鹽硝聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝原理以及流程

1、關(guān)于鹽硝聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝原理及流程第一張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、前言上世紀(jì)80年代起，我國礦鹽區(qū)陸續(xù)引進(jìn)了數(shù)套鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置，用于硫酸鈉型水采鹵生產(chǎn)食鹽和無水硝。此后，又有一些企業(yè)依此為依據(jù)，對(duì)原有四效蒸發(fā)裝置進(jìn)行了技術(shù)改造。該工藝較為先進(jìn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，操作穩(wěn)定，但操作參數(shù)控制要求較嚴(yán)格，同時(shí)由于采用蒸汽噴射器對(duì)二次蒸汽進(jìn)行再壓縮，使得蒸發(fā)系統(tǒng)的操作參數(shù)調(diào)整較為困難。本文就該裝置的工藝過程進(jìn)行了分析，并提出了當(dāng)原料鹵水濃度發(fā)生變化時(shí)，操作參數(shù)的調(diào)整方法。希望在加深對(duì)鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置工藝過程的認(rèn)識(shí)，加快對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收方面有所幫助。第二張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6

2、月2、硫酸鈉型鹵水鹽硝分離原理及工藝流程2.1. NaClNa2SO4H2O 體系中鹽硝的溶解度T C%NaClNa2SO4在四效蒸發(fā)系統(tǒng)溫度范圍內(nèi)（50120）：NaCl的溶解度隨溫度的升高而增大，Na2SO4則相反，其溶解度隨溫度的升高而減小（見圖） 第三張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)這一規(guī)律，可先將原料鹵水在較低溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，在NaCl 大量析出的同時(shí)，Na2SO4得到濃縮。當(dāng)Na2SO4濃度達(dá)到或接近飽和時(shí)，將析鹽母液升溫，Na2SO4溶解度變小而析出，而NaCl由于溶解度隨溫度升高而增大，成為不飽和組分。蒸發(fā)水分可使Na2SO4繼續(xù)析出，NaCl濃度升高。當(dāng)NaCl濃

3、度達(dá)到或接近飽和時(shí)，將析硝母液降溫，蒸發(fā)，又可使NaCl過飽和析出，Na2SO4則又得到濃縮。析鹽母液再返回升溫，循環(huán)使用，NaCl和Na2SO4因此可以得到分離。 第四張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2.鹽硝聯(lián)產(chǎn)流程圖第五張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3.流程中物料狀態(tài)的變化 圖為NaClNa2SO4H2O體系的多溫投影圖。 圖的上半部是在NaClH2O 面上的投影，AB為NaCl 的溶解度曲線，曲線CD為NaClNa2SO4 共飽線，AB與CD之間為NaCl 的飽和曲面。 圖的下半部為在Na2SO4H2O 面上的投影。CD是NaClNa2SO4共飽線。Na2SO4

4、的飽和曲面面積較大，圖中只畫出其中一部分，即CD以上部分均為Na2SO4的飽和面的投影。第六張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.生產(chǎn)過程的控制關(guān)鍵：. 為了鹽硝徹底分離，即NaCl在析出時(shí)，Na2SO4應(yīng)處于不飽和狀態(tài)；Na2SO4析出時(shí)，NaCl應(yīng)處于不飽和狀態(tài)，要嚴(yán)格控制幾個(gè)關(guān)鍵中間物料的組成： 3.1. III效母液 III效母液是鹽系統(tǒng)和硝系統(tǒng)的聯(lián)接點(diǎn)，它的組成對(duì)鹽硝的分離及鹽系統(tǒng)和硝系統(tǒng)間的平衡至關(guān)重要。III效母液和析硝母液混合，并在IV效內(nèi)蒸發(fā)析出NaCl，而Na2SO4則不允許析出，因此需對(duì)相平衡關(guān)系和蒸發(fā)系統(tǒng)物料平衡關(guān)系綜合考慮，以確定合適的III效母液濃度3b。在一

