确定生产方法及工艺流程的原则

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1882页（4329字）

设计一个新建制盐厂，或改、扩建一个制盐工程，首先要确定生产方法，选择工艺流程。此两者将直接影响工厂的经济效益和发展前景。

生产方法和工艺流程的确定受多种因素约束，因此事前一定要详尽地收集相关资料，如当地的地理环境状态、资源状况、能源结构、气象水文、交通运输、卤水成分、产品质量要求等，然后根据国家有关法令、政策和当地具体状况，提出几种方案，从技术和经济上进行比较，最后评选出与当地具体情况适宜的生产方法和经济效益好、技术上先进可靠的工艺流程。

在一般情况下，应根据下述几个主要因素来确定生产方法和工艺流程。

(一)卤水化学成分及产品质量要求

1．硫酸钠型岩盐卤水 主成分是氯化钠和硫酸钠。一般NaCl含量在230g／L～310g／L之间，Na₂SO₄含量在10g／L～55g／L之间。

用这种卤水制盐，为确保主产品(NaCl)质量，确定生产方法时，注重点是盐硝分离；在工艺流程中，重点又在于提硝工艺。

目前国内外制盐厂的提硝工艺有：冷冻法提硝工艺；热法盐析、盐硝联产工艺；控制硫酸钠在饱和浓度前析盐，然后排放母液、再盐析回收硫酸钠的工艺；其他尚有钙芒硝法、氯化钙法、氨析法脱硝工艺等。

生产方法和工艺流程的确定，主要是依据卤水中硫酸钠和氯化钠含量的多少以及其他杂质的含量状况。

(1)卤水中硫酸钠含量在40g／L以上，氯化钠含量在小于280g／L的，适宜于选用先冷冻提硝，后制盐的工艺；

(2)卤水中硫酸钠含量小于40g／L的，在上述的几种工艺中，可根据其他条件，任选择其中一种；

(3)对杂质(Ca^#、Mg^#)含量过高的，应先进行净化处理。

2．硫酸钙型岩盐卤水 主成分是氯化钠、硫酸钙，NaCl含量一般在250g／L以上，Ca₂SO₄含量一般在4～6g／L；此外，还含有氯化钙、氯化镁和硫酸镁。卤水中的硫酸钙具有过饱和的性质和逆溶解度的特性，故在卤水的输送、预热、蒸发过程中容易析出，附着于各种设备工；特别是在蒸发过程中，CaSO₄的溶解度随温度的升高而降低，非常容易形成硬质垢层粘结在加热管壁上，导致传热过程恶化而严重影响生产的进行。卤水中的CaCl₂、MgCl₂可导致卤水的沸点增高，降低传热有效温差。

用硫酸钙型岩盐卤水，制盐国内至今仍是采用石膏晶种法防垢，并辅以原卤淘洗盐浆，以保证产品质量。

对这种卤水，可根据其他条件选择机械热压缩制盐工艺、机械热压缩与多效真空蒸发并用制盐工艺或四效真空蒸发带卤水浓缩器制盐工艺；但必须注意，对氯化钙、氯化镁含量偏高而又未进行化学净化处理的卤水，由于沸点上升较大，不宜选择多于四效的真空蒸发工艺；对硫酸钙含量较高的卤水，在选择分效预热工艺时必须考虑预热器的防垢措施。

3．天然卤水 主要有黑卤、有钡黄卤和无钡黄卤3种。产地不同，其化学成分差异也大。采用天然卤水制盐，确定生产方法和工艺流程的原则：一是防止有害物质污染盐质，产品盐符合国家标准；二是为提取卤水中的有用化学物质创造条件，尽量避免资源的浪费。

(1)黑卤 NaCl含量一般为180～200g／L，硼、钾、溴、碘、锂等化学物质的含量较为丰富，具有提取价值。

黑卤在进罐蒸发前必须进行净化处理，对净化后的黑卤，确定制盐工艺时要考虑到母液排放的方便，为提取其中有用的化学物质创造条件。黑卤中含有钙、镁氯化物，可导致卤水沸点升高，因此不宜采用机械热压缩制盐工艺，一般以采用四效真空蒸发带浓缩器制盐工艺或四效真空蒸发制盐工艺为宜。

