PTA裝置干燥機(jī)存在問(wèn)題及長(zhǎng)周期運(yùn)行對(duì)策

潘 峰

(中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司物資裝備部，北京 100728)

圖1 干燥機(jī)結(jié)構(gòu)

某石化公司30萬(wàn)t/a PTA裝置的列管式干燥機(jī)由日本三井造船制造，是烘干成PTA成品最為關(guān)鍵的設(shè)備。自裝置開(kāi)車(chē)以來(lái)，該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)筒體干燥過(guò)程積料、下料不暢停機(jī)以及干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管和中心管?chē)?yán)重變形造成停機(jī)現(xiàn)象；筒體、管束和隔板局部點(diǎn)狀和片狀腐蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。本文針對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作等方面進(jìn)行剖析， 找出了問(wèn)題根源并提出具體解決措施，確保干燥機(jī)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，為裝置的持續(xù)創(chuàng)效提供了基礎(chǔ)條件。

1 干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及工況

PTA裝置PM-404干燥機(jī)，型式為回轉(zhuǎn)式列管干燥機(jī)，規(guī)格為3 100 mm×24 200 mm×(14+2)mm，筒體共分8節(jié)，主要作用是干燥PTA物料。筒體材質(zhì)為SM400B+SUS329J4L LLAD(襯雙相不銹鋼)，列管材質(zhì)為SUS316LTP-S不銹鋼。干燥機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

干燥機(jī)的參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 干燥機(jī)參數(shù)

其正常負(fù)荷為32～38 t/h，一般保持在35 t/h 以上。

2 干燥機(jī)存在問(wèn)題及原因分析

2.1 干燥機(jī)積料的原因分析

根據(jù)干燥機(jī)的運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)引起積料的因素很多，如干燥機(jī)蒸汽能力不足、列管泄漏、下料濕含量超標(biāo)、筒體抽氣不穩(wěn)定、下料口堵塞、進(jìn)料端的敲擊器(3排18個(gè))失效、轉(zhuǎn)閥反堵及下料串氣導(dǎo)致筒體結(jié)壁積料、下料不暢等，導(dǎo)致其運(yùn)行期間發(fā)生多次需堿洗并停機(jī)清理積料的情況。通過(guò)對(duì)上述原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)物料分離的離心機(jī)、旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)RVF)和干燥機(jī)本體的影響因素(見(jiàn)表2)對(duì)積料影響非常大。

表2 干燥機(jī)積料的影響因素

2.1.1 離心機(jī)的影響因素分析

離心機(jī)對(duì)干燥機(jī)影響相對(duì)較小。離心機(jī)的作用主要是固液分離，即通過(guò)離心力將母液與物料進(jìn)行分離。其主要控制點(diǎn)有二：

一是離心機(jī)本身的振動(dòng)要控制在80 mm/s以下，保證離心機(jī)正常運(yùn)行，確保物料分離和母液排出；

二是打漿酸和物料配比充分，確保 PT 酸完全溶解到母液中。由于與物料同時(shí)進(jìn)入離心機(jī)的還有打漿酸溶不掉的反應(yīng)副產(chǎn)物，這些物質(zhì)粘性較大，分離困難，不及時(shí)堿洗，都會(huì)造成離心機(jī)速度振幅偏高，因此經(jīng)常需要停機(jī)檢修。離心機(jī)頻繁檢修造成干燥機(jī)進(jìn)料間斷，使其濕含量波動(dòng)加大。

2.1.2 旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的影響因素分析

1) RVF下料濕含量的影響。當(dāng)RVF的進(jìn)料堰板高度一定時(shí)， RVF抽取濾液的能力是一定的，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速提升時(shí)，處理的濕料就會(huì)增加，導(dǎo)致下料濕含量增加。CTA氧化單元規(guī)定操作時(shí)下料濕含量為20%以下，而實(shí)際經(jīng)常在22%左右；PTA加氫精制單元規(guī)定操作時(shí)下料濕含量為10%以下，而實(shí)際經(jīng)常在12%左右。下料濕含量的增加導(dǎo)致干燥機(jī)干燥能力不足。

