夏德富，張佩林

(天津長(zhǎng)蘆海晶集團(tuán)有限公司 天津 300450)

1 前言

我國(guó)從公元前256年左右就已經(jīng)有了井礦鹽的加工，也是世界精制鹽生產(chǎn)的雛形，最初多是就井設(shè)灶，使用鑄鐵或鋼制圓鍋、平鍋，逐步以柴、草、煤、天然氣為燃料，直接用火加熱，使鹵水蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶成鹽，工藝落后，產(chǎn)量較低。

19世紀(jì)末以來(lái)，世界上先后研究了真空蒸發(fā)、熱壓蒸發(fā)、真空與熱壓并用等先進(jìn)蒸發(fā)制鹽技術(shù)。

我國(guó)于20世紀(jì)50年代出現(xiàn)真空制鹽，20世紀(jì)70年代由于燃料費(fèi)用上漲，開(kāi)始出現(xiàn)較多的真空制鹽工廠, 用蒸發(fā)法制取精制鹽生產(chǎn)工藝得到深入研究和提高。

尤其進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)井礦鹽業(yè)快速崛起，并成為了我國(guó)鹽業(yè)生產(chǎn)的主力軍。目前，我國(guó)真空蒸發(fā)制鹽大多采用多效蒸發(fā)的方式，從三效、四效到五效，最近幾年，為了充分利用熱源，降低能耗，國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家則采用了先進(jìn)的MVR、MVR+MEE以及TVR+MEE的方式?？傊趲状}業(yè)技術(shù)人員的努力下，我國(guó)用蒸發(fā)法制取精制鹽生產(chǎn)工藝已經(jīng)得到深入研究，工藝技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

但是，國(guó)內(nèi)各鹽企普遍對(duì)蒸發(fā)制鹽設(shè)備腐蝕問(wèn)題未給予足夠的重視，在設(shè)備選材上未能正確處理設(shè)備投資與生產(chǎn)運(yùn)行的矛盾，蒸發(fā)制鹽設(shè)備的材質(zhì)選擇走了較長(zhǎng)的一段彎路。因選材欠妥, 設(shè)備的某些部件在較短時(shí)間內(nèi)就需修補(bǔ)更換, 甚至整個(gè)設(shè)備報(bào)廢, 生產(chǎn)裝置不能長(zhǎng)周期運(yùn)行，影響了正常生產(chǎn)。

山東肥城某精制鹽廠，以地下鹽礦水溶飽和鹵水為原料, 非凈化鹵水進(jìn)罐，用MVR法蒸發(fā)制鹽，設(shè)備的選材中，材料的耐蝕性與材料價(jià)格的矛盾表現(xiàn)特別突出,選材上因沒(méi)有綜合考慮, 生產(chǎn)裝置一些部件，因腐蝕嚴(yán)重不得不多次更換,影響了正常生產(chǎn),造成了很大浪費(fèi)。

現(xiàn)將我國(guó)蒸發(fā)制鹽主要設(shè)備的耐腐蝕材料選擇做一分析總結(jié)，供同行借鑒。

2 精制鹽蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)代精制鹽蒸發(fā)裝置全部采用外加熱式強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)罐。飽和鹽鹵在加熱室靠高溫水蒸汽加熱；在蒸發(fā)室內(nèi)鹵水閃發(fā)蒸去水分，過(guò)飽和的鹽鹵中NaCl晶體析出；循環(huán)泵提供維持物料持續(xù)循環(huán)運(yùn)行的動(dòng)力；系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，NaCl晶體連續(xù)生成析出，晶體不斷長(zhǎng)大。蒸發(fā)裝置如圖1。

蒸發(fā)制鹽裝置主要由以下幾大部分組成：加熱室、蒸發(fā)室、上管箱、下管箱、循環(huán)管、集鹽腿、循環(huán)泵。蒸發(fā)室、加熱室、循環(huán)泵等各為獨(dú)立的部分，便于制造、安裝、檢修；一些大型MVR蒸發(fā)裝置，一個(gè)蒸發(fā)室配設(shè)兩套加熱室及循環(huán)泵系統(tǒng)。

