40万吨/年MVR制盐工艺计算

徐 敏，陈留平（中盐金坛盐化有限责任公司，江苏 金坛 213200）



40万吨/年MVR制盐工艺计算

徐 敏，陈留平
（中盐金坛盐化有限责任公司，江苏 金坛 213200）

摘 要：目前，我国制盐行业的产能处于过饱和状态，制盐行业的关注点从扩大产能转变为节能降耗，年生产能力在40万吨以下的多效真空制盐装可以实施节能技术改造的可行性较高。从能耗上来看，MVR比ME要低三分之一左右。因此，本文以40万吨/年为例，对MVR工艺的物料平衡，热量平衡进行理论研究，做了一些分析计算。

关键字：机械热压缩；MVR；工艺计算

0 前言

目前，我国制盐行业的产能处于过饱和状态，结合国家供给侧改革的需要，制盐行业的关注点已经从扩大产能转变为节能降耗，因此，短时间内上马大型制盐项目的可行性并不高，许多企业40万吨/年以下的多效真空制盐老旧装置实施节能技术改造的可行性较高。从国内外制盐工艺的已知能耗上来看，MVR比ME要低三分之一左右［1，2］，这是相当可观的数字，也符合我国目前节能降耗的产业政策。因此，本文以40万吨/年为例，对MVR工艺的物料平衡，热量平衡进行理论研究，做了一些分析计算。

工艺基础数据［3］

⑴.产能：40万吨/年，工艺流程框图如下：

图1 简单工艺流程框图

⑵.生产时间：全年除去检修，刷罐和各种因素影响，有效生产按330天计算，合7920小时。

⑶.精卤及成品盐标准：

表1 精制卤水标准

表2 成品盐标准

⑷.原料卤水的密度1150kg/m3，母液卤水密度1207kg/ m3，卤水比热3.35kj/kg.℃

⑸.NaCl总回收率为95%

⑹.假设MVR系统蒸发室压力150KPa；蒸汽压缩机压比为1.73，展开研究计算。

1 物料衡算

1.1产盐量

已知卤水中NaCl含量为Bg=298g/L=0.298kg/L，Na2SO4含量为7g/L。

每小时产盐量：

1.2蒸发水量

每小时蒸发水量为：146760.07kg/h

1.3母液外排量

假设蒸发室二次蒸汽压力已确定为150KPa，饱和蒸汽温度为111.5℃，压缩机压比为1.73，则得到压缩机出口（加热室）压力259.5KPa，饱和蒸汽温度128.5℃。为了确保蒸发罐中盐结晶的质量，就必须确保Na2SO4在蒸发过程中始终处于不饱和状态，以下是NaCl-Na2SO4-H2O三相图。

图2 Na Cl-Na2SO4-H2O三相图

从三相图中，可以看到蒸发罐中卤水温度在低于17.9℃时，Na2SO4的溶解度随温度的升高而增大；高于17.9℃时，其溶解度随温度的升高而减小。卤水温度在100℃左右时，溶解度变化不明显。

从表3中可以看到混合卤水在100℃时，Na2SO4的重量比为4.51%。考虑到适当有一点余量，因此，硫酸钠重量比不能大于4.22%。计算时取饱和NaCl卤水密度为1207g/l。则Na2SO4浓度不能大于4.22%×1207=50.9g/l。

最小外排母液量：

换算成质量为：27.13×1207=32745.91kg/h

此母液去往盐硝分离部分进行处理，本计算不做过多介绍。

1.4排盐母液及淘洗卤

排放盐浆浓度设计为固液比40%，排盐带出的母液，密度为1207g/l，则固液比换算成质量百分比en=54.45%。排放盐浆的比热：

式中：进罐卤水及循环料液比热CO=3.35kJ/kG.℃；

盐的比热Cg=0.8kJ/kG.℃；；

查资料得到数据：盐结晶热θ=84.6kJ/kg，排放母液比热Cm=3.35kJ/kg.℃，盐的密度为2165g/L，淘洗卤与排盐体积比为1.3。

排盐时排出卤水质量：

34.995×1000×1.207=42238.965kg/h

淘洗卤流量为：（23.33+34.995）×1.3=75.8225m3/h

淘洗卤质量为：75.8225×1000×1.15=87195.875kg/h

1.5每小时总进卤量

总进卤量=蒸发水量+排盐量+外排母液

=146760.07+50505+32745.91

=230010.98kg/h

直接进罐卤水=总进卤量-淘洗卤质量

=230010.98-87195.875=142815.105kg/h

1.6总物料平衡表

表4 总物料平衡表

2 热量衡算

蒸发室压强按0.150MPa，压缩机进出口压比按照1.73计算。则加热室蒸汽压强为0.2595MPa。查询饱和蒸汽温度压力对照表［4］得到生产操作条件和数据［5，6］，如下表所示：

