نظام تبخر بلورة كلوريد الصوديوم MVR بقدرة 5 أطنان/ساعة + نظام تجفيف السائل الأم من شركة كيميائية راقية

خلفية المشروع

تنتج شركة كيميائية راقية مُدرجة في بورصة لندن حوالي 40,000 طن سنويًا من مياه الصرف الصحي عالية الملوحة كمنتج ثانوي لإنتاجها من الصودا الكاوية بتقنية التبادل الأيوني، والذي يبلغ إنتاجه 120,000 طن سنويًا. يبلغ متوسط معدل التدفق 5 أطنان في الساعة. المكونات الرئيسية هي: كلوريد الصوديوم (18-20%)، كبريتات الكبريت (SO₄²⁻) 2,000 ملغم/لتر، كالسيوم/مغنيسيوم (Ca²⁺/Mg²⁺) 300 ملغم/لتر، أكسد ثنائي التكافؤ (COcr) 5,000-8,000 ملغم/لتر، درجة حموضة (pH) 9-10، وكميات ضئيلة من مذيبات البنزين. سيؤدي التصريف المباشر لهذه المياه الخام إلى تجاوز الملوثات المميزة للمعايير. يستهلك التبخير ثلاثي التأثير التقليدي 0.42 طن من البخار لكل طن من الماء، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل وعدم اكتمال تجفيف السائل الأم. في عام ٢٠٢٤، قررت الشركة إنشاء نظام جديد لتبخير وتبلور كلوريد الصوديوم بتقنية MVR بقدرة ٥ أطنان/ساعة + نظام تجفيف المحلول الأم، والذي يتطلب إعادة تعبئة صفرية للبخار، ومحتوى رطوبة المحلول الأم ≤ ٣٠٪، ونسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية من المكثفات ≤ ٥٠ ملغم/لتر، وإعادة استخدام كاملة للمحلول الملحي الأولي في إنتاج الصودا الكاوية. فترة استرداد الاستثمار لا تتجاوز عامين.

مسار العملية

1. إعادة تقييم جودة المياه والديناميكية الحرارية

أظهرت الاختبارات المعملية أن ارتفاع درجة غليان مياه الصرف الصحي هذه هو Δbpe = 8.5 درجة مئوية (20% كلوريد صوديوم، 90 درجة مئوية)، وتنخفض إلى 6.2 درجة مئوية تحت ضغط فراغ -0.08 ميجا باسكال. يُعدّ الدوران القسري لـ MVR + تبلور أوسلو مناسبًا. يبلغ مؤشر التكلّس Ca²⁺/Mg²⁺ >2.5 عند تركيزه إلى 28%، مما يتطلب نظامًا مزدوج الطبقات من التليين ومثبط التكلّس.

2. نظرة عامة على العملية الشاملة

مياه الصرف الصحي عالية الملوحة → خزان المعادلة (50 متر مكعب، تحريك هوائي) → تعويم الهواء المذاب عالي الكفاءة (DAF، معدل إزالة الزيت ≥ 90٪) → تليين الراتنج (Ca²⁺/Mg²⁺ ≤20mg/L) → مبخر MVR → بلورة أوسلو → جهاز طرد مركزي بمكبس ثنائي المرحلة → تجفيف السرير المميع (110 درجة مئوية، وقت الإقامة 3 ثوانٍ) → تعبئة أكياس طن من الملح المكرر.

يدخل السائل الأم المُطرد المركزي (الذي يحتوي على 25-28% ملح، COD 40,000 mg/L) إلى نظام تجفيف السائل الأم: مكبس ترشيح الحجاب الحاجز عالي الضغط (800 متر مربع، ضغط التغذية 1.2 ميجا باسكال، ضغط الضغط 2.0 ميجا باسكال) → تجفيف الحزام منخفض الحرارة (90 درجة مئوية، وقت الإقامة 40 دقيقة) → كعكة الترشيح مع محتوى رطوبة ≤28% من الأملاح المختلطة، والتي تُرسل بعد ذلك إلى فرن الأسمنت للمعالجة المشتركة؛ يتم إرجاع المرشح إلى الطرف الأمامي من MVR، لتحقيق دورة "سائل أم صفر".

