工业制盐的工艺流程优化研究

时间：2022-07-13 09:06:52 所属分类：农业工程 浏览量:

本研究对工业制盐流程的优化主要表现为两个方面：一是提高各项制盐工艺流程的效率，二是减轻制盐工艺浓盐水对环境的污染，两者都需要加强对新技术的开发和应用。目前，我国大部分制盐企业都采用海水作为原料，再经后续的精制生产精制盐，不仅增大了原盐的消耗，还降低

　　本研究对工业制盐流程的优化主要表现为两个方面：一是提高各项制盐工艺流程的效率，二是减轻制盐工艺浓盐水对环境的污染，两者都需要加强对新技术的开发和应用。目前，我国大部分制盐企业都采用海水作为原料，再经后续的精制生产精制盐，不仅增大了原盐的消耗，还降低了制盐效率。本研究首先介绍传统制盐工艺的流程和3项制盐新技术，其次针对制盐工艺流程的优化提出建议。

　　1传统工业制盐工艺流程

　　传统的海盐制盐工艺[1]采用日晒法，也叫“滩晒法”，就是通过在沿海滩涂筑坝的方式开辟盐田，并利用潮汐涨退的自然规律将海水引入所筑的池中。池中的海水经过一段时间的曝晒后蒸发成浓度较高的卤水，当卤水的浓度达到一定程度时，会析出氯化钠晶体，就是原盐。总体而言，海盐的传统制盐工艺流程一般有纳潮、制卤、结晶、收盐四大工序。

　　1.1纳潮

　　纳潮就是对制盐原料也就是海水的获取过程。充足的原料供应是制盐工艺流程顺利进行的前提条件。纳潮包括两种方式：一是借助海水潮汐涨退的自然规律主动纳潮，二是利用设备提供动力，使海水被动纳潮。主动纳潮是在海水涨潮时引领海水沿所砌筑池子的潮沟自然流入，而被动纳潮是利用轴流泵的动力将海水先抽起、再引到砌筑的池中。两者相比，自然纳潮受限于自然条件，但是节约成本;动力纳潮有不受自然条件限制的优势，但成本较高。

　　1.2制卤

　　制卤是在所砌筑的蒸发池中进行的。要注意观察池中每日海水的蒸发量，记录蒸发池中卤水的走水深度，当卤水浓度逐渐提高并达到一定的程度时，就会得到浓缩的饱和卤水。

　　1.3结晶

　　饱和卤水继续蒸发和浓缩，浓度会逐渐提高，达到饱和时会析出氯化钠晶体。该过程如果持续进行，溶液一直维持浓度过饱和的状态，就能持续地析出晶体。

　　1.4收盐

　　将得到的晶体以人工或者机械的方式收起堆坨，以便后期的精盐处理。除了上述海盐的制盐工艺外，还有井矿盐和湖盐的制盐工艺。井矿盐的制盐工艺流程主要分为采卤和制盐。采卤的方法有很多，例如提捞法、气举法、钻井水溶开采法、自喷采卤等。根据不同的矿型，要采用不同的采卤方法，例如在岩盐型矿区要采用钻井水溶开采法，具体细分为对流法和压裂法。对流法是利用岩盐矿易溶于水的特点，具体流程是先打一口深度到盐层的井，井中下两层套管，一层套管固定好井并在管套中注入水溶解盐层，另一层套管用于抽卤水。这是目前开采井矿盐比较普遍的方法之一，有成本较低的优点。压裂法是先打两口深度到盐层的井并用套管将井管和井壁封固，利用电机高压向其中一口井中注入水，利用产生的水压打通盐层，形成的通道从另一口井压出饱和卤水，收集饱和卤水进行制盐。制盐的过程就是将蓄卤池净化后的卤水输入罐中，利用蒸汽二次加热来继续蒸发水分，会得到半盐半水的盐浆，再经离心机脱水并输入沸腾床干燥得到成品盐。湖盐的制盐工艺主要采用采掘法或滩晒法。采掘法指的是有些湖经过长期的蒸发慢慢变成干湖，氯化钠露在表面，直接采掘就能得到。后续的制盐工艺流程为剥离氯化钠表面的覆盖物—采盐—管道输送(或汽车输送)—洗涤、脱水—成品盐堆坨。滩晒法与海盐的制盐工艺相似。

