硫酸钙型卤水真空制盐工艺

分类：工业设计论文发表 时间：2021-05-22 11:06 关注：(1)

　　针对硫酸钙型卤水的真空制盐工艺，分别从卤水净化、蒸发工艺选择、蒸发设备的选择、钙沫杂质分离、盐产品颗粒度的控制技术等方面进行了分析研究，提出了高效率、低成本生产出大颗粒盐产品的工艺路径。

　　关键词：硫酸钙型卤水；净化；蒸发设备；盐产品颗粒度

　　1前言

　　真空制盐工艺在我国的推广已近60年，生产工艺的发展和新型设备应用都取得了长足的进步，但就能耗而言是发达国家1.5～2倍，说明还有很大的进步余地。另外，我国已进入新时代，要有新的发展理念，同时我国食盐逐步走向市场化，消费者和客户对盐品质的要求也在提高，成本效益的需要，产品品质提升的需要，对盐业提出了新的要求。真空制盐的原理非常简单，但深入对各个环节和各因素以及它们之间的相关作用进行分析，又是一个非常复杂的系统，要平衡和优化各环节和因素之间的关系，达到更好的生产效率，产生更好的效益，产生满足社会所需要的高品质产品，此文主要研究分析硫酸钙型卤水的真空制盐工艺技术。根据我国目前的生产情况，卤水分为硫酸钙型和芒硝型两种，真空制盐的工艺流程控制针对不同的卤水有所差别，有的方面还有很大的差异。本文将就硫酸钙型卤水的真空制盐蒸发工艺选择、蒸发设备的选择、钙沫杂质分离、制盐颗粒的控制技术进行分析和研究。

　　2硫酸钙型卤水的特点

　　卤水中除含有NaCl之外，还含有一定量的CaSO4，其含量在4.5～6g/L之间。各地的矿床、矿石成分、水温及酸碱度不一样，造成了CaSO4含量的差异，但相对于硫酸钙型卤水，CaSO4的含量较高，是芒硝型卤水的3～4倍。对此两种卤水CaSO4含量差距较大，芒硝型卤水主要是同离子效应的影响，Na2SO4对CaSO4有抑制挤出效应。

　　3硫酸钙型卤水净化工艺流程的选择

　　3.1卤水深度净化

　　要把钙离子除去达到PPm级的程度，需要进行设备投入和购买相应的净化用原料，加上人工工资等，卤水净化的成本就要3～6元/m3，按卤耗为3.5原方计算，卤水净化在吨盐中的成本达到12～18元/吨。而目前市场的裸盐出厂价210～220元/吨左右，就盐行业而言成本控制得好的，有点微利，从经济学原理来讲，生产成本控制处于中游或较差的就亏损了，当然卤水净化以后，就目前的行业控制水平及能力，产品质量就容易保证一些，这是顺序思维并作常规选择的结果。

　　3.2只进行卤水澄清及过滤去除悬浮物

　　此工艺选择可以看出，CaSO4是要带到蒸发系统当中，带来的问题和结果是盐的颗粒较细，粒度分布不集中，洗盐耗卤量大，离心机负担重，脱水效果较差，同时带来干燥床的耗汽量大，成品含水量大，含CaSO4。盐的颗粒较小，夹水，含CaSO4二者因素的结合造成盐品容易结块，且硬度大，给消费者带来不良影响，乃至退货，可以说不对卤水进行净化，用现有的工艺路线和方法，整个系统消耗高，成本高，产品质量差，在市场化的今天企业就会陷入困境。

　　3.3不进行卤水净化或简单净化卤水，但也要做到低成本高质量的生产工艺

　　不进行卤水净化，CaSO4就会被带入蒸发系统，CaSO4不断富集，会影响过饱和结晶，CaSO4还会浮在蒸发罐内的液面上，严重阻碍水分的蒸发，从而影响蒸发量和效果，同时又形成大量过多的晶核，罐内卤水中就有了盐水+盐颗粒+CaSO4+其他杂质的混合体。如果没有措施和方法除去CaSO4浮沫，CaSO4在系统中不停地富集循环，盐质会逐渐变差，洗盐水量逐渐增大，离心机脱水困难，干燥床耗汽量增大，整个系统的工况恶化。在蒸发过程中安装脱除CaSO4的工艺和装备，是一个必然的选择趋势，也才能达到卤水不净化还能做到低成本高质量的生产目的。

