肥城井矿盐卤水换热器硫酸钙结垢及清洗工艺研究

摘要

石膏型卤水生产真空盐在经过换热器预热过程中，会产生大量的硫酸钙垢，这对生产有两个方面的影响:一是影响传热效率，据有关资料显示，垢层厚为0.5mm则传热系数下降30％，垢层厚为1mm则传热系数下降50％。由于结垢，造成热能损失，产量降低，同时对生产操作的连续控制产生影响。二是诱发管路局部腐蚀。因此，石膏型卤水生产真空盐过程对硫酸钙垢的预防及清洗可提高换热效率、降低运行成本，具有重要的现实意义和直接的经济效益。
　　首先，测定了55℃Na+，Ca2+//Cl-，SO42-—H2O四元体系相图数据，依据绘制的相图分析石膏型卤水体系在操作温度下硫酸钙垢的晶体形态，由山东肥城卤水组成可知，换热器中的卤水处于二水硫酸钙结晶区。作为石膏晶种法预热过程阻垢工艺研究方案的理论基础。
　　其次，采用挂片方法开展了石膏型卤水结垢过程研究。考察了温度和晶种对结垢的影响。当不添加晶种时35℃、45℃、55℃、65℃下设备运行60天的实验条件下，硫酸钙的结垢量分别为1.28mg/cm2、1.31mg/cm2、1.71mg/cm2、0.63mg/cm2。当添加晶种的浓度为10.3g/L时，相应实验条件下结垢量分别为0.86mg/cm2、0.83mg/cm2、1.38mg/cm2、0.63mg/cm2。研究结垢表明:35℃、45℃、55℃加品种对结垢起到了抑制作用，65℃加晶种没有起到作用。
　　最后，依据工业化石膏型卤水生产真空盐的预热过程，设计制造了卤水连续预热装置系统。研究结果表明:石膏型卤水连续预热50天后，高温区(103℃-119.4℃)相比低温区(53.1℃-103℃)结垢严重，传热系数下降约40％。研究了连续运行预热管路钙垢的清洗工艺，常温条件下用2％盐酸对钙垢进行清洗，清洗之后传热系数恢复至结垢前的水平，并且清洗过程对设备没有腐蚀。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 换热器结垢研究的意义及背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 污垢的形成过程及分类

1．2．2 影响结垢的因素

1．2．3 污垢研究技术和方法

1．2．4 控制结垢的常用方法

1．2．5 除垢的常用方法

1．3 本文的主要研究内容

2 Na+、Ca2+∥Cl-、SO42-H2O四元水盐体系相图研究

2．1 理论基础

2．1．1 二元水盐体系相图

2．1．2 三元水盐体系相图

2．1．3 四元水盐体系相图

2．1．4 实验研究方法

2．2 实验部分

2．2．1 等温溶解平衡法测量溶解度数据方法

2．2．2 实验试剂及药品

2．2．3 实验仪器及设备

2．2．4 实验思路及步骤

2．2 分析方法

2．3 结果与讨论

2．4 本章小结

3 硫酸钙型卤水小试挂片结垢实验研究

3．1 实验材料

3．2 实验仪器设备及分析方法

3．3 实验装置及流程

3．4 实验结果及分析

3．4．1 污垢形态分析

3．4．2 结垢速率及结垢质量

3．4．3 温度对CaSO4溶解度的影晌

3．5 本章小结

4 硫酸钙型卤水连续结垢实验及清洗工艺研究

4．1．1 实验工艺流程

4．1．2 实验步骤

4．1．3 结果与讨论

4．2．1 试剂及检测项目与方法

4．2．2 酸洗液浓度及酸洗温度的确定

4．2．3 实验过程

4．2．4 结果与讨论

4．3 本章小结

5 结论

6 展望

参考文献

致谢