元明粉項目建設及運行

董 雷

（黑龍江昊華化工有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161033）

1 元明粉項目立項介紹

黑龍江昊華化工有限公司氯堿電解后的淡鹽水中硫酸根采用膜法脫除，膜脫硝裝置自2010 年11月投產以后，鹽水精制系統產生的副產品芒硝，市場需求量低，銷售困難，造成大量庫存積壓，芒硝腐蝕土壤、污染環境。經多次研究討論，決定使用熱法工藝，將芒硝進行深加工，生產成元明粉產品。

2 元明粉項目原理及流程

2.1 元明粉項目原理

（1）芒硝的溶解

將芒硝（Na2SO4·10H2O）加入水中并且加熱至約60 ℃進行溶解，使其以Na+和形式存在。

（2）蒸發的原理

硫酸鈉溶液通過蒸發器進料泵進入蒸發系統，在負壓條件下蒸發， 水蒸氣在冷凝器冷卻成為冷凝水， 溶液通過循環泵在加熱器內與0.3 MPa 蒸汽進行熱交換， 將硫酸鈉母液溫度提升并循環至蒸發系統噴霧蒸發，使硫酸鈉以結晶形式析出。

（3）離心分離及干燥原理

結晶出的硫酸鈉晶體將混合著硫酸鈉溶液以固液混合物的形式排出， 項目采用P40 型雙極推料離心機， 利用離心機高速旋轉的轉鼓將固體與溶液進行分離，分離的固體進入干燥單元，飽和的硫酸鈉溶液進入熱溶槽進一步溶解芒硝。

干燥介質冷空氣通過空氣加熱器自帶的過濾器過濾掉空氣中微量固體顆粒后由加熱風機鼓入空氣預熱器。冷風被加熱成為110～140 ℃的熱風，然后進入振動干燥床下箱體， 穿過振動干燥床孔板和被干物料料層， 在風壓的作用下硫酸鈉料層形成鼓泡或流化沸騰狀，從而與熱風接觸，水分被蒸發干燥。 經過一定的干燥時間， 被干燥后的硫酸鈉由干燥床尾部排出，形成產品元明粉。

2.2 工藝流程

元明粉項目工藝流方框簡圖見圖1。

圖1 元明粉項目工藝流程方框簡圖

（1）熱溶系統

膜法脫硝后的芒硝均勻的進入熱溶槽中，芒硝在熱溶槽中與離心機的離心母液進行混合并通過熱溶槽的加熱盤管加熱到約60 ℃。 熱溶槽頂部的攪拌器將固體芒硝與熱熔槽內的溶液均勻攪拌混合。

來自界區外的0.3 MPa 的低壓蒸汽通過熱溶槽的熱源由加熱盤管對溶液進行加熱， 為使熱溶槽內的芒硝徹底溶解并加熱到規定的溫度， 熱溶槽內的溶液溫度由調節閥與溫度變送器組成的溫度控制回路自動控制。 加熱盤管中的蒸汽冷凝水通過疏水閥排放至一次鹽水界區的冷凝水收集池。

（2）蒸發系統

熱溶槽中的硫酸鈉溶液通過蒸發器進料泵均勻的輸送至蒸發器的循環管中， 蒸發器中硫酸鈉溶液使用循環泵通過循環管道進行循環。 循環泵出口溶液通過加熱器進行加熱后進入蒸發器蒸發。

來自界區外的0.3 MPa 的低壓蒸汽通過加熱器對循環溶液進行加熱， 為使加熱器出口溶液加熱到規定的溫度， 加熱器出口的溶液溫度由調節閥與溫度變送器組成的溫度控制回路自動控制。 加熱器殼程的蒸汽冷凝水通過疏水閥排放至冷凝水槽中。

蒸發器的液位由調節閥與液位計組成的液位控制回路自動控制。 為防止蒸發器中液位過高造成安全事故，裝置設置有液位開關，當蒸發器中的液位到達液位開關處時，蒸發器進料泵將自動停止。

