機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新工藝研究探析

趙宏旭 劉磊(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

0 引言

機(jī)械熱壓縮制硝技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用還處于空白階段。但在制鹽行業(yè)已于1987年開始進(jìn)行研究，有了一定的經(jīng)驗(yàn)積累，但因當(dāng)時(shí)的能源結(jié)構(gòu)的原因，一直沒有得到普遍推廣。近幾年由于能源需求變化和節(jié)能減排的要求，制鹽行業(yè)加大了對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究，已進(jìn)行推廣應(yīng)用。針對(duì)燃煤不斷緊張的局面，使用機(jī)械熱壓技術(shù)，節(jié)能效果非常明顯。國(guó)內(nèi)就有江蘇中鹽金壇鹽化有限公司引進(jìn)應(yīng)用MVR(單效機(jī)械熱壓縮)制鹽技術(shù)，2013年產(chǎn)品綜合能耗僅79.072kg標(biāo)煤/噸鹽，比使用ME(多效蒸發(fā))制鹽技術(shù)節(jié)約20kg標(biāo)煤/噸鹽，節(jié)能超過30%。

1 單效機(jī)械熱壓縮和多效蒸發(fā)技術(shù)在制鹽行業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械熱壓縮裝置的背景

當(dāng)前世界上第一套機(jī)械壓縮制鹽裝置是在19世紀(jì)80年代法國(guó)薩日特制鹽廠誕生的，當(dāng)時(shí)的時(shí)代利用機(jī)械壓縮制鹽裝置規(guī)模非常的小，一個(gè)月的產(chǎn)量只有200噸，同時(shí)當(dāng)時(shí)所使用的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)在相比具有很大的不完善性，所以機(jī)器加工水平有限，每生產(chǎn)一噸鹽耗電非常多[1]。因此在20世紀(jì)60年代，意大利建成的希羅鹽廠生產(chǎn)能力和之前相比有了較大進(jìn)步。目前西方國(guó)家采取的機(jī)械壓縮制鹽工藝中利用機(jī)械壓縮技術(shù)和母液回收鹽硝聯(lián)產(chǎn)非常少見。國(guó)內(nèi)機(jī)械壓縮制鹽工藝發(fā)展相對(duì)遲緩，張家壩在20世紀(jì)80年代才從瑞士蘇爾壽引入一臺(tái)年產(chǎn)十萬(wàn)噸的機(jī)械壓縮制鹽裝置。機(jī)械壓縮和多效蒸發(fā)制鹽的原理相比，兩者之間最大的不同點(diǎn)就是機(jī)械壓縮利用激素壓縮機(jī)能夠在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生二次蒸汽，并且將這蒸汽進(jìn)行回收進(jìn)行洗滌工作，只是去消耗電能，而不去消耗蒸汽能，這是它最大的特點(diǎn)。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)大部分制鹽企業(yè)采取多效蒸發(fā)的制鹽技術(shù)，因此國(guó)內(nèi)的研發(fā)設(shè)計(jì)單位對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)非常了解。但機(jī)械壓縮是從國(guó)外引進(jìn)的，因此在使用過程中要對(duì)使用情況進(jìn)行相關(guān)了解，機(jī)械壓縮和多效蒸發(fā)工藝相比，蒸發(fā)器臺(tái)數(shù)和設(shè)備明顯較少，也不占用過多的空間，最重要的是這項(xiàng)技術(shù)的自動(dòng)化程度高，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加協(xié)調(diào)，能降低耗能20%左右。在使用該技術(shù)的過程中還有進(jìn)一步提升的空間，產(chǎn)品的質(zhì)量由99.4%提高到了99.6%，質(zhì)量上的突破提升讓產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保障，同時(shí)操作人員也明顯減少。利用機(jī)械壓縮生產(chǎn)160萬(wàn)噸的規(guī)模，現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)不足40人，而如果利用多效蒸發(fā)技術(shù)生產(chǎn)裝置100萬(wàn)噸的規(guī)模，現(xiàn)場(chǎng)的人數(shù)就要高達(dá)60人。經(jīng)過相關(guān)的調(diào)查分析，得出利用機(jī)械壓縮制鹽工藝比，多效蒸發(fā)技術(shù)降低能耗17%左右，所以機(jī)械壓縮技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前，乃至未來工業(yè)生產(chǎn)的主要方向。

