真空制盐发展概况及工艺述评.docx

2001 年1 月c hina well and roc k sal t j anuary 2001真空制盐发展概况及工艺述评罗大忠(自贡市井矿盐工业设计研究院 ,四川自贡643000)摘 要 : 真空制盐发展至今有 100 多年的历史 , 作者对国内外真空制盐的发展作了简要介绍 。同时 ,对国内目前几种不同学科卤水制盐的主要生产工艺流程 、制盐用蒸发结晶罐及材质的选择作了简要述评 和推荐 ,供同行参考 。关键词 :真空制盐 ;历史 ;工艺流程 ;蒸发器罐型 ;材质 ;选择 ;述评中图分类号 : ts3文标标识码 :a文章编号 : 1001 - 0335 ( 2001) 01 - 0007 - 05revie w on thetechnology and development ofthe vacuum saltluo da - z ho n g( zigong light industry design & research institute , sichuan 643000)abstract : it i ntroduced si mply the develop ment hi story of the vacuum salt production i n worl d.meanwhile thi spaper reviews and commends the processes of salt maki ng used differential bri nes and material for salt plants.key words : vacuum salt ; hi story ; process ; evaporator ; material ; selection ; review真空制盐历史概况真空制盐一般是对多效正压和真空 (负压) 蒸发 并用的制盐装置的简称 。111 国外发展概况世 界 上 第 一 套 单 效 夹 套 式 真 空 蒸 发 装 置 于1812 年在英国的利物浦由霍华氏 ( howaya) 建造 , 作 为制糖生产之用 。而制盐工业第一套单效真空蒸发 装 置 到 了 1887 年 才 在 美 国 的 纽 约 银 泉 由 邓 根 氏 (josehh m duncan) 建造完成 。世界上第一次出现多效真空蒸发装置是 1834 年修建用于制糖工业上 , 此后多效真空蒸发装置不 仅在美国而且还在欧洲及澳州的糖汁蒸发上推广运 用 , 并获得了高度发展 。但制盐工业的首次采用多 效 真 空 蒸 发 装 置 是 1899 年 , 在 美 国 由 曼 尼 斯 蒂 ( maniste) 铁工厂兴建投入生产运行 。其它国家还要 晚些 。直至 1910 年以后才开始在欧洲和英国普遍推广采用多效真空蒸发装置制盐 。美国 1910 年以后多效真空蒸发装置已成为制 造食盐 、牲畜用盐和工业用盐的标准方法 。就在这一 时期人们提出了数百种蒸发罐的设计型式 , 同时也有很多型式进行了制造安装 , 但实际用在制盐工业 上的仍不多 。较受制盐行业欢迎并广泛使用的是一 种竖管式蒸发罐 。这种蒸发罐于 1850 年首先由澳大 利亚的西洛威治糖厂的董事务拍氏 ( robert) 设计制 造的内热式自然循环蒸发罐 , 获得成功 , 受到了欧洲各国的普遍欢迎并采用 , 进而把它称为“标准型”蒸 发罐 (图 1 - a) 。为了增加管内流速 ,强化传热以提高 蒸发罐的生产能力 ,从 1885 年至 1895 年对其进行了 种种偿试 ,终因各种原因而放弃了 。1900 年前后在其 中心导管下端装设螺旋浆 , 这就是以后制盐工业较 长期采用的“内热式强制循环蒸发罐”的雏形 , 这就是目前统称的 “标准式强制循环型 ”蒸 发 罐 ( 图1作者简介 :罗大忠 ( 1939 - ) ,男 ,四川峨眉山市人 ,高级工程师 ,原副总工程师 ,长期从事盐化工及真空制盐工程设计与研究工作 。