利用雙循環(huán)結(jié)晶器生產(chǎn)大粒鹽技術(shù)研究

吳宗生

(天津長蘆漢沽鹽場有限責(zé)任公司，天津 300480)

1 大粒鹽生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

以海鹽飽和鹵水、井礦鹽飽和鹵水等為原料，采用常規(guī)蒸發(fā)裝置，蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)鹽的能力在國內(nèi)已經(jīng)達到5 000萬t/a以上。在常規(guī)蒸發(fā)裝置中沒有單獨設(shè)置有利于鹽粒徑長大的結(jié)晶器，鹵水的蒸發(fā)濃縮和鹽的結(jié)晶同在蒸發(fā)室內(nèi)完成，會形成大量的細小的鹽的結(jié)晶從蒸發(fā)室底部排出。鹽顆粒的直徑0.15 mm以下占5%～10%、0.15 mm～0.5 mm占80%左右。由于鹽產(chǎn)品的顆粒細小，比表面積大，短時間內(nèi)會產(chǎn)生板結(jié)，對鹽產(chǎn)品的使用造成困難。鹽行業(yè)亟待解決鹽產(chǎn)品板結(jié)的問題。

關(guān)于小顆粒鹽容易板結(jié)的課題，鹽行業(yè)的技術(shù)人員做過研究和探討[1-5]，文章不再詳述。

目前，解決鹽產(chǎn)品板結(jié)的普遍方法是添加抗凝劑。由于添加抗凝劑后的鹽產(chǎn)品組成發(fā)生變化，產(chǎn)品使用范圍受到嚴格的限制。

新方法是在蒸發(fā)過程中增加結(jié)晶器改善鹽的結(jié)晶環(huán)境，使鹽顆粒長大，減少比表面積，從而起到抗板結(jié)的作用。比較常見的是OSLO結(jié)晶和DTB結(jié)晶器。

2 OSLO結(jié)晶器

OSLO是結(jié)晶行業(yè)中常用的一種典型的結(jié)晶器，該結(jié)晶器示意圖見圖1。OSLO結(jié)晶器的原理是：應(yīng)用外部配用的加熱器對結(jié)晶器內(nèi)部的循環(huán)物料加熱，使其再進入蒸發(fā)室蒸發(fā)后達到過飽和狀態(tài)，再通過垂直管道進入結(jié)晶器使晶體得以成長。其特點是：蒸發(fā)室與結(jié)晶室分設(shè)，在蒸發(fā)室的底部安裝一個結(jié)晶器，鹽的顆粒在結(jié)晶室內(nèi)逐漸長大。結(jié)晶器內(nèi)的料液流動由循環(huán)泵完成，根據(jù)固體鹽在結(jié)晶器內(nèi)停留時間的長短可以生產(chǎn)出不同粒徑的鹽產(chǎn)品。

該工藝的不足:粒徑分布非常寬，粒度大小差距很大；結(jié)晶器底部經(jīng)常結(jié)出較大的鹽片和鹽塊；結(jié)晶器底部鹽顆粒的排料口容易堵塞，影響生產(chǎn)的正常進行；單位時間內(nèi)的生產(chǎn)能力較小。

3 DTB結(jié)晶工藝

DTB工藝是一種細晶漿循環(huán)式結(jié)晶器，即導(dǎo)流筒加擋板蒸發(fā)結(jié)晶器。其示意圖見圖2。

工業(yè)上的常用的DTB結(jié)晶器可以生產(chǎn)0.5 mm～1.5 mm范圍的晶體(當(dāng)然取決于該結(jié)晶體系的具體特點)，停留時間一般為3 h～4 h，晶漿密度可以高達25%以適應(yīng)各種物料結(jié)晶要求的。其特點是進料從結(jié)晶器導(dǎo)流桶底部引入，通過攪拌作用上升進行結(jié)晶。導(dǎo)流桶一般都中心安放，與導(dǎo)流桶共中心安裝有攪拌漿，攪拌漿的電機安裝在結(jié)晶器上部，漿料通過攪拌槳向上流動，是一種典型的晶漿內(nèi)循環(huán)式結(jié)晶器。該工藝的不足：攪拌槳會破碎晶體；在攪拌軸上結(jié)晶疤，當(dāng)軸振動時，還會使結(jié)晶器器壁結(jié)晶疤，脫落后會堵塞排鹽口影響正常生產(chǎn);單位時間內(nèi)生產(chǎn)能力較小。

