張 睿，張喜偉

(新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

干燥是PVC樹脂生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，直接影響著樹脂生產(chǎn)的能耗和質(zhì)量。我國從20世紀(jì)50年代開始工業(yè)生產(chǎn)聚氯乙烯，最早采用氣流干燥器進(jìn)行樹脂干燥， 70年代后期日本開發(fā)了臥式多室內(nèi)加熱沸騰床一段熱風(fēng)干燥技術(shù)，80年代我國部分廠家引進(jìn)該裝置并廣泛使用。近幾年來我國聚氯乙烯行業(yè)迅速發(fā)展，全國PVC生產(chǎn)廠家都先后采用了各種干燥技術(shù)。我公司自2003年項目建設(shè)以來先后采用了氣流旋風(fēng)干燥技術(shù)及內(nèi)加熱式兩室沸騰床一段熱風(fēng)干燥技術(shù)，在干燥系統(tǒng)的運行過程中，遇到了許多問題，現(xiàn)就運行及干燥系統(tǒng)優(yōu)化改造情況做一簡單總結(jié)。

1 氣流 - 旋風(fēng)干燥床與沸騰干燥床的區(qū)別

1.1 氣流 - 旋風(fēng)工藝概述

20世紀(jì)80年代中后期，北京化二的旋風(fēng)干燥技術(shù)在國內(nèi)開發(fā)成功，使國內(nèi)的干燥技術(shù)得到一定程度的提高，目前，旋風(fēng)干燥技術(shù)應(yīng)用得比較廣泛，裝置最大能力為8萬～15萬t·a-1。工藝流程為：PVC漿料經(jīng)離心機脫水后，疏松型樹脂的含水量在20%～25%之間，濕樹脂由螺旋輸送器送入氣流干燥器底部的加料段，空氣過濾后由鼓風(fēng)機輸送經(jīng)散熱器加熱后進(jìn)入氣流干燥器，濕樹脂與熱空氣相遇后順流接觸，樹脂粉均勻分散懸浮在氣流中，此時傳熱、傳質(zhì)面積很大，熱量從熱空氣傳給樹脂粉，在幾秒鐘內(nèi)，樹脂表面的水分即被迅速除去。從氣流干燥器出來的熱空氣帶著濕樹脂顆粒高速從切線方向進(jìn)入旋風(fēng)干燥器進(jìn)一步干燥。物料在旋風(fēng)干燥器內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，繼續(xù)與熱風(fēng)進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)。由旋風(fēng)干燥器頂部切線方向排出的濕熱空氣和樹脂進(jìn)入兩個串聯(lián)的旋風(fēng)分離器，濕熱空氣經(jīng)引風(fēng)機排入大氣，旋風(fēng)分離出來的樹脂含水量在0.5%以下，經(jīng)振動篩篩分后由倉泵密相輸送或羅茨鼓風(fēng)機稀相輸送至料倉包裝入庫。

圖1 氣流 - 旋風(fēng)工藝流程圖

1.2 內(nèi)加熱式二室沸騰床工藝概述

天津大沽化工股份有限公司在消化吸收國內(nèi)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行開發(fā)了新型的內(nèi)加熱式兩室沸騰床一段熱風(fēng)干燥技術(shù)，單臺干燥床的能力可達(dá)10萬～20萬t·a-1。沸騰床根據(jù)樹脂干燥原理，用隔板將干燥床分為前后兩室：前室設(shè)計為恒速干燥階段，物料水分由離心機分離后的25%降至樹脂臨界含水量3%左右，后室設(shè)計為降速干燥階段，物料含水量由3%降至成品樹脂要求0.3%。為了提高傳熱效率，前室內(nèi)熱管采用低壓蒸汽（0.08MPa）加熱，后室內(nèi)熱管采用熱水加熱。在工藝控制方面，改裝置為負(fù)壓操作，床體上裝有的多處測溫點可及時準(zhǔn)確地反映床上部、中部、下部等不同高度處物料的溫度分布及床內(nèi)物料沸騰情況；安裝的多處測壓點可根據(jù)壓差準(zhǔn)確地監(jiān)控床內(nèi)料位高度。根據(jù)溫度、壓差的變化，自動調(diào)節(jié)風(fēng)溫、風(fēng)量，使干燥床能夠達(dá)到最佳。

