真空制盐(3)防垢与除垢

1、2 真空制盐,三、加热管的结垢及处理,三、加热管的结垢及处理,1、为什么要防垢、除垢,垢层厚度与传热系数的关系,总的来说： 垢层存在使K，且K； 但是对于干净加热面K0越大，相同 ，K下降越快；,2、垢种类和生成原因,卤水（盐水）中除了NaCl外，还含有Ca、Mg、SO4、HCO3等，在制盐过程中，这些离子组成的化合物，例如Na2SO4、CaSO4、CaHCO、NaCl等因为浓度增大、温度升高、或分解，达到过饱和而析出，附着在加热管面上而形成污垢，对传热过程非常不利。,真空制盐生产中垢的组成见下表,表2-1 垢层的化学成分,（1）垢的种类,污 垢,可溶性垢,不溶性垢,NaCl垢,Na2SO4垢

2、,CaSO4垢,CaCO3垢,垢的种类不同其生成原因、防垢方法、除垢方法不同,（2）垢的生成原因,NaCl垢的形成原因：,卤水对NaCl饱和 NaCl的溶解度随温度变化不大,NaCl垢的形成是由于沸腾汽化水分（管内沸腾或管内局部沸腾）,为此真空制盐蒸发器（蒸发式结晶器不同于普通强制循环蒸发器，主要是考虑抑制加热管内沸腾设置沸腾段及良好的结晶条件（以后讲）,沸腾段：指加热室上管板至蒸发室液面的垂直距离,作用：提高加热室料液的压强（压力），从而提高其沸点，抑制加热管内料液沸腾汽化,加热管的传热情况和温度分布：,加热管横截面上：管壁处卤水的温度最高； 整个加热管上：上部温度最高； 但是沸点在加热管出

3、口处最低，因此最容易产生管内沸腾的位置为加热管出口的管壁处。 实践证明：盐垢在加热管首先形成。,产生管内沸腾的原因：,蒸发器设计时沸腾段不够高； 操作液面低； 蒸汽压力突然升高； 循环泵故障； 大块盐卡管；,Na2SO4垢的形成原因：,管内沸腾使硫酸钠饱和析出 主要是硫酸钠的逆溶解度性质 当温度大于17.9时，温度升高，Na2SO4的溶解度降低。,t=17.9,真空制盐生产过程中，硫酸钠均呈现逆溶解度性质，且卤水对硫酸钠接近饱和，在加热管壁处，温度最高溶解度最低，硫酸钠极易饱和析出，形成污垢，所以造成频繁刷洗蒸发器,CaSO4垢的形成原因：,石膏型卤水中CaSO4的含量约在5g/L，接近饱和，

4、且硫酸钙具有逆溶解度性质（见图）,真空制盐生产中，除末效在50左右，其它各效均在逆溶解度范围，极易生成污垢。,另外，硫酸钙具有很强的介稳能力，即介稳区宽，可以拥有较大的过饱和度，而无水石膏垢的生成速率与过饱和度的平方成正比,s石膏的密度 C溶液中石膏的浓度 Cs石膏的溶解度,卤水预热 蒸发浓缩,CaCO3垢的形成原因：,CaCO3垢生成的原因是：碳酸氢钙受热分解，生成溶解度极低的细小碳酸钙晶粒，极易附着在加热管壁上，形成污垢。,3、防垢措施,（1）卤水净化 （2）一般措施： 沸腾段高度设计 选择光滑加热管 控制好蒸发器液面 控制加热蒸汽压力稳定 循环泵 防大块盐卡管,（3）石膏晶种防垢法,原理

5、：在制盐过程中，加入一定量的悬浮石膏颗粒与蒸发器内，起着晶核的作用，由于同种晶体之间的亲和力较大，使溶液中析出的石膏立即依附与加入的石膏晶种上从而减少或消除其附着与加热管壁的机会，达到防垢的目的。,试验结果,石膏晶种防垢法技术要点：,卤水从一开始加热就要添加晶种，并维持晶种含量1530g/L； 可采用蒸发过程析出的石膏作为晶种，同种晶型效果好； 石膏粒度越小，活性越高，防垢效果越好，一般应在20m以下； 生产操作保持“五稳定”：液面、进料流量、蒸汽压力、排料量和末效真空度； 开车时尽量用母液进罐，否则加晶种； 定期进行清洗,（4）柴油添加法,在制盐蒸发器的低温效，加入柴油（浓度在510PPm)

6、，由于预先加入的柴油覆盖在析出的石膏晶体表面，改变其表面力学性质，是指悬浮于料液之中，而不沉积在加热管上，从而达到减轻结垢的目的。,此法只能应用在低温效（末效），原因t柴油的粘度,（5）盐粒摩擦法,一般刚形成的垢为疏松状态，而随着水分的不断失去，变得致密，因此如果在垢层变得致密前加入固体颗粒盐摩擦，可以减轻垢的生成，一般在蒸发开始时，加入并维持710%的固体盐，流速大于1.5m/s，能起到很好的防垢效果。,（6）其它方法,例如超声波法、电磁法等,4、除垢方法,对可溶性垢层：刷洗（大刷、小刷）,对不溶性垢层：,机械除垢法：高压水及金属铰刀,化学除垢法：酸溶脱法 碱+酸溶脱法 EDTA溶脱法：价格

7、高,物理除垢法（热力除垢法）：冷水快速浸罐法和蒸汽烘罐法：注意设备承受力，只能用于致密的垢层,提高温度，增加流速（0.8次方成正比），盐酸浓度提高均可以增加溶解速度；但注意酸对设备的腐蚀，加阻蚀剂。,本章重点：,1、卤水净化的意义； 2、卤水净化的方法（要求掌握给定卤水，会选方法并写出化学反应方程式）； 3、蒸发操作的目的及蒸发效数的定义； 4、单效蒸发的物料衡算（一般情况和真空制盐卤水蒸发）； 5、单效蒸发热量衡算（一般情况和存在过程热效应）； 6、蒸发系统温差损失的概念及计算； 7、传热有效温差及传热面积计算；,8、多效蒸发的目的（节能），效数与生蒸汽消耗量之间的关系； 9、多效蒸发理论效数的计算； 10、多效蒸发最佳效数的确定；通过改变那些参数可以实现适当增加效数； 11、多效蒸发的基本流程及优缺点； 12、如何提高蒸发装置的生产能力； 13、蒸发系统的节能降耗（详细论述）； 14、蒸发器的生产能力和生产强度；,15、多效蒸发计算（物料衡算、热量衡算、温差分配等）毕业设计 16、多效蒸发温差分配为什么常用等面积分