由于OSLO和DTB兩種結(jié)晶器工藝特點的局限性，在鹽行業(yè)很少應(yīng)用。

4 雙循環(huán)結(jié)晶器(以下簡稱DRC)工藝

DRC結(jié)晶[6]工藝是在OSLO和DTB兩種結(jié)晶工藝的基礎(chǔ)上，保留了其優(yōu)點、克服了其不足，適用于以氯化鈉飽和鹵水為原料生產(chǎn)大顆粒鹽。工藝流程圖見圖3。

為實現(xiàn)生產(chǎn)大粒鹽的目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。以結(jié)晶器5為核心，第一循環(huán)回路包括：結(jié)晶室5、循環(huán)管2、循環(huán)泵3、加熱室4、蒸發(fā)室1、結(jié)晶器5構(gòu)成加熱蒸發(fā)濃縮循環(huán)回路；第二循環(huán)回路包括結(jié)晶室5、循環(huán)管2、自循環(huán)泵6、集鹽箱7、結(jié)晶器5構(gòu)成結(jié)晶器自循環(huán)回路。其特點如下：

(1)所述蒸發(fā)室1蒸發(fā)完成液出口連接結(jié)晶器5，蒸發(fā)完成液不斷地排入到結(jié)晶器5中。

結(jié)晶器5是核心設(shè)備——即雙循環(huán)結(jié)晶器。結(jié)晶器5上部設(shè)有兩個液體出口；一個液體出口與循環(huán)管2、循環(huán)泵3、加熱室4、蒸發(fā)室1連接，形成蒸發(fā)濃縮循環(huán)回路。另一個液體出口通過循環(huán)管與自循環(huán)泵6、集鹽箱7、結(jié)晶器5連接，形成了結(jié)晶器5的自循環(huán)回路。

圖3 帶有結(jié)晶器的蒸發(fā)裝置Fig.3 Evaporator with crystallizer

(2)所述自循環(huán)泵6采用變頻器控制，液體流量的大小可以根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)。在物料循環(huán)過程中，采用清母液循環(huán)，晶體不參加循環(huán)因此不易被破碎。

(3)所述結(jié)晶器5的形狀呈倒圓錐形，上部直徑大于其下部直徑，相同的液體流量其流速卻不一樣，有利于鹽顆粒的增長。

(4)在結(jié)晶器5底部連接集鹽箱7，鹽顆粒長大到要求時沉淀到集鹽箱中。由于自循環(huán)泵的作用，鹽顆粒在集鹽箱中處于不停地運動狀態(tài)。

DRC結(jié)晶器有以上幾個突出的特點，生產(chǎn)出的大粒鹽粒度分布范圍較窄，不產(chǎn)生細小的鹽顆粒。顆粒直徑可以在0.4 mm～2 mm之間根據(jù)需要進行調(diào)整，最大直徑可以達到4 mm以上。同時，由于結(jié)晶器和集鹽箱內(nèi)的鹽顆粒一直處于不停的運動狀態(tài)，避免了鹽片和鹽塊的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

DRC結(jié)晶器與現(xiàn)有技術(shù)相比，克服了OSLO、DTB兩種結(jié)晶器的不足，保留了OSLO、DTB兩種結(jié)晶器的優(yōu)點。

1)DRC結(jié)晶器5從下到上每個截面的液體流速是不同的，從上到下不同截面鹽的粒徑由小到大，形成的懸浮床使晶體得以成長，以達到生產(chǎn)大粒鹽的目的。2)DRC結(jié)晶器5內(nèi)的液體流速通過自循環(huán)泵6是可以調(diào)整的，可以達到生產(chǎn)不同粒徑大粒鹽的目的。