潘 峰

(中國石油化工集團有限公司物資裝備部，北京 100728)

圖1 干燥機結構

某石化公司30萬t/a PTA裝置的列管式干燥機由日本三井造船制造，是烘干成PTA成品最為關鍵的設備。自裝置開車以來，該設備在運行過程中經常出現(xiàn)筒體干燥過程積料、下料不暢停機以及干燥機下料端進汽疏水“R”管和中心管嚴重變形造成停機現(xiàn)象；筒體、管束和隔板局部點狀和片狀腐蝕嚴重，嚴重威脅設備的安全運行。本文針對運行過程中出現(xiàn)的問題，從工藝、設備結構和操作等方面進行剖析， 找出了問題根源并提出具體解決措施，確保干燥機長周期穩(wěn)定運行，為裝置的持續(xù)創(chuàng)效提供了基礎條件。

1 干燥機結構及工況

PTA裝置PM-404干燥機，型式為回轉式列管干燥機，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。筒體材質為SM400B+SUS329J4L LLAD(襯雙相不銹鋼)，列管材質為SUS316LTP-S不銹鋼。干燥機結構見圖1。

干燥機的參數(shù)詳見表1。

表1 干燥機參數(shù)

其正常負荷為32～38 t/h，一般保持在35 t/h 以上。

2 干燥機存在問題及原因分析

2.1 干燥機積料的原因分析

根據(jù)干燥機的運行記錄，發(fā)現(xiàn)引起積料的因素很多，如干燥機蒸汽能力不足、列管泄漏、下料濕含量超標、筒體抽氣不穩(wěn)定、下料口堵塞、進料端的敲擊器(3排18個)失效、轉閥反堵及下料串氣導致筒體結壁積料、下料不暢等，導致其運行期間發(fā)生多次需堿洗并停機清理積料的情況。通過對上述原因進行分析，發(fā)現(xiàn)物料分離的離心機、旋轉真空過濾機(簡稱RVF)和干燥機本體的影響因素(見表2)對積料影響非常大。

表2 干燥機積料的影響因素

2.1.1 離心機的影響因素分析

離心機對干燥機影響相對較小。離心機的作用主要是固液分離，即通過離心力將母液與物料進行分離。其主要控制點有二：

一是離心機本身的振動要控制在80 mm/s以下，保證離心機正常運行，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。由于與物料同時進入離心機的還有打漿酸溶不掉的反應副產物，這些物質粘性較大，分離困難，不及時堿洗，都會造成離心機速度振幅偏高，因此經常需要停機檢修。離心機頻繁檢修造成干燥機進料間斷，使其濕含量波動加大。

2.1.2 旋轉真空過濾機的影響因素分析

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

2) RVF漂洗酸量的影響。在RVF的頂部有噴嘴對濾布上的濾餅進行漂洗酸洗，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與濾液罐(FI-1312)出口流量的增加量一致，但實際操作中FI-1312增加量常常小于漂洗酸的增加量，有一部分漂洗酸會直接隨下料進入到干燥機當中，無形中增加了干燥機的負荷。圖2為RVF旋轉真空過濾機(FC-1308)工作原理。

圖2 RVF旋轉真空過濾機工作原理

2.1.3 干燥機對積料的影響因素分析

1) 蒸汽壓力對干燥的影響。干燥機列管加熱介質是蒸汽。蒸汽壓力應保持在0.29～0.75 MPa，低于下限會影響加熱的效果，而高于上限不僅浪費蒸汽，而且長時間運行還會對蒸汽列管造成腐蝕。蒸汽壓力過高還會造成溫度過高，使得物料雜質沒有及時蒸發(fā)被酸氣帶走而迅速在列管上結壁。

2) 循環(huán)氮氣對干燥的影響。干燥機加熱蒸出的酸氣由循環(huán)氮氣攜帶與物料逆向流動，通過RVF下料口去干燥機氮氣洗滌塔進行洗滌。循環(huán)氣量越大，帶走酸氣的越多，但同時夾帶的塔物料也就越多，時間一長就會掛壁積累，導致RVF下料方箱堵塞，影響RVF下料，也可能造成洗滌塔過載或堵塞塔盤。循環(huán)氣量小則無法達到載酸效果，使得干燥機下料濕含量增加，導致物料凝結、筒內積料。干燥機循環(huán)氮氣量與濕含量的關系見圖3。

