氯化钾干燥工艺的研究与开发

40 INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY 无机 盐工业 2002—07，34(4) 氯化钾干燥的研究与开发 牛 虎 。邢召良。陆万鹏 。彭丽华。苗 帅 。徐法鸿 (山东天力干燥设备有限公司 ，济南 25(~14) 摘要 ：在分析原来氯化钾干燥 系统中存在问题的基础上 ，开发一种应用于粉状氯化钾的新 的干燥工艺，并用于 生产实践中，得到了氯化钾干燥工艺参数。此方法为回转 圆筒干燥机与流化床干燥机串联 ，氯化钾含水量 <2％。 关键词 ：干燥工艺 ；流化床干燥机 ；回转圆筒干燥机 中图分类号：TQ131．1 3 文献标识码 ：B 文章编号：1006—4990(2002}04一OO4O一02 2000年山东天力干燥设备有限公司对格尔木 钾镁厂 l0万 t／a钾盐干燥 系统进行改造 ，使其产 品 氯化钾含水量稳定在 2％以下。 1 干燥工艺的选择 经过对钾镁厂原有干燥机和钾肥厂干燥机的实 际测算 ，转筒干燥机干燥强度在l2 kg H2O／(m3·h)， 而 改 造 后 要 求 转 筒 干 燥 强 度 在 25 ～ 30 kg H2O／(m3·h)，转筒两端加长没空间，新上一 台 转筒干燥机占地面积和投资都不可能。所以决定在 原来转筒干燥机后面串联一台流化床干燥机作为二 级干燥 ，利用流化床干燥机集干燥和冷却于一体 的 特点 ，发挥组合干燥的优势。 1．1 二级 干燥脱水量 分配 对氯化钾来说 ，当流化床进料水分在 6％以下 时 ，流化床能够正常工作。通过实验发现 ，氯化钾的 含水量在 6％ ～10％时流化床内腾涌沟流严重，容 易形成局部死床和结疤现象。因此将一级干燥 出料 水分定在 4％。 1．2 流化床操作参数选择 1．2．1 流化速度的选择 格尔木钾镁厂氯化钾筛分结果见 1。从筛分 结果看 ，150～250 tan的物料占 91．3％，平均粒径比 较适 合 流 化 床 干燥 。实 验 给 出 当 流 化 速 度 为 0．48 m／s时(20 oC，101 kPa)，流化床能够正常流化， 而格尔木是在高原地带，海拔高度约 2 800 m，大气 压约 76 kPa。 表 1 氯化钾物料的筛分结果 根据 ： Re=ArE4 25I[18+0．6(ArE4 25)。 ] 换算出当地工况下流化床的流化速度为 0．6 m／s。 1．2．2 流化干燥段排风温度选择 由于原料并 不是纯 氯化钾 ，其 中含有 Ca2 、 M 等，容易形成含有结 晶水的化合物 ，且 干产 品 会产生吸潮现象。因此我们对原料进行了差热分析 实验，设定加热温度为 100 oC和 115 oC，结果见图 1。 从差热失重曲线来看 ，氯化钾 的脱水过程明显分为 3个阶段 ：第一阶段从 6％ ～2％，脱水速度较快；第 二阶段从 2％ ～0．7％，有结晶水脱 除过程 ，脱水速 度较慢；第三阶段从 0．7％ ～0，脱水速度缓慢。从 图中还可看出，结晶水的脱除温度在 100～120 oC之 间，用流化床进行的实验也说明了这一点 ，实验曲线 见图 2(进风温度在 4OO oC)。从实验结果看 ，要使 产品水分降到 1％以下，干燥终 了段排风温度必须 达到 110～120 oC。 100． 98． 褡 96． 现 90． oo． 98． 96． 94． 92． 90． 加热时间 ／min 加热时间 ／min 加热温度 100 oC 加热温度 115 oC 图 l 氯化钾差热分析失重曲线 loo． 98． 哥 96． 要 94． 90． 加热时间 ／min 加热温度 100 oC 图 2 流化床实验 曲线 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002—07，34(4) 牛 虎 氯化钾干燥工艺的研究与开发 41 1．2．3 停留时间的选择 从流化床实验发现，进风温度在 250 oC时，要达 到终产品水分 1％以下 ，干燥时间为 31 min。根据物 料衡算计算床层面积，只能保证停留时间 6 min。