元明粉項目建設(shè)及運(yùn)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(chǎn)以后，鹽水精制系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)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(huán)境。經(jīng)多次研究討論，決定使用熱法工藝，將芒硝進(jìn)行深加工，生產(chǎn)成元明粉產(chǎn)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(jìn)行溶解，使其以Na+和形式存在。

（2）蒸發(fā)的原理

硫酸鈉溶液通過蒸發(fā)器進(jìn)料泵進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，在負(fù)壓條件下蒸發(fā)， 水蒸氣在冷凝器冷卻成為冷凝水， 溶液通過循環(huán)泵在加熱器內(nèi)與0.3 MPa 蒸汽進(jìn)行熱交換， 將硫酸鈉母液溫度提升并循環(huán)至蒸發(fā)系統(tǒng)噴霧蒸發(fā)，使硫酸鈉以結(jié)晶形式析出。

（3）離心分離及干燥原理

結(jié)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(jī)， 利用離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓將固體與溶液進(jìn)行分離，分離的固體進(jìn)入干燥單元，飽和的硫酸鈉溶液進(jìn)入熱溶槽進(jìn)一步溶解芒硝。

干燥介質(zhì)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(fēng)機(jī)鼓入空氣預(yù)熱器。冷風(fēng)被加熱成為110～140 ℃的熱風(fēng)，然后進(jìn)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(fēng)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(fēng)接觸，水分被蒸發(fā)干燥。 經(jīng)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(chǎn)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(tǒng)

膜法脫硝后的芒硝均勻的進(jìn)入熱溶槽中，芒硝在熱溶槽中與離心機(jī)的離心母液進(jìn)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(nèi)的溶液均勻攪拌混合。

來自界區(qū)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(jìn)行加熱， 為使熱溶槽內(nèi)的芒硝徹底溶解并加熱到規(guī)定的溫度， 熱溶槽內(nèi)的溶液溫度由調(diào)節(jié)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(qū)的冷凝水收集池。

（2）蒸發(fā)系統(tǒng)

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

來自界區(qū)外的0.3 MPa 的低壓蒸汽通過加熱器對循環(huán)溶液進(jìn)行加熱， 為使加熱器出口溶液加熱到規(guī)定的溫度， 加熱器出口的溶液溫度由調(diào)節(jié)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(fā)器的液位由調(diào)節(jié)閥與液位計組成的液位控制回路自動控制。 為防止蒸發(fā)器中液位過高造成安全事故，裝置設(shè)置有液位開關(guān)，當(dāng)蒸發(fā)器中的液位到達(dá)液位開關(guān)處時，蒸發(fā)器進(jìn)料泵將自動停止。

蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽由冷凝器進(jìn)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(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的硫酸鈉固體顆粒將沉積在蒸發(fā)器底部， 通過底部出料管將固體漿料均勻輸送至離心機(jī)。

（3）離心干燥系統(tǒng)

來自蒸發(fā)器的硫酸鈉漿料進(jìn)入離心機(jī)中， 漿料在離心機(jī)中進(jìn)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(tǒng)進(jìn)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(jìn)入振動干燥床中進(jìn)行干燥。 冷空氣由加熱風(fēng)機(jī)通過空氣預(yù)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(jìn)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(fēng)機(jī)送入的冷空氣冷卻后進(jìn)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(tǒng)。

熱空氣與硫酸鈉濕物料經(jīng)過熱交換后將帶走少量固體物料和水分， 熱空氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器中分離出固體顆粒后通過引風(fēng)機(jī)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(jìn)行粉塵洗滌后排入大氣。

3 元明粉項目投產(chǎn)后出現(xiàn)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(fā)器底部排放閥，排放3～5 min后關(guān)閥。

（2）振動干燥床引風(fēng)機(jī)風(fēng)量不穩(wěn)致使元明粉出料含水高。解決方法：根據(jù)振動干燥床空氣加熱器風(fēng)量來調(diào)整旋風(fēng)分離器引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量， 讓振動干燥床保持微負(fù)壓。

（3）離心機(jī)母液管堵塞，導(dǎo)致母液浸沒離心機(jī)轉(zhuǎn)筒，離心機(jī)負(fù)載升高離心機(jī)跳停。 解決方法：用高溫冷凝水疏通離心機(jī)母液管。

（4）離心機(jī)啟動前未清洗，轉(zhuǎn)筒受力不平衡，導(dǎo)致負(fù)載升高，離心機(jī)跳停。 解決方法：用高溫冷凝水清洗離心機(jī)。

（5）蒸發(fā)器檢修后投入生產(chǎn)，蒸發(fā)器至離心機(jī)下料管未下料。 管道內(nèi)真空，未形成虹吸現(xiàn)象；蒸發(fā)器出料管不下料。 解決方法：停運(yùn)真空泵，觀察蒸發(fā)器出料管下料后，重啟真空泵。

（6）在正常生產(chǎn)中，遇到突然停電。 解決方法：a.立即關(guān)閉加熱器蒸汽手動截止閥及調(diào)節(jié)閥，打開上下不凝氣排放閥。 關(guān)閉所有泵的進(jìn)、出口閥，手動關(guān)閉蒸發(fā)器至離心機(jī)出料球閥出料調(diào)節(jié)閥， 關(guān)閉蒸發(fā)器進(jìn)料泵出口手動球閥、調(diào)節(jié)閥及手動閘閥。b.立即開啟蒸發(fā)器錐體底部排料球閥務(wù)必確認(rèn)錐底料液排完。 c.打開循環(huán)泵入口排放球閥，將循環(huán)管線內(nèi)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(nèi)物料至地溝。 e.打開蒸發(fā)器進(jìn)料泵出口管線取樣閥，排放管線內(nèi)物料至地溝。f.電力供應(yīng)恢復(fù)后，依次沖洗蒸發(fā)器、加熱器、循環(huán)管、離心機(jī)。

4 元明粉項目創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益

元明粉生產(chǎn)能力530 kg/h，年運(yùn)行時間8 000 h，年產(chǎn)量 4 240 t。 元明粉價格 600 元/t， 運(yùn)行成本170 元/t，經(jīng)濟(jì)效益 430 元/t，年收益 182.32 萬元（運(yùn)行成本包括電費(fèi) 35 元/t， 人工費(fèi) 35 元/t， 包裝物100 元/t，熱源采用廢熱）。

5 結(jié)語

公司氯堿廠芒硝生產(chǎn)元明粉項目投產(chǎn)后不僅解決了芒硝堆積滯銷問題，還給企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益，同時還解決了芒硝腐蝕土壤、污染環(huán)境的問題。