　　2制盐工艺技术的进展

　　上述传统制盐工艺具有节约能源、成本较低的优点，但是受自然环境因素影响颇深。从长远来看，改进海盐生产模式和引入新型制盐技术是制盐工艺流程优化发展的必然趋势。

　　2.1电渗析浓缩海水制盐

　　电渗析浓缩海水制盐法[2-3]具有节约占地面积、不受自然环境影响、产品纯度高的优点，目前在制盐工艺中的应用最广泛。具体的操作流程是海水经过预处理后直接进入电渗析器浓缩，再经过蒸发、干燥得到高品质食盐。原理是在电渗析浓缩海水的过程中，卤水中的大部分重金属离子、高价离子和不溶物等杂质会被析出去除。具体的制盐工艺流程如图1所示。电渗析浓缩海水制盐技术虽然有优势，但能耗高且所需要的设备价格昂贵。因此，卤水资源的综合利用必然成为制盐生产的发展方向之一，不仅可以拉长制盐的产业链，提高制盐经济效益，还因为电渗析产水的品质高，可以有效提高海水各项资源的利用率，有很强的可行性。

　　2.2真空制盐

　　真空制盐是一种制盐装置，充分考虑了多效正压和真空蒸发的并用。制盐原理是利用卤水沸点随压力减小而降低的规律，设置多组压力递减的多效蒸发罐组。具体是利用生蒸汽加热一效罐的卤水直至沸腾，沸腾产生的蒸汽作为热源二次作用于二效罐，以此类推，根据所设压力递减的罐组，多次利用产生的二次蒸汽对次效罐进行加热，让各效罐卤水蒸发析盐。真空制盐主要发生在蒸发罐中，由加热室和蒸发室组成。加热时，蒸汽会经过管道进入壳体，卤水由下而上地在加热管中循环，通过加热管壁的热交换，使卤水的温度升高，并进入蒸发室。目前，国内采用的真空制盐生产工艺流程多为四效蒸发，通过解决盐浆增稠问题并进行离心脱水、干燥得到成品盐。制盐流程的蒸发一般有4种方式：平流进料、顺流排盐，平流进料、分效排盐，平流进料、一效转二效、二效转三效、三效排盐，四效进料、四效转一效、一效转二效、二效转三效、三效排盐。真空制盐相比于传统的制盐工艺，由于采用的是饱和卤水制盐，不需要经历淡水化原盐的步骤，节约了淡水资源。此外，真空制盐还节约了晒盐场土地，提高了盐田的利用率，加之用饱和卤水生产精制盐可以提高母液的利用率，对实现盐化联产有重要意义。

　　2.3机械热压缩技术制盐

　　机械热压缩技术[4]是根据热泵原理，利用热泵节能技术的一种节能蒸发技术。工作原理是利用蒸发器蒸发产生的二次蒸汽进入压缩机，通过压缩机的高速运转，让流体随着叶片间的通道流入，该过程产生了相互作用力，实现了由动能到热能的能量转化，温度由此提升。当压力和温度都提高以后，所得二次蒸汽会重新进入蒸发器中作为加热蒸汽进行下一步的循环利用，以此达到蒸汽循环回收利用的目的。

　　3制盐工艺流程的优化策略

　　制盐产业作为我国的经济产业，虽然能满足人们的生活需求，但也是高污染、高耗能的产业。因此，节能减排对制盐企业意义重大且任重道远。实现制盐工艺流程中所产生能量的综合利用和制盐副产物的合理利用，是制盐工艺流程优化的主要内容。

