元明粉生產(chǎn)工藝研究

張葉柱

（江蘇戴夢特化工科技股份有限公司，江蘇洪澤223100）

0 前言

元明粉是芒硝脫水后的結(jié)晶體，其主要成分為含水硫酸鈉（Na2SO410H2O），為一堿金屬鹽類，能以結(jié)晶水合物形成自水溶液中析出。元明粉的主要用途表現(xiàn)為：化學(xué)工業(yè)用作制造硫酸鈉，硅酸鈉及其他化工產(chǎn)品；洗滌工業(yè)合成洗滌劑的填充材料；造紙工業(yè)用于制造硫酸鹽紙漿時(shí)的蒸煮劑；玻璃工業(yè)用以代替純堿，做助溶劑；紡織工業(yè)用于調(diào)配維尼綸紡絲凝固劑；用于有色金屬冶金、皮革等方面，應(yīng)用十分廣泛。

1 生產(chǎn)工藝研究

目前，生產(chǎn)元明粉的工藝方法多種多樣，常見的有以下三種：全溶蒸發(fā)脫水法，四效蒸發(fā)末效二次蒸汽余熱化硝法，井下硐室水溶法等。隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工藝的不斷改善、不斷進(jìn)步，各個(gè)生產(chǎn)廠家經(jīng)過不斷地摸索，研究，在前人的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，最終變成適合自己的生產(chǎn)工藝。五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空蒸法就是其中之一，此法因地制宜，融合多種方法的優(yōu)點(diǎn)，符合國家倡導(dǎo)的環(huán)保、節(jié)能，對環(huán)境實(shí)現(xiàn)零排放的高生產(chǎn)工藝流程。

1.1 全溶蒸發(fā)脫水法

此方法由天然芒硝制備元明粉，適于小規(guī)模生產(chǎn)。但煤耗高，產(chǎn)率低。基本流程即蒸汽和天然芒硝作用，使芒硝溶化，之后進(jìn)行澄清(除殘?jiān)?。濾液經(jīng)蒸發(fā)處理，離心分離，最后熱風(fēng)干燥得到成品（圖1）。

圖1

1.2 四效蒸發(fā)末效二次蒸汽余熱化硝法

該生產(chǎn)工藝在全溶蒸發(fā)脫水法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，其流程如下圖。原料水硝后，經(jīng)熱融、凈制、蒸發(fā)、離心分離，最后干燥得到成品。此法將末效二次蒸汽用來化硝，降低能耗。同時(shí)使各效間存在壓差，不需額外動力，減少了不必要的工序。此外化硝減少了開口蒸發(fā)的蒸汽損失，操作環(huán)境好，利于減少M(fèi)g、Ca雜質(zhì)量（圖2）。

圖2

1.3 井下硐室水溶法

原理是：先生產(chǎn)無水Na2SO4生產(chǎn)蒸發(fā)工藝中所用到的粗硝水，然后經(jīng)過蒸發(fā)、離心分離等程序進(jìn)行加工生產(chǎn)。但其中含有的Mg和Ca將影響后期產(chǎn)出的元明粉質(zhì)量。故欲得到高質(zhì)量的元明粉，需先除去Mg和Ca，此法生產(chǎn)不受季節(jié)限制，但前期投入較多[3]。

1.4 五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法

此法在四效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上再次加強(qiáng)，并利用硝漿泵強(qiáng)制將物料進(jìn)行逆流流動，同時(shí)運(yùn)行的還有與硝漿對流的蒸汽，使物料不斷結(jié)晶析出。蒸汽用循環(huán)冷凝水冷卻，期間會形成真空，其中的不凝氣經(jīng)真空泵排除。此法所用的硝水直接由高壓法溶解地下層的得到，蒸汽和硝水呈逆流，經(jīng)各效蒸發(fā)器反應(yīng)得到產(chǎn)品，所析出的結(jié)晶排至產(chǎn)品罐（圖3）。此法能耗低，不受季節(jié)生產(chǎn)影響，最后生產(chǎn)過程中得到的殘?jiān)胖另鲜遥缺ＷC地層的穩(wěn)定不下陷，同時(shí)保證對環(huán)境的絕對無污染。

圖3

原料硝漿水水是來自精制過之后的硝水。硝水最先運(yùn)用高壓法從2000多米的地底抽出，并經(jīng)過精制，提純，去雜質(zhì)，然后由硝漿泵泵入蒸發(fā)室進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱濃度達(dá)到一定值后轉(zhuǎn)入四效蒸發(fā)罐加熱蒸發(fā)，直至最終固液比達(dá)到10%～20%，進(jìn)行排料。排料送至離心分離工段進(jìn)行離心分離，離心分離出來的濕性物料送去干燥，干燥完成后進(jìn)行包裝，成品。進(jìn)入倉庫，堆放。

五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：隨著液料組成提高，溫度相應(yīng)提高，黏度變化小，各效傳熱系數(shù)變化不大，可充分發(fā)揮設(shè)備潛力；完成液排出溫度較高，可利用顯熱在減壓下閃蒸增濃，提高完成液組成；經(jīng)濟(jì)性高，蒸發(fā)強(qiáng)度大，溶液的溫度差損失小。

2 結(jié)論

以上對元明粉的幾種生產(chǎn)方法進(jìn)行了比較。目前，五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法生產(chǎn)元明粉是由工藝技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)要求和國家相關(guān)規(guī)定所采用的最適合自身?xiàng)l件的方法。對比于其他幾種方法，五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法采用五效外加熱逆流強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)制硝流程，蒸發(fā)經(jīng)濟(jì)達(dá)到3.55左右，從而得到大的節(jié)能效果，生產(chǎn)回收冷凝水余熱。真空冷卻系統(tǒng)采用噴射式混合冷凝器與水噴一蒸射配套新工藝，增加蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行總有效傳熱溫差，減少動力消耗。實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，提高了熱能利用率，避免了熱損失，在很大程度上節(jié)省了能量的消耗。綜合以上幾方面條件，五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法體現(xiàn)了工藝技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)成本低、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最佳的。因此，五效逆流強(qiáng)制循環(huán)真空法生產(chǎn)元明粉，是目前我國合適的生產(chǎn)工藝，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］化工百科全書（17）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：601－607.

［2］李軍，吳林茂，王玉萍.中國元明粉行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].鹽業(yè)與化工，2008.

［3］王柏昆.我國元明粉的生產(chǎn)技術(shù)研究現(xiàn)狀[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京)材料科學(xué)與工程學(xué)院.