中国井矿盐 7盐及盐化工真空制盐发展概况及工艺述评1 - b) 。为了保证可靠的循环量当时也有人用了外加泵来实现这一目的 ,沿着这一思路的发展 ,这就出现 了“外热式强制循环蒸发罐”并逐步走向成熟 。这就是目前统称的“外热式强制正循环切向进料蒸发罐”(图 1 - c) 。自 20 世纪 50 年代人们已认识到外热式强制正 循环切向进料蒸发罐用于制盐尚有很多不足 , 如料液短路温度损失大 , 盐晶较细 , 罐壁易结盐块等现 象 。各公司先后提高了不同的罐型设实践 , 如瑞士 苏尔寿 埃舍尔维斯公司和美国史文逊公司 、日本 烟草公司等单位推出了大同小异的外热式强制正循 环轴向进料蒸发罐及其改型 (图 1 - e) , 美国西方化学公司推出的柴伦巴 ( zaremba) 型双外加热室串联 强制正循环轴向进料蒸发结晶器 (图 1 - f) 。中国和 美国均在 60 年代推出了外热式强制反循环蒸发罐”(图 1 - d) 。此种蒸发罐完全将传统的外热式正循环 方式彻底反过去进行 , 即料液由蒸发室经上循环管进入加热室加热 , 由上而下经循环泵送进蒸发室蒸 发或将循环泵反装等方式 。以后日本旭化成公司于1955 年推出的 “外热式强制逆循环径向出料蒸发罐”(图 1 - g) ,我国 1993 年推出“外热式逆循环轴向 出料蒸发罐”(图 1 - h) , 此类罐型仅将正循环的上 下循环管进出蒸发室的位置改变 , 上循环管以切向 进入蒸发室下锥体 , 下循环管改在蒸发室靠近液面 处引出 (又分径向和轴向) 料液的蒸发装置 。为了制 造粒径更大的盐晶粒 ,在蒸发装置上增设育晶装置 , 如 oslo 型结晶器 (图 1 - i) ,逆园锥结晶器 (图 1 - j)d 、t、b 型结晶器 (图 1 - k) , 经实践均都取得了较好 的成果 。112我国真空制盐发展概况 我国真空制盐起步较晚 。1934 年由徐善祥 、顾毓珍考察健乐盐场和自流井时提出的, 中国工程师学会四川考察团报告中提出“若改用真空锅 , 则烧 煤一斤 ,可制盐五 、六斤”,这是我国提出建设真空制 盐厂的最早建议 。1939 年留学欧美的学者肖家干在 自贡试验“灶用制盐真空机”获得成功 ,并于 1942 年4 月 12 日取得专利权 , 相继投资建厂 , 揭开了我国 真空制盐的序幕 。工厂于 1941 年 12 月 31 日开始试车到 1942 年 5 月中旬停产 , 并开始检修 , 修改完善 , 后来终因资金缺乏 ,技术力量薄弱 ,设计上也存在一 些问题等诸多因素 , 工厂终于 1942 年 11 月 15 日宣8中国井矿盐布停工倒闭 ,前后仅产盐 7959 斤 。1944 年 8 月以后 ,自贡市虽有几家盐业公司先后筹备建设真空制盐 厂 ,有的派员赴美考察 ,西南盐业公司还聘请了著名科学家候德榜先生为总工程师 , 皆因资金不足或需进口设备 , 外汇不易解决等原因而未能实现真空制 盐梦 。解放后 ,我国盐业获得了新生和快速发展 ,兴建真空制盐厂已成为现实 。1958 年在山东青岛永裕盐 厂由我院原总工程师留日学者 , 著名盐业专家吴鹿 苹先生主持设计建成了国内第一套以海盐化水经精 制的净化卤水为原料的四效内热式 (标准式) 强制循 环真空蒸发制盐装置罐型见 (图 1 - b) 。1963 年 10月开始我院根据国家科委和轻工业部 1963 - 1972 年科学技术发展规划研究任务通知书“矿盐开采及 改进矿盐制盐 技 术 的 研 究 , 专 13 - 003 号 轻 工 业 (三) 序号 5”的要求在自贡市郭家坳兴建了一 套以石膏型卤水为原料采用石膏晶种法防垢的四效内热式强制循环真空蒸发制盐中间试验装置罐型见 (图 1 - b) 进行设计 、施工 、安装 , 1965 年经投料试运 行正常后 , 开始进行试验 , 年底投入连续运转 , 于1966 年 4 月完成全部试验 , 同年经轻工部组织鉴定 验收 。