نظام التبخير والتبلور ثلاثي التأثير بقدرة 3 أطنان/ساعة لشركة أدوية للأملاح المختلطة

أولا: نظرة عامة على المشروع 

تنتج هذه الشركة الدوائية الشاملة 60 مترًا مكعبًا من محلول الأم الملحي المختلط عالي الكلور يوميًا أثناء إنتاج المواد الخام المضادة للفيروسات وأمراض القلب والأوعية الدموية. يحتوي هذا المحلول الأم على 6-8% كلوريد الصوديوم، و4-5% كبريتات الصوديوم، و1.2% مذيبات عضوية، وقيمة COD تتراوح بين 18000 و28000 ملغم/لتر، مما يُظهر لونًا زاهيًا وتآكلًا قويًا. بلغت التكلفة الأصلية للتخلص من هذا المحلول الخارجي 450 يوانًا صينيًا للطن، مما أدى إلى نفقات سنوية تقارب 9 ملايين يوان صيني. في عام 2022، أطلقت الشركة مشروعًا لإنشاء نظام تبخير وتبلور ثلاثي التأثير من الملح المختلط بقدرة 3 أطنان/ساعة. متطلبات التصميم: استهلاك البخار ≤0.30 كجم/كجم ماء، المنتج الثانوي كلوريد الصوديوم ≥97%، كبريتات الصوديوم ≥98%، حجم السائل الأم ≤1.5%، والتسليم الإجمالي على الزلاجة، مع التشغيل في غضون 3 أشهر.

II. مسار العملية وتكوين المعدات

2.1 مخطط انسيابي عام

تتكون العملية من خمس مراحل: التحييد وإزالة الغازات ← تركيز غشاء السقوط ثلاثي التأثير المتقاطع ← تبلور فصل الملح والنترات ← التجفيف بالطرد المركزي ← تجفيف السائل الأم. الهيكل الرئيسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205+2507، وأسطح التلامس مع المواد مصقولة كهربائيًا إلى Ra≤0.4 ميكرومتر، مما يلبي متطلبات التنظيف GMP.

• المعالجة المسبقة: يتم ضبط السائل الأم إلى درجة حموضة 6.5 باستخدام CaOH₂، ويتم استعادة الأسيتون/الإيثانول تحت الفراغ عند 50 درجة مئوية، مما يقلل المركبات العضوية المتطايرة بنسبة 92٪؛ تتم إزالة العكارة باستخدام غشاء سيراميكي 0.1 ميكرومتر، مما يحقق SDI ≤ 3.

• التدفق المتقاطع ثلاثي التأثير: بخار حي 0.6 ميجا باسكال 158 درجة مئوية → الجانب الخارجي للتأثير الأول، نقطة الغليان 125 درجة مئوية؛ يتم تحويل البخار الثانوي إلى التأثير الثاني 105 درجة مئوية ومبلور النترات، بينما يتم تخصيص التأثير الثالث 65 درجة مئوية، -0.078 ميجا باسكال لتركيز الملح، مع معامل انتقال حراري إجمالي 1900 واط/م²·ك. 

• فصل الملح عن النترات: باستخدام مخطط طور كلوريد الصوديوم (NaCl-Na₂SO₄-H₂O)، يتم التحكم في تسلسل التبلور ضمن نطاق 55-80 درجة مئوية: يترسب بياض Na₂SO₄ اللامائي بنسبة 90% أولاً في قسم درجة الحرارة العالية، ويترسب كلوريد الصوديوم بنسبة 97% في قسم درجة الحرارة المنخفضة. بعد الطرد المركزي، يُجفف كلاهما بشكل منفصل، مما يحقق "نظامًا واحدًا، ملحين تجاريين".

• تجفيف المحلول الأم: يحتوي المحلول الأم المُطرد مركزيًا على طلب كود كيميائي (COD) يبلغ 100,000 ملغم/لتر. يُجفف باستخدام مجفف مجوف منخفض الحرارة للحصول على 0.25 طن/ساعة من الأملاح المختلطة بمحتوى مائي أقل من 4%، ثم يُرسل إلى حرق النفايات الخطرة.

