聚丙烯酰胺物料在干燥过程中易结块的原因及解决方法

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摘要：本文通过对聚丙烯酰胺装置干燥器近年来结块情况的总结和分析，针对装置中造成干燥器结块各种成因的分析，提出了一系列的控制措施，从而减少了聚丙烯酰胺在干燥器中结块现象，极大的提高了装置的平稳运行周期，降低了生产成本，提高了聚丙烯酰胺的产量。

关键词：聚丙烯酰胺 干燥器 造粒机 SPAN-80/EXXSOL

中图分类号：TF351.4

一、前 言

近年来聚丙烯酰胺装置为适应采油厂三次开采需要，对产品进行了调整，由原来单一的中分产品，发展为高分、中分、低分、超低分、超高分以及抗盐等多种产品的生产模式，在前期阶段，干燥器经常出现结块现象，直接影响了聚丙烯酰胺产量，如不彻底解决聚丙烯酰胺在干燥器中结块现象，产量不能完成，势必影响到采油厂的三次开采，影响到公司的经济效益。

二、装置概况和结块情况

1、装置概况

大庆炼化公司聚丙烯酰胺装置全套引进法国SNF公司技术与设备，合同总价为9200.9万美元，装置占地面积12590m2。1993年9月15日开始土建，1994年10月开始安装设备，1995年10月投产，共有8条生产线。

装置设计采用丙烯酰胺水溶液的均聚工艺生产阴离子型聚丙烯酰胺。外观为白色颗粒，主要用于油田三次采油驱油助剂，提高油田采收率，具有较好的市场前景。设计年生产能力为52000吨，生产规模及工艺技术均居全世界领先水平。装置自投产以来不断进行挖潜增效和技术改造，先后进行了干燥器加热介质蒸汽改导热油、干燥间外移、细粉再生、低温热利用等技术改造，均取得了预期成果。

为了适应油田三次采油对聚丙烯酰胺产品类型多样化的需求，装置于2002年4月对第7生产线进行了技术改造，选用由大庆炼化公司自行开发成功的抗盐工艺进行工业化试生产，成功生产出高分子量抗盐聚丙烯酰新产品，成为炼化公司产研结合典范，不仅为公司抢占油田市场创造了有利条件，取得良好的经济效益，而且为科研成果转化为工业化生产摸索出一条新路，为今后同类装置的改造积累了宝贵的经验。2003年先后对第6生产线、第7生产线、第1生产线和第4生产线进行了抗盐技术改造，增加了水解工序，通过改造，不但产品产量、质量得到大幅度提高，而且使装置具备生产各种类型聚丙烯酰胺产品的能力，可随时根据油田需要，调整生产，为客户提供不同种类的聚丙烯酰胺产品。