　　4硫酸钙型卤水蒸发工艺的选择

　　4.1平流进料平流排料

　　选择多效排盐，工艺操作复杂化，能耗较高，优点是在蒸发系统采用平流排料，能够很好控制系统中的CaSO4的量，同样也能很好控制盐的品质；缺点是盐颗粒停留时间普遍不足，难以形成大颗的盐，特别是Ⅰ、Ⅱ效都排盐热量损失较大。

　　4.2顺流转料

　　在最后一效集中排盐，能耗低，盐颗粒停留时间长，有条件形成大颗粒，虽然可以在每效都设置脱除CaSO4的装置，但最后一效的CaSO4的富集就极为严重，控制CaSO4的富集存在操作不稳定，大量产生细颗粒条件又形成，结果就是颗粒度分布广，较细颗粒大量存在，产品质量控制也存在不稳定；形成了一个难以解决的矛盾体。

　　4.3MVR蒸发工艺

　　MVR生产技术近年来已经有很多的应用，优点是运行成本低，缺点是卤水必须精制和进化，盐颗粒很小，在这里我们不过多的讨论。

　　5硫酸钙型卤水蒸发设备的选择

　　蒸发设备的有正循环和逆循环，我们建立在罐型相同的条件下。从真空制盐发展的历史演变来看，先有正循环，后有逆循环，都是市场发展的需要，从正循环走向逆循环，市场逼迫技术进步，这也是增大颗粒的一个选择。在这里我们从实际生产的情况来论证和分析蒸发设备的选定和制盐颗粒的控制技术。

　　5.1正循环

　　正循环是从蒸发罐的底部出卤水，经循环泵和加热室从蒸发罐的中上部切向进蒸发罐，进入的卤水与罐中卤水共同形成环流，卤水经加热后湿度升高1.5～2℃左右，卤水表面水分蒸发形成过饱和，盐颗粒形成。卤水夹带颗粒被循环泵吸入循环泵，经循环泵叶轮进入加热室，叶轮对颗粒有破坏作用，特别是大颗粒。所以正循环表现出盐的粒度较小，假若大颗粒盐没有经循环泵叶轮高速旋转的破坏，能直接分离出已形成的大颗粒盐，那么盐颗粒也应该是大的，蒸发罐筒体内盐粒和盐水是强制性往下流的，大家可能见过强制性重力沉降法和自然重力沉降法的效果差异，从现象结果来看重力强制沉降法下降效果明显高于自然重力沉降法，原因在于悬浮在卤水中的颗粒，运动碰撞的机会增加，从而颗粒增大，向下的拖动力迫使大颗粒快速沉降。所以正循环不是不会产生大颗粒，而是形成了又被破坏，破坏后又形成，不断循环也就有不断的破坏。

　　5.2逆循环

　　逆循环是蒸发罐体高位出卤水、从底部进水，在罐体中形成的大颗粒未被循环泵充分破碎，底部进入的卤水被加热室加热进入蒸发罐，升高2°C左右的卤水与罐中的卤水混合，由此对比可以定性的分析认为，蒸发罐中接近液面的卤水温度没有正循环的高，逆循环比正循环的蒸发强度低。由于在罐体的底部进水，对下沉的颗粒有淘洗的作用，大部分小颗粒而又被往上的卤水带走进入下一个循环，由此往复循环得出。以上的分析可以得出初步结论，不论是正循环，逆循环，只要罐体中产生的大颗粒盐不过循环泵，把大颗粒分离，同时分离CaSO4等杂质，均可以生产出大颗粒盐，且做到颗粒度的均衡。粗略计算，颗粒在罐体中停留1个小时以上均可实现，问题的核心在于颗粒被强制动力所破坏。罐体内的卤水被循环了65～85次/小时。每小时循环一次的量就是蒸发罐设定的容积。当然颗粒度的大小影响因素还有：固液比、循环的速度、停留时间和杂质等悬浮物的影响，加热和蒸发的温度等。固液比和循环速度的确定，都要考虑加热室的加热效果，假如选择不当，就会直接影响到蒸发系统的效率，即固液比和循环速度的确定应优先满足于生产效率，其次才能满足粒度控制要求。我们对蒸发罐出料后，后续各工艺环节对颗粒的影响因素做了一个对比，对比情况如下：