蒸發器蒸發產生的二次蒸汽由冷凝器進行冷凝，冷凝液排至冷凝水槽中，不凝氣通過真空泵抽出后排入大氣。

蒸發器蒸發產生的硫酸鈉固體顆粒將沉積在蒸發器底部， 通過底部出料管將固體漿料均勻輸送至離心機。

（3）離心干燥系統

來自蒸發器的硫酸鈉漿料進入離心機中， 漿料在離心機中進行固液分離， 分離后的硫酸鈉固體通過螺旋輸送器送入干燥系統進行干燥。 離心母液流入熱溶槽中。

來自螺旋輸送器的含水量為5%～8%的硫酸鈉濕物料進入振動干燥床中進行干燥。 冷空氣由加熱風機通過空氣預熱器加熱后輸送至振動干燥床。 加熱后的空氣與硫酸鈉濕物料在振動干燥床中進行熱交換，硫酸鈉固體被加熱并帶走水分，在振動干燥床出口被冷風機送入的冷空氣冷卻后進入螺旋輸送器。 干燥后的無水硫酸鈉通過螺旋輸送器輸送至包裝系統。

熱空氣與硫酸鈉濕物料經過熱交換后將帶走少量固體物料和水分， 熱空氣進入旋風分離器中分離出固體顆粒后通過引風機送入洗滌塔， 帶有微量硫酸鈉顆粒的熱空氣在洗滌塔中被洗滌水進行粉塵洗滌后排入大氣。

3 元明粉項目投產后出現的問題及解決方法

（1）芒硝濃度高致使元明粉出料氯化物含量較高。 解決方法：打開蒸發器底部排放閥，排放3～5 min后關閥。

（2）振動干燥床引風機風量不穩致使元明粉出料含水高。解決方法：根據振動干燥床空氣加熱器風量來調整旋風分離器引風機的風量， 讓振動干燥床保持微負壓。

（3）離心機母液管堵塞，導致母液浸沒離心機轉筒，離心機負載升高離心機跳停。 解決方法：用高溫冷凝水疏通離心機母液管。

（4）離心機啟動前未清洗，轉筒受力不平衡，導致負載升高，離心機跳停。 解決方法：用高溫冷凝水清洗離心機。

（5）蒸發器檢修后投入生產，蒸發器至離心機下料管未下料。 管道內真空，未形成虹吸現象；蒸發器出料管不下料。 解決方法：停運真空泵，觀察蒸發器出料管下料后，重啟真空泵。

（6）在正常生產中，遇到突然停電。 解決方法：a.立即關閉加熱器蒸汽手動截止閥及調節閥，打開上下不凝氣排放閥。 關閉所有泵的進、出口閥，手動關閉蒸發器至離心機出料球閥出料調節閥， 關閉蒸發器進料泵出口手動球閥、調節閥及手動閘閥。b.立即開啟蒸發器錐體底部排料球閥務必確認錐底料液排完。 c.打開循環泵入口排放球閥，將循環管線內剩余物料排凈。d.打開熱溶槽入口母液管排放閥，排放管線內物料至地溝。 e.打開蒸發器進料泵出口管線取樣閥，排放管線內物料至地溝。f.電力供應恢復后，依次沖洗蒸發器、加熱器、循環管、離心機。

4 元明粉項目創造經濟效益

元明粉生產能力530 kg/h，年運行時間8 000 h，年產量 4 240 t。 元明粉價格 600 元/t， 運行成本170 元/t，經濟效益 430 元/t，年收益 182.32 萬元（運行成本包括電費 35 元/t， 人工費 35 元/t， 包裝物100 元/t，熱源采用廢熱）。

5 結語

公司氯堿廠芒硝生產元明粉項目投產后不僅解決了芒硝堆積滯銷問題，還給企業增加了經濟效益，同時還解決了芒硝腐蝕土壤、污染環境的問題。