نظام التبخير والتبلور MVR لمحلول كبريتات الصوديوم 6 طن/ساعة لمصنع كيميائي

أولا: خلفية المشروع 

يُنتج هذا العميل 20,000 طن من حمض الهيدروجين سنويًا. يحتوي السائل الأم المُطرد مركزيًا على 6-8% من كبريتات الصوديوم، وCOD بتركيز 15,000 ملغم/لتر، وكثافة لونية 3000 مرة. بلغت تكلفة المعالجة الخارجية الأصلية 280 يوانًا صينيًا للطن. قررت الشركة إنشاء نظام جديد لتبلور التبخر باستخدام كبريتات الصوديوم (MVR) بقدرة 6 أطنان/ساعة، استنادًا إلى حجم مياه التبخر، مع عدم وجود تصريف، واستهلاك بخار أقل من 0.12 طن/طن ماء، ونقاء بلوري ≥ 99%، وتكامل سلس مع نظام DCS الحالي. نفذت شركتنا المشروع باستخدام نموذج EPC. بدأ تشغيله بنجاح في يناير 2025، ويعمل بشكل مستمر لأكثر من 7200 ساعة، ليصبح نموذجًا يُحتذى به في معالجة مياه الصرف الصحي عالية الملوحة وعالية COD في صناعة الأصباغ.

II. مسار العملية

1. خصائص المواد الخام

ارتفاع نقطة الغليان Δb = 10 درجة مئوية، 20% Na₂SO₄، 70 كيلو باسكال·أمبير

التشبع الفائق الحرج ΔCmax = 5 جم/لتر، عرضة للانفجار النووي

لون عالي، واستهلاك COD عالي، ويتطلب إزالة اللون قبل التبخر

2. ملخص العملية

المواد الخام → الأكسدة المتقدمة -- الأوزون + بيروكسيد الهيدروجين، COD ↓ 60% → الترشيح الدقيق الأنبوبي -- SDI ≤ 3 → التسخين الأولي الأولي -- المكثفات → التسخين الأولي الثانوي -- البخار الحي → مبخر الدورة القسرية MVR → بلورة أوسلو → الطرد المركزي → تجفيف تدفق الهواء → التعبئة التلقائية

ترتفع درجة حرارة البخار الثانوي بمقدار 18 درجة مئوية عبر ضاغط طرد مركزي عالي السرعة، بنسبة ضغط 1.7 وكفاءة حرارية 82%. تحافظ حجرة التبخير على ضغط -88 كيلو باسكال، ودرجة حرارة التبخير 58 درجة مئوية، مما يُجنّب منطقة درجة حرارة تحلل الصبغة بفعالية.

3. الابتكارات الرئيسية

هيكل مركب متكامل يجمع بين "غشاء السقوط + دوران إجباري": يتحمل قسم الغشاء المتساقط 70% من عملية التبخر، بينما يتولى قسم الدوران الإجباري مسؤولية نمو البلورات، مما يقلل مساحة نقل الحرارة في الوحدة بنسبة 22%. الغسيل المباشر لأرجل الملح: زمن بقاء البلورات ≥ 50 دقيقة، d50 = 0.8 مم، معامل التباين ≤ 5%، محتوى الرطوبة بعد الطرد المركزي ≤ 3%.

التنظيف الذكي: يتم تشغيل CIP عندما يكون الفرق في درجة حرارة جدار الأنبوب >2 درجة مئوية أو تنخفض درجة الفراغ بمقدار 2 كيلو باسكال، بالتناوب بين العوامل الحمضية / القلوية / المخلبية، مما يمتد دورة التنظيف من 5 أيام إلى 15 يومًا.

يمكن تعديل نسبة ارتجاع السائل الأم من 0 إلى 30%، مما يضمن قدرة النظام على تحمل إثراء COD لفترة ≥20 يومًا.

ثالثًا: تكوين المعدات

المبخر: فولاذ دوبلكس 2205، مساحة تبادل حراري 1200 متر مربع، هامش تصميمي 20%، مما يضمن خمس سنوات من التشغيل بدون تسرب.

الضاغط: مروحة مطحونة من قطعة واحدة من مادة التيتانيوم، قطر 1.1 متر، سرعة خطية ≤270 متر/ثانية، محامل ذات رفع مغناطيسي، عمر التصميم 100000 ساعة، قيمة الاهتزاز <1.2 مم/ثانية.

جهاز طرد مركزي: جهاز طرد مركزي أفقي بشاشة حلزونية بفجوة 0.12 مم. قسم الغسيل مُجهز برذاذ سائل أم مُبرّد بدرجة حرارة 2 مئوية لتقليل احتباس الأكسجين الكيميائي.

التجفيف: تجفيف بتدفق هواء مغلق مع حماية من النيتروجين. نسبة الأكسجين أقل من 3%، ودرجة حرارة المنتج ≤ 55 درجة مئوية، لمنع تجوية الماء.

رابعًا: الأتمتة والسلامة

نظام التحكم الأوتوماتيكي كانج جينجهوي: التحكم التنبؤي متعدد المتغيرات لمعدل التبخر ونسبة الضغط وكثافة السائل الأم، مع تقلبات في حدود ±2%.

نظام SIS المزدوج المتكرر: 16 قفلًا متشابكًا بما في ذلك زيادة الضاغط، ومستوى السائل العالي، ومحتوى الأكسجين >8%، ودرجة الحرارة >65 درجة مئوية، مع زمن استجابة <300 مللي ثانية.

تقسيم المناطق المقاومة للانفجار: منطقة الضاغط ExdⅡBT4؛ جميع الأجهزة والإضاءة ومنافذ الصيانة حاصلة على شهادة مقاومة للانفجار.

خامسًا: البيانات التشغيلية (تقييم الأداء، أبريل ٢٠٢٥)

• معدل التبخر: 6000 كجم/ساعة التصميم: 6000

• البخار المباشر: 0.10 طن/طن من الماء التصميم: 0.12

• استهلاك الطاقة: 26 كيلوواط ساعة/طن من الماء ضاغط + مضخة دائرية + مضخة تفريغ

• مياه التبريد: 2 طن/طن من الماء -32 درجة مئوية → 38 درجة مئوية

• إنتاج Na₂SO₄ اللامائي: 2.1 طن/يوم، بياض ≥90%، نقاء 99.3%، Cl≤200 جزء في المليون، COD≤100 مجم/كجم

السادس. الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير البخار السنوي: 18000 طن يعادل 1900 طن من الفحم القياسي، وخفض الكربون: 5000 طن

وفورات سنوية في تكاليف التشغيل: 4.5 مليون يوان صيني من البخار + رسوم التخلص الخارجي. ارتفع سعر البيع الخارجي لكبريتات الصوديوم عالية النقاء من 400 يوان/طن إلى 600 يوان/طن، مما حقق إيرادات سنوية إضافية قدرها 1.5 مليون يوان. تبلغ فترة استرداد الاستثمار 2.3 سنة.

٧. شهادات العملاء

يعمل نظام MVR منذ سبعة أشهر دون أي أعطال في الضاغط. تتميز البلورات بحجم موحد ولا تتكتل بعد التجفيف. وقد حقق المشروع بالفعل هدفين رئيسيين: عدم تصريف مياه الصرف الصحي عالية الطلب على الأكسجين (COD) والملوحة، والاستفادة المثلى من كبريتات الصوديوم.