中國石油化工股份有限公司洛陽分公司（以下簡稱洛陽分公司）精對苯二甲酸( PTA)裝置的設計生產能力為325kUa，操作時數8000h/a。由于原進口氧化干燥烘干機簡體部分大面積被腐蝕，簡體壁厚減薄嚴重，給設備正常運轉帶來了安全隱患，決定對現有氧化干燥烘干機進行技術改造。洛陽分公司委托天華化工機械及自動化研究設計院（以下簡稱天華院）在保持原安裝尺寸不變的前提下，對原設備進行改造。
1、設備簡介
    PTA裝置中的干燥烘干機為密閉型間接加熱式蒸汽管回轉干燥烘干機（圖I），由筒體（包括殼體、蒸汽管、蒸汽分配器及錘擊器）、進料螺旋、出料裝置、進出料端密封、蒸汽分配系統、傳動系統（包括電機、減速機、齒輪、托輪及滾圈）及潤滑系統組成。與常規回轉干燥烘干機的區別在于，進出料兩端裝有特殊的密封結構，且筒內設置了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個干燥烘干機身，以同心圓方式排成若干圈，物料經螺旋輸送機送至回轉圓筒，被加熱管間接加熱，最后被出料抄板抄起，從導料管輸出。蒸汽從旋轉接頭進入蒸汽分配器，分配給每根加熱管進行換熱，換熱完畢后，凝液從旋轉接頭中心套管排出。攜帶氣（載氣）從出料系統進入，與物料形成逆流，目的是攜帶揮發組分，其干燥作用可忽略。
2、更新改造
    需要改造的干燥烘干機結構復雜，體積龐大，設備的設計、加工、制造技術要求高，特別是簡體、蒸汽分配器、軸端密封、出料裝置及旋轉接頭等關鍵部件，其設計的成功與否，直接影響設備的性能。為此，天華院在更新改造過程中，在原設備結構基礎上做了一定的優化。
2.1 筒體的有限元設計
    對回轉圓筒干燥烘干機進行有限元分析是大型回轉干燥烘干機設計的發展方向，為保證回轉圓筒干燥烘干機的安全可靠，天華院對簡體進行設計計算，內容涉及彎矩與應力分析、管支撐對筒體的影響、齒圈、滾圈處補強計算、筒體變形計算、錘擊器對簡體的疲勞影響等，設計計算結果與實際工業應用數據對比發現，按常規設計的簡體變形在實際生產中有較大出入，采用有限元分析設計準確可靠，對大型蒸汽管回轉圓筒干燥烘干機的安全性非常重要。
    原氧化干燥烘干機簡體管支撐位置出現大面積腐蝕，通過采用有限元分析計算顯示管支撐處應力集中是最薄弱環節，該結論與工業運行中出現筒體損壞部位完全吻合。
2.2進出料軸端密封
    進出料端密封是密閉型蒸汽管回轉干燥烘干機的核心技術，良好的密封是回轉圓筒干燥烘干機安全、穩定運行的關鍵，密封結構中，定位軸承是該結構的關鍵部件。原氧化干燥烘干機采用滑動軸承密封結構，軸承經常出現磨損，磨損后設備的密封性能變差，需要對其進行更換。由于滾動軸承具有大型化、耐磨損和易定位的特點，因此在更新改造時采用滾動軸承定位的填料密封結構，并添加油脂進行潤滑；為提高填料的密封效果，填料中間添加隔環，并通入一定量惰性氣體，進行氣體密封。
2.3出料結構
    原干燥烘干機的出料結構為強制出料結構，在運行過程中，蒸汽泄漏量大，能耗高；出料部分有傳動結構，設備的故障率增加；遇到物料結塊時，經常出現堵料現象，需要進行頻繁停車堿洗，造成簡體腐蝕嚴重，同時給正常生產帶來了諸多不便。
    改造時，將出料結構由強制出料型改為葉片導料型，即自然出料（重力出料），物料依靠重力作用，由出料器上的數個葉片導出。該結構恰好與軸承定位的填料密封結構配套使用，并能保證很好的密封效果。
2.4打散裝置
    根據物料特性，要求出料箱體兩錐形面夾角小于600，在現場空間允許的條件下，夾角應盡可能小。由于洛陽分公司現場條件限制，箱體夾角最小只能為57.5°，在此，特在下料箱體兩側增加打散裝置（圖2），以加快物料流動速度。從現場運行的情況來看，增加打散裝置是非常必要的，干燥烘干機運行兩個月，未出現集料現象。
2.5可變位敲擊技術
    原干燥烘干機上的敲擊器為固定結構，使用過程中，簡體敲擊位置始終不變容易出現疲勞破壞，加快腐蝕速度，使簡體局部厚度嚴重減薄。本次設備更新改造時，敲擊器采用分瓣活連接形式，可通過變換錘擊位置，改變簡體受力點，避免局部產生應力疲勞腐蝕，延長整個簡體的使用壽命。
2.6換熱管及支撐板材料選擇
    原干燥烘干機簡體、加熱管及支撐板材料均為316L。長期使用過程中因腐蝕等原因造成筒體和加熱管多次泄漏。檢查發現，加熱管的腐蝕主要集中在中段1/3處，內層加熱管尤為嚴重；簡體、支撐板腐蝕也主要集中在中段，有些支撐板加強筋減薄非常嚴重，已成刀刃狀。
    基于國內最近幾年對PTA裝置干燥烘干機材料的研究成果，目前氧化干燥烘干機加熱管及支撐板材料選擇超低碳鉻鎳合金，如317L或更高一級的材料。考慮到設備總成本和國內冶煉質量的因素，本次改造時，加熱管和支撐板均采用進口317L不銹鋼材料。
2.7旋轉接頭設計及可靠性
    旋轉接頭是蒸汽管回轉干燥烘干機動靜結合的機械密封組合部件，干燥所需的蒸汽進入和冷凝液排出都由它完成。旋轉接頭由殼體、靜環、動環及補償元件和軸承填料密封等組成。原設備由于采用強制出料結構，蒸汽泄漏量非常大，在設備更新改造時，采用天華院設計制造的旋轉接頭，設備連續運行兩個月，實現零泄漏，從根本上解決了現場蒸汽泄漏的問題。
3、改造效果
    洛陽分公司更新改造項目中的氧化干燥烘干機現已正常投入生產使用，從運行情況來看，此次改造是非常成功的，主要體現在以下幾個方面：
    a．經過有限元分析設計的筒體，各項指標準確可靠，制造時能對薄弱環節有針對性的進行加強。
    b．采用滾動軸承定位并輔以填料、隔環和惰性氣體密封后，密封結構不易磨損且密封效果好。
    c．葉片導料型出料結構與新增的打散裝置相配合徹底解決了出料結構能耗高，蒸汽泄漏量大和堵塞的情況。
    d．換熱管、支撐板材料的升級以及可變位敲擊技術的應用使整個干燥烘干機的使用壽命有效延長。