نظام التبخير والتبلور ثلاثي التأثير بقدرة 12.5 طن/ساعة لمصنع أدوية لمياه الصرف الصحي الناتجة عن الفيتامينات

أولا: خلفية المشروع 

تنتج قاعدة إنتاج فيتامين ب5 8000 طن من بانتوثينات الكالسيوم سنويًا، وتُفرّغ 300 متر مكعب من محلول المعالجة الأم يوميًا. يحتوي هذا المحلول الأم على 10-12% من كبريتات الصوديوم، وكميات ضئيلة من حمض البانتوثينيك، و25000-35000 ملغم/لتر من الطلب الكيميائي للأكسجين، ودرجة حموضة 4.5. استهلكت عملية التبخير ثلاثية التأثير الأصلية مع الطرد المركزي 0.42 كجم/كجم من بخار الماء، وكانت نقاء كبريتات الصوديوم 93% فقط، مما لم يُلبِّ معايير الاستخدام. علاوة على ذلك، بلغت تكلفة الاستعانة بمصادر خارجية لمحلول الطرد المركزي الأم 420 يوانًا صينيًا/طن. في عام 2024، تخطط الشركة لبناء نظام جديد لتبلور التبخر ثلاثي التأثير بقدرة 12.5 طن/ساعة مع الأهداف التالية: استهلاك البخار ≤ 0.28 كجم/كجم ماء، ناتج ثانوي لكبريتات الصوديوم اللامائية ≥ 99٪، وحجم السائل الأم ≤ 2٪.

II. مسار العملية

2.1 نظرة عامة على العملية

تتكون العملية من خمس مراحل: التحييد وإزالة الغازات ← تركيز الغشاء المتساقط بالتيار المتزامن ثلاثي التأثير ← تبلور الدوران القسري بتقنية أوسلو ← الطرد المركزي للتكثيف ← تجفيف السائل الأم. الهيكل الرئيسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205، والأسطح الملامسة للمواد مصقولة كهربائيًا إلى Ra≤0.4 ميكرومتر.

• المعالجة المسبقة: تُضبط درجة حموضة مياه الصرف الصحي إلى 7.0 باستخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وتُفرغ من الغازات بالتفريغ عند درجة حرارة 50 مئوية لاستعادة ثاني أكسيد الكربون ومكونات الأكسجين الكيميائي الضوئي. يخضع البخار الثانوي لعملية غسل حمضي وامتصاص ألياف الكربون المنشط، مما يقلل المركبات العضوية المتطايرة بنسبة 90%.

• التيار المشترك ثلاثي التأثير: يدخل البخار الحي عند 0.5 ميجا باسكال و152 درجة مئوية إلى جانب الغلاف للتأثير الأول، مع نقطة غليان تبلغ 120 درجة مئوية؛ يدخل البخار الثانوي بشكل تسلسلي إلى التأثير الثاني 95 درجة مئوية والتأثير الثالث 68 درجة مئوية، -0.073 ميجا باسكال، مع معامل انتقال حراري نوعي إجمالي يبلغ 1850 واط/م²·ك. 

• فصل التبلور: يبلغ تركيز مخرج جهاز التبلور ذي التأثير الثالث 28%، ويُضخ في جهاز تبلور ذي دوران قسري من نوع أوسلو عند درجة حرارة تشغيل 80 درجة مئوية، بكثافة بلورية طينية تبلغ 25%. بعد الغسيل والتصنيف، يتم الحصول على جزيئات بقطر D500.45 مم. يتمتع جهاز الطرد المركزي ثنائي المرحلة ذو مكبس دافع بسعة معالجة تبلغ 6 أطنان/ساعة من الملح، مع نسبة رطوبة ملح رطبة ≤3%.

•  تجفيف المحلول الأم: يحتوي المحلول الأم المُطرد مركزيًا على 120,000 ملغم/لتر من الطلب الكيميائي الكيميائي. بعد مروره عبر مجفف مجداف، يُحصل على 0.8 طن/ساعة من الملح المخلوط بنسبة رطوبة 5%، ويُرسل إلى محرقة النفايات الخطرة.

2.2 معلمات المعدات الرئيسية

سعة التبخر: 12.5 طن/ساعة - مياه المدخل تحتوي على 11% من الملح

مساحة التبادل الحراري: التأثير الأول 420 مترًا مربعًا، التأثير الثاني 380 مترًا مربعًا، التأثير الثالث 340 مترًا مربعًا

استهلاك البخار: 0.27 كجم/كجم ماء - بما في ذلك مضخة الضاغط الحراري

دوران مياه التبريد: 140 م³/ساعة 28→36 درجة مئوية

نظام الفراغ: ثلاث مراحل الجذور + حلقة الماء، الفراغ النهائي -0.085 ميجا باسكال

ثالثًا: الابتكارات التكنولوجية

3.1 إعادة ضغط البخار بالحرارة TVR

يتم ضغط البخار الثانوي من Effect I عند 120 درجة مئوية إلى 135 درجة مئوية بواسطة مضخة نفاثة بخارية بقوة 0.6 ميجا باسكال وإعادة استخدامه في جانب الغلاف من Effect I، مما يوفر 22% من البخار.

3.2 التحكم في تبلور كبريتات الصوديوم

باستخدام تقنية "التبلور بدرجة حرارة عالية 80 درجة مئوية + الغسيل التدريجي"، يتم قمع تكوين ملح العشاري الهيدرات، مما يؤدي إلى بلورات كثيفة ذات بياض 88% ونقاء 99.2%. 

٣.٣ منع الترسبات والتنظيف المكاني (CIP): يستخدم أنبوب الغشاء المتساقط أنبوبًا بأخدود داخلي Φ32×1.2 مم، بسرعة تدