PIA是化纤工业的重要添加剂，主要用于生产不饱和聚酯树脂的中间体。目前国内市场的PIA约有40%产自于中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司（以下简称燕山分公司），60%还依靠国外进口，PIA是经加氢精制、结晶、分离和干燥工序后的产品，其装置相关设备多数为进口设备，干燥单元是成品的一个重要环节，其采用单一的蒸汽回转干燥机进行干燥，而上游工艺的操作弹性变化会使干燥单元的蒸汽回转干燥机负荷增大，碱洗周期缩短，直接影响产品品质和质量，针对上述问题，2006年中石化委托天华化工机械及自动化研究设计院（以下简称天华院）与中石化燕山分公司以30kt/a PIA工业装置改造项目为依托，开发新型的干燥设备，在原有蒸汽管回转干燥机前增加预干燥技术。

1 原蒸汽管回转干燥机及其特点

PIA和PTA（精对苯二甲酸）在分子结构上较为相似，其物理和化学性质也很相似，这种相似性决定了制造过程的相似。一套完整的PTA生产装置，初步具备了实现PIA生产的基本技术条件，在经过一系列的技术和设备上的改造后也能生产出PIA。1997年燕山分公司将30kt/a PTA装置改造为PIA装置，改造后氧化单元干燥设备采用PTA装置的蒸汽管回转干燥机，直到2008年PIA生产装置中干燥单元所采用的干燥机仍是单级的蒸汽管回转干燥机。

蒸汽管回转干燥机是采用通入换热管中的蒸汽间接加热PIA物料的一种回转干燥设备，干燥机筒体内约有2～6圈沿筒体同心圆分布的换热管，当筒体转动时物料从筒体进料端向出料端移动，在此过程中物料需要穿过换热管之间、换热管支撑板的间隙。该干燥机具有换热面积大、处理量大等优点，对处理大批量的PIA物料有很强的干燥能力，但它也存在以下缺点：

（1）转速低、管支撑板多、换热管小而多，物料流动性差，容易粘壁。

（2）设备整体转动，无搅拌轴，换热管间空隙小，不能对物料进行自清理，人工清理也不方便。

（3）筒体容积大、内件多，容易产生死角使物料粘壁。

（4）蒸汽管回转干燥机允许干燥温度较低（约为200℃），只适宜于湿含量较低的场合。

相对于PTA物料，相同湿含量的PIA物料粘度大，物料会粘在换热管上直至堵塞，导致整个干燥机堵塞而降低工作效率甚至停产。由于单级蒸汽管回转干燥机进料口物料湿含量较大，约为12%～18%，物料粘壁和堵塞现象特别严重，因而应用于该段的干燥机平均约间隔8.4d就要进行碱洗，致使劳动强度很大，物料浪费严重，工业装置不能连续稳定地运行，同时也造成了巨大的经济损失。燕山分公司曾多次改造均未见明显效果。

2 两级干燥技术及其特点

天华院通过技术调研、试验研究和方案论证，新开发了一种专用的PIA圆盘预干燥技术，和原单级蒸汽管回转干燥机组成“圆盘—蒸汽管”两级干燥技术：PIA湿物料进入圆盘干燥机后在蒸汽间接加热下使物料中的湿分蒸发（干燥程度的控制通过调节干燥机热轴转速及溢流板高度实现），湿含量从15%（wt）降至5%（wt），干燥后成为松散状物料进入二级蒸汽管回转干燥机进行后续干燥，而干燥过程中蒸发出来的湿分与二级蒸汽管回转干燥机蒸发出来的湿分汇合后进入后续的洗涤系统。

该技术主要解决物料的粘壁和降低物料的湿含量问题，使进入蒸汽管回转干燥机的物料湿含量降低到5%以下。圆盘干燥机内由于自清理作用而不会粘料，干燥后物料的流动性得到改善，以粉料的形式进入蒸汽管回转干燥机，也不会粘壁。试验证明，物料湿含量降低后，蒸汽管干燥机的粘壁和堵塞现象已经减少到一个可以接受的范围。

两级干燥技术的主要特点为：

（1）设备结构紧凑，占地面积小，总投资少。

（2）仅在原装置的基础上增加1台圆盘干燥机和1台二级螺旋输送机，装置、工艺整体变化不大。

（3）湿物料处理能力强。

3 PIA圆盘干燥机的结构特点及工作原理

PIA圆盘预干燥技术的核心设备是一种高效的热传导型圆盘干燥机，主要包括主机（两根热轴、壳体、上盖、两个端板、齿轮、大链轮、旋转接头及金属软管等）和传动系统（电动机、减速机、联轴器、小链轮、防护罩、链条等）两部分。

圆盘干燥机的工作原理：PIA物料从上盖上的物料入口进入干燥机内部（壳体内壁、圆盘上或者圆盘之间），并被热轴上圆盘、抄板及搅拌桨等搅拌、混合、加热和干燥，按设定速度向出料端推进，在出料口通过插板等调节，当PIA物料干燥到设定的要求后干燥完毕并排出。加热蒸汽分别从热轴一端旋转接头、壳体夹套的蒸汽入口进入；蒸汽分别加热热轴的圆盘、轴管和壳体夹套形成热壁，热壁加热干燥机内的PIA物料，使得PIA物料中的湿分汽化蒸发，被通入的载气带走，达到干燥PIA物料的目的；蒸汽加热PIA物料放热后冷凝形成水，分别从热轴的右端旋转接头、壳体夹套的凝液出口排出；干燥机内部PIA物料被干燥时，干燥载气从上盖上设的载气入口进入干燥机，与PIA物料中的湿分蒸发的水蒸气混合形成湿气体，从上盖上设的载气出口排出干燥机。

试验证明PIA圆盘干燥机适用于干燥各种粘糊状、粉状及粒状等热敏性较稳定的有机物和无机物物料，其主要特点如下：

（1）热轴、圆盘和夹套是该设备的主要传热部件，物料充满叶片间隙，无换热死角，因此单位体积内设备的有效传热面积达；

（2）由于圆盘及其上面抄板的不断搅拌，使物料的受热均匀，并增大了蒸发强度，因此热效率高，有的高达90%。

（3）主动圆盘相互啮合，对较湿且粘性较大的物料（如PIA）具有很强的自清理作用，从而避免了干燥过程中传热与干燥的恶化。

4 结束语

该圆盘预干燥技术在燕山分公司自2007年应用至今，很好地解决了原蒸汽管回转干燥机单级干燥所存在的粘壁及堵塞等问题，使各项干燥技术指标达到工业要求，其干燥性能明显优于原蒸汽管回转干燥机的单级干燥技术，仅碱洗周期由原来的每月两次减少为每年1次，从而降低了劳动强度，提高了经济效益，提升了PIA的产量，为我国化纤行业做出了贡献。