该试验为建设大厂提供了可靠的设计数据 。随后相继在云南一平浪盐矿 、四川五通桥盐厂 、自贡 贡井盐厂 , 湖北应城盐矿等厂矿兴建了一批使用不 同原料卤水 、不同规模的类似真空制盐装置 。60 年 代中后期根据生产发展的要求和国外有关文献资料 及我国盐化工生产实践经验的总结 , 我院又在四川五通桥盐厂首先推出了半露天化布置的四效 “外热 式强制正循环切向进料真空蒸发制盐装置罐型见 (图 1 - c) , 随后云南 、湖北 、湖南 、四川相继建成了 一批使用不同卤水 、不同规模的类似真空制盐装 置 。20 世纪 80 年代 , 经中日两国制盐专家的互访 、 交流 、消化 、吸收改进 ,我院又首次将“外热式强制逆循环径向出料蒸发装置”罐型见 (图 1 - g) 应用于河 南平顶山盐厂 30 万吨 / 年真空制盐工程设计 1994年 9 月一次投料试车成功 ,效果良好 。笔者通过对上 述各种罐型的实践和资料的分析 、研究 ,对比各自优缺点 ,从有利于氯化钠结晶成长 、料液过饱和度的消 除 、防止罐壁结垢 、强化传热 、减少料液短路温度损 失 、节能降耗出发推出了“外热式强制逆循环轴向出 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 真空制盐发展概况及工艺述评料蒸发装置罐型见 (图 1 - h) , 应用于平顶山市营养保健盐厂 3 万吨/ 年真空制盐工程设计 。该装置经 5年的生产实践证明 ,各项技术指标达到了预期目的 , 其成果已在部分厂矿的技术改造中得到了广泛的推 广运用 ,均取得了良好效果 。随着经济的发展和人民生活水平的提高 , 对盐 的质量 、粒度提出了更高的要求 , 为了获得粒径在1数毫米的粗粒盐 ,日本于 1983 年在崎户制盐株式 会社将奥斯陆 (oslo) 结晶器用于制盐取得成功 , 我院 于 1990 年在中间工厂试验装置的第一效安设了奥斯 陆 (oslo) 结晶器罐型见 (图 1 - i) , 采用石膏型卤水进 行生产大粒盐的工业性试验 , 经过多方努力 , 交流探讨和改进至 1992 年成功地试制生产出 15mm 的大粒盐 ,为我国制盐工业的进步作出了应有的贡献 。 机械热泵 (热压缩) 制盐始于 19 世纪 80 年代 ,最早出现于法国 ,至 20 世纪 40 年代趋于完善并获得较大发展 。单效机械热泵制盐主要用于瑞士 、奥地利 、 法国 , 有的厂也有采用机械热泵与多效真空蒸发装 置并用 , 如意大利的希罗马里纳卡拉布里亚利盐厂 。我国张家坝制盐化工厂引进了瑞士苏尔寿公司 的单效机械热泵制盐技术 。蒸喷热泵 ,我国最先是北 京化工二厂采用 , 近年来引进瑞士苏尔寿公司的盐硝联产技术中 ,加压技术 。制盐 效和析硝效均采用了此热泵a 1 内热式自然循环 (标准式) 蒸发罐 ; b 1 内热式强制循环 (标准式) 蒸发罐 ;c 1 外热式强制正循环切向进料蒸发罐 ;罐 ;罐 ;d 1 外热式强制反循环蒸发罐 ; e 1 外热式强制正循环轴向进料蒸发罐 ; f 1 双外热式强制正循环轴向进料蒸发g 1 外热式强制逆循环径向出料蒸发罐 ; h 1 外热式强制逆循环轴向出料蒸发罐 ;i 1 带 o slo 结晶罐型蒸发j 1 带逆园锥结晶罐型蒸发罐 ;m 1 卤水浓缩脱气器 ; k . 带 d 、t 、b 结晶器罐型的蒸发罐 。