1.2 MVR(單效機(jī)械熱壓縮)和ME(多效蒸發(fā))技術(shù)的應(yīng)用

單效機(jī)械熱壓縮與多效蒸發(fā)技術(shù)相比，它們兩者之間有著一定的相似點(diǎn)，就是都是屬于制鹽生產(chǎn)中的蒸發(fā)制鹽，但是最大的不同就是單效機(jī)械熱壓縮利用的是機(jī)械壓縮機(jī)，它在生產(chǎn)過程中將蒸發(fā)中的二次蒸汽進(jìn)行回收后繼續(xù)蒸發(fā)使用，因此它實(shí)際上是在一個(gè)設(shè)備之內(nèi)將蒸汽循環(huán)利用，一般情況下需要一臺(tái)蒸發(fā)罐即可完成工序。

在正常生產(chǎn)過程中，不需要不斷的去補(bǔ)充蒸汽，所以這個(gè)單項(xiàng)機(jī)械熱壓縮技術(shù)，它只會(huì)消耗大量的電能，而不會(huì)去消耗蒸汽呢，這是他本身最顯著的特點(diǎn)。但是不得不說明的就是單校機(jī)械熱壓縮對(duì)電的消耗比多效蒸發(fā)技術(shù)要多得多，而多效蒸發(fā)技術(shù)是將蒸汽首次供應(yīng)在蒸發(fā)中，各階段產(chǎn)生的二次蒸汽能夠下一次利用，但是末效產(chǎn)生的蒸汽就不能夠進(jìn)行利用了，最后是在低溫低壓大容量的情況下借助于冷卻水的作用將其排出系統(tǒng)維持整個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)，因此多效蒸發(fā)技術(shù)，它的特點(diǎn)是蒸汽能多次利用，不需要像單效機(jī)械熱壓縮中利用大功率的電器，它的耗電量極少，這事多效蒸發(fā)技術(shù)的特點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)對(duì)電能和技能的換算值，使用單效機(jī)械熱壓縮技術(shù)要比多效蒸發(fā)技術(shù)節(jié)省1/3左右的資源。同時(shí)當(dāng)前使用單項(xiàng)機(jī)械熱壓縮技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減耗的國(guó)家政策，可是該技術(shù)雖然節(jié)約了消耗，但是生產(chǎn)成本卻沒有降低，還有可能會(huì)更高，因?yàn)樯a(chǎn)的成本和社會(huì)上的汽和電價(jià)格有密切關(guān)系，例如如果汽的價(jià)格較為便宜，而電價(jià)卻上漲了，那么即使是能耗下降，利用單效機(jī)械熱壓縮技術(shù)，它的成本也不會(huì)明顯的下降。這是之前我國(guó)沒有大力將單校機(jī)械熱壓縮技術(shù)，在工業(yè)行業(yè)制造中推廣的原因。兩者由于技術(shù)不同，所以設(shè)備配置的方式有所差異，這會(huì)涉及基建投資和設(shè)備投資費(fèi)用[2]。在相同條件下MVR技術(shù)比ME技術(shù)總投資增加10%左右，但是這些投資只是眼前的，隨著后期的收益，這些投資能夠很快的回收，并且對(duì)整體工廠的生產(chǎn)帶來極大的利潤(rùn)。

1.3 MVR技術(shù)的硝鹽聯(lián)產(chǎn)工藝發(fā)展前景

在硝鹽聯(lián)產(chǎn)工藝中，利用MVR技術(shù)代替硝鹽聯(lián)產(chǎn)中逆流多效制硝蒸發(fā)方法，硝鹽分離仍采用制鹽行業(yè)的鹽硝分離系統(tǒng)工藝技術(shù)，這樣有70%的產(chǎn)品硝會(huì)從MVP系統(tǒng)中生產(chǎn)出。這個(gè)比例和原料中燒水的氯化鈉含量以及轉(zhuǎn)入硝鹽分離系統(tǒng)中母液氯化鈉的含量以及操作技術(shù)水平等有密切的關(guān)系。在氯化鈉行型硝水中，利用MVR技術(shù)加母液硝鹽聯(lián)產(chǎn)的方法。在我國(guó)的聯(lián)產(chǎn)工藝中還處于空白階段，因此當(dāng)前通過對(duì)該技術(shù)的研究，能夠有效讓國(guó)內(nèi)的化工生產(chǎn)處于領(lǐng)先地位。

2 機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)概述

2.1 機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用步驟

這項(xiàng)技術(shù)是在無機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域的，利用氯化鈉硫酸鈉溶液作為基本的原料液，經(jīng)過高溫制鹽和高溫制硝得到冷凝水，得到了冷水之后再進(jìn)行換熱，然后高溫機(jī)械壓縮蒸發(fā)分離，獲得了氯化鈉和高溫制鹽的母液，再將高溫制鹽的母液和高溫制硝的母液進(jìn)行混合，與低溫制鹽的母液換熱，接著低溫機(jī)械壓縮蒸發(fā)分離得到氯化鈉低溫制鹽母液，將母液蒸發(fā)分離，得到硫酸鈉和高溫致硝母液，將兩種母液混合，繼續(xù)與低溫制鹽母液換熱蒸發(fā)制鹽。在這個(gè)過程中是反復(fù)循環(huán)的，因此不會(huì)產(chǎn)生過度浪費(fèi)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品的質(zhì)量高，也沒有三廢排放，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。它的主要步驟如表1所示。