2) RVF漂洗酸量的影響。在RVF的頂部有噴嘴對(duì)濾布上的濾餅進(jìn)行漂洗酸洗，其主要用途是回收濾餅中的鈷錳催化劑。理論上增加的漂洗酸量應(yīng)與濾液罐(FI-1312)出口流量的增加量一致，但實(shí)際操作中FI-1312增加量常常小于漂洗酸的增加量，有一部分漂洗酸會(huì)直接隨下料進(jìn)入到干燥機(jī)當(dāng)中，無(wú)形中增加了干燥機(jī)的負(fù)荷。圖2為RVF旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)(FC-1308)工作原理。

圖2 RVF旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)工作原理

2.1.3 干燥機(jī)對(duì)積料的影響因素分析

1) 蒸汽壓力對(duì)干燥的影響。干燥機(jī)列管加熱介質(zhì)是蒸汽。蒸汽壓力應(yīng)保持在0.29～0.75 MPa，低于下限會(huì)影響加熱的效果，而高于上限不僅浪費(fèi)蒸汽，而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還會(huì)對(duì)蒸汽列管造成腐蝕。蒸汽壓力過(guò)高還會(huì)造成溫度過(guò)高，使得物料雜質(zhì)沒(méi)有及時(shí)蒸發(fā)被酸氣帶走而迅速在列管上結(jié)壁。

2) 循環(huán)氮?dú)鈱?duì)干燥的影響。干燥機(jī)加熱蒸出的酸氣由循環(huán)氮?dú)鈹y帶與物料逆向流動(dòng)，通過(guò)RVF下料口去干燥機(jī)氮?dú)庀礈焖M(jìn)行洗滌。循環(huán)氣量越大，帶走酸氣的越多，但同時(shí)夾帶的塔物料也就越多，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)掛壁積累，導(dǎo)致RVF下料方箱堵塞，影響RVF下料，也可能造成洗滌塔過(guò)載或堵塞塔盤(pán)。循環(huán)氣量小則無(wú)法達(dá)到載酸效果，使得干燥機(jī)下料濕含量增加，導(dǎo)致物料凝結(jié)、筒內(nèi)積料。干燥機(jī)循環(huán)氮?dú)饬颗c濕含量的關(guān)系見(jiàn)圖3。

3) 干燥機(jī)主體敲擊器的影響。在干燥機(jī)主體臨近RVF下料側(cè)有3排共18個(gè)球敲擊器，伴隨干燥機(jī)的旋轉(zhuǎn)對(duì)干燥機(jī)本體進(jìn)行敲擊，防止物料在內(nèi)壁上粘結(jié)。敲擊器損壞率達(dá)到62%，常常起不到敲擊筒體，振落結(jié)壁物料的作用。下料端的物料濕含量是最高的，所以?huà)毂诂F(xiàn)象也是最嚴(yán)重的，如若無(wú)法第一時(shí)間震掉粘結(jié)在壁上的物料，很容易在干燥機(jī)內(nèi)壁與攪籠上結(jié)塊，造成攪籠電流升高，時(shí)間一長(zhǎng)便影響干燥機(jī)干燥效果，導(dǎo)致惡性循環(huán)。

圖3 干燥機(jī)循環(huán)氮?dú)饬颗c濕含量的關(guān)系

4) 干燥機(jī)風(fēng)送流量與風(fēng)送壓力的影響。干燥機(jī)下料通過(guò)風(fēng)送到TTK-400(中間料倉(cāng))。風(fēng)送壓力在120 kPa 左右。若風(fēng)送流量過(guò)低， 則會(huì)使得物料無(wú)法正常送出， 堆積在風(fēng)送管線(xiàn)內(nèi)造成堵塞； 若太高， 則會(huì)在下料處形成氣托， 影響下料。

5) 轉(zhuǎn)閥漏氣量對(duì)干燥機(jī)的影響。干燥機(jī)轉(zhuǎn)閥利用氮?dú)膺M(jìn)行密封，由于轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子與殼體之間存在縫隙，所以會(huì)有氮?dú)飧Z入系統(tǒng)內(nèi)部，使轉(zhuǎn)閥壓力升高、下料阻力增大，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)積料。