٣. المعلمات الرئيسية لمقياس MVR: سعة التبخير المقدرة ٥.٠ طن/ساعة، تغذية كلوريد الصوديوم ٢٠٪، محتوى المواد الصلبة الخارجة ٣٨-٤٠٪. حجرة التبخير: ٢٢٠٠ × ٥٥٠٠ مم، الحجم الفعال ٤٥ متر مكعب، مصنوعة من فولاذ ٢٢٠٥ مزدوج الطبقات + صفيحة مركبة من سبائك التيتانيوم، ضغط التصميم -٠.٠٩ ميجا باسكال؛

السخان: نوع اللوحة، مساحة اللوحة الفردية 1.5 متر مربع، إجمالي 200 لوحة، إجمالي مساحة تبادل الحرارة 300 متر مربع، درجة حرارة التصميم 95 درجة مئوية، معامل نقل الحرارة ≥ 4500 واط·م⁻²·ك⁻¹؛

الضاغط: مرحلة واحدة من الطرد المركزي، مروحة من سبيكة التيتانيوم، معدل التدفق 7.5 طن/ساعة، نسبة الضغط 1.9، الطاقة المركبة 450 كيلو وات، نطاق تنظيم السرعة 20-105%، كفاءة متساوية الحرارة ≥84%؛

مضخة الدورة الدموية: نوع التدفق المحوري، معدل التدفق 5000 متر مكعب / ساعة، الرأس 6 متر، التحكم في محول التردد، مما يضمن سرعة تدفق الملاط البلوري 3.2 متر / ثانية، دورة القياس ≥ 30 يومًا.

نظام تجفيف السائل الأم

1. مكبس ترشيح الحجاب الحاجز عالي الضغط: مساحة الترشيح 800 متر مربع، ألواح الحجاب الحاجز PP-EL، ضغط التغذية 1.2 ميجا باسكال، ضغط الضغط 2.0 ميجا باسكال، دورة تداول 60 دقيقة، إنتاج دفعة واحدة من 1.8 طن من كعكة ترشيح الملح المختلطة (محتوى الماء 28٪).

2. تجفيف الحزام منخفض الحرارة: حزام شبكي من الفولاذ المقاوم للصدأ، درجة حرارة الهواء الساخن 90 درجة مئوية، كثافة التبخر 12 كجم ماء·م⁻²·ساعة⁻¹، الطاقة المركبة 45 كيلو وات، محتوى الرطوبة في كعكة الفلتر المجففة ≤15%، القيمة الحرارية ≥2000 كيلو كالوري/كجم.

3. الترشيح: COD 50,000mg/L، بعد التجانس، يعود إلى مقدمة MVR، ولا يوجد تصريف للسوائل ذات الملوحة العالية من النظام.

اختيار المعدات والمواد

1. الحماية من التآكل: الأجزاء التي تلامس سائل التغذية مصنوعة من سبائك التيتانيوم TA2/فولاذ دوبلكس 2205 لتجنب التآكل النقطي Cl⁻؛ يتم تبطين أنابيب البخار الثانوية بـ PTFE لمنع مكثفات COD من التآكل في الفولاذ الكربوني. 

2. مضاد للانسداد: يتم تلميع سطح لوحة الفيلم الساقط كهربائيًا إلى Ra≤0.4μm، ويتم تثبيت مرشح تيتانيوم قابل للإزالة (60 شبكة) في منفذ توزيع السائل، مع التنظيف العكسي الدوري عبر الإنترنت.

3. الفراغ: مضخة جذور ثلاثية المراحل + حلقة سائلة، فراغ نهائي -0.098 ميجا باسكال، يمكن إنشاء فراغ التصميم في غضون 5 دقائق، قدرة الضخ 150 كجم / ساعة.