　　5.3各工艺环节的盐产品粒度分布情况

　　5.3.1洗盐和离心脱水对盐产品粒度的影响如表1、表2所示，洗盐和离心脱水会对盐产品的粒度造成破坏，而且破坏性较大，粒度在0.4mm（40目）以上的产品减少了30～50%，其它粒度类似，所以洗盐的方式、洗盐的时间、转料的方式、离心机的选型，都能对盐产品的颗粒度大小和分布造成影响。

　　5.3.2沸腾干燥对盐产品粒度的影响从表1、表2可以看出，沸腾干燥会对盐产品的粒度造成破坏。如表1所示，盐产品经过沸腾干燥后，粒度在0.4mm（40目）以上产品的比例从55.1%（离心机出盐口）下降到了49%（沸腾干燥床出口）；而如表2所示，另一家公司同样采用沸腾干燥，粒度在0.4mm（40目）以上产品的比例从9.18%（离心机出盐口）下降到了0.21%（沸腾干燥床出口），即40目以上的盐产品几乎没有了（这里未计入干燥过程中抽出的100目以下的粉盐产品）。因此沸腾干燥床的选型以及沸腾干燥工艺控制参数的选择等因素都会对盐产品的颗粒度大小和分布造成较大影响。

　　5.3.3其他对盐产品粒度的影响因素5.3.3.1真空制盐的“五稳定”要求，不凝气体的排放，加热室换热是否正常等。5.3.3.2真空制盐装置的运行控制，确保蒸发系统正常稳定，尤其是蒸发罐内的液位稳定控制是最基本的要求和条件。5.3.3.3卤水中杂质的含量是影响盐产品粒度的一个重要因素，在生产过程中要对卤水中杂质的含量严格进行控制。5.3.3.4卤水的pH值也是影响盐产品粒度的重要因素，还会影响设备的使用效率和使用寿命，因此不能过于偏酸性和偏碱性，要根据生产装置的实际情况和工艺控制要求合理确定卤水的pH值。

　　6结论

　　就硫酸钙型卤水的真空制盐生产技术，本文从卤水净化、蒸发工艺选择、蒸发设备的选择、钙沫杂质分离、盐产品颗粒度的控制技术等方面进行了分析总结：

　　6.1卤水净化：

　　常规的真空制盐工艺需要对卤水进行深度净化，去除卤水中的钙镁等杂质，但从生产成本和市场因素等方面考虑，也可采用不对卤水进行净化或简单净化，同时在蒸发装置系统中采用钙沫杂质分离的技术，脱除卤水中的硫酸钙。

　　6.2蒸发工艺选择：

　　以制盐的产品质量、热能效率的利用率和颗粒大小为最终原则，蒸发系统必须满足三个主要条件：

　　6.2.1如果蒸发系统能生成盐颗粒较大，粒度均匀的盐，那么对离心机脱水，干燥床干燥盐产量就能发挥积极的正向作用。

　　6.2.2要形成大颗粒且均匀的产品，蒸发强度要稳定，在液位面快速形成过饱和。

　　6.2.3盐的晶体在蒸发罐中的停留时间要长，有资料表明达到0.4mm的粒度，需要一个小时的时间，且大颗粒不能被破坏，我们取了五套样本，并作计算，假如采用顺流转料，最后一效集中排盐，那么普遍的停留时间为7～9个小时。此计算是以进卤水量，蒸发罐的体积，生产能力三个要素得出。

　　6.3蒸发设备的选择：

　　控制颗粒大小为最终原则为了获得大颗粒的产品，同步提高整套真空制盐的效率和成本，无论正循环、逆循环每个效的循环加热过程中，要避免已形成的大颗粒被循环泵破坏，同时设定钙浮沫的分离。从Ⅰ效到末效顺序转料，在最末两效排盐，延长颗粒盐在罐中的停留时间，确保蒸发系统产生大颗粒盐，兼顾了热能的有效利用。同时离开蒸发罐的盐颗粒，经过洗盐、增稠、离心和干燥及包装，都应充分考虑这些工艺过程对盐颗粒的破坏。所以硫酸钙型卤水的真空制盐工艺流程设计和设备的改造，都必须系统性的分析，确保钙沫杂质的分离，盐颗粒不被破坏，才能高效率、低成本生产出大颗粒的盐产品。

　　作者：杨瀛亮