6) 干燥機(jī)列管結(jié)構(gòu)對(duì)干燥機(jī)的影響。從設(shè)備結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，CTA干燥機(jī)為3層加熱蒸汽列管，列管分布過(guò)于密集且列管之間縫隙較小，影響物料在干燥機(jī)內(nèi)部流通，在干燥機(jī)臨近“R”管處設(shè)有擋料環(huán)，提高了干燥機(jī)料位，造成物料流通不暢，積料影響后續(xù)進(jìn)料的干燥效果。

2.2 干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管變形及中心管?chē)?yán)重變形

干燥機(jī)在正常進(jìn)料運(yùn)行時(shí)， 曾出現(xiàn)主體(驅(qū)動(dòng)筒體)電機(jī)電流瞬間達(dá)到160 A(主體電機(jī)為160 kW，保護(hù)電流設(shè)定為234 A， 正常電流120 A)的現(xiàn)象， 立即對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查。此時(shí)干燥機(jī)內(nèi)壓迅速升高。現(xiàn)場(chǎng)排查發(fā)現(xiàn)， 下料部位的旋轉(zhuǎn)接頭有蒸汽泄漏。在退料過(guò)程中， 發(fā)現(xiàn)干燥機(jī)風(fēng)送壓力低， 進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)下料短節(jié)堵塞， 工藝處理過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)下料濕含量極高， 說(shuō)明干燥機(jī)已經(jīng)沒(méi)有干燥的能力。通過(guò)調(diào)取操作數(shù)據(jù)曲線(xiàn)、電流運(yùn)行曲線(xiàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)故障現(xiàn)象進(jìn)一步分析， 判斷干燥機(jī)內(nèi)部出料部位的列管出現(xiàn)了泄漏。在精制單元的干燥機(jī)進(jìn)行解體檢查時(shí)， 發(fā)現(xiàn)干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管及中心管?chē)?yán)重變形(見(jiàn)圖4)， 證明判斷是正確的, 分析原因如下：

圖4 干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管及中心管變形情況

1) 直接原因?yàn)楦稍餀C(jī)出料端列管突然出現(xiàn)泄漏，物料“和泥”、下料不暢，造成中心軸所承受扭矩增大。而“R”管減薄、強(qiáng)度變差、傳遞扭矩時(shí)失穩(wěn)，最終引起“R”管及中心管變形。

2) “R”管有沖刷減薄現(xiàn)象(5″ “R”管實(shí)側(cè)厚度為4.2 mm，原設(shè)計(jì)為5 mm；4″ “R”管實(shí)側(cè)厚度為3.8 mm，原設(shè)計(jì)為5 mm)，支撐強(qiáng)度不足，導(dǎo)致薄弱部位出現(xiàn)變形。傳遞扭矩時(shí)失穩(wěn)，最終引起“R”管及中心管變形。

3) 下料中心管組件存在設(shè)計(jì)缺陷,中心管完全靠6根“R”管傳遞扭力，出現(xiàn)下料不暢時(shí)支撐強(qiáng)度不足，導(dǎo)致“R”管及中心管變形。

4) 對(duì)干燥機(jī)內(nèi)部接管測(cè)厚監(jiān)測(cè)部位有遺漏存在管理不到位的問(wèn)題，特別是蒸汽和冷凝液進(jìn)、出的“R”管在端頭位置，存在沖刷減薄現(xiàn)象更應(yīng)列為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。

5) PM-404干燥機(jī)已經(jīng)運(yùn)行19年，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀況沒(méi)有一個(gè)整體的評(píng)估，預(yù)判不足，設(shè)備故障應(yīng)急預(yù)案準(zhǔn)備不充分。

6) 每次計(jì)劃停車(chē)檢修時(shí)，雖然都將干燥機(jī)內(nèi)部的列管和筒壁作為重點(diǎn)部位進(jìn)行厚度檢測(cè)，但是對(duì)于“R”管等其他部位的檢測(cè)有遺漏，設(shè)備管理存在“不嚴(yán)、不實(shí)、不細(xì)”的問(wèn)題。

2.3 PTA干燥機(jī)筒體腐蝕嚴(yán)重

2.3.1 筒體腐蝕位置及原因

回轉(zhuǎn)蒸汽列管式干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)及腐蝕位置見(jiàn)圖5，腐蝕照片見(jiàn)圖6和圖7。