總之機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，它主要是用精鹵作為生產(chǎn)原料的，通過與高溫之言和高溫滯銷得到冷凝水換熱后進(jìn)行高溫的機(jī)械壓縮蒸發(fā)。在這個(gè)過程中不斷利用高溫制硝的母液與低溫制鹽的母液進(jìn)行混合換熱。不斷得到母液氯化鈉再進(jìn)行固液分離得到母液，這是一個(gè)不斷反復(fù)循環(huán)的工序，在這個(gè)工序中不會(huì)產(chǎn)生多余浪費(fèi)，每次析出的氯化鈉和母液，以及硫酸鈉和母液都能夠進(jìn)入到下一階段的循環(huán)中[3]。

表1 機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用步驟

3 機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)具體實(shí)施研究分析

取300m3的氯化鈉和硫酸鈉溶液原料液，它們的濃度為Na2SO452g/L，NaCl 300g/L。將取好的原料液經(jīng)過高溫制鹽和高溫制硝步驟，然后就能夠得到冷凝水進(jìn)行下一階段的換熱工作。在進(jìn)行換熱后，利用高溫機(jī)械蒸發(fā)，在這個(gè)過程中蒸發(fā)的整體溫度在110攝氏度左右，蒸發(fā)之后就需要進(jìn)行固液分離，這樣就能夠得到氯化鈉和高溫制鹽的母液，得到的氯化鈉為62噸左右，高溫制鹽的母液86m3。氯化鈉硫酸鈉溶液為原料液300m3，濃度為Na2SO415g/L，NaCl 300g/L，經(jīng)過和高溫制鹽與高溫制硝，得到了冷凝水水換熱后溫度從30攝氏度上升到了120攝氏度，在這個(gè)過程中，高溫制鹽母液和高溫制硝得到了冷凝水換熱，溫度則由130攝氏度降到了25攝氏度。低溫制鹽母液259.32m3，濃度為Na2SO470g/L，NaCl 280g/L 與高溫制鹽母液和高溫制硝母液混合液為329.76m3，濃度為Na2SO453g/L，NaCl 310g/L進(jìn)行換熱。換熱中低溫制鹽的母液換熱溫度會(huì)不斷上漲，它是由低溫升到高溫，大部分情況下是從40攝氏度上升到了140攝氏度。然后利用高溫制鹽母液和高溫制硝母液進(jìn)行換熱，這個(gè)階段是要溫度下降的，大部分情況下是由110攝氏度下降到了40攝氏度。低溫機(jī)械壓縮蒸發(fā)母液混合液329.76m3，濃度為Na2SO453g/L，NaCl 310g/L并且進(jìn)行固液分離得到低溫制鹽母液259.32m3，濃度為Na2SO470g/L，NaCl 280g/L，氯化鈉27.69噸，蒸發(fā)的溫度為45攝氏度。低溫制鹽母液259.32m3，濃度為Na2SO470g/L，NaCl 280g/L，高溫機(jī)械壓縮蒸發(fā)，并進(jìn)行固液分離得到高溫制硝母液243.22m3，濃度為Na2SO454g/L，NaCl 306g/L，Na2SO的質(zhì)量為4.5噸，利用100攝氏度的高溫蒸發(fā)。母液混合液329.76m3，濃度為Na2SO453g/L，NaCl 310g/L繼續(xù)和低溫制鹽母液259.32m3，濃度為Na2SO470g/L，NaCl 280g/L換熱參與到循環(huán)工序中。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)全文，機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)當(dāng)前在化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用能夠有效達(dá)到可持續(xù)綠色環(huán)保生產(chǎn)，還能夠有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量。文章對(duì)機(jī)械熱壓縮和多效蒸發(fā)技術(shù)在制鹽行業(yè)中的現(xiàn)狀進(jìn)行了相關(guān)描述，當(dāng)前機(jī)械壓縮蒸發(fā)鹽硝聯(lián)產(chǎn)技術(shù)有良好的發(fā)展前景。機(jī)械壓縮蒸發(fā)消炎聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在應(yīng)用過程中，要按照一定的步驟，嚴(yán)格的控制母液濃度，才能夠讓它更好的應(yīng)用，在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展時(shí)代，利用機(jī)械壓縮制鹽技術(shù)符合經(jīng)濟(jì)降低能耗的相關(guān)政策。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，該項(xiàng)技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用會(huì)取得有效進(jìn)步。