PIA是化纖工業的重要添加劑，主要用于生產不飽和聚酯樹脂的中間體。目前國內市場的PIA約有40%產自于中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司（以下簡稱燕山分公司），60%還依靠國外進口，PIA是經加氫精制、結晶、分離和干燥工序后的產品，其裝置相關設備多數為進口設備，干燥單元是成品的一個重要環節，其采用單一的蒸汽回轉干燥機進行干燥，而上游工藝的操作彈性變化會使干燥單元的蒸汽回轉干燥機負荷增大，堿洗周期縮短，直接影響產品品質和質量，針對上述問題，2006年中石化委托天華化工機械及自動化研究設計院（以下簡稱天華院）與中石化燕山分公司以30kt/a PIA工業裝置改造項目為依托，開發新型的干燥設備，在原有蒸汽管回轉干燥機前增加預干燥技術。

1 原蒸汽管回轉干燥機及其特點

PIA和PTA（精對苯二甲酸）在分子結構上較為相似，其物理和化學性質也很相似，這種相似性決定了制造過程的相似。一套完整的PTA生產裝置，初步具備了實現PIA生產的基本技術條件，在經過一系列的技術和設備上的改造后也能生產出PIA。1997年燕山分公司將30kt/a PTA裝置改造為PIA裝置，改造后氧化單元干燥設備采用PTA裝置的蒸汽管回轉干燥機，直到2008年PIA生產裝置中干燥單元所采用的干燥機仍是單級的蒸汽管回轉干燥機。

蒸汽管回轉干燥機是采用通入換熱管中的蒸汽間接加熱PIA物料的一種回轉干燥設備，干燥機筒體內約有2～6圈沿筒體同心圓分布的換熱管，當筒體轉動時物料從筒體進料端向出料端移動，在此過程中物料需要穿過換熱管之間、換熱管支撐板的間隙。該干燥機具有換熱面積大、處理量大等優點，對處理大批量的PIA物料有很強的干燥能力，但它也存在以下缺點：

（1）轉速低、管支撐板多、換熱管小而多，物料流動性差，容易粘壁。

（2）設備整體轉動，無攪拌軸，換熱管間空隙小，不能對物料進行自清理，人工清理也不方便。

（3）筒體容積大、內件多，容易產生死角使物料粘壁。

（4）蒸汽管回轉干燥機允許干燥溫度較低（約為200℃），只適宜于濕含量較低的場合。

相對于PTA物料，相同濕含量的PIA物料粘度大，物料會粘在換熱管上直至堵塞，導致整個干燥機堵塞而降低工作效率甚至停產。由于單級蒸汽管回轉干燥機進料口物料濕含量較大，約為12%～18%，物料粘壁和堵塞現象特別嚴重，因而應用于該段的干燥機平均約間隔8.4d就要進行堿洗，致使勞動強度很大，物料浪費嚴重，工業裝置不能連續穩定地運行，同時也造成了巨大的經濟損失。燕山分公司曾多次改造均未見明顯效果。

2 兩級干燥技術及其特點

天華院通過技術調研、試驗研究和方案論證，新開發了一種專用的PIA圓盤預干燥技術，和原單級蒸汽管回轉干燥機組成“圓盤—蒸汽管”兩級干燥技術：PIA濕物料進入圓盤干燥機后在蒸汽間接加熱下使物料中的濕分蒸發（干燥程度的控制通過調節干燥機熱軸轉速及溢流板高度實現），濕含量從15%（wt）降至5%（wt），干燥后成為松散狀物料進入二級蒸汽管回轉干燥機進行后續干燥，而干燥過程中蒸發出來的濕分與二級蒸汽管回轉干燥機蒸發出來的濕分匯合后進入后續的洗滌系統。

該技術主要解決物料的粘壁和降低物料的濕含量問題，使進入蒸汽管回轉干燥機的物料濕含量降低到5%以下。圓盤干燥機內由于自清理作用而不會粘料，干燥后物料的流動性得到改善，以粉料的形式進入蒸汽管回轉干燥機，也不會粘壁。試驗證明，物料濕含量降低后，蒸汽管干燥機的粘壁和堵塞現象已經減少到一個可以接受的范圍。

兩級干燥技術的主要特點為：

（1）設備結構緊湊，占地面積小，總投資少。

（2）僅在原裝置的基礎上增加1臺圓盤干燥機和1臺二級螺旋輸送機，裝置、工藝整體變化不大。

（3）濕物料處理能力強。

3 PIA圓盤干燥機的結構特點及工作原理

PIA圓盤預干燥技術的核心設備是一種高效的熱傳導型圓盤干燥機，主要包括主機（兩根熱軸、殼體、上蓋、兩個端板、齒輪、大鏈輪、旋轉接頭及金屬軟管等）和傳動系統（電動機、減速機、聯軸器、小鏈輪、防護罩、鏈條等）兩部分。

圓盤干燥機的工作原理：PIA物料從上蓋上的物料入口進入干燥機內部（殼體內壁、圓盤上或者圓盤之間），并被熱軸上圓盤、抄板及攪拌槳等攪拌、混合、加熱和干燥，按設定速度向出料端推進，在出料口通過插板等調節，當PIA物料干燥到設定的要求后干燥完畢并排出。加熱蒸汽分別從熱軸一端旋轉接頭、殼體夾套的蒸汽入口進入；蒸汽分別加熱熱軸的圓盤、軸管和殼體夾套形成熱壁，熱壁加熱干燥機內的PIA物料，使得PIA物料中的濕分汽化蒸發，被通入的載氣帶走，達到干燥PIA物料的目的；蒸汽加熱PIA物料放熱后冷凝形成水，分別從熱軸的右端旋轉接頭、殼體夾套的凝液出口排出；干燥機內部PIA物料被干燥時，干燥載氣從上蓋上設的載氣入口進入干燥機，與PIA物料中的濕分蒸發的水蒸氣混合形成濕氣體，從上蓋上設的載氣出口排出干燥機。

試驗證明PIA圓盤干燥機適用于干燥各種粘糊狀、粉狀及粒狀等熱敏性較穩定的有機物和無機物物料，其主要特點如下：

（1）熱軸、圓盤和夾套是該設備的主要傳熱部件，物料充滿葉片間隙，無換熱死角，因此單位體積內設備的有效傳熱面積達；

（2）由于圓盤及其上面抄板的不斷攪拌，使物料的受熱均勻，并增大了蒸發強度，因此熱效率高，有的高達90%。

（3）主動圓盤相互嚙合，對較濕且粘性較大的物料（如PIA）具有很強的自清理作用，從而避免了干燥過程中傳熱與干燥的惡化。

4 結束語

該圓盤預干燥技術在燕山分公司自2007年應用至今，很好地解決了原蒸汽管回轉干燥機單級干燥所存在的粘壁及堵塞等問題，使各項干燥技術指標達到工業要求，其干燥性能明顯優于原蒸汽管回轉干燥機的單級干燥技術，僅堿洗周期由原來的每月兩次減少為每年1次，從而降低了勞動強度，提高了經濟效益，提升了PIA的產量，為我國化纖行業做出了貢獻。