5、個(gè)已建成的裝置中，III效母液組成一般不應(yīng)作大的變動(dòng)。 第七張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2. IV效母液（循環(huán)液） IV效母液4b的組成應(yīng)根據(jù)使NaCl在IV效中盡可能多的析出，而IV效母液在通過預(yù)熱器2后Na2SO4達(dá)到或接近飽和但不析出的原則來確定。3.3.硝蒸發(fā)器母液 硝蒸發(fā)器母液Xb的組成以保證在硝蒸發(fā)器內(nèi)Na2SO4盡可能多的析出，而NaCL不析出為依據(jù)。第八張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.原料鹵水濃度及鹽硝比對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響 鹽硝聯(lián)產(chǎn)工藝流程是根據(jù)NaClNaSO4H2O體系中NaCl和NaSO4的溶解度隨溫度的變化規(guī)律確定的，因而其關(guān)鍵的中間物料組成的

6、控制要求很嚴(yán)格。影響這些參數(shù)最主要的原因是原料鹵水的濃度（NaCl，NaSO4）及鹽硝比。如鹵水濃度高于設(shè)計(jì)值，鹽硝比低于設(shè)計(jì)值，而蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)水量不變，則III效母液中的Na2SO4濃度將高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致Na2SO4的提前析出，即在預(yù)熱器2或IV效中析出。前者可能引起預(yù)熱器加熱管及物料管道的結(jié)垢甚至堵塞，后者由于鹽硝共析使產(chǎn)品質(zhì)量惡化，收率降低。而當(dāng)鹵水濃度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，則可能導(dǎo)致NaCl的析出后移，在硝蒸發(fā)器中鹽硝共析。為便于分析討論，將蒸發(fā)系統(tǒng)分為兩大部分：I 至III效稱為“鹽系統(tǒng)”， IV效、閃發(fā)器及硝蒸發(fā)器稱為“硝系統(tǒng)”。 第九張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.鹵水

7、濃度及鹽硝比對(duì)蒸發(fā)水量的影響整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的總蒸發(fā)水量隨鹵水濃度的升高而減小，但鹽系統(tǒng)與硝系統(tǒng)之間的蒸發(fā)水量的分配主要由鹽硝比決定，圖3給出了鹽系統(tǒng)與硝系統(tǒng)間的蒸發(fā)比與鹵水鹽硝比之間的關(guān)系。由圖可見，鹽硝系統(tǒng)間蒸發(fā)比隨鹵水鹽硝比的增大而上升，即當(dāng)鹵水中NaCl濃度一定，Na2SO4濃度上升時(shí)，鹽系統(tǒng)的蒸發(fā)水量減少而硝系統(tǒng)的蒸發(fā)水量增大。 硝系統(tǒng)中，IV效（包括閃發(fā)器）與硝蒸發(fā)器的蒸發(fā)水量比則不受鹵水濃度及鹽硝比的影響而保持恒定。 第十張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2. 原料鹵水濃度及鹽硝比與析鹽量的關(guān)系 鹵水濃度越高，單位鹵水中鹽的析出量越大。其中，硫酸鈉全部在硝蒸發(fā)器內(nèi)析出，而氯

8、化鈉的析出分兩部分，即在鹽系統(tǒng)（I III效）析出鹽及在硝系統(tǒng)（IV效）析出鹽。鹽系統(tǒng)與硝系統(tǒng)間NaCl的析出量之比由鹵水的鹽硝比決定（見圖4）。隨鹵水中鹽硝比的增大，鹽硝系統(tǒng)間的NaCl析出量之比增大，且呈直線關(guān)系，即鹽系統(tǒng)（I III效）析出鹽量增大，而硝系統(tǒng)（IV效）析出鹽量減小。第十一張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.3. 原料鹵水濃度對(duì)循環(huán)液量的影響 為了鹽硝徹底分離，總有一定量的料液在IV效和硝蒸發(fā)器之間循環(huán)。循環(huán)液的流量僅與原料鹵水中的Na2SO4濃度有關(guān)（見圖5）。循環(huán)液流量隨Na2SO4的濃度升高而增大。（以1000kg原料鹵為基準(zhǔn)） 第十二張，PPT共十八頁，創(chuàng)作