圖1 蒸發(fā)裝置簡(jiǎn)圖Fig.1 Sketch of evaporator

3 精制鹽蒸發(fā)裝置材質(zhì)選擇歷程

1958年，我國(guó)在山東青島建成第一座四效真空蒸發(fā)制鹽設(shè)備，后逐漸普遍推廣。當(dāng)時(shí)由于建廠投資少，制鹽蒸發(fā)罐選用了材料價(jià)格較低的材質(zhì)。制鹽蒸發(fā)罐加熱管、管板、蒸發(fā)室、加熱室外殼、循環(huán)管等均選用普通碳鋼制作。由于高溫鹽鹵的強(qiáng)腐蝕性，普通碳鋼制蒸發(fā)設(shè)備遭受嚴(yán)重腐蝕，一般情況，Ⅰ效加熱室換熱管使用壽命僅為1 a左右，曾出現(xiàn)一臺(tái)加熱室僅使用9 d就出現(xiàn)換熱管穿孔。蒸發(fā)罐設(shè)備的腐蝕破壞，增加了設(shè)備的維修時(shí)間，裝置不能長(zhǎng)周期有效運(yùn)行，使得裝置的熱效率低下，生產(chǎn)能力降低，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

我國(guó)鹽業(yè)工程技術(shù)人員不斷探索應(yīng)用新型耐蝕材料，加熱室換熱管的材質(zhì)先后采用了321不銹鋼、304不銹鋼、紫銅、銅鎳合金以及E2鋼等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。新型耐蝕材料的使用，適當(dāng)延長(zhǎng)了加熱室的使用壽命，但沒(méi)有根本解決換熱列管因腐蝕和沖刷造成的快速穿孔，設(shè)備的使用壽命一般仍然只有2 a左右，故障維修時(shí)間長(zhǎng)。

1979年，四川某化工廠5萬(wàn)t/a真空鹽項(xiàng)目試驗(yàn)采用鈦材制造蒸發(fā)設(shè)備加熱室，開(kāi)創(chuàng)了鈦材在精制鹽蒸發(fā)裝置上應(yīng)用的先河，并取得了非常好的效果。自20世紀(jì)80年代末期，鈦材及其合金在精制鹽蒸發(fā)裝置上普遍應(yīng)用，工程實(shí)踐表明，精制鹽蒸發(fā)裝置采用鈦材沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕，可以基本解決制鹽蒸發(fā)裝置的腐蝕問(wèn)題。

目前，大部分精制鹽項(xiàng)目設(shè)計(jì)普遍使用316L或2205雙相鋼板材或不銹鋼復(fù)合板制造蒸發(fā)室、循環(huán)管等；有的精制鹽項(xiàng)目已全部使用鈦和鈦合金材料。

鈦材、316L以及2205不銹鋼等性能較好的材料的使用， 保證了蒸發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，但對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)投資增加很大，投資回收的周期延長(zhǎng)， 矛盾較為突出。

4 精制鹽蒸發(fā)裝置材質(zhì)選擇探討

4.1 加熱室材質(zhì)選擇

通過(guò)多年的實(shí)踐與摸索，我國(guó)精制鹽行業(yè)關(guān)于蒸發(fā)罐、加熱室、換熱管選材已經(jīng)形成共識(shí)：對(duì)于MVR系統(tǒng)加熱室或MEE系統(tǒng)的Ⅰ、Ⅱ效加熱室，當(dāng)加熱管料液溫度高于115 ℃及以上時(shí)，必須使用TA10鈦合金管，加熱室管板采用TA10-鋼復(fù)合板；

對(duì)于MEE系統(tǒng)的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V效蒸發(fā)裝置，當(dāng)加熱管料液溫度低于115 ℃以下時(shí)，可以使用TA2鈦管，加熱室管板采用TA2-鋼復(fù)合板。