进 风温度是影响干燥过程的主要因素，因此又作实验 ， 提高进风温度 ，实验结果见表 2。从结果看，进风温 度在 4OO oC时 ，物料在 6 min内就完成 了从 6％到 1％的干燥过程。提高流化床干燥 的进风温度就能 解决停留时间与床层面积的矛盾。 表 2 提高进风温度实验结果 回转圆筒干燥机和流化床干燥(冷却)机串联的 干燥工艺具有以下特点。 1)充分利用原来设备 (回转 圆筒干燥机和输送 设备)，节约用户的初始投资。 2)一级回转圆筒干燥机脱除了物料中大部分游 离水后，进人流化床干燥机的物料更容易在流化床 干燥机内稳定的形成流态化干燥过程，有效防止了 固态物料水分太湿造成的死床现象。 3)换热效率高。一级回转圆筒干燥机的进风温 度约为 750 oC，排风温度 为 65℃，其热 效率约 为 9o％。二级流化床进风温度为 4OO oC，排风温度 为 65℃，其热效率约为 84％。 4)废气经过旋风除尘器和布袋除尘器两级除尘 净化后 ，符合国家环保要求。 2 使 用 该系统 以 GZ'124180型 自清理式转筒干燥机和 GLW16型流化床干燥 (冷却 )机 串联 ，稳定运行一 年 ，有关参数如下。 2．1 产品参数 外型为粉状颗粒 ；水分≤1％；粒度分布见表 3。 表 3 改造后产 品粒度分布 2．2 运行参数 一 回转 圆筒干燥 机进风温度 750 oC，排 风温度 65 oC；流化床干燥 机 进 风温度 4OO oC，排 风温 度 65 oC；产量 30 t／h；进料水分 8％；流化床静料层高度 500 mm；流化床压损 4 000 Pa。 3 经济效益 改造后系统的经济效益与原系统比较 ：改造后， 产品水分 ≤2％，产量 为 30 t／h。系统 总装机 功率 423 kW，按 70％ 负 荷 记 ，则 每 小 时 耗 电 296．1(kW·h)。800 kg／h需要操作工 7人。 经 济 效 益 计 算 ：电 耗 296．1(kW ·h)／h× 0．4元／(kW·h)=118．4元／h；煤耗 0．8 t／h×140元／t = 112元／h；工 人 工 资 7人 ×30元／(人 ·8h)= 26．25元／h；设备折 旧费 118万元／(10 a·240 d·24 h) =20．48元／h。因此推算产品消耗 [(118．4+112+ 26．25+20．48)元／hi／(30 t／h)=9．24元／t。 改 造 前 系统 经 济 效 益：电 耗 200×0．7× 0．4元／(kW·h)=56元／h；煤耗 0．78 t／h×140 元／t= 109．2元／h；工 人 工 资 7人 ×30元／(人 ·8h)= 26．25元／h；设备折 旧费 70万元／(10 a-240 d·24 h) =12．15元／h。因此推算 产品消耗 [(56+109．2+ 26．25+12．5)元／h]／(20 t／h)=10．2元／t。 综上可知 ，改造后每吨产品比原来节省 10．2— 9．24=0．96元。每年节省费用(按 30 t／h计)0．96× 30×24×240 16．6万元 。 4 结论 1)本系统建在青海省格尔木察尔汗盐湖上 ，设 备地基下降严重 ，设备和设备的连接部位 由于地基 下降而出现错位现象 ，所 以设备与设备 、设备与管道 之间，如果可能，尽量采用同一基础；不能采用 同一 基础的应考虑柔性联结。比如风机与管道，转筒干 燥机主机与两端密封罩等。 2)由于 KC1原料中含有 ca2 、M 等杂质 ，滤 袋吸潮粘结现象严重，所以二级收尘采用布袋是应 该谨慎考虑的。 3)流化床进风温度太高 ，布风板高温变形问题 较严重 ，建议在选材、结构形式上多加考虑。 4)盐湖地区缺水，切忌用淡水 ，因为淡水渗漏会 使盐壳溶化，导致地面穿孔，大面积塌陷，尤其是热 风炉出渣及湿式除尘设备的设计。 5)该系统前期浮选工艺负荷波动很大，对连续 运行的干燥工艺影响很大，除加强生产管理外 ，设备 的选型应有足够的的裕量 。 6)高温地 区，大气压较低 ，大约 76 kPa，空气密 度较小，很多设备的选型都要放大。 (收稿 151期：2OO2—03—04) 维普资讯 http://www.cqvip.com