　　3.1进一步优化制盐工艺流程的能量综合利用

　　对制盐工艺流程中产生的能量进行进一步的综合利用是以制盐系统中的冷热物流为基础，实现系统总冷热量需求、最大热集成量以及冷热物流传热温差等能量的梯级利用，以便提高能量的利用率。逐步优化的能量综合利用包括3个部分。(1)收集制盐工艺过程中的冷热物流数据，求得系统的总冷热量需求，据此进行制盐工艺的调整;(2)使用热机或者热泵让冷热物流增减或者发生变化;(3)根据调整后的制盐工艺，对制盐工艺流程进行软件模拟，以此确定是否根据调整后的冷热物流信息对新的冷热物流进行组合分配。自此，制盐工艺系统的冷热物流更加匹配，对提高整个流程系统的能量集成有显著效果，流动更加合理，整个系统的公用工程量也由此减少。

　　3.2浓盐水制盐工艺流程中的优化方案

　　3.2.1浓盐水的预热工艺。浓盐水经蒸发室分离出来的二次蒸汽如果直接冷凝，将造成巨大的能源浪费。为了有效避免能源浪费，要考虑二次蒸汽的显热和潜热，比如为进料浓盐水进行预热。3.2.2热泵结晶工艺。利用二次蒸汽为进料浓盐水进行预热所需要的能耗仍旧很高，因此，可以换个思路，将二次蒸汽用热泵压缩机压缩，提高温度和压力，然后送到蒸发器加热室作为二次蒸汽加热，让进料维持在沸腾状态，加热蒸汽本身冷凝成水。

　　3.3实现水盐联产

　　卤水成产过程中的副产淡水可以实现水盐联产，提高资源的利用率，产生明显的经济效益，减轻制盐工艺过程对环境的危害。电渗析浓缩海水制盐工艺实现水盐联产主要有两种技术路线：一是利用电渗析制盐过程中产生的脱盐水进行淡水生产，二是回收蒸发结晶工艺中的冷凝水。水盐联产工艺的实现拉长了电渗析制盐工艺的产业链。最常见的是高矿化度淡水和碱性离子饮料的生产，使水盐联产工艺的产品附加值得到了大幅度提高，工艺经济性和可行性都比较突出。

　　3.4卤水资源的综合利用

　　卤水中含有丰富的元素，这些元素可以被有效利用。除了钾、钠、镁、铝等普通元素，还有大量的稀有元素，如锂、硼、溴、碘等，在各个经济领域中都得到了广泛应用。例如钾盐可以作为农业肥料，这对我国并不丰富的钾盐储量而言，是很好的补给方式;溴可以用来制备含有丰富金属溴化物、溴的含氧酸盐等多种无机化合物和各类有机物的溴化工产品的基础原料，这些原料被广泛应用于各个领域，需求量很大。笔者查阅相关资料得知，国内有关部门曾对卤水进行相关实验。实验中，电渗析过程采用的是一价离子选择性透过膜，得到的结果是钾离子和溴离子均在浓盐水侧富集，因此，浓度大幅度提高。另外，与滩晒法相比，卤水的质量明显更高且成分更简单，可以有效提高提取效率。

　　4结语

　　制盐工艺流程能耗很大，能耗成本甚至可以占到总成本的1/2以上，这是制盐成本高、经济效益低的直接原因，甚至会造成生产亏损的后果。随着制盐业的发展需求逐渐提高，制盐技术也越来越受重视。因此，对工业制盐的工艺流程进行优化，引进和使用制盐新技术，对提高制盐工艺效率、减少能源损耗、降低环境污染、提高经济效益都有十分重要的作用。

　　[参考文献]

　　[1]刘长岩，李树生，孟兴智，等.海盐区制盐工艺的生产技术展望[J].中国盐业，2010(11)：9-11.

　　[2]袁俊生，张涛，刘杰，等.反渗透后高盐废水浓缩技术进展[J].水处理技术，2015(11)：16-21.

　　[3]陈艳，张亚萍，岳明珠.电渗析技术在氨基酸生产中的应用[J].水处理技术，2011(11)：10-14.

　　[4]庞卫科，林文野，戴群特，等.机械蒸汽再压缩热泵技术研究进展[J].节能技术，2012(4)：312-315.

　　《工业制盐的工艺流程优化研究》来源：《现代盐化工. 2022,49(01)》，作者:贾清

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