2目前国内制盐生产主要工艺流程简述生产工艺流程依据原料卤水成分和当地具体情况及产品质量要求 , 本着科学 、求是的精神 , 确定恰当适用 、经济合理的工艺流程 , 以期达到产品质量中国井矿盐 9 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 真空制盐发展概况及工艺述评图 2四效正循环轴向进料蒸发罐 、多级预热 、顺流进料分效排盐 ,盐硝联产流程示意图优 、建设投资省 、节能降耗 、提高经济效益之目的 , 这是我们广大盐业工作者的共同心愿 。目前采用较多 的工艺流程有 :液再返回析硝罐实现高温蒸发析硝 , 低温蒸发析盐 ,达到盐 、硝分离之目的 。如我国引进瑞士苏尔寿 埃 舍尔维斯公司技术的湖北应城盐矿 、江汉油田盐化总厂 、云南昆明盐矿 、江西盐矿等厂矿均采用此种工 艺流程 (见图 2) 。211以芒硝型卤水为原料的工艺流程 ; 根据 n a2cl - n a2 so4 - h2 o 三元相图 , 利用 n a cl 和 n a2 so4溶解度不同的原理选择其生产工艺流程 。21113热法盐析析硝 。含硝卤水的制盐母液加入适21111冷冻法析硝 : 含硝卤水及制盐母液混合后先量的粉盐 , 经多级预热升温至 105 左右送入沉硝槽 , 析出无水芒硝 , 硝浆经脱水制得粗硝 , 再水溶蒸 发结晶脱水干燥制得无水硝 , 析硝母液进入制盐工序 , 采用顺流进料顺流排盐工艺 , 盐浆经逆流洗涤脱水干燥包装制得精盐 。制盐母液回析硝系统 ,实现盐 硝分离 。如湖北兰天盐化厂就采用此工艺流程 。还有 些厂矿采用的是平流进料顺流排盐和母液 、盐浆经 洗涤 、脱水 、干燥制得精盐 , 含硝的制盐母液和废水一道送回矿山注井回溶开采卤水 。行冷冻析出十水芒硝 , 经沉降 、脱水 、十水硝熔溶再蒸发结晶制取无水芒硝产品 。析硝母液去制盐工序 , 混合料液经脱气 、预热 , 采用平流进料 , 顺流排盐 , 盐 浆集中于 效出系统 , 再经制硝母液逆流洗涤脱水 、 干燥 、包装工序制得精盐 , 实现盐硝分离 。如云南一 平浪盐矿 、湖南湘澧盐矿 、湖北云梦硝盐厂等厂矿均 采用此类流程 。21112蒸发结晶热法析硝 : 含硝卤水经处理除去钙 、镁离子后的精制卤水经多级预热至 96 后 , 采用顺流进料 、平流分效排盐 , 盐浆经洗涤增稠脱水 、干 燥 、包装制得精盐 。集中于 效的制盐母液经预热 、 升温送析硝罐 , 在 100 左右蒸发结晶析出无水芒硝 , 硝浆经洗涤增稠 、脱水 、干燥包装制得无水芒硝 产品 , 高温的析硝母液经闪发罐闪发降温后送回制 盐 效罐 , 在 48 左右蒸发结晶析出氯化钠 , 析盐母10中国井矿盐以石膏型卤水为原料的工艺流程采用石膏晶种法防垢 。卤水经卤水浓缩器预21221211热脱气后再预热采用平流进料 , 顺流转排盐浆和石膏 , 至 效出系统 , 盐浆经逆流淘洗 、脱水 、干燥 、包 装制得精盐 。盐石膏经晶型转化 、洗涤 、脱水分离出盐石膏 , 其母液送回制盐工序 。如平顶山盐厂 、五通桥盐厂 、大安盐厂等均采用了类似流程 。 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 真空制盐发展概况及工艺述评图 3四效逆循环轴向出料蒸发罐带浓缩器 、平流进料及部分逆流转料 、顺流排盐流程示意图21212采用石膏晶种法防垢 。卤水经浓缩器预热脱采用此类流程 。气后再预热 , 采用平流进料带逆流转料 , 盐和石膏顺流转排至 效出系统 。盐浆经逆流淘洗 、增稠 、脱水 、 干燥 、包装制得精盐 。盐石膏经晶型转化 、洗涤 、过 滤 、分离出盐石膏 , 其母液流回制盐工序 。如平顶山 市营养保健盐厂等均采用了类似流程 。(见图 3 图) 。21421411小结芒硝型卤水 :若条件允许宜采用“21112 条”蒸发浓缩热法析硝盐硝联产之工艺流程 , 或可因地置宜进行适当的修改调整 (见图 3) 。石膏型卤水 : 当卤水未精制净化处理时宜21