9、于2022年6月5.蒸發(fā)系統(tǒng)主要操作參數(shù)的調(diào)整 由于關(guān)鍵中間物料的組成控制要求嚴(yán)格，只允許小幅度波動(dòng)，在原料鹵水濃度變化時(shí)主要是調(diào)整（1）鹽硝系統(tǒng)間的蒸發(fā)比（2）硝系統(tǒng)中的循環(huán)液流量以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。第十三張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.1.蒸發(fā)量的調(diào)整為適應(yīng)原料濃度的變化，需調(diào)整鹽系統(tǒng)與硝系統(tǒng)之間的蒸發(fā)比，即調(diào)整進(jìn)入 I 效，IV效和硝蒸發(fā)器的加熱蒸汽量。鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置在 I效及硝蒸發(fā)器前設(shè)置了蒸汽噴射泵，對(duì)二次蒸汽進(jìn)行壓縮，這對(duì)降低汽耗有明顯作用，但由于噴射泵的流體力學(xué)及熱力學(xué)特性，給系統(tǒng)蒸發(fā)量的調(diào)整帶來了困難。在原料鹵水濃度發(fā)生變化時(shí)，可采取下面方法對(duì)蒸發(fā)量進(jìn)行調(diào)整：第十四

10、張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 需減小鹽硝蒸發(fā)比時(shí)的調(diào)整 當(dāng)原料濃度增大，鹽硝比降低時(shí)，需減小鹽硝系統(tǒng)間的蒸發(fā)比。由于 I 效前蒸汽噴射泵的調(diào)節(jié)困難，可保持鹽系統(tǒng)的原操作參數(shù)，而增大硝系統(tǒng)的蒸發(fā)量，即通過補(bǔ)充蒸汽管道向IV效加熱室加入補(bǔ)充蒸汽，通過的蒸汽噴射泵旁路蒸汽管道向硝蒸發(fā)器加入補(bǔ)充蒸汽。補(bǔ)充蒸汽流量的大小根據(jù)使III效母液， IV效母液和硝蒸發(fā)器母液組成保持在設(shè)計(jì)值附近而確定。按上述方法調(diào)整，應(yīng)同時(shí)增大原料鹵的進(jìn)料量，鹽、硝的產(chǎn)量相應(yīng)增加。各中間物料（III效母液， IV效母液，析硝母液等）量也增大。蒸發(fā)量的加大，使真空冷凝系統(tǒng)負(fù)荷也相應(yīng)增加，應(yīng)采取相應(yīng)措施。要使鹽系統(tǒng)的

11、蒸發(fā)量減小，可在 I效蒸汽噴射泵到加熱室蒸汽管道上接一旁路管道引出部分蒸汽。引出的蒸汽可通入IV效或硝蒸發(fā)器。 第十五張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 增大鹽硝蒸發(fā)比的調(diào)整當(dāng)原料鹵水濃度降低，鹽硝比增大時(shí)，應(yīng)增大鹽硝系統(tǒng)間的蒸發(fā)比。在鹽系統(tǒng)蒸發(fā)量不變的前提下，應(yīng)減小硝系統(tǒng)的蒸發(fā)量。減小硝蒸發(fā)器前蒸汽噴射泵旁路管道的蒸汽量，可降低硝蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。IV效加熱蒸汽流量可通過減小補(bǔ)充蒸汽流量調(diào)節(jié)。如仍不能滿足，可將部分III效二次蒸汽直接導(dǎo)入混合冷凝器，當(dāng)然這種作法是不經(jīng)濟(jì)的。按此方法，原料鹵進(jìn)料量減小，產(chǎn)量降低。為保持較高的產(chǎn)量，可在 I效加熱室導(dǎo)入補(bǔ)充蒸汽，以增大鹽系統(tǒng)的蒸發(fā)量。 第十六張，PPT共十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2. 硝系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)液量的調(diào)整 IV效與硝蒸發(fā)器之間的循環(huán)液流量由原料鹵水中的Na2SO4濃度確定。一般來說，原料中Na2SO4濃度越高，循環(huán)液流量就越大