مبخر كلوريد الصوديوم MVR بسعة 6 أطنان/ساعة للمعادن غير الحديدية

أولا: خلفية المشروع 

العميل هو شركة صهر ميكا الليثيوم واسعة النطاق، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 20,000 طن من كربونات الليثيوم المستخدمة في البطاريات. يُنتج قسم الشطف في خط الإنتاج 150 مترًا مكعبًا من مياه الصرف الصحي عالية الكلور يوميًا، بتركيبة تحتوي على: كلوريد الصوديوم (180-210 جم/لتر)، الليثيوم (400-600 ملجم/لتر)، الفلور (F⁻2 جم/لتر)، الكالسيوم (1.2 جم/لتر)، الفولاذ المقاوم للصدأ (SS) (300 ملجم/لتر). كان جهاز التبخير ثلاثي التأثير الأصلي يعمل منذ عشر سنوات، باستهلاك بخار يبلغ 0.35 طن/طن من الماء. أدى التحلل الفراغي إلى انخفاض في طاقة الإنتاج الصيفية بنسبة 30%، وأصبح السائل الأم، المُخصب بالليثيوم، يُباع بسعر زهيد. في عام 2024، أطلقت الشركة تحديثًا "خاليًا من الانبعاثات". سلّمت شركة كانغ جينغوي مُبخّرًا مُعاد تدويره (MVR) من كلوريد الصوديوم بسعة 6 أطنان/ساعة (حجم ماء التبخير) وفقًا لنموذج EPC. بدأ تشغيله بنجاح في مارس 2025، محققًا استهلاكًا للبخار أقل من 0.09 طن/طن ماء، ونقاء بلورات كلوريد الصوديوم ≥ 99.5%، ومعدل استرداد الليثيوم أكثر من 92%، ووفرًا سنويًا في تكاليف التشغيل قدره 9.2 مليون يوان.

II. مسار العملية

1. خصائص المياه الداخلة

ارتفاع نقطة الغليان Δb = 10 درجة مئوية (23% كلوريد الصوديوم، 70 كيلو باسكال·أمبير)

التشبع الفائق الحرج ΔCmax = 6 جم/لتر، عرضة لتكوين بلورات دقيقة من كلوريد الصوديوم

ارتفاع F⁻ و Ca، عامل القياس RF = 0.9، ميل قوي للقياس

2. ملخص العملية

المياه الخام ← ترسيب عالي الكثافة (Ca(OH)₂ + Na₂CO₃، Ca ≤ 30mg/L) ← سرير تبادل الكاتيون الحمضي الضعيف (Ca ≤ 5mg/L) ← الترشيح الدقيق الأنبوبي (SDI ≤ 2) ← التسخين المسبق على مرحلتين (المكثف + البخار الثانوي) ← مبخر الدوران القسري MVR ← بلورة أوسلو ← جهاز طرد مركزي مكبسي ثنائي المرحلة ← مجفف السرير المميع ← التعبئة التلقائية

يتعرض البخار الثانوي لارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 18 درجة مئوية عن طريق ضاغط الطرد المركزي عالي السرعة، ونسبة الضغط 1.7، ودرجة حرارة التبخر 55 درجة مئوية، ودرجة الفراغ -90 كيلو باسكال، وتجنب التحلل المائي عالي الحرارة لـ LiCl.

3. التقنيات الأساسية

استعادة الطاقة ذات التأثير المزدوج: يتعامل قسم الفيلم المتساقط مع 75% من التبخر، بينما يعمل قسم الدورة القسرية على تعزيز نمو البلورات، مما يقلل من مساحة نقل الحرارة للوحدة بنسبة 20%.

غسل ساق الملح عبر الإنترنت: وقت إقامة البلورة ≥50 دقيقة، d50 = 0.9 مم، CV ≤5%، الرطوبة الطاردة المركزية ≤3%.

استخلاص الليثيوم الأم: يُضخّ السائل الأم الغني بالليثيوم (Li 8-10 جم/لتر) دوريًا في مُبلور تجميد (-5 درجات مئوية) لترسيب LiCl·2H₂O. بعد الطرد المركزي، يُعاد إلى ورشة الليثيوم، محققًا معدل استخلاص Li > 92%.

