一种新型节能的元明粉生产工艺与装置
王林，邵明福，郭琪，李景春
（潍坊金鑫化工化纤设备技术开发中心，中国、山东 潍坊261112）
一、概述
在粘胶纤维生产过程中，把粘胶通过一定机械输送到纺丝机，纤维素黄酸酯遇酸后生产纤维，这一过程通常称为纺丝。纺丝过程中，酸碱中和形成大量硫酸钠会影响纺丝质量，必须将硫酸钠从酸浴中分离出来的过程叫结晶，真空连续结晶和表面冷却结晶出来的硫酸钠含有10个水分子叫做芒硝，也叫有水硫酸钠。分离多余的硫酸钠工艺设备——叫做艾伯纳（恩卡）真空连续结晶装置。去掉芒硝10个水分子硫酸钠工艺设备装置叫焙烧。也叫无水硫酸钠装置。生产出来的产品为元明粉（无水硫酸钠）。
从粘胶纤维生产中回收元明粉方法有两种，即在酸浴中直接结晶和从结晶芒硝中制取元明粉。从酸浴中直接制取元明粉，是将酸浴在真空下蒸发，使酸浴中的硫酸钠呈过饱和状态，硫酸钠的饱和溶液析出硫酸钠结晶—元明粉。
由芒硝转变元明粉通常需要：蒸发、结晶、芒硝分离、焙烧、元明粉再分离、烘干、打包、出厂的生产过程，需要芒硝结晶与元明粉制备两套装置，占面积大、设备台套多且造价高，工艺流程长且操作繁杂，耗能高（水、电、汽）而且大量低温冷却水。使南方水温高北方缺水地区正常工艺生产受到影响。
潍坊金鑫化工化纤设备技术开发中心，在分析元明粉结晶过程中认识到耗能高（水、电、汽）的原因，创新发明了GXYJ元明粉装置，该装置将蒸发、结晶、焙烧三套装置结合成一体的元明粉生产设备，该设备结构简单、维护方便、占地面积少，耗能低、不受环境、气候和水温的影响。
该装置消化吸收德国艾伯钠（EBNDE）公司与美国恩卡（ENKA）公司酸浴结晶技术基础上创造发明了新机型，技术先进可靠，工艺流程合理，节能有利环保，完全适用于化工、化纤新建和改造工程上。此装置已发展为系列产品，配套于各种粘胶纤维生产线上。
GXYJ型元明粉装置在华北、东北数个化纤、化工厂成功运行6年多，已发展成为系列产品，结晶能力由0.5—2.3t/h，已向国家申请专利，用此专利技术可改造目前运行的芒硝真空连续结晶装置，每年可节约能源数百万人民币。
二、产品用途
在粘胶纤维生产过程中，原液制备将粘胶液经泵输送到纺丝机喷丝头，吐到纺丝机浴槽中进行凝固牵伸成线，粘胶丝束在纺丝浴中与硫酸钠进行化学反应生成大量的硫酸钠，破坏恒定的纺丝浴比，而影响纤维质量，因而需要引用GXYJ型高效节能连续结晶装置分离出多余的硫酸钠，以保持纺丝浴组成稳定，从而保证纺丝质量。
三、节能元明粉装置的工作原理（附工艺流量图）
由供酸泵将蒸浓酸浴输送到结晶蒸发器中，在真空的作用下充分蒸发，达到硫酸钠的饱和浓度，硫酸钠结晶成微粒，并长大，进入脱水机，脱出元明粉，元明粉送烘干机烘干，除水分，装袋出厂母液流入纺丝浴地槽去工艺生产。
四、 节能型元明粉装置与传统型、艾伯纳元明粉装置的对比分析
1、传统型：冷冻盐水冷冻结晶、分离、培烧，元明粉分离后烘干成品工艺。
2、以四级连续真空结晶机4T/h、元明粉制备与烘干装置Ⅰ型（1.5T/h）。
3、7.5T/h四级真空酸冷结晶装置、3T/h元明粉生产装置Ⅱ型（包括干燥部分）；
4、闪蒸结晶、焙烧一体化元明粉生产装置(0.5-2.3T/h)。
节能型元明粉装置与艾伯纳元明粉装置的对比分析表
|
名称 |
传统型 |
艾伯纳Ⅰ型 |
艾伯纳Ⅱ型 |
节能型 |
|
芒硝结晶设备 |
需要 |
需要 |
需要 |
不需要 |
|
元明粉结晶设备 |
不需要 |
不需要 |
不需要 |
需要 |
|
焙烧设备 |
需要 |
需要 |
需要 |
不需要 |
|
干燥设备 |
需要 |
需要 |
需要 |
需要 |
|
基本建设费 |
多 |
多 |
多 |
少 |
|
一体化元明粉装置 |
不是 |
不是 |
不是 |
是 |
|
耗水量 |
多 |
多 |
多 |
少 |
|
耗电量 |
多 |
多 |
多 |
少 |
|
耗汽量 |
多 |
多 |
多 |
少 |
|
从酸浴中蒸发水量 |
无 |
少 |
少 |
多（相当于一台闪蒸） |
注：此表数据仅供参考，按每吨元明粉造价及消耗进行对比；各种准确数据待进行详尽的技术探讨论证。艾伯纳Ⅰ型为蒸气真空制冷连续真空结晶装置；艾伯纳Ⅱ型为酸冷四级连续真空结晶装置。
五、 小结
四种元明粉生产装置的特点比较分析看出
1、节能型元明粉装置较艾伯纳Ⅱ型（酸冷真空结晶机生产元明粉），从表中看出设备与基建投资少；工艺流程短，设备运行费少。
2、节能型结晶机除满足生产元明粉外，还从结晶酸浴中蒸发相当数量的水，相当于节约一套闪蒸装置，节约闪蒸投资费用。
3、操作方便、简单，设备性能优良、价廉、安全可靠。
4、维护方便、费用低、备件少。
5、节能型装置运行费（水、电、汽）用较（艾伯纳Ⅰ型、艾伯纳Ⅱ型）低，年节能100万元以上；同时满足南方水温高、北方缺水的正常工艺生产。
潍坊金鑫化工化纤设备技术开发中心开发创新的节能型元明粉装置、将蒸发、结晶、焙烧三套装置结合在一起，设备结构简单、维护方便、占地面积少，耗能低、不受环境、气候和水温的影响。
该装置，技术先进可靠，工艺流程合理，节能有利环保，符合国家的节能减排政策，完全适用于化纤、化工新建和改造工程上。此装置已发展为系列产品，欢迎各化纤、化工厂选用，为工厂创出更大的效益。
单 位：中国山东潍坊金鑫化工化纤设备技术开发中心
联系人：邵明福 086-13706465000
王 林 086-15966140124
李景春 086-13563673986
电 话：086-0536-7276060
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