機械壓縮蒸發鹽硝聯產新工藝研究探析

趙宏旭 劉磊(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002)

0 引言

機械熱壓縮制硝技術在我國應用還處于空白階段。但在制鹽行業已于1987年開始進行研究，有了一定的經驗積累，但因當時的能源結構的原因，一直沒有得到普遍推廣。近幾年由于能源需求變化和節能減排的要求，制鹽行業加大了對該項技術的研究，已進行推廣應用。針對燃煤不斷緊張的局面，使用機械熱壓技術，節能效果非常明顯。國內就有江蘇中鹽金壇鹽化有限公司引進應用MVR(單效機械熱壓縮)制鹽技術，2013年產品綜合能耗僅79.072kg標煤/噸鹽，比使用ME(多效蒸發)制鹽技術節約20kg標煤/噸鹽，節能超過30%。

1 單效機械熱壓縮和多效蒸發技術在制鹽行業生產中的現狀

1.1 機械熱壓縮裝置的背景

當前世界上第一套機械壓縮制鹽裝置是在19世紀80年代法國薩日特制鹽廠誕生的，當時的時代利用機械壓縮制鹽裝置規模非常的小，一個月的產量只有200噸，同時當時所使用的壓縮機結構和現在相比具有很大的不完善性，所以機器加工水平有限，每生產一噸鹽耗電非常多[1]。因此在20世紀60年代，意大利建成的希羅鹽廠生產能力和之前相比有了較大進步。目前西方國家采取的機械壓縮制鹽工藝中利用機械壓縮技術和母液回收鹽硝聯產非常少見。國內機械壓縮制鹽工藝發展相對遲緩，張家壩在20世紀80年代才從瑞士蘇爾壽引入一臺年產十萬噸的機械壓縮制鹽裝置。機械壓縮和多效蒸發制鹽的原理相比，兩者之間最大的不同點就是機械壓縮利用激素壓縮機能夠在蒸發過程中產生二次蒸汽，并且將這蒸汽進行回收進行洗滌工作，只是去消耗電能，而不去消耗蒸汽能，這是它最大的特點。當前在國內大部分制鹽企業采取多效蒸發的制鹽技術，因此國內的研發設計單位對于這項技術非常了解。但機械壓縮是從國外引進的，因此在使用過程中要對使用情況進行相關了解，機械壓縮和多效蒸發工藝相比，蒸發器臺數和設備明顯較少，也不占用過多的空間，最重要的是這項技術的自動化程度高，整個系統的運行更加協調，能降低耗能20%左右。在使用該技術的過程中還有進一步提升的空間，產品的質量由99.4%提高到了99.6%，質量上的突破提升讓產品質量得到有效保障，同時操作人員也明顯減少。利用機械壓縮生產160萬噸的規模，現場人數不足40人，而如果利用多效蒸發技術生產裝置100萬噸的規模，現場的人數就要高達60人。經過相關的調查分析，得出利用機械壓縮制鹽工藝比，多效蒸發技術降低能耗17%左右，所以機械壓縮技術已經成為當前，乃至未來工業生產的主要方向。

1.2 MVR(單效機械熱壓縮)和ME(多效蒸發)技術的應用

單效機械熱壓縮與多效蒸發技術相比，它們兩者之間有著一定的相似點，就是都是屬于制鹽生產中的蒸發制鹽，但是最大的不同就是單效機械熱壓縮利用的是機械壓縮機，它在生產過程中將蒸發中的二次蒸汽進行回收后繼續蒸發使用，因此它實際上是在一個設備之內將蒸汽循環利用，一般情況下需要一臺蒸發罐即可完成工序。

在正常生產過程中，不需要不斷的去補充蒸汽，所以這個單項機械熱壓縮技術，它只會消耗大量的電能，而不會去消耗蒸汽呢，這是他本身最顯著的特點。但是不得不說明的就是單校機械熱壓縮對電的消耗比多效蒸發技術要多得多，而多效蒸發技術是將蒸汽首次供應在蒸發中，各階段產生的二次蒸汽能夠下一次利用，但是末效產生的蒸汽就不能夠進行利用了，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維持整個設備的生產，因此多效蒸發技術，它的特點是蒸汽能多次利用，不需要像單效機械熱壓縮中利用大功率的電器，它的耗電量極少，這事多效蒸發技術的特點。結合當前我國對電能和技能的換算值，使用單效機械熱壓縮技術要比多效蒸發技術節省1/3左右的資源。同時當前使用單項機械熱壓縮技術，符合可持續發展節能減耗的國家政策，可是該技術雖然節約了消耗，但是生產成本卻沒有降低，還有可能會更高，因為生產的成本和社會上的汽和電價格有密切關系，例如如果汽的價格較為便宜，而電價卻上漲了，那么即使是能耗下降，利用單效機械熱壓縮技術，它的成本也不會明顯的下降。這是之前我國沒有大力將單校機械熱壓縮技術，在工業行業制造中推廣的原因。兩者由于技術不同，所以設備配置的方式有所差異，這會涉及基建投資和設備投資費用[2]。在相同條件下MVR技術比ME技術總投資增加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，并且對整體工廠的生產帶來極大的利潤。

