鹽硝聯(lián)產生產工藝原理及流程

關于鹽硝聯(lián)產生產工藝原理及流程第1頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五1、前言

上世紀80年代起，我國礦鹽區(qū)陸續(xù)引進了數套鹽硝聯(lián)產裝置，用于硫酸鈉型水采鹵生產食鹽和無水硝。此后，又有一些企業(yè)依此為依據，對原有四效蒸發(fā)裝置進行了技術改造。該工藝較為先進，設備簡單，能耗低，操作穩(wěn)定，但操作參數控制要求較嚴格，同時由于采用蒸汽噴射器對二次蒸汽進行再壓縮，使得蒸發(fā)系統(tǒng)的操作參數調整較為困難。本文就該裝置的工藝過程進行了分析，并提出了當原料鹵水濃度發(fā)生變化時，操作參數的調整方法。希望在加深對鹽硝聯(lián)產裝置工藝過程的認識，加快對國外先進技術的消化吸收方面有所幫助。第2頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五2、硫酸鈉型鹵水鹽硝分離原理及工藝流程2.1.NaCl—Na2SO4—H2O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（50—120℃）：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?。ㄒ妶D）第3頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五

根據這一規(guī)律，可先將原料鹵水在較低溫度下進行蒸發(fā)，在NaCl大量析出的同時，Na2SO4得到濃縮。當Na2SO4濃度達到或接近飽和時，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NaCl濃度達到或接近飽和時，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4頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五2.2.鹽硝聯(lián)產流程圖第5頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五2.3.流程中物料狀態(tài)的變化

圖為NaCl－Na2SO4－H2O體系的多溫投影圖。圖的上半部是在NaCl－H2O面上的投影，AB為NaCl的溶解度曲線，曲線CD為NaCl－Na2SO4

共飽線，AB與CD之間為NaCl的飽和曲面。圖的下半部為在Na2SO4－H2O面上的投影。CD是NaCl－Na2SO4共飽線。Na2SO4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6頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五3.生產過程的控制關鍵：.

為了鹽硝徹底分離，即NaCl在析出時，Na2SO4應處于不飽和狀態(tài)；Na2SO4析出時，NaCl應處于不飽和狀態(tài)，要嚴格控制幾個關鍵中間物料的組成：

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，它的組成對鹽硝的分離及鹽系統(tǒng)和硝系統(tǒng)間的平衡至關重要。III效母液和析硝母液混合，并在IV效內蒸發(fā)析出NaCl，而Na2SO4則不允許析出，因此需對相平衡關系和蒸發(fā)系統(tǒng)物料平衡關系綜合考慮，以確定合適的III效母液濃度3b。在一個已建成的裝置中，III效母液組成一般不應作大的變動。

第7頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五3.2.IV效母液（循環(huán)液）

IV效母液4b的組成應根據使NaCl在IV效中盡可能多的析出，而IV效母液在通過預熱器2后Na2SO4達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Na2SO4盡可能多的析出，而NaCL不析出為依據。第8頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五4.原料鹵水濃度及鹽硝比對蒸發(fā)系統(tǒng)的影響

鹽硝聯(lián)產工藝流程是根據NaCl－NaSO4－H2O體系中NaCl和NaSO4的溶解度隨溫度的變化規(guī)律確定的，因而其關鍵的中間物料組成的控制要求很嚴格。影響這些參數最主要的原因是原料鹵水的濃度（NaCl，NaSO4）及鹽硝比。 如鹵水濃度高于設計值，鹽硝比低于設計值，而蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)水量不變，則III效母液中的Na2SO4濃度將高于設計值，導致Na2SO4的提前析出，即在預熱器2或IV效中析出。前者可能引起預熱器加熱管及物料管道的結垢甚至堵塞，后者由于鹽硝共析使產品質量惡化，收率降低。 而當鹵水濃度低于設計值時，則可能導致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9頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五4.1.鹵水濃度及鹽硝比對蒸發(fā)水量的影響

整個蒸發(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，即當鹵水中NaCl濃度一定，Na2SO4濃度上升時，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10頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五4.2.

原料鹵水濃度及鹽硝比與析鹽量的關系

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)器內析出，而氯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11頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五4.3.

原料鹵水濃度對循環(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（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）第12頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五5.蒸發(fā)系統(tǒng)主要操作參數的調整

由于關鍵中間物料的組成控制要求嚴格，只允許小幅度波動，在原料鹵水濃度變化時主要是調整 （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 以保證生產的正常進行。第13頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五5.1.蒸發(fā)量的調整

為適應原料濃度的變化，需調整鹽系統(tǒng)與硝系統(tǒng)之間的蒸發(fā)比，即調整進入I效，IV效和硝蒸發(fā)器的加熱蒸汽量。 鹽硝聯(lián)產裝置在I效及硝蒸發(fā)器前設置了蒸汽噴射泵，對二次蒸汽進行壓縮，這對降低汽耗有明顯作用，但由于噴射泵的流體力學及熱力學特性，給系統(tǒng)蒸發(fā)量的調整帶來了困難。 在原料鹵水濃度發(fā)生變化時，可采取下面方法對蒸發(fā)量進行調整：第14頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五1.需減小鹽硝蒸發(fā)比時的調整

當原料濃度增大，鹽硝比降低時，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節(jié)困難，可保持鹽系統(tǒng)的原操作參數，而增大硝系統(tǒng)的蒸發(fā)量，即通過補充蒸汽管道向IV效加熱室加入補充蒸汽，通過的蒸汽噴射泵旁路蒸汽管道向硝蒸發(fā)器加入補充蒸汽。補充蒸汽流量的大小根據使III效母液，IV效母液和硝蒸發(fā)器母液組成保持在設計值附近而確定。 按上述方法調整，應同時增大原料鹵的進料量，鹽、硝的產量相應增加。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)負荷也相應增加，應采取相應措施。

要使鹽系統(tǒng)的蒸發(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15頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五2.增大鹽硝蒸發(fā)比的調整

當原料鹵水濃度降低，鹽硝比增大時，應增大鹽硝系統(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充蒸汽流量調節(jié)。如仍不能滿足，可將部分III效二次蒸汽直接導入混合冷凝器，當然這種作法是不經濟的。 按此方法，原料鹵進料量減小，產量降低。

為保持較高的產量，可在I效加熱室導入補充蒸汽，以增大鹽系統(tǒng)的蒸發(fā)量。

第16頁，共18頁，2022年，5月20日，13點11分，星期五5.2.硝系統(tǒng)內循環(huán)液量的調整 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。

循環(huán)液（IV效母液）量與原料鹵水量的比值c可按下式計算：

c=r1r2