進步一等獎，并申報2009年中石化科技進步獎，技術科學可靠，具有廣闊的應用前景。