4. التنظيف عبر الإنترنت: تم تجهيز نظام التنظيف المكاني بـ 5% HNO₃ و3% NaOH ومثبط الترسبات (PAA-Na، 25 جزء في المليون)، ويبدأ تلقائيًا كل 20 يومًا من التشغيل أو عندما ينخفض ضغط النظام إلى >50 كيلو باسكال، ووقت التنظيف ≤3 ساعات.

استهلاك الطاقة والاقتصاد: تعمل الوحدة لمدة 8000 ساعة سنويًا، وتُبخّر 40,000 طن من المياه، موفرةً 16,800 طن من البخار (0.42 إلى 0 طن/طن ماء). وبمعدل استهلاك 220 يوانًا/طن، يُترجم ذلك إلى توفير سنوي قدره 3.696 مليون يوان؛ وتوفير في الكهرباء قدره 2.8 جيجاواط/ساعة؛ وتوفير في المياه قدره 32,000 طن. بلغت إيرادات المبيعات الجديدة السنوية (الملح الصناعي + الملح المتنوع + المياه المُعاد تدويرها) 12.6 مليون يوان صيني، مع ربح قدره 5.2 مليون يوان صيني.

حماية البيئة والسلامة

1. غاز العادم: بعد تكثيف البخار الثانوي، تدخل الغازات غير القابلة للتكثيف (سلسلة البنزين ≤2 ملغ/م³) في عملية امتصاص الراتينج + التحلل الحراري البلازمي على مرحلتين، مع تركيز انبعاث المركبات العضوية المتطايرة <20 ملغ/م³.

2. السائل الأم: كمية كعكة فلتر الملح المتنوعة ≤5% من معدل التغذية، يتم إرسالها بالكامل إلى فرن الأسمنت للمعالجة المشتركة؛ ولا يوجد في النظام تفريغ للسوائل ذات الملح العالي.

الأتمتة

باستخدام نظام التحكم الآلي "كانغ جينغوي" المزود بـ 2800 نقطة إدخال/إخراج، يتم تحسين المؤشرات الرئيسية، مثل شدة التبخر، وحجم جزيئات البلورات، وكثافة السائل الأم، ومحتوى رطوبة كعكة الترشيح، آنيًا من خلال خوارزميات التحكم، مع تذبذب تيار الضاغط <±1.0%. يمكن الاطلاع عن بُعد على خطط الإنتاج واستهلاك الطاقة والتنظيف المكاني (CIP)، مما يحقق نمط "عمليات بدون طيار + تفتيش بأقل عدد ممكن من الموظفين"، مما يقلل عدد الموظفين في كل وردية من 12 إلى 3.

النتائج التشغيلية

١. الطاقة الإنتاجية: تبلغ الطاقة التبخيرية الفعلية للوحدة ٥.٢ طن/ساعة، متجاوزةً الطاقة التصميمية بنسبة ٤٪؛ وتبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية للملح الصناعي الناتج عن العملية ١.٠ طن/ساعة، وتبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية ٨٠٠٠ طن. نقاء كلوريد الصوديوم ≥ ٩٩.١٪، ودرجة البياض ≥ ٨٥.

2. المحلول الأم: تنتج مكبس الترشيح الغشائي عالي الضغط 1.8 طن/دفعة (على أساس جاف)، مع إنتاج سنوي يبلغ 1200 طن من الأملاح المختلطة، ويتم إرسالها بالكامل إلى فرن الأسمنت.

3. النفايات السائلة: يحتوي مكثف MVR على COD ≤ 50 mg/L وموصلية ≤ 40 μS/cm، ويتم إعادة تدوير كل ذلك للحصول على محلول ملحي أساسي، مع حجم إعادة تدوير سنوي يبلغ 40000 طن.

4. الموثوقية: معدل التشغيل هو 97٪، ودورة التنظيف المخطط لها هي 30 يومًا، ووقت التشغيل الفعلي يصل إلى 45 يومًا؛ معدل فشل المعدات هو 0.3 مرة / شهر، وهو أقل بكثير من متوسط الصناعة البالغ 1.2 مرة / شهر.