3) 干燥機主體敲擊器的影響。在干燥機主體臨近RVF下料側有3排共18個球敲擊器，伴隨干燥機的旋轉對干燥機本體進行敲擊，防止物料在內壁上粘結。敲擊器損壞率達到62%，常常起不到敲擊筒體，振落結壁物料的作用。下料端的物料濕含量是最高的，所以掛壁現(xiàn)象也是最嚴重的，如若無法第一時間震掉粘結在壁上的物料，很容易在干燥機內壁與攪籠上結塊，造成攪籠電流升高，時間一長便影響干燥機干燥效果，導致惡性循環(huán)。

圖3 干燥機循環(huán)氮氣量與濕含量的關系

4) 干燥機風送流量與風送壓力的影響。干燥機下料通過風送到TTK-400(中間料倉)。風送壓力在120 kPa 左右。若風送流量過低， 則會使得物料無法正常送出， 堆積在風送管線內造成堵塞； 若太高， 則會在下料處形成氣托， 影響下料。

5) 轉閥漏氣量對干燥機的影響。干燥機轉閥利用氮氣進行密封，由于轉閥轉子與殼體之間存在縫隙，所以會有氮氣竄入系統(tǒng)內部，使轉閥壓力升高、下料阻力增大，時間一長就會積料。

6) 干燥機列管結構對干燥機的影響。從設備結構角度來看，CTA干燥機為3層加熱蒸汽列管，列管分布過于密集且列管之間縫隙較小，影響物料在干燥機內部流通，在干燥機臨近“R”管處設有擋料環(huán)，提高了干燥機料位，造成物料流通不暢，積料影響后續(xù)進料的干燥效果。

2.2 干燥機下料端進汽疏水“R”管變形及中心管嚴重變形

干燥機在正常進料運行時， 曾出現(xiàn)主體(驅動筒體)電機電流瞬間達到160 A(主體電機為160 kW，保護電流設定為234 A， 正常電流120 A)的現(xiàn)象， 立即對相關參數(shù)進行檢查。此時干燥機內壓迅速升高?，F(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)， 下料部位的旋轉接頭有蒸汽泄漏。在退料過程中， 發(fā)現(xiàn)干燥機風送壓力低， 進一步檢查發(fā)現(xiàn)下料短節(jié)堵塞， 工藝處理過程中又發(fā)現(xiàn)下料濕含量極高， 說明干燥機已經沒有干燥的能力。通過調取操作數(shù)據(jù)曲線、電流運行曲線并結合現(xiàn)場故障現(xiàn)象進一步分析， 判斷干燥機內部出料部位的列管出現(xiàn)了泄漏。在精制單元的干燥機進行解體檢查時， 發(fā)現(xiàn)干燥機下料端進汽疏水“R”管及中心管嚴重變形(見圖4)， 證明判斷是正確的, 分析原因如下：

圖4 干燥機下料端進汽疏水“R”管及中心管變形情況

1) 直接原因為干燥機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、強度變差、傳遞扭矩時失穩(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”管實側厚度為4.2 mm，原設計為5 mm；4″ “R”管實側厚度為3.8 mm，原設計為5 mm)，支撐強度不足，導致薄弱部位出現(xiàn)變形。傳遞扭矩時失穩(wěn)，最終引起“R”管及中心管變形。

3) 下料中心管組件存在設計缺陷,中心管完全靠6根“R”管傳遞扭力，出現(xiàn)下料不暢時支撐強度不足，導致“R”管及中心管變形。

4) 對干燥機內部接管測厚監(jiān)測部位有遺漏存在管理不到位的問題，特別是蒸汽和冷凝液進、出的“R”管在端頭位置，存在沖刷減薄現(xiàn)象更應列為重點監(jiān)測對象。

5) PM-404干燥機已經運行19年，對于設備運行狀況沒有一個整體的評估，預判不足，設備故障應急預案準備不充分。

6) 每次計劃停車檢修時，雖然都將干燥機內部的列管和筒壁作為重點部位進行厚度檢測，但是對于“R”管等其他部位的檢測有遺漏，設備管理存在“不嚴、不實、不細”的問題。

2.3 PTA干燥機筒體腐蝕嚴重

2.3.1 筒體腐蝕位置及原因

回轉蒸汽列管式干燥機的結構及腐蝕位置見圖5，腐蝕照片見圖6和圖7。

圖5 干燥機腐蝕位置示意

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2 mm

筒體相對水平面略呈傾斜并以一定轉速向某固定方向旋轉。PTA濕物料由進料螺旋輸送機送入筒體；隨著筒體轉動，濕物料受重力作用運行至較低一端，同時直接與筒體內部蒸汽列管接觸，溶劑被加熱蒸發(fā)。為加速干燥過程，出料端連續(xù)排氣，將蒸發(fā)的溶劑帶走【1】。由于濕物料介質中有含溴醋酸，因此使得PTA干燥機不銹鋼筒體內襯板局部遭受嚴重腐蝕。