圖5 干燥機(jī)腐蝕位置示意

圖6 第五、六節(jié)筒體腐蝕

圖7 第五節(jié)第2道焊縫腐蝕深度超過(guò)2 mm

筒體相對(duì)水平面略呈傾斜并以一定轉(zhuǎn)速向某固定方向旋轉(zhuǎn)。PTA濕物料由進(jìn)料螺旋輸送機(jī)送入筒體；隨著筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，濕物料受重力作用運(yùn)行至較低一端，同時(shí)直接與筒體內(nèi)部蒸汽列管接觸，溶劑被加熱蒸發(fā)。為加速干燥過(guò)程，出料端連續(xù)排氣，將蒸發(fā)的溶劑帶走【1】。由于濕物料介質(zhì)中有含溴醋酸，因此使得PTA干燥機(jī)不銹鋼筒體內(nèi)襯板局部遭受?chē)?yán)重腐蝕。

2.3.2 筒體腐蝕的原因分析

1) 干燥機(jī)的濕物料到達(dá)第五、六節(jié)筒體位置時(shí)，PTA濕物料的固液比接近25∶4，腐蝕介質(zhì)濃縮富集。

2) 漿狀物料粘附于筒體，為垢下腐蝕創(chuàng)造了條件(見(jiàn)圖8)。

3) 壁溫低于列管溫度，產(chǎn)生電位差，使筒壁及連接件成為陽(yáng)極。

如表1所示，實(shí)際干燥機(jī)列管的工作溫度為進(jìn)口145～150 ℃，出口140 ℃。列管表面基本無(wú)腐蝕。說(shuō)明列管在此工作溫度下，表面干燥，不粘料，因而不受腐蝕。

筒體工作溫度為進(jìn)口94～96 ℃，出口132～140 ℃；PTA出料溫度為142 ℃。而筒體整體分布有常濕區(qū)段(94～100 ℃)、半濕半干區(qū)段(100～125 ℃)、干燥區(qū)段(125～142 ℃左右)，其中第五、六節(jié)筒壁正好處于100 ℃左右的半濕半干區(qū)段，腐蝕介質(zhì)成分濃縮富集，因此腐蝕嚴(yán)重。

圖8 筒體上粘附有濕物料

3 改進(jìn)措施

3.1 治理干燥機(jī)積料對(duì)策

1) 強(qiáng)化對(duì)離心機(jī)的檢修維護(hù)，從檢修質(zhì)量上把關(guān)，確保轉(zhuǎn)鼓和螺旋的配合精度；每次檢修對(duì)轉(zhuǎn)鼓和螺旋進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，減少機(jī)組的檢修頻次，把上游濕物料持續(xù)供給的周期延長(zhǎng)。

2) 嚴(yán)格控制RVF的下料的濕含量在標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)， 減輕干燥機(jī)的蒸發(fā)負(fù)荷。漂洗酸的添加， 必須進(jìn)行精細(xì)化管理， 做到既滿(mǎn)足工藝要求又不過(guò)量。對(duì)于RVF的工作狀態(tài)加強(qiáng)關(guān)注， 制定合理的堿洗RVF的流程， 將RVF的轉(zhuǎn)速控制在1.6 r/min 以下，并使?jié){罐的液位勻速緩降，以此來(lái)控制RVF的下料量。

3) 控制干燥機(jī)所有的蒸汽壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)，確保干燥機(jī)的蒸發(fā)效果。

4) 控制循環(huán)氮?dú)饬浚龅郊炔粖A帶料又能把酸氣帶出，避免過(guò)濾機(jī)下料口堵塞。

5) 定期檢查、保養(yǎng)干燥機(jī)敲擊器，始終使其處于完好狀態(tài)，避免進(jìn)料端結(jié)壁。

6) 干燥機(jī)下料的風(fēng)送系統(tǒng)的風(fēng)壓要符合要求，這樣可以減少由于轉(zhuǎn)閥積料影響干燥機(jī)下料不暢而引起積料的現(xiàn)象，從而避免轉(zhuǎn)閥漏氣向上竄、反頂下料口的情況出現(xiàn)。

