MVR技术在制盐生产工艺中的应用研究

2021-01-05王志辉

江西化工 2020年6期

王志辉曾玮

(1.江西省化学工业设计院，江西南昌 330002；2.江西富达盐化有限公司，江西樟树 331299)

1 引言

机械蒸汽压缩技术(mechanical vapor recompression，简称MVR)作为一种新的制盐技术，是利用电能将制盐过程中产生的二次蒸汽进行机械压缩，使其热焓提升后作为新鲜蒸汽重新应用于生产。该技术充分利用了二次蒸汽的潜热，降低了蒸汽成本与能源消耗。与当前应用最广泛的多效真空蒸发技术相比，MVR所需要的公用工程配套明显减少，且占地面积小，单效设备产能负荷大，工艺操作简单，具有能耗低，排放小的优势[1]。不仅有效地保护了环境，也提高了生产效率与产品质量，符合我国当前制盐产业技术升级的发展要求。

2 制盐技术工艺特点

我国当前制盐工艺主要有滩田法、多效真空蒸发(ME)法和MVR法。

2.1 滩田法

滩田法作为一种老式制盐工艺，主要是利用自然蒸发的方式获相关的产品。无论是占地面积或者劳动强度都相对较高，并且受天气制约。如果在制作的过程中遇到了台风，或者是大量的降雨天气，生产就会受到限制，无法满足大规模生产的要求，与当前的经济发展已不再适应，除极个别地区还在小规模使用外基本已被淘汰。

2.2 ME法

ME法是在一定的真空条件下利用蒸汽潜热加热卤水使之蒸发从而获得相应产品的方法。其首效蒸发需连续引入外界新鲜蒸汽，使卤水蒸发结晶，产生的二次蒸汽作为热源用于次效的蒸发[2]。目前多效蒸发技术相对成熟，是我国制盐企业使用最为广泛制盐技术。但是通过对该工艺技术进行分析，不难发现，为了使系统达到良好的真空度，需要利用冷凝水将末效的二次蒸汽强制冷凝。这就使得末效的二次蒸汽潜热被浪费，且冷凝水需要通过冷却塔循环散热，这进一步增加了能耗。因此，该技术由于受到首效蒸汽供应和末效二次蒸汽不能再利用的影响，已逐渐与我国清洁生产和节能降耗的发展要求不再适应。

2.3 MVR法

MVR法虽然也是利用蒸汽潜热使卤水蒸发结晶，但是不同的是，MVR技术仅仅需要在开车阶段引入少量的新鲜蒸汽，其目的是使系统产生一定量的二次蒸汽。然后利用蒸汽压缩机将低能位的二次蒸汽进行压缩，将其能位提高后作为新鲜蒸汽返回系统用于生产[3]。在此过程中逐步减少新鲜蒸汽的供应，当蒸汽压缩机工作正常后，即可完全停止新鲜蒸汽的供应。该工艺的显著特点是使蒸汽的潜热得到充分利用，同时大量减少了新鲜蒸汽的供应，节能降耗效果明显。有报道在同等条件下，MVR的蒸发效率相当于ME工艺的20效[4]。

3 MVR工艺与ME工艺的对比

在传统的ME工艺中，蒸发器的二次蒸汽只能作为次效的热源，这就限制了次效的蒸发强度，且首效要持续补充大量的新鲜蒸汽。为了充分利用二次蒸汽，ME工艺通常以增加蒸发效次的方式提高二次蒸汽的利用率。但在经过连续多效蒸发后，卤水母液温度通常会降至45℃左右，再增加蒸发效次将对提升能耗利用率十分有限，且对降低生产成本不利。表1显示，对于芒硝型卤水，四效ME工艺对蒸汽的消耗通常为0.88～0.90吨/吨盐，五效ME蒸发工艺的蒸汽消耗为0.82～0.84吨/吨盐，比四效ME蒸发工艺节约近10%的消耗。而采用六效ME蒸发工艺时，蒸汽消耗约为0.8吨/吨盐，与五效蒸发工艺相比，节约不到3%的能耗。因此，国内目前通常采用四～五效ME蒸发工艺，也有企业经过技术改造将五效ME工艺改为六效，但未见有超出六效的报道。

表1 多效蒸发工艺应用于芒硝型卤水的蒸汽消耗

MVR利用电能将二次蒸汽进行增压，将低能位的二次蒸汽转化为高能位的蒸汽。经压缩后的蒸汽可直接用于本效的蒸发。因此，MVR除在系统启动时需要补充一定量的新鲜蒸汽用于产生二次蒸汽外，在生产过程中基本不再需要新鲜蒸汽。这种工艺特点决定了MVR不再需要大负荷的产汽锅炉，只需配置一台天然气锅炉用于系统启动时的蒸汽供应。但由于MVR工艺需要消耗大量的电能用于维持蒸汽压缩机的运行，因此电能消耗明显高于ME工艺。相比于单效蒸发而言，MVR比ME有着更加巨大的优势，其优势达到了25倍左右，而与四效蒸发相比，其优势达到六倍左右。廉颖等[5]对传统的五效ME蒸发工艺进行改造分析时，结果表明MVR的产品电耗为140kWh/t盐，综合能耗68kg标煤/t盐，综合能耗优势明显。