التنظيف الذكي: يُفعّل التنظيف المكاني (CIP) عندما يكون فرق درجة حرارة جدار الأنبوب أكبر من درجتين مئويتين أو عندما ينخفض الفراغ بمقدار 2 كيلو باسكال. يُستخدم حمض/قلوي/عامل مُخلّب بالتناوب، مما يُطيل دورة التنظيف من 4 أيام إلى 18 يومًا.

ثالثًا: تكوين المعدات

المبخر: فولاذ مزدوج 2205، مساحة تبادل حراري 600 متر مربع، هامش ربح تصميمي 25%، مما يضمن تشغيلًا خاليًا من التسرب لمدة خمس سنوات. الضاغط: مروحة مطحونة من قطعة واحدة مصنوعة من التيتانيوم، قطرها 1.0 متر، سرعة خطية ≤ 265 متر/ثانية، محمل رفع مغناطيسي، عمر تصميمي 100,000 ساعة، قيمة اهتزاز <1.2 مم/ثانية.

أجهزة الطرد المركزي: دافع مكبس ثنائي المرحلة، فجوة الشاشة 0.12 مم، قسم الغسيل يستخدم سائل أم مبرد بدرجة حرارة 3 درجات مئوية لتقليل انجراف الليثيوم إلى 50 جزء في المليون.

التجفيف: سرير مائع متداول ذو حلقة مغلقة، حماية من النيتروجين، محتوى الأكسجين <3%، درجة حرارة المنتج ≤55 درجة مئوية، لمنع تكتل كلوريد الصوديوم.

رابعًا: الأتمتة والسلامة

DCS+APC: التحكم في حلقة مغلقة لمعدل التبخر، ونسبة الضغط، وكثافة السائل الأم، ومحلل Li⁺ عبر الإنترنت، والتقلب ±2%.

نظام SIS المزدوج المكرر: 16 قفلًا متشابكًا بما في ذلك زيادة الضاغط، ومحتوى الأكسجين >6%، ودرجة الحرارة >65 درجة مئوية، وتسرب Li⁺ >0.1 مجم/م³، وزمن الاستجابة <250 مللي ثانية.

خامسًا: بيانات التشغيل (تقييم الأداء في يونيو ٢٠٢٥)

معدل التبخر: 6000 كجم/ساعة (التصميم 6000)

البخار المباشر: 0.09 طن/طن من الماء (التصميم 0.12)

استهلاك الطاقة: 24 كيلوواط ساعة/طن من الماء (ضاغط + مضخة دائرية + مضخة تفريغ + وحدة تبريد)

مياه التبريد: 1.5 طن/طن من الماء (32 درجة مئوية → 38 درجة مئوية)

المخرجات: كلوريد الصوديوم 4.2 طن/يوم، نقاء 99.6%، كالسيوم ≤80 جزء في المليون، ليثيوم ≤50 جزء في المليون، مادة غير قابلة للذوبان في الماء ≤0.05%، تلبي متطلبات ملح الصودا الكاوية لغشاء التبادل الأيوني من الدرجة المستخدمة في البطاريات

معدل استرداد النظام: كلوريد الصوديوم 98.8%، الليثيوم 92%، معدل إعادة استخدام المياه 100%، تصريف مياه الصرف الصحي بالكامل من المصنع صفر

السادس. الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير سنوي في البخار قدره 21,000 طن، أي ما يعادل 2,300 طن من الفحم القياسي، وخفض في انبعاثات الكربون قدره 6,000 طن. توفير في تكاليف التشغيل قدره 5.2 مليون يوان سنويًا (باستخدام البخار + التخلص من النفايات عن طريق الاستعانة بمصادر خارجية). إنتاج 600 طن من المنتج الثانوي LiCl·2H₂O سنويًا، بسعر 15,000 يوان للطن، مما يُحقق إيرادات إضافية قدرها 9 ملايين يوان. فترة استرداد الاستثمار سنة ونصف.

٧. ملاحظات العملاء

يعمل نظام MVR منذ ثمانية أشهر دون أي أعطال في الضاغط. ويظل مستوى الفراغ عند -91 كيلو باسكال حتى في الصيف، ودرجة بياض كلوريد الصوديوم أعلى من 85، مما يُغني تمامًا عن الملح المُكرر المُشترى. يُحوّل المشروع مياه الشطف إلى مورد، مما يُرسي أساسًا متينًا لإنشاء مصنع لصهر الليثيوم الأخضر.