圖2 內(nèi)加熱式二室沸騰床工藝流程圖

1.3 工藝技術(shù)參數(shù)對比

沸騰床與旋風(fēng)床的比較結(jié)果見表1。由表1可知，旋風(fēng)干燥床最大的生產(chǎn)能力為單套8萬t·a-1，而內(nèi)熱式沸騰干燥床的生產(chǎn)能力較大。隨著PVC生產(chǎn)規(guī)模的擴大，使用大型干燥設(shè)備是必然的趨勢。與旋風(fēng)干燥床相比，沸騰干燥床設(shè)備占地少，能耗低，工藝操作簡單，操作過程均采用全自控DCS控制。

表1 沸騰床與旋風(fēng)床各項指標(biāo)的比較結(jié)果

2 旋風(fēng)干燥技術(shù)運行中存在的問題及解決措施

自2006年氣流 - 旋風(fēng)干燥系統(tǒng)投用后，在生產(chǎn)運行過程中發(fā)現(xiàn)裝置存在一些問題，PVC雜質(zhì)尤其是黑黃點雜質(zhì)的控制非常困難。經(jīng)過對生產(chǎn)過程的仔細(xì)分析，黑黃點雜質(zhì)主要是由氣流干燥管底部集料和離心機進(jìn)料管樹脂結(jié)塊造成的。同時，倉泵運行過程中排氣管線堵塞，導(dǎo)致振動篩處跑料，粉塵較大，現(xiàn)場工作環(huán)境差。二級旋風(fēng)內(nèi)集料需定期清理。以上問題嚴(yán)重制約了生產(chǎn)，針對上述問題，我單位對氣流 - 旋風(fēng)干燥系統(tǒng)進(jìn)行了多次的技術(shù)改造。

2.1 旋風(fēng)干燥系統(tǒng)的工藝改造

（1）針對干燥系統(tǒng)雜質(zhì)控制困難的情況進(jìn)行排查，分析判斷雜質(zhì)產(chǎn)生的主要原因為氣流干燥管底部集料、離心機脫水效果不好，濕樹脂含水量大及主風(fēng)機風(fēng)量小，風(fēng)壓偏低。解決措施：將離心機工作頻率由廠家推薦使用值40Hz提高到45Hz，經(jīng)分析濕樹脂含水量由27%降低至25%以下, 將空氣加熱器散熱片由10組改為8組以降低風(fēng)阻、提高風(fēng)量；定期對干燥系統(tǒng)進(jìn)行檢查清理，每10d對干燥系統(tǒng)進(jìn)行停車清理，主要對氣流干燥管底部彎頭進(jìn)行清理，防止氣流干燥管底部彎頭長時間集料造成樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。

（2）將倉泵頂部排氣管線改造延伸至干燥一次旋風(fēng)進(jìn)口，改造后干燥排氣管線為負(fù)壓，排氣過程中帶出的樹脂顆粒進(jìn)入旋風(fēng)分離器，減少了現(xiàn)場PVC樹脂顆粒的排放，改善現(xiàn)場環(huán)境。

（3）二級旋風(fēng)底部增加旋轉(zhuǎn)閥，定期將二級旋風(fēng)分離器底部料斗內(nèi)集料通過旋轉(zhuǎn)閥底部管線送至干燥震動篩處回用。避免了二級旋風(fēng)底部集料時間過長樹脂變色無法回收利用。

（4）D6MC離心機在運行過程中進(jìn)料管外壁經(jīng)常磨出塑化物。在進(jìn)料過程中由于物料在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓的帶動下對靜止的料管產(chǎn)生了切線方向的剪切力，一旦螺旋內(nèi)壁積聚塑化物，漿料流量不穩(wěn)定時很容易造成進(jìn)料管剪斷。針對離心機進(jìn)料管易斷現(xiàn)象，對D6MC離心機進(jìn)料管進(jìn)行了優(yōu)化改造，增加進(jìn)料管沖洗水，改造后進(jìn)行了多次進(jìn)料管拆檢，進(jìn)料管外均無塑化物黏結(jié)現(xiàn)象。

3 內(nèi)加熱式二室沸騰床干燥技術(shù)運行中存在的問題及解決措施

自2010年內(nèi)加熱式二室沸騰床干燥系統(tǒng)投用后，在生產(chǎn)運行過程中發(fā)現(xiàn)裝置中存在一些問題：（1）干燥床滿負(fù)荷運行15d以上產(chǎn)品質(zhì)量波動，雜質(zhì)粒子多，顏色多為淺灰色樹脂顆粒；（2）一次輸送風(fēng)機出口帶料；（3）干燥床二段溫度不易控制，床溫波動大；（4）裝置負(fù)荷大時粉料輸送部分羅茨風(fēng)機負(fù)荷過載，頻繁跳停。以上問題嚴(yán)重制約了生產(chǎn)，針對上述問題，我單位對內(nèi)加熱式二室沸騰床干燥系統(tǒng)進(jìn)行了多次的技術(shù)改造。

