[00314848]工业氯化钾多相流分离新技术与装备研究

该项目涉及中国极度匾乏的钾资源的高效利用，按学科划分属于无机盐化工领域。氯化钾是重要的农资物质和基本的工业原料，属国家紧缺物资。中国可溶性钾盐矿藏资源相当匾乏，仅占世界总储量的2%左右，且集中分布在青海柴达木及新疆罗布泊等地。氯化钾不仅是优质的化肥原料，而且是多种无机盐产品的基本原料。于工艺流程中缺乏有效的分离技术与装置，原料中赋存的微量杂质硫酸钙，在加工过程不断浓缩富集，产品无法满足国家工业氯化钾一级品指标，造成国内工业用氯化钾基本依赖进口。生产加工氯化钾的技术关键是有效分离原料中的微量硫酸钙杂质，防止工艺过程中钙杂质富集。硫酸钙杂质的脱除涉及到多相复杂体系的物质分离。华东理工大学科技人员在多次的实践中发现了高原环境下离心分离设备存在明显的降效现象后，于2003年开始关注水力旋流设备内部流场与环境压力之间的敏感性问题，并开始系统研究高原环境下设备几何参数、工艺操作参数对旋流器内部流体力学规律的影响，探索多相流分离装备提高效率的有效途径，为构筑低成本、高效率的工业氯化钾分离新技术或新方法奠定基础。从中国盐湖钾资源特点出发，系统开展了氯化钾生产过程全流程物料查定、各工段复杂组分晶体赋存形态及其分布、旋流分离高原降效机理、旋流器结构参数、操作参数和环境参数对多相流分离效率的影响与强化、操作系统稳定运行与精细调节等关键技术研究、系统集成与装备工程化，发明了具有自主知识产权的、适用于高原环境的工业氯化钾多相流分离新技术与新装备，并成功应用于10万吨氯化钾生产装置粗钾硫酸钙脱除和20万吨氯化钾生产装置脱卤工段浓缩除钙分离，取得良好的经济和社会效益。自2004年以来，华东理工大学科研人员通过连续八年的科技攻关，(1)首次发现了环境压力对旋流器内空气柱及气液两相界面定常性与形态变化有着重要影响，环境压力是高原条件下旋流器设计与操作最敏感的参数；(2)阐释了旋流器分离效率与旋流器结构参数和环境参数之间的关系；提出了高原环境下旋流器设计优化的方向；(3)通过光卤石矿物学研究，发现硫酸钙等不溶性杂质在光卤石矿中独立赋存且粒径分布集中，提出了二级旋流脱钙制备工业氯化钾新工艺并成功运行，填补了国内技术空白，形成了高海拔低压环境多相流分离硫酸钙的成套技术。该成果2008年在青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司年产10万吨氯化钾生产装置旋流脱除硫酸钙杂质和年产20万吨氯化钾生产装置脱卤浓缩除钙分步实施并完善，形成了高海拔低压环境多相流分离硫酸钙的成套技术。两项产业化工业应用，2010年新增利润720万元;2011年新增利润1745万元;2012年新增利润1810万元，三年合计新增利润4275万元。该项成果开创了大型钾肥装置生产高品位氯化钾的先河，终结了中国大型钾肥装置不能生产工业一级品氯化钾的历史，具有自主知识产权;提高了钾资源回收率，有利于中国稀贵钾资源可持续开发；经济效益显著，工程示范性强，具有广泛的推广应用价值。