2.2 المعلمات الرئيسية

• سعة التبخر: 3 طن/ساعة من الماء الداخل بنسبة ملح 10%

• مساحة التبادل الحراري: التأثير الأول 95 مترًا مربعًا، التأثير الثاني 85 مترًا مربعًا، التأثير الثالث 75 مترًا مربعًا

• استهلاك البخار: 0.28 كجم/كجم ماء بما في ذلك مضخة الأوتوكلاف

• مياه التبريد: 35م³/ساعة 28→35 درجة مئوية

• نظام الفراغ: الجذور + حلقة الماء، الحد الأقصى -0.082 ميجا باسكال

• اللقطات: 12م×4.5م×5م، مركب على زلاجة من طبقتين

ثالثًا: الابتكارات التقنية

3.1 الإنتاج المشترك للملح والنيتروجين

من خلال التحكم المزدوج في "درجة الحرارة والفراغ ووقت الإقامة"، يمكن لوحدة واحدة إنتاج نوعين من الأملاح التجارية في وقت واحد، مع معدل استرداد كلوريد الصوديوم بنسبة 88% ومعدل استرداد كبريتات الصوديوم بنسبة 85%، مما يوفر 30% من الاستثمار مقارنة بعملية "الملح المختلط + المعالجة اللاحقة" التقليدية. 

3.2 إعادة الضغط البخاري الحراري (TVR)

يُضغط البخار الثانوي الناتج عن مرحلة التأثير الأول، والذي يبدأ عند درجة حرارة ١٣٠ درجة مئوية، ليصل إلى ١٤٥ درجة مئوية بواسطة مضخة نفث بخار بقوة ٠.٧ ميجا باسكال، ويُعاد استخدامه في جانب غلاف مرحلة التأثير الأول. يؤدي هذا إلى توفير ٢٠٪ من البخار، مما يُقلل إجمالي استهلاك البخار إلى ٠.٢٨ كجم/كجم من الماء.

3.3 منع الترسبات والتطهير المكاني

تُستخدم أنابيب أغشية متساقطة ذات أخاديد داخلية Φ32×1.2 مم، بمعدل تدفق 1.8 متر/ثانية. يعتمد التنظيف المكاني المباشر (CIP) على التنظيف بالتناوب باستخدام عامل مخلب 2% NaOH + 1% HEDP عند درجة حرارة 80 درجة مئوية، بدورة تنظيف مدتها 14 يومًا ومدة تنظيف 3 ساعات.

رابعًا: النتائج التشغيلية

• بدء التشغيل الناجح في أكتوبر 2022. تقييم الأداء لمدة 72 ساعة:

• معدل التبخر: 3.15 طن/ساعة

• استهلاك البخار: 0.275 كجم/كجم ماء

• إنتاج كلوريد الصوديوم: 0.18 طن/ساعة، نقاء 97.2%

• إنتاج Na₂SO₄: 0.12 طن/ساعة، نقاء 98.5%

• توفر الوحدة: >98%

خامساً: الفوائد الاقتصادية والبيئية

5.1 المؤشرات الاقتصادية

• تكاليف التشغيل السنوية: 650 ألف يوان صيني (البخار والكهرباء والمواد الكيميائية).

• الوفورات السنوية في رسوم التخلص من النفايات الخارجية: 5.4 مليون يوان صيني؛

• إيرادات مبيعات ملح المنتجات الثانوية: 850 ألف يوان صيني؛

• صافي الربح السنوي: 5.6 مليون يوان صيني.

5.2 المؤشرات البيئية

الانخفاض السنوي في تصريف مياه الصرف الصحي عالية الملوحة: 18000 طن؛ انخفاض انبعاثات الطلب الكيميائي للأكسجين: 540 طن؛ انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: 1400 طن/السنة؛

حرق 150 طنًا من أملاح النفايات الخطرة وفقًا للأنظمة، وتحقيق "التخفيض، واستعادة الموارد، والتسويق".