1.3 MVR技術的硝鹽聯產工藝發展前景

在硝鹽聯產工藝中，利用MVR技術代替硝鹽聯產中逆流多效制硝蒸發方法，硝鹽分離仍采用制鹽行業的鹽硝分離系統工藝技術，這樣有70%的產品硝會從MVP系統中生產出。這個比例和原料中燒水的氯化鈉含量以及轉入硝鹽分離系統中母液氯化鈉的含量以及操作技術水平等有密切的關系。在氯化鈉行型硝水中，利用MVR技術加母液硝鹽聯產的方法。在我國的聯產工藝中還處于空白階段，因此當前通過對該技術的研究，能夠有效讓國內的化工生產處于領先地位。

2 機械壓縮蒸發鹽硝聯產新技術概述

2.1 機械壓縮蒸發鹽硝聯產新技術應用步驟

這項技術是在無機化工技術領域的，利用氯化鈉硫酸鈉溶液作為基本的原料液，經過高溫制鹽和高溫制硝得到冷凝水，得到了冷水之后再進行換熱，然后高溫機械壓縮蒸發分離，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行混合，與低溫制鹽的母液換熱，接著低溫機械壓縮蒸發分離得到氯化鈉低溫制鹽母液，將母液蒸發分離，得到硫酸鈉和高溫致硝母液，將兩種母液混合，繼續與低溫制鹽母液換熱蒸發制鹽。在這個過程中是反復循環的，因此不會產生過度浪費，生產成本低，產品的質量高，也沒有三廢排放，符合當前可持續發展的特點。它的主要步驟如表1所示。

總之機械壓縮蒸發鹽硝聯產技術，它主要是用精鹵作為生產原料的，通過與高溫之言和高溫滯銷得到冷凝水換熱后進行高溫的機械壓縮蒸發。在這個過程中不斷利用高溫制硝的母液與低溫制鹽的母液進行混合換熱。不斷得到母液氯化鈉再進行固液分離得到母液，這是一個不斷反復循環的工序，在這個工序中不會產生多余浪費，每次析出的氯化鈉和母液，以及硫酸鈉和母液都能夠進入到下一階段的循環中[3]。

表1 機械壓縮蒸發鹽硝聯產新技術應用步驟

3 機械壓縮蒸發鹽硝聯產新技術具體實施研究分析

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。將取好的原料液經過高溫制鹽和高溫制硝步驟，然后就能夠得到冷凝水進行下一階段的換熱工作。在進行換熱后，利用高溫機械蒸發，在這個過程中蒸發的整體溫度在110攝氏度左右，蒸發之后就需要進行固液分離，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進行換熱。換熱中低溫制鹽的母液換熱溫度會不斷上漲，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行換熱，這個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。低溫機械壓縮蒸發母液混合液329.76m3，濃度為Na2SO453g/L，NaCl 310g/L并且進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，高溫機械壓縮蒸發，并進行固液分離得到高溫制硝母液243.22m3，濃度為Na2SO454g/L，NaCl 306g/L，Na2SO的質量為4.5噸，利用100攝氏度的高溫蒸發。母液混合液329.76m3，濃度為Na2SO453g/L，NaCl 310g/L繼續和低溫制鹽母液259.32m3，濃度為Na2SO470g/L，NaCl 280g/L換熱參與到循環工序中。

4 結語

總結全文，機械壓縮蒸發鹽硝聯產新技術當前在化工產業中的應用能夠有效達到可持續綠色環保生產，還能夠有效提高產品的質量。文章對機械熱壓縮和多效蒸發技術在制鹽行業中的現狀進行了相關描述，當前機械壓縮蒸發鹽硝聯產技術有良好的發展前景。機械壓縮蒸發消炎聯產技術在應用過程中，要按照一定的步驟，嚴格的控制母液濃度，才能夠讓它更好的應用，在當前可持續發展時代，利用機械壓縮制鹽技術符合經濟降低能耗的相關政策。從長遠看，該項技術在化工行業中的應用會取得有效進步。