表5 生产操作条件和数据

2.1温差损失及有效温差

⑴.蒸发室沸点升高：

式中：T1-操作压强下二次蒸汽的温度，℃；

r1-操作压强下二次蒸汽的汽化热，kJ/kg；

T0-常压下料液沸点升高值。生产数据以及实验所得数据在9℃左右，这里我们取中间值为9 ；

⑵.闪发温度损失：根据经验取△2=0.6℃

⑶.管道阻力温度损失：根据经验取△3=0.6℃⑷.过热温度损失：

按照制盐企业一般情况取：△4=1.1℃

⑸.总温度差损失

⑹.有效温度差

⑺.料液沸点

2.2热量衡算过程

以蒸发罐作为一个系统，进出蒸发罐热量［7］如下所示：

表3-6 热量进出表

加热室冷凝水温度为128.5℃，146760.07t/h，假设经过板式换热器预热，进蒸发罐卤水温度达到128℃。

⑴.二次蒸汽热量：

⑵.每小时盐结晶放热：

⑶.排盐带出热量：

⑷.排盐母液热量：

⑸.外排母液带出热量：

⑹.将淘洗卤加热到沸点所需热量：

87195.875×3.35×（123.48-20）=30227147.64kJ/h

⑺.板式换热器热交换

卤水理论进口温度为25℃，卤水设计出口温度为128℃。（消除压缩机过热的喷淋水反复循环使用，只用于加热室换热计算）换热的卤水有两部分：一是除淘洗卤之外的进卤，二是排盐母液。进入板式换热器的原卤质量为142815.105kg/h，温度为25℃。排盐母液进入板式换热器质量为42238.96 kg/h，温度为55℃。

将卤水加热到128℃需要热量为：

［142815.105×（128-25）+42238.965×（128-55）］×3.35

=59607157.22

已知冷凝水板换前温度为128.5℃。设冷凝水板换后温度为X℃

经过板式换热器冷凝水释放热量：

Q水=146760.07×4.2×（128.5-X）=59607157.22

X=31.8℃

表7 板换进出口温度

⑻.压缩机做功热量：

蒸汽经过压缩机加压后为过热蒸汽，需要加入喷淋水消除过热，变成饱和蒸汽。设用于消除过热喷淋水至少为W喷淋

压缩机需提供最小热量=冷凝水带出热量+外排母液带出热量+排盐带出热量-盐的结晶热量-原卤带入热量

冷凝水带出热量=146760.07×4.2×31.8=19601274.95

原卤带入热量=230010.98×3.35×25=19263419.58

2177.6W喷淋=19601274.95+13545607+2383330.95-4165904.925-19263419.58

压缩机热量=2177.6W喷淋=12100888.395

表8 压缩机热量确定表

压缩机出口喷淋水量

2.3总热量平衡表

表9 总热量平衡表

3 结语

通过以上分析可以明显地看到，MVR工艺特点是采用机械压缩机，将蒸发过程中产生的二次蒸汽经回收、压缩后继续供蒸发使用，正常生产时不需补充生蒸汽，所以正常生产中它只消耗电能，而不消耗蒸汽，很多老装置可以考虑改造成MVR制盐，以达到节能降耗的目的。

［参考文献］

［1］ 张根祥.浅谈对ME和MVR盐硝联产引进技术的认识［J］.中国井矿盐，2012，43（4）:1-2.

［2］ 王世峰.热泵节能技术在轻工行业的应用［N］.山东轻工业学院学报，1993，7（1）:63-68.

［3］GB/T 4754-2011，国家统计局标准［S］.

［4］ 夏 清.化工原理上册［M］.修订版.天津：天津大学出版社，2005.

［5］ 北京石油化工工程公司编.氯碱工业理化常数手册［M］，修订版.北京：化学工业出版社，1988.

［6］陈声宗.化工设计［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［7］云智勉.蒸发［M］.第一版.北京：化学工业出版社，2000.

Calculation of 400，000 Tons / year MVR Salt Process

Xu Min，Chen Liuping
（China Salt Jintan Co.， Ltd.， Jintan 213200， China）

Abstract:At present， China's salt industry production capacity is over saturated， salt industry focus from expanding production capacity into energy saving， Annual production capacity of 400 thousand tons of multi effect vacuum salt making device can carry out energysaving technological transformation. From the energy point of view， MVR is about 1/3 lower than ME. Therefore， with 400 thousand tons / year as an example， theoretical research on the material balance， heat balance， and do some analysis and calculation.

Key words:mechanical thermal compression； MVR； process calculation

作者简介：徐敏（1982-），男，江苏金坛人，硕士学位，工程师，从事制盐生产、技术、管理方面的工作。