(2)有钡黄卤 NaCl含量一般在150g／L以下，含有多种有用化学物质，其特征是含有有毒化合物氯化钡。

用这种黄卤制盐必须进行净化处理，除去氯化钡；处理方法详见卤水处理章节。

净化处理后的黄卤，一般适宜选择四效(或五效)真空蒸发制盐工艺流程或四效真空蒸发带浓缩器制盐工艺。由于制盐母液(水)排放量大，不宜选用机械热压缩制盐工艺。

(3)无钡黄卤 NaCl含量一般在110～140g／L，H₃BO₃的含量较有钡黄卤高，也含有多种有用化学物质，是一种品质较好的天然卤水。

用这种卤水制盐，由于卤水中含有较高浓度的CaCl₂、MgCl₂，导致卤水的沸点增高，且制盐过程中母液排放量大。因此也以选择四效真空蒸发带浓缩器制盐工艺流程或四效真空蒸发、分效预热工艺流程为宜。效数一般不宜超过四效。

(二)能源结构和能源价格

1．在电力资源丰富、价廉，而燃料相对缺乏、价贵的地区，确定制盐方法和工艺流程时，应根据将电能转化为热能的原则进行优选。

对硫酸钠型卤水，应优先选择冷冻提硝工艺与机械热压缩制盐工艺组合工艺流程。

对硫酸钙型岩盐卤水应选择机械热压缩制盐工艺流程。

2．在燃料资源丰富、且价低的地区，对硫酸钠型卤水，应优先选择“热法盐析、盐硝联产”工艺流程和“控制硫酸钠达到饱和以前析盐，并排出母液，再盐析回收硫酸钠的工艺”；对硫酸钙型卤水以选择四效真空蒸发制盐工艺流程为宜。

3．一般地区 应充分考虑节能措施的应用，在原料特性允许的情况下，优先考虑多效真空蒸发(或带浓缩器、或分效预热)制盐工艺，或机械热压缩与多效真空蒸发并用制盐工艺。配套自建热电站，实行热电联产，使装置热电平衡，并自成体系。

(三)多效真空蒸发效数的确定

一般应遵循下述两个原则：

1．有效传热温度差原则 在多效真空蒸发制盐中，为保证传热正常进行，根据生产经验，每一效的有效传热温度不能小于5～7℃。因此，制盐生产效数限度可近似地用下式求出：

式中 n——极限效数

T——首效加热蒸汽温度(℃)

t——末效二次蒸汽温度(℃)

a——低限有效传热温度差(℃)

b——各效平均温度损失(℃)

(注：各效平均温度损失系指各效料液沸点上升、闪发温度损失、静压温度损失、过热温度损失、管道阻力温度损失等5种温度损失之和除以效数得出的平均值。)

在制盐生产中，首效加热蒸汽温度一般为143℃(一般不超过151．1℃)，末效二次蒸汽温度为45．5℃；根据生产实践经验，各效平均温度损失为13℃左右。若取低限有效温差为6℃，在首效加热蒸汽温度为143℃(3．922×10⁵Pa绝压)时：

即使首效加热蒸汽温度为151．1℃(4．902×10⁵Pa绝压)、但有效传热温度差α取最低值5℃时：

从以上两例计算可以看出：即使是用汽轮机背压汽作首效热源，实行五效生产也是可行的。同样，即使加热蒸汽温度高达151．1℃，传热温度差取最低值，确定为六效已经是相当勉强，为工业设计所不取了。

2．节能的效益原则 在多效真空蒸发中，虽然效数越多，一次加热蒸汽耗量越少，但效数增加与加热蒸汽耗量的降低并不成等比。根据理论计算有如下关系：

表8－3－1 效数与蒸汽耗量的关系

显然易见：由单效改为双效时，节约热能可高达58%；由四效改为五效时，节约热能只增加10%；由五效改为六效时，只多节约热能3．7%。效数增加，其节约热能的幅度越来越微小。

另外，每增加一效虽然可以节约热能，但同时也将增加电能消耗(循环泵、排盐泵的动力)和热损失。当节约的热能等于或略大于增加的电耗和热损失时，效数的增加就无实际意义了。

再者，增加效数必将增加投资，当增加效数所增加节能效益在定期内不能超过设备投资时，效数增加已是有害无益。

(四)根据具体的建设条件确定生产方法和工艺流程

对制盐工程，特别是改扩建工程，必须根据具体的建设条件，从经济和技术的角度综合考虑，作出多种方案进行比较，选择在经济上和技术上都合理的生产方法和工艺流程。忽视了具体建设条件，即使采用技术上很先进的工艺，在特定条件下也不可能获得最好的经济效益。

此外，工艺流程和生产法的确定还应考虑投资额、交通、环境保护、供排水等客观因素。