（a）針對干燥床生產(chǎn)負(fù)荷低，提量困難，產(chǎn)品質(zhì)量波動的問題進(jìn)行排查發(fā)現(xiàn)，干燥床運行負(fù)荷提升后干燥床二段風(fēng)室有漏料現(xiàn)象，樹脂長時間在二段風(fēng)室停留受高溫影響變色后帶入干燥床內(nèi)導(dǎo)致PVC樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。采取措施：（1）將干燥一段風(fēng)室與二段風(fēng)室之間兩側(cè)活動隔板各拆除一塊，以達(dá)到提高干燥床二段風(fēng)量的目的；（2）將干燥主風(fēng)機進(jìn)口空氣預(yù)熱器及空氣過濾器內(nèi)過濾棉拆除，降低風(fēng)阻，提高風(fēng)量。采取以上措施后干燥主風(fēng)機風(fēng)量由 70000m3·h-1提高至 85000m3·h-1，干燥床處理能力達(dá)到20萬t·a-1，連續(xù)運行6個月產(chǎn)品質(zhì)量平穩(wěn)，滿足了裝置長周期、滿負(fù)荷平穩(wěn)運行的要求。

（b）針對一次輸送風(fēng)機出口頻繁帶料的現(xiàn)象進(jìn)行分析，主要原因為一次輸送旋風(fēng)分離器風(fēng)壓低，風(fēng)量不足。采取措施：清理一次輸送旋風(fēng)過濾器內(nèi)濾棉，合理控制一次輸送旋風(fēng)分離器進(jìn)口壓力在-3.0～-5.0kPa，當(dāng)一次輸送旋風(fēng)分離器進(jìn)口壓力控制低于-2.0kPa時一次輸送風(fēng)管容易因為風(fēng)量不足而堵塞，當(dāng)一次輸送旋風(fēng)分離器進(jìn)口壓力控制高于-7.0kPa時一次輸送風(fēng)機出口帶料，采取以上措施后杜絕了一次輸送風(fēng)機帶料現(xiàn)象。

（c）干燥床二段溫度主要為熱水控制，熱水閥門原設(shè)計為DCS操作人員根據(jù)床溫手動控制，床溫波動幅度較大。將熱水閥門與干燥床二段溫度連鎖，增加一自控程序，設(shè)定溫度低限與高限，當(dāng)干燥床溫度到設(shè)定低限時熱水升溫閥門打開，干燥床溫度達(dá)到設(shè)定高限時熱水閥門關(guān)閉。改造后干燥床溫度由程序控制，床溫控制平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

（d）在羅茨風(fēng)機出口PVC粉料輸送管線上增加壓縮空氣管線，向PVC粉料輸送管線內(nèi)通入壓縮空氣，技改實施后，未發(fā)生輸送管道堵塞與羅茨風(fēng)機設(shè)備跳停。

4 干燥系統(tǒng)存在的問題及今后的改造方向

4.1 氣流干燥器改造

存在問題：氣流干燥器底部彎頭處經(jīng)常積料，時間一長物料分解變黃，出現(xiàn)周期性的雜質(zhì)粒子數(shù)超標(biāo)，需要定期進(jìn)行清理。

改造措施：氣流干燥器底部彎頭下方處增加積料器，將離心機后樹脂輸送由螺旋絞籠輸送改為開放式震蕩給料器輸送，震蕩給料器與氣流干燥器之間用旋轉(zhuǎn)閥連接，保證濕樹脂均勻進(jìn)入氣流干燥器內(nèi)，避免進(jìn)料量不勻造成氣流干燥器底部積料。

4.3 蒸汽冷凝水回用

現(xiàn)狀：干燥系統(tǒng)的蒸汽冷凝水直接排放至母液水槽中，經(jīng)生化處理后回用至循環(huán)水補水。

改造措施：增加蒸汽冷凝水回收裝置，蒸汽冷凝水收集到冷凝水槽，通過新增水泵經(jīng)過濾器除去微量的鐵，將蒸汽冷凝水補充至聚合熱水槽，作為熱水槽的補充水，既不浪費水資源，又利用了這部分水的熱量。

[1] 高萬升,楊柳.懸浮干燥蒸汽冷凝水的利用[J].中國氯堿，2002（9）：43-44.

[2] 郝繼勝,李永新.PVC離心干燥系統(tǒng)的改造[J].中國氯堿，2006（5）：32-33.

[3] 邴涓林,黃志明.聚氯乙烯工藝技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010.244.