利用双循环结晶器生产大粒盐技术研究

吴宗生

(天津长芦汉沽盐场有限责任公司，天津 300480)

1 大粒盐生产技术现状

以海盐饱和卤水、井矿盐饱和卤水等为原料，采用常规蒸发装置，蒸发浓缩生产盐的能力在国内已经达到5 000万t/a以上。在常规蒸发装置中没有单独设置有利于盐粒径长大的结晶器，卤水的蒸发浓缩和盐的结晶同在蒸发室内完成，会形成大量的细小的盐的结晶从蒸发室底部排出。盐颗粒的直径0.15 mm以下占5%～10%、0.15 mm～0.5 mm占80%左右。由于盐产品的颗粒细小，比表面积大，短时间内会产生板结，对盐产品的使用造成困难。盐行业亟待解决盐产品板结的问题。

关于小颗粒盐容易板结的课题，盐行业的技术人员做过研究和探讨[1-5]，文章不再详述。

目前，解决盐产品板结的普遍方法是添加抗凝剂。由于添加抗凝剂后的盐产品组成发生变化，产品使用范围受到严格的限制。

新方法是在蒸发过程中增加结晶器改善盐的结晶环境，使盐颗粒长大，减少比表面积，从而起到抗板结的作用。比较常见的是OSLO结晶和DTB结晶器。

2 OSLO结晶器

OSLO是结晶行业中常用的一种典型的结晶器，该结晶器示意图见图1。OSLO结晶器的原理是：应用外部配用的加热器对结晶器内部的循环物料加热，使其再进入蒸发室蒸发后达到过饱和状态，再通过垂直管道进入结晶器使晶体得以成长。其特点是：蒸发室与结晶室分设，在蒸发室的底部安装一个结晶器，盐的颗粒在结晶室内逐渐长大。结晶器内的料液流动由循环泵完成，根据固体盐在结晶器内停留时间的长短可以生产出不同粒径的盐产品。

该工艺的不足:粒径分布非常宽，粒度大小差距很大；结晶器底部经常结出较大的盐片和盐块；结晶器底部盐颗粒的排料口容易堵塞，影响生产的正常进行；单位时间内的生产能力较小。

3 DTB结晶工艺

DTB工艺是一种细晶浆循环式结晶器，即导流筒加挡板蒸发结晶器。其示意图见图2。

工业上的常用的DTB结晶器可以生产0.5 mm～1.5 mm范围的晶体(当然取决于该结晶体系的具体特点)，停留时间一般为3 h～4 h，晶浆密度可以高达25%以适应各种物料结晶要求的。其特点是进料从结晶器导流桶底部引入，通过搅拌作用上升进行结晶。导流桶一般都中心安放，与导流桶共中心安装有搅拌浆，搅拌浆的电机安装在结晶器上部，浆料通过搅拌桨向上流动，是一种典型的晶浆内循环式结晶器。该工艺的不足：搅拌桨会破碎晶体；在搅拌轴上结晶疤，当轴振动时，还会使结晶器器壁结晶疤，脱落后会堵塞排盐口影响正常生产;单位时间内生产能力较小。

由于OSLO和DTB两种结晶器工艺特点的局限性，在盐行业很少应用。

4 双循环结晶器(以下简称DRC)工艺

DRC结晶[6]工艺是在OSLO和DTB两种结晶工艺的基础上，保留了其优点、克服了其不足，适用于以氯化钠饱和卤水为原料生产大颗粒盐。工艺流程图见图3。

为实现生产大粒盐的目的，通过以下技术方案实现。以结晶器5为核心，第一循环回路包括：结晶室5、循环管2、循环泵3、加热室4、蒸发室1、结晶器5构成加热蒸发浓缩循环回路；第二循环回路包括结晶室5、循环管2、自循环泵6、集盐箱7、结晶器5构成结晶器自循环回路。其特点如下：

(1)所述蒸发室1蒸发完成液出口连接结晶器5，蒸发完成液不断地排入到结晶器5中。

结晶器5是核心设备——即双循环结晶器。结晶器5上部设有两个液体出口；一个液体出口与循环管2、循环泵3、加热室4、蒸发室1连接，形成蒸发浓缩循环回路。另一个液体出口通过循环管与自循环泵6、集盐箱7、结晶器5连接，形成了结晶器5的自循环回路。

图3 带有结晶器的蒸发装置Fig.3 Evaporator with crystallizer

(2)所述自循环泵6采用变频器控制，液体流量的大小可以根据需要随时调节。在物料循环过程中，采用清母液循环，晶体不参加循环因此不易被破碎。

(3)所述结晶器5的形状呈倒圆锥形，上部直径大于其下部直径，相同的液体流量其流速却不一样，有利于盐颗粒的增长。

(4)在结晶器5底部连接集盐箱7，盐颗粒长大到要求时沉淀到集盐箱中。由于自循环泵的作用，盐颗粒在集盐箱中处于不停地运动状态。

DRC结晶器有以上几个突出的特点，生产出的大粒盐粒度分布范围较窄，不产生细小的盐颗粒。颗粒直径可以在0.4 mm～2 mm之间根据需要进行调整，最大直径可以达到4 mm以上。同时，由于结晶器和集盐箱内的盐颗粒一直处于不停的运动状态，避免了盐片和盐块的产生。

5 结论

DRC结晶器与现有技术相比，克服了OSLO、DTB两种结晶器的不足，保留了OSLO、DTB两种结晶器的优点。

1)DRC结晶器5从下到上每个截面的液体流速是不同的，从上到下不同截面盐的粒径由小到大，形成的悬浮床使晶体得以成长，以达到生产大粒盐的目的。2)DRC结晶器5内的液体流速通过自循环泵6是可以调整的，可以达到生产不同粒径大粒盐的目的。