真空制盐蒸发结晶器的设计与实践

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1、真空制盐蒸发结晶器的设计与实践摘要:真空蒸发制盐外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器，经多个厂家生产应用实践证明是成功的，具有生命力的。这种新型结构，作为一项新技术新设备应加强研究，总结提高，推广应用，不断完善。文章从流体力学、结晶机理角度要求，到具体工程设计参数和材质选用。论述了该罐的特点。关健词：真空制盆；蒸发结晶器；结晶机理；罐型结构；设计参数；材质选用181前言蒸发和结晶是重要的化工单元操作过程，在真空制盐行业中处于关键地位并起主导作用。目前我们所采用的蒸发结晶器是在原始蒸发装置的基础上发展起来的，它不再是仅仅为

2、了强化传热及蒸发能力而获得产品，同时更主要的是以提高结晶产品的质量和粒度为目的。所以说传热及蒸发是为结晶产出合格的产品创造传热、传质的条件和环境。在传热蒸发过程中，严格控制料液的过饱和度以及晶核的形成和成长环境，产出合格的结晶产品，这是蒸发与结晶相结合的原理方面向前迈进了一大步。2蒸发结晶器的沿革盐的生产主要是通过对卤水进行加热，使其蒸发浓缩结晶析出固体NaCl的过程。随着社会发展和科学技术进步，盐作为人们食用所占比例越来越小，而是大量作为基础化学工业和其它工业部门的原料。盐的品种由古老的雪花盐、筒盐、锅巴盐，发展到今

3、天的各种特殊要求用途的特种盐。制盐设备也由古老的作坊式手工操作的园锅、镶锅、小方锅、小平锅、大平锅，至近代制盐工业用的内热式强制循环（标准式）蒸发结晶器和现代外热式强制正循环（又分为切向进料和轴向进料两种）蒸发结晶器及外热式强制逆循环（18分为径向出料和轴向出料两种）蒸发结晶器。这也是目前国内制盐企业应用最多的蒸发结晶器（如图1所示）。若为了获得粒径更大的结晶盐可在上述蒸发结晶器上增设奥斯陆（OsLo）育晶器。D·T·B型育晶器或倒园锥型育晶器，这样可获得粒径在Imm至数毫米的结晶盐产品。a.外热式强制正循环切向进料蒸

4、发结晶器；b.外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶器；c.外热式强制逆循环径向出料蒸发结晶器；d..外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器。3NaCl结晶机理简介3.1NaCl结晶的环境和条件，NaCl结晶要从盐卤料液中结晶析出，料液必须从外部不断地获得热能，使料液中的水分不断蒸发浓缩，使其达到饱和和过饱和（如图2所示）。3.1.1当卤水未达到饱和时NaCl不会产生结晶，当放入NaCI晶体时则会溶解。如图2AB线下方的不饱和区域（稳定区）。3.1.2当卤水继续蒸发18NaCl达到饱和，如图2中的AB线即平衡溶解度曲线进人介稳区

5、，此时NaCl结晶和溶解处于动态平衡，溶质NaCl不会自发成核析出结晶。若有NaCl晶核进人就能生长成晶体，即图2中AB线和CD线之间的介稳区；3.1.3当卤水继续蒸发溶质NaCl含量超过过饱和线CD线进人过饱和区（不稳区），则会自发地产生较多NaCl晶核。三个区域以介稳区为最重要（当料液中有晶体存在的条件下即使在介稳区中也会有晶核发生，而介稳区极易受外界影响即有无晶种、晶种大小、多少，有无搅拌、振动及杂质等等因索），晶体的成长应控制在此区域内进行。而NaCl与其它盐类比较，其介稳区范围非常窄。所以要获得较大粒径的晶体

6、较难。而溶液的过饱和度ΔC是结晶成长的推动力，是关键因素，其关系式如下：ΔC=C2－C1（g/L）………（1）式中：ΔC——溶液的过饱和度（g/L）；C1——溶液在同一温度下的平衡饱和浓度（g/L）；C2——溶液的实际过饱和浓度（g/L）。要使结晶成长，必须使溶液达到过饱和，并控制在介稳区内，溶液的过饱和度完全用于晶种成长而消失。在实际的运行过程中溶液的实际过饱和度远比其最大的过饱和浓度低。有资料讲：最大允许过饱和度又取决于系统的性质通常为0.5~5g/L，一般情况下溶液的实际过饱和浓度ΔC值宜控制在1.50g/L左右

7、，为最大过饱和浓度ΔCmax的10~30%氯化钠的饱和溶解度温度0102030406080100饱和溶解度g/100g水35.735.836.036.336.637.338.439.8%26.326.3626.4726.6326.7927.1727.7528.47氯化钠的沸点升高%浓度101102103104105107沸点6.1911.0314.6717.6920.3225.09氯化钠饱和水溶液的密度温度010203040506070809018密度kg/L溶液1.2091.2041.2001.1961.1911.1

8、871.1831.1781.1751.170硫酸钠的饱和溶解度温度0102030406080100饱和溶解度g/100g水4.89.019.440.848.845.343.742.5%4.588.2616.2528.9832.831.1830.4129.84硫酸镁的饱和溶解度温度0102030406080100饱和溶解度g/100