4.2 蒸發(fā)室及循環(huán)泵材質(zhì)選擇

通過(guò)某藥業(yè)公司藥用氯化鈉蒸發(fā)裝置實(shí)踐實(shí)際應(yīng)用證明，當(dāng)料液溫度高于115 ℃及以上時(shí)，精制鹽蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)室、循環(huán)管及循環(huán)泵等裝置過(guò)流部件采用TA10板材或TA10-鋼復(fù)合板，材料本體基本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕。當(dāng)料液溫度低于115 ℃以下時(shí)，使用TA2板材及TA2-鋼復(fù)合板，加熱室管板采用TA2-鋼復(fù)合板，材料本體也未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

對(duì)于大型蒸發(fā)裝置，材料的耐腐蝕性與材料的價(jià)格是一對(duì)非常重要的矛盾，使用鈦材會(huì)使得項(xiàng)目的投資大幅提高，因此，國(guó)內(nèi)外各鹽企在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，普遍使用不銹鋼及其他耐蝕合金。

國(guó)際上一些知名鹽企，在耐蝕材料選擇上，注重的是設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，一般優(yōu)先選擇超級(jí)不銹鋼或3.1合金等材料，材料的耐蝕性能非常好，在鹵化物介質(zhì)(無(wú)論酸性或堿性)中具有出色的抗腐蝕能力。從進(jìn)口的精制鹽循環(huán)泵運(yùn)行情況來(lái)看，3.1合金材料在設(shè)備運(yùn)行4 a時(shí)間后仍無(wú)腐蝕現(xiàn)象。

而國(guó)內(nèi)企業(yè)，出于控制項(xiàng)目初始投資的考慮，蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)室、循環(huán)管等部件基本采用耐鹽鹵腐蝕能力較好的316L、2205等不銹鋼或不銹鋼復(fù)合板。但是這些型號(hào)的不銹鋼及其復(fù)合板還是有一定腐蝕。

通過(guò)對(duì)肥城海晶、德州實(shí)華、四川自貢久大等7個(gè)國(guó)內(nèi)大型鹽企設(shè)備的調(diào)查，根據(jù)鹵水的組成分別選用2205和316L不銹鋼，現(xiàn)場(chǎng)使用一段時(shí)間后均有不同程度的腐蝕現(xiàn)象，有的設(shè)備運(yùn)行不到6個(gè)月發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，一般運(yùn)行5 a左右時(shí)間，復(fù)合板內(nèi)層要進(jìn)行徹底修補(bǔ)。腐蝕部位大多在焊縫及熱影響區(qū)處，不銹鋼本體也有腐蝕現(xiàn)象，說(shuō)明一般不銹鋼材料在高溫鹽鹵設(shè)備上仍有較強(qiáng)的腐蝕性，而不銹鋼設(shè)備的焊接及加工質(zhì)量對(duì)于鹽鹵腐蝕設(shè)備而言更為重要。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)精制鹽蒸發(fā)設(shè)備的選材, 除滿足容器制造, 使用條件外, 其材料的耐腐蝕性及材料的價(jià)格是首要考慮的, 在選材時(shí)，當(dāng)各種條件相互有矛盾時(shí), 應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性、合理性，保證設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，可以更好地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

精制鹽蒸發(fā)設(shè)備選材要根據(jù)工藝技術(shù)情況做好技術(shù)調(diào)研，要根據(jù)物料成分、凈化工藝、工藝操作等，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)備防腐設(shè)計(jì)。

精制鹽蒸發(fā)設(shè)備的選材, 其母材要考慮, 焊材及其焊接, 表面處理也不容忽視。對(duì)選用不銹鋼制作的蒸發(fā)設(shè)備來(lái)說(shuō), 焊接、焊縫質(zhì)量及最后的表面處理顯得更為重要, 只有精心施工做到百分之百的合格，才能保證設(shè)備具有良好的耐腐蝕性能，這一點(diǎn)，項(xiàng)目單位及設(shè)備制造廠家過(guò)去都沒(méi)有給與足夠重視。