2、干燥器结块情况

聚丙烯酰胺装置干燥器结块状况由于不同的生产时期主要体现在以下几个阶段：

Ⅰ、聚丙烯酰胺装置开工初期，生产线大面积干燥器结块。

1995年10月聚丙烯酰胺装置生产线正处于开工阶段，干燥器结块原因还未全面暴露出来，生产线产量处于浮动状态。

Ⅱ、聚丙烯酰胺装置干燥器未投用导热油加热阶段，生产线干燥器结块现象普遍。

1998年5月聚丙烯酰胺装置1线和4线干燥器加热翅片同时损坏，蒸汽大量吹入干燥器，干燥器大面积结块，由人工进入清理，持续24小时方恢复生产。

1998年12月聚丙烯酰胺装置4线、5线和7线干燥器加热翅片及蒸汽总管损坏，蒸汽窜入干燥器，干燥器内物料结块，影响产量45吨。

Ⅲ、聚丙烯酰胺装置自2002 年12月改由导热油给干燥器加热阶段，生产线亦存在干燥器结块现象。

2003年7月聚丙烯酰胺装置八线造粒机SPAN/EXXSOL喷入量小，造粒效果不好，物料出现粘连，干燥器结块。

Ⅳ、聚丙烯酰胺装置调控造粒机SPAN/EXXSOL喷入量阶段，生产线基本消除了干燥器结块现象。

三、干燥器运行机理和影响聚丙

烯酰胺结块因素分析

1、干燥器运行机理

聚丙烯酰胺装置采用振动式流化床结构的干燥器，对产品进行两段干燥。在此过程中，聚丙烯酰胺由胶体变成粉剂，水含量由70%降至10%左右。

开启干燥器进料风机，将胶体从造粒机输入干燥器中，干燥器内的热气流及振动使胶粒很快地流态化，干燥器的振动由电机控制。由干燥器引风风机吸入的冷空气经过风砂过滤器过滤后，经过预热器进行预加热，经风机吹入导热油翅片进行加热。加热后的空气分别进入干燥器的一、二段，两段热空气的温度范围是100～150℃和100～130℃，导热油加热器入口管线上的调节阀开度由DCS系统控制，在保持每段干燥区内物料温度恒定的情况下使空气维持最高温度。干燥器内的压力探头与DCS相连，通过控制风门开度来调节空气流量，维持干燥器内压力，干燥器内的料位由料位控制阀调整。

干燥器排气风机启动后，旋风分离器开始工作，把被高速气流从已形成流化状态的物料中夹带出的产品细颗粒分离出来，由干燥器返料风机重新加入干燥器中，同时也使干燥器内保持轻微负压状态，防止氨气扩散到厂房内。

流化床干燥器，对产品进行两段干燥，每段干燥面积8平方米，一段干燥物料含水由70%降到30%，入口物料流量为3000kg/h，入口空气温度为100～150℃，空气流量为48520m3/h左右；二段干燥物料含水由30%降至10%，入口空气温度100～130℃，空气流量为41842m3/h左右，该干燥器每小时的处理量为900-1000kg，干燥后的产品通过干燥器出口的回转振动筛将未干燥好的块状物除去，干燥好的产品进入筛分、包装系统。

2、影响聚丙烯酰胺结块因素分析

针对不同时期干燥器结块的状况不同，分析主要有几方面结块因素

Ⅰ、聚丙烯酰胺装置开工初期，主要处于开工摸索阶段，员工操作水平不一致，在进料过程中，速度过快，物料大面积堆积，同时风机皮带更换不及时，干燥器内吹风弱，泡冒堵塞，造成干燥器结块。

Ⅱ、聚丙烯酰胺装置干燥器原设计由10kg蒸汽加热干燥，由于动力厂蒸汽质量不稳定，并且时常发生回水不畅，造成水击现象，易使干燥器加热风机前翅管损坏，蒸汽直接吹入干燥器，这样潮湿空气于物料接触，导致干燥器内物料大面积结块。

Ⅲ、聚丙烯酰胺装置干燥器物料来源于造粒机，反应胶体在进入造粒机造粒时，如果在造粒机中喷入SPAN/EXXSOL量不均匀，势必造粒效果不好，到干燥器物料不分散容易粘连，导致干燥器内物料结块。

四、防止聚丙烯酰胺在干燥器结块的对策

为适应采油厂三次开采生产需求，提高聚丙烯酰胺产量，降低成本，增加效益，减少及避免聚丙烯酰胺在干燥器内结块，对聚丙烯酰胺在干燥器内结块的各项成因加以严格控制。

1、人为因素控制

加强班组人员培训，制定工艺卡片，编制操作规程，严格控制操作参数，完善巡检制定，将干燥器温度、风量及进料量定为主要参数，记录在操作单上。

2、改换干燥器加热介质

将干燥器加热介质由原来10kg蒸汽改为导热油，这样避免换热翅片的损坏，减少潮湿空气进入干燥器与聚丙烯酰胺的接触。

3、改善造粒机SPAN/EXXSOL的喷入

增设SPAN/EXXSOL配置罐，使一次造粒与二次造粒实现单独配料、打料，并且通过SPAN泵的变频改造，从而精确、有效的控制SPAN/EXXSOL的喷入量。

五、防止聚丙烯酰胺在干燥器结块的设想

如上所述，人为因素、干燥器加热介质及造粒机SPAN/EXXSOL喷入量，都是直接影响着聚丙烯酰胺在干燥器结块的因素，只要有过硬素质的员工、安全可靠的加热介质及合理的SPAN/EXXSOL喷入量，就不难减少，甚至杜绝聚丙烯酰胺在干燥器结块现象的发生，就不难保证装置的长周期运行，从而降低了生产成本，提高了聚丙烯酰胺的产量。

参考文献

1、《聚丙烯酰胺操作手册》 大庆油田化工总厂.1995

2、《聚丙烯酰胺中控单元操作规程》 大庆炼化公司.2005