جهاز تبخير كبريتات الصوديوم ثنائي التأثير بقدرة 1200 طن يوميًا لمصنع كيميائي

أولا: نظرة عامة على المشروع

في عام ٢٠١٩، صممت شركتنا وبنت مُبخّرًا ثنائي التأثير من كبريتات الصوديوم، بقدرة ١٢٠٠ طن يوميًا، لهذا العميل، بناءً على حجم مياه التبخير. بدأ التشغيل بنجاح في محاولته الأولى في مارس ٢٠٢٠، مما أدى إلى خفض استهلاك البخار إلى ٠.٠٨ طن/طن من الماء، واستهلاك الكهرباء إلى أقل من ٢٢ كيلوواط/ساعة/طن من الماء. انخفضت التكلفة الإجمالية للطاقة بنسبة ٦٢٪، مما أدى إلى توفير ١١ ألف طن من الفحم القياسي سنويًا.

II. مسار العملية

1. خصائص المواد

• ارتفاع نقطة الغليان Δb = 11 درجة مئوية، 25% Na₂SO₄، 65 كيلو باسكال·أمبير

• التشبع الفائق الحرج ΔCmax = 6 جم/لتر، عرضة للتبلور عند 45-50 درجة مئوية

• نسبة عالية من Ca²⁺ وSiO₂، عامل القياس RF = 0.85، مما يشير إلى وجود محلول ملحي قوي القياس

2. ملخص العملية

المواد الخام → مُصفّي عالي الكثافة → إضافة NaOH + Na₂CO₃ لإزالة التصلب، Ca²⁺ ≤ 30mg/L → مُصفّي اللوحة والإطار → نقل الحمأة ذات محتوى الرطوبة 60% → خزان العازل → التسخين الأولي → المكثف → التسخين الثانوي → البخار الحي → مُعدّل التكثيف الحراري ثنائي التأثير

التأثير الأول: فيلم ساقط + مركب دوران قسري، 65 درجة مئوية، مركز بنسبة 18%

التأثير الثاني: الدورة القسرية لـ FC + ساق الملح، 48 درجة مئوية، مركزة بنسبة 28% → جهاز التبلور في أوسلو → الطرد المركزي → التجفيف بتدفق الهواء → تعبئة أكياس الطن

يتعرض البخار الثانوي لارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية بعد المرور عبر ضاغط طرد مركزي عالي السرعة أحادي المرحلة، مع نسبة ضغط تبلغ 1.8 وكفاءة حرارية تبلغ 83%.

3. أبرز الابتكارات

MVR ذات التأثير المزدوج: يستخدم التأثير الأول الفيلم المتساقط للتعامل مع 80% من التبخر، بينما يستخدم التأثير الثاني التبلور في درجات حرارة منخفضة، وموازنة استهلاك الطاقة وحجم جزيئات البلورة.

إزالة السيليكون عبر الإنترنت: يتم إضافة MgO + المادة المتكتل في قسم التسخين المسبق، SiO₂ ≤ 25 مجم/لتر، مما يقلل معدل التكلس بنسبة 70%.

الضغط الجزئي: يتم ضغط كل البخار الثانوي في التأثير الأول، بينما يضغط التأثير الثاني جزئيًا البخار الثانوي + المكملات بالبخار الحي، مما يحقق تشغيلًا مستقرًا تحت فراغ -95 كيلو باسكال دون انخفاض في السعة في الصيف.

يضمن غسل أرجل الملح + تصنيف أوسلو مدة بقاء البلورات ≥ 60 دقيقة، وd50 = 0.95 مم، ومعامل التباين ≤ 6%. التنظيف الذكي: يُفعّل التنظيف في المكان (CIP) عندما يتجاوز تدرج درجة حرارة جدار الأنبوب 3 درجات مئوية أو ينخفض مستوى الفراغ بمقدار 3 كيلو باسكال. يُطيل التفاعل المتناوب بين الأحماض والقلويات وعوامل التخلّب دورة التنظيف من 7 أيام إلى 20 يومًا.

ثالثًا. المعدات الأساسية

المبخر: يستخدم مبخر الفيلم المتساقط ذو التأثير الأول الفولاذ المزدوج؛ ويستخدم مبخر الدوران القسري ذو التأثير الثاني أنابيب مركبة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 + التيتانيوم بهامش تصميم 20% لضمان خمس سنوات من التشغيل الخالي من التسرب.

الضاغط: مروحة من التيتانيوم المطحون من قطعة واحدة، قطر 1.4 متر، سرعة خطية ≤285 متر/ثانية، محامل مغناطيسية، عمر تصميمي 100000 ساعة، اهتزاز <1.5 مم/ثانية.

أجهزة الطرد المركزي: جهاز طرد مركزي بمكبس ثنائي المرحلة، فجوة شاشة 0.15 مم، قسم غسيل برذاذ محلول أم مبرد بدرجة حرارة 2 درجة مئوية لتقليل انجراف كلوريد الصوديوم إلى 0.2%.

التجفيف: تجفيف تدفق الهواء في حلقة مغلقة، حماية النيتروجين، محتوى الأكسجين <3٪، درجة حرارة المنتج ≤55 درجة مئوية لمنع تجوية الديهيدرات.

رابعًا: البيانات التشغيلية (تقييم الأداء، يونيو ٢٠٢٢)

معدل التبخر: 50,000 كجم/ساعة (التصميم: 50,000 كجم/ساعة)

البخار المباشر: 0.08 طن/طن من الماء (التصميم: 0.10 طن/طن)

استهلاك الطاقة: 22 كيلوواط ساعة/طن من الماء (ضاغط + مضخة دائرية + مضخة تفريغ)

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

إنتاج Na₂SO₄ اللامائي: 18 طنًا/يومًا، البياض ≥88%، النقاء 99.2%، الكلور ≤300 جزء في المليون، الكالسيوم ≤200 جزء في المليون

خامساً: الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير البخار السنوي: 108,000 طن (ما يعادل 11,000 طن من الفحم القياسي)، خفض الكربون: 29,000 طن

توفير في تكاليف التشغيل: ٢٦ مليون يوان صيني سنويًا (توفير ١٧ ألف يوان صيني يوميًا في البخار + انخفاض استهلاك الطاقة). ارتفع سعر البيع الخارجي لكبريتات الصوديوم عالية النقاء من ٣٥٠ يوانًا صينيًا للطن إلى ٥٥٠ يوانًا صينيًا للطن، مما حقق إيرادات سنوية إضافية قدرها ١٣ مليون يوان صيني. تبلغ فترة استرداد الاستثمار ١.٨ سنة.

سادسا. ملاحظات العملاء

يعمل نظام MVR ثنائي التأثير منذ أربعة أشهر دون أي أعطال في الضاغط. ويبقى مستوى الفراغ عند -96 كيلو باسكال حتى في فصل الصيف. حجم جسيمات البلورات موحد، ولا يوجد أي تكتل بعد التجفيف. وقد حقق المشروع بالفعل الهدفين المزدوجين المتمثلين في عدم تصريف مياه الصرف الكيميائي عالية الملوحة، والاستفادة المثلى من كبريتات الصوديوم.