元明粉生产工艺研究

张叶柱

（江苏戴梦特化工科技股份有限公司，江苏洪泽223100）

0 前言

元明粉是芒硝脱水后的结晶体，其主要成分为含水硫酸钠（Na2SO410H2O），为一碱金属盐类，能以结晶水合物形成自水溶液中析出。元明粉的主要用途表现为：化学工业用作制造硫酸钠，硅酸钠及其他化工产品；洗涤工业合成洗涤剂的填充材料；造纸工业用于制造硫酸盐纸浆时的蒸煮剂；玻璃工业用以代替纯碱，做助溶剂；纺织工业用于调配维尼纶纺丝凝固剂；用于有色金属冶金、皮革等方面，应用十分广泛。

1 生产工艺研究

目前，生产元明粉的工艺方法多种多样，常见的有以下三种：全溶蒸发脱水法，四效蒸发末效二次蒸汽余热化硝法，井下硐室水溶法等。随着工业生产的不断发展，工艺的不断改善、不断进步，各个生产厂家经过不断地摸索，研究，在前人的基础上加以改进，最终变成适合自己的生产工艺。五效逆流强制循环真空蒸法就是其中之一，此法因地制宜，融合多种方法的优点，符合国家倡导的环保、节能，对环境实现零排放的高生产工艺流程。

1.1 全溶蒸发脱水法

此方法由天然芒硝制备元明粉，适于小规模生产。但煤耗高，产率低。基本流程即蒸汽和天然芒硝作用，使芒硝溶化，之后进行澄清(除残渣)。滤液经蒸发处理，离心分离，最后热风干燥得到成品（图1）。

图1

1.2 四效蒸发末效二次蒸汽余热化硝法

该生产工艺在全溶蒸发脱水法的基础上进行了改进，其流程如下图。原料水硝后，经热融、净制、蒸发、离心分离，最后干燥得到成品。此法将末效二次蒸汽用来化硝，降低能耗。同时使各效间存在压差，不需额外动力，减少了不必要的工序。此外化硝减少了开口蒸发的蒸汽损失，操作环境好，利于减少Mg、Ca杂质量（图2）。

图2

1.3 井下硐室水溶法

原理是：先生产无水Na2SO4生产蒸发工艺中所用到的粗硝水，然后经过蒸发、离心分离等程序进行加工生产。但其中含有的Mg和Ca将影响后期产出的元明粉质量。故欲得到高质量的元明粉，需先除去Mg和Ca，此法生产不受季节限制，但前期投入较多[3]。

1.4 五效逆流强制循环真空法

此法在四效蒸发的基础上再次加强，并利用硝浆泵强制将物料进行逆流流动，同时运行的还有与硝浆对流的蒸汽，使物料不断结晶析出。蒸汽用循环冷凝水冷却，期间会形成真空，其中的不凝气经真空泵排除。此法所用的硝水直接由高压法溶解地下层的得到，蒸汽和硝水呈逆流，经各效蒸发器反应得到产品，所析出的结晶排至产品罐（图3）。此法能耗低，不受季节生产影响，最后生产过程中得到的残渣排至硐室，既保证地层的稳定不下陷，同时保证对环境的绝对无污染。

图3

原料硝浆水水是来自精制过之后的硝水。硝水最先运用高压法从2000多米的地底抽出，并经过精制，提纯，去杂质，然后由硝浆泵泵入蒸发室进行加热，当加热浓度达到一定值后转入四效蒸发罐加热蒸发，直至最终固液比达到10%～20%，进行排料。排料送至离心分离工段进行离心分离，离心分离出来的湿性物料送去干燥，干燥完成后进行包装，成品。进入仓库，堆放。

五效逆流强制循环真空法的优点主要体现在：随着液料组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数变化不大，可充分发挥设备潜力；完成液排出温度较高，可利用显热在减压下闪蒸增浓，提高完成液组成；经济性高，蒸发强度大，溶液的温度差损失小。

2 结论

以上对元明粉的几种生产方法进行了比较。目前，五效逆流强制循环真空法生产元明粉是由工艺技术人员根据生产要求和国家相关规定所采用的最适合自身条件的方法。对比于其他几种方法，五效逆流强制循环真空法采用五效外加热逆流强制循环真空蒸发制硝流程，蒸发经济达到3.55左右，从而得到大的节能效果，生产回收冷凝水余热。真空冷却系统采用喷射式混合冷凝器与水喷一蒸射配套新工艺，增加蒸发系统运行总有效传热温差，减少动力消耗。实现热电联产，提高了热能利用率，避免了热损失，在很大程度上节省了能量的消耗。综合以上几方面条件，五效逆流强制循环真空法体现了工艺技术先进、节能环保、生产成本低、综合技术经济指标最佳的。因此，五效逆流强制循环真空法生产元明粉，是目前我国合适的生产工艺，且具有良好的经济效益。

［1］化工百科全书（17）[M].北京：化学工业出版社，1998：601－607.

［2］李军，吴林茂，王玉萍.中国元明粉行业现状及发展趋势[J].盐业与化工，2008.

［3］王柏昆.我国元明粉的生产技术研究现状[D].中国地质大学(北京)材料科学与工程学院.