7) 對(duì)于干燥機(jī)循環(huán)氮?dú)饬髁康恼{(diào)節(jié)，首先要保持干燥機(jī)主體電流的穩(wěn)定，然后分階段提高循環(huán)氮?dú)饬髁坎⒂^(guān)察干燥機(jī)與洗滌塔連接處的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)有物料結(jié)壁，需人工進(jìn)行敲打并降低循環(huán)氣量到上一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，并根據(jù)情況調(diào)整循環(huán)氮?dú)饬浚垢稍餀C(jī)狀態(tài)保持穩(wěn)定、良好運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)干燥機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，拆去靠近“R”管處的擋料環(huán)內(nèi)圈，降低干燥機(jī)料位。

3.2 干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管及中心管更新

由于干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管及中心管出現(xiàn)嚴(yán)重變形問(wèn)題的主要原因就是“漏檢”，為了使裝置上已經(jīng)使用19年左右的設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，把可能的部位全部列入監(jiān)測(cè)評(píng)估范疇。

1) 利用每年的計(jì)劃?rùn)z修，對(duì)干燥機(jī)列管進(jìn)行打壓、列管測(cè)厚檢查，薄弱部位著色檢查，避免列管出現(xiàn)泄漏。

2) 委托專(zhuān)業(yè)院所每次檢修時(shí)對(duì)干燥機(jī)進(jìn)行腐蝕調(diào)查，重點(diǎn)檢查“R”管及列管的腐蝕及減薄情況，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果合理安排檢修。

3) 與干燥機(jī)制造商進(jìn)行技術(shù)交流，根據(jù)干燥機(jī)使用出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)下料端進(jìn)行改造，消除設(shè)計(jì)缺陷。

4) 利用每次停車(chē)機(jī)會(huì)對(duì)干燥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件的內(nèi)部進(jìn)行深度檢查、確認(rèn)。

3.3 干燥機(jī)筒體腐蝕治理措施

3.3.1 抑制局部漏點(diǎn)腐蝕

針對(duì)干燥機(jī)筒體腐蝕，目前國(guó)內(nèi)普遍采取的方法是整機(jī)更換、局部挖補(bǔ)、加襯板。如進(jìn)行整機(jī)更換，投入至少2 000萬(wàn)元以上，給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；而局部挖補(bǔ)和加襯板的方法則不僅需抽出列管增加檢修周期，而且施工要求高、檢修費(fèi)用大。經(jīng)過(guò)比較分析，對(duì)筒體腐蝕嚴(yán)重部位采用局部提高溫度、抑制腐蝕的方法，具有費(fèi)用低、速度快、易于實(shí)施等特點(diǎn)。

3.3.2 提高筒體局部溫度，減少露點(diǎn)腐蝕【2】

加熱熱源的特性直接影響干燥機(jī)殼體溫度能否達(dá)到所需的溫度，是加熱裝置的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，所以確定適當(dāng)?shù)臒嵩礈囟仁羌訜嵫b置有效運(yùn)行的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)腐蝕激勵(lì)的分析，采用盤(pán)管局部加熱干燥機(jī)殼體的方法，將筒壁溫度加熱至高于物料溫度而使其不會(huì)形成露點(diǎn)凝結(jié)。但應(yīng)用該方法時(shí)應(yīng)注意加熱熱源溫度不能過(guò)高，必須保證殼體材質(zhì)的強(qiáng)度要求，即最高工作溫度必須低于設(shè)計(jì)溫度(150 ℃)。加熱熱源的溫度選擇受多個(gè)因素影響，考慮熱源盤(pán)管加熱干燥機(jī)筒壁的傳熱模式以及PTA裝置實(shí)際情況，采用180 ℃的蒸汽冷凝液作為加熱熱源。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然影響干燥機(jī)積料的原因有很多， 但通過(guò)系統(tǒng)治理， 干燥機(jī)積料問(wèn)題得到了較理想的改善， 也積累了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。干燥機(jī)下料端進(jìn)汽疏水“R”管及中心管?chē)?yán)重變形問(wèn)題也給專(zhuān)業(yè)管理提出了一個(gè)重要課題， 并提醒管理者注意， 設(shè)備的檢驗(yàn)要全面， 不可遺漏， 否則將會(huì)造成較大的損失。腐蝕問(wèn)題是煉化設(shè)備普遍存在的問(wèn)題， 仍需加大研究的力度， 不斷找出新的防止腐蝕的方法， 確保煉化設(shè)備能夠安全、 環(huán)保、 穩(wěn)定、 創(chuàng)效地長(zhǎng)周期運(yùn)行。