2.3.2 筒體腐蝕的原因分析

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

2) 漿狀物料粘附于筒體，為垢下腐蝕創(chuàng)造了條件(見圖8)。

3) 壁溫低于列管溫度，產生電位差，使筒壁及連接件成為陽極。

如表1所示，實際干燥機列管的工作溫度為進口145～150 ℃，出口140 ℃。列管表面基本無腐蝕。說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，腐蝕介質成分濃縮富集，因此腐蝕嚴重。

圖8 筒體上粘附有濕物料

3 改進措施

3.1 治理干燥機積料對策

1) 強化對離心機的檢修維護，從檢修質量上把關，確保轉鼓和螺旋的配合精度；每次檢修對轉鼓和螺旋進行動平衡試驗，減少機組的檢修頻次，把上游濕物料持續(xù)供給的周期延長。

2) 嚴格控制RVF的下料的濕含量在標準以內， 減輕干燥機的蒸發(fā)負荷。漂洗酸的添加， 必須進行精細化管理， 做到既滿足工藝要求又不過量。對于RVF的工作狀態(tài)加強關注， 制定合理的堿洗RVF的流程， 將RVF的轉速控制在1.6 r/min 以下，并使?jié){罐的液位勻速緩降，以此來控制RVF的下料量。

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

4) 控制循環(huán)氮氣量，做到既不夾帶料又能把酸氣帶出，避免過濾機下料口堵塞。

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

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

7) 對于干燥機循環(huán)氮氣流量的調節(jié)，首先要保持干燥機主體電流的穩(wěn)定，然后分階段提高循環(huán)氮氣流量并觀察干燥機與洗滌塔連接處的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)有物料結壁，需人工進行敲打并降低循環(huán)氣量到上一個穩(wěn)定點，并根據(jù)情況調整循環(huán)氮氣量，使干燥機狀態(tài)保持穩(wěn)定、良好運轉。對干燥機內部結構進行微調，拆去靠近“R”管處的擋料環(huán)內圈，降低干燥機料位。

3.2 干燥機下料端進汽疏水“R”管及中心管更新

由于干燥機下料端進汽疏水“R”管及中心管出現(xiàn)嚴重變形問題的主要原因就是“漏檢”，為了使裝置上已經使用19年左右的設備能夠安全、穩(wěn)定運行，需要進行全風險評估，把可能的部位全部列入監(jiān)測評估范疇。

1) 利用每年的計劃檢修，對干燥機列管進行打壓、列管測厚檢查，薄弱部位著色檢查，避免列管出現(xiàn)泄漏。

2) 委托專業(yè)院所每次檢修時對干燥機進行腐蝕調查，重點檢查“R”管及列管的腐蝕及減薄情況，并根據(jù)檢測結果合理安排檢修。

3) 與干燥機制造商進行技術交流，根據(jù)干燥機使用出現(xiàn)的問題對下料端進行改造，消除設計缺陷。

4) 利用每次停車機會對干燥機運轉部件的內部進行深度檢查、確認。

3.3 干燥機筒體腐蝕治理措施

3.3.1 抑制局部漏點腐蝕

針對干燥機筒體腐蝕，目前國內普遍采取的方法是整機更換、局部挖補、加襯板。如進行整機更換，投入至少2 000萬元以上，給企業(yè)帶來很大的經濟負擔；而局部挖補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、檢修費用大。經過比較分析，對筒體腐蝕嚴重部位采用局部提高溫度、抑制腐蝕的方法，具有費用低、速度快、易于實施等特點。

3.3.2 提高筒體局部溫度，減少露點腐蝕【2】

加熱熱源的特性直接影響干燥機殼體溫度能否達到所需的溫度，是加熱裝置的主要設計參數(shù)，所以確定適當?shù)臒嵩礈囟仁羌訜嵫b置有效運行的關鍵。經過腐蝕激勵的分析，采用盤管局部加熱干燥機殼體的方法，將筒壁溫度加熱至高于物料溫度而使其不會形成露點凝結。但應用該方法時應注意加熱熱源溫度不能過高，必須保證殼體材質的強度要求，即最高工作溫度必須低于設計溫度(150 ℃)。加熱熱源的溫度選擇受多個因素影響，考慮熱源盤管加熱干燥機筒壁的傳熱模式以及PTA裝置實際情況，采用180 ℃的蒸汽冷凝液作為加熱熱源。

4 結語

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