食用氯化钾生产工艺节能改造
食用氯化钾为白色粉末或无色结晶， 无臭，味咸，无毒，易溶于水。其可作为咸味剂和营养增补剂以部分替代食盐，防止人们过量摄取食盐。此外，氯化钾与食盐一样可用于农产、水产、畜产、发酵、调味、罐头、方便食品等食品中，可以按比例添加在各种食品里，对食品组织状态、色香味以及食品原料成本控制起着不可缺少的作用。
20 世纪80 年代， 中国开始了食用氯化钾生产工艺的研发。广州化学试剂二厂是最早开始试生产的企业，其采用浓缩结晶法生产了食用氯化钾［1］。之后很多食用氯化钾生产企业普遍沿用这种蒸发结晶的工艺，该工艺简便、设备简单、投资少、技术成熟，但能耗高和二氧化碳排放量大一直是制约该法的严重问题。针对这一问题，连云港树人科创食品添加剂有限公司（以下简称“公司”）进行了工艺改造，新工艺大大降低能耗，特别是煤耗。
1· 改造前氯化钾生产工艺
图1 为改造前食用氯化钾的生产工艺流程图。
该工艺以工业氯化钾为原料，经去除溴化物、硫酸盐等有害杂质后，提纯为食用级氯化钾，但生产工艺直接加热蒸发、加热干燥，存在产量低、能耗高、成本高、二氧化碳排放量大的问题。虽然能生产出符合质量要求的食用氯化钾产品， 但较高的生产成本使不少生产厂家处于亏损或微利的状态。因此，降低食用氯化钾的生产成本、减少蒸汽消耗量、降低二氧化碳排放量， 成为该工艺技改过程中首要应该解决的难题。
2· 食用氯化钾节能新工艺
针对上述情况，公司根据食用氯化钾的质量和生产工艺要求，率先在中国采用DTB（draft tube baffle）浓缩结晶和MVR（mechanical vapor recompressio）蒸汽压缩联用技术对现有的食用氯化钾的生产工艺进行改造，并对各项参数做了调整和调试，最终建成年产1 万t 食用氯化钾节能工艺生产线， 生产出达到国家标准的食用氯化钾产品。目前该工艺已申请国家发明专利［2］。其工艺流程示意图见图2。
通过对比图1、2 可以明显看出， 新旧工艺的主要区别就是在原有的食用氯化钾生产工艺的基础上联合引入DTB 结晶技术和MVR 蒸汽压缩技术，新工艺在浓缩结晶工段用DTB 浓缩结晶器代替了传统工艺中的浓缩结晶釜， 同时增加了MVR 蒸汽压缩机。
3· DTB 浓缩结晶及MVR 蒸汽压缩技术工艺过程
DTB 浓缩结晶器和MVR 蒸汽压缩技术的采用，有助于减少结晶过程中的蒸汽消耗，其工艺流程图见图3。
3.1 物料加热、蒸发
经溶解除杂后，30%的工业氯化钾溶液进入进料泵， 经进料流量计计量后进入强制循环泵的入口和结晶器出来的液体混合。经强制循环泵的输送进入加热蒸发器， 物料经过蒸发器壳程蒸汽的间接加热，吸收热量后温度升到108 ℃，再进入DTB 结晶器的闪蒸室，由于闪蒸室内为负压，物料进来后瞬间蒸发，大部分水变成温度为90 ℃的二次蒸汽，由顶部出口排出进入蒸汽压缩机， 经压缩后蒸汽的压力提高，同时温度也升至110 ℃，满足物料闪蒸脱水加热温度的要求。水蒸气经冷凝后变成冷凝水排出，进入结晶器。
3.2 结晶
进入结晶器中的物料在螺旋桨的推动下， 通过导流筒快速上升至液体表层，由于设备内为负压，部分水瞬间蒸发成为蒸汽后由顶部出口排出再利用，没有蒸发的物料沿导流筒与挡板之间的环形通道流至器底，重新被吸入导流筒的下端，形成了内循环通道，以较高速率反复循环，使料液充分混合，保证了器内各处的过饱和度均匀， 极大地强化了结晶器的生产能力。
圆筒形挡板将结晶器分隔为晶体生长区和澄清区。澄清区的物料溢流后和母液混合，经循环泵输送至加热蒸发器循环加热。
结晶器内的物料经设备内混合区、养晶区后晶体颗粒快速长大， 颗粒大的晶体由于沉降速度大于悬浮速度， 在结晶器的底部会形成一个悬浮密度稳定的晶浆区，通过密度的自动控制，利用晶浆泵的输送，将含晶体30%~40%的晶浆送往离心机分离。得到颗粒较大的氯化钾晶体。
4· 新工艺的优点及技术效果
选用DTB型式的结晶器有利于得到分布均匀和粒度较大的晶体， 对后续的过滤和干燥过程也有帮助，可以大大减少后续过程的能耗。
结晶器的设计既要将饱和溶液中形成的晶核纳入考虑范畴， 又需要顾及这些晶核微粒长大到所需产品粒度的范围。公司在结晶器设计中，依靠计算流体力学工具，综合考虑停留时间、流速、设备表面特性、pH 等因素对结晶过程的影响， 对结晶器的结构进行优化，为晶体的生长提供良好的条件。
采用MVR 蒸汽压缩技术设备运行正常， 蒸发结晶工段蒸汽实现零消耗。同时大大缩短了工艺流程，节能效果十分明显。
5· 新旧工艺节能效果比较
表1 为节能改造后的新工艺与原工艺节能效果的比较。
由表1 可见，原工艺生产食用氯化钾，每1 t 产品消耗电能150 kW/h，消耗2 t 蒸汽，按实际价格电价0.8 元/（kW·h-1）、蒸汽200 元/t 计，每生产1 t 产品，能源消耗费用为520 元。采用新工艺每1 t 产品电能消耗200 kW/h，消耗0.4 t 蒸汽，则每1 t 产品消耗能源成本为240 元。对比可知，采用新工艺每1 t 产品可节省能源成本280 元， 如按年产1 万t 食用氯化钾计，则每年可节省能源成本280 万元。可减少1.5 万t 的蒸汽消耗（按每1 t 标准煤产生6 t 蒸汽计），折标煤可减少煤耗2 500 t，即可减少6 550 t 二氧化碳的排放。
6 ·结论
将DTB 浓缩结晶技术和MVR 蒸汽压缩技术用于食用氯化钾的生产工艺中， 很大程度解决了蒸发结晶工艺生产食用氯化钾存在的高能耗、高二氧化碳排放量的问题。对食用氯化钾生产工艺进行节能改造后的结果表明：新工艺与原工艺相比，不仅可节省80%的蒸汽消耗、节省能耗成本53.85%，而且二氧化碳的排放量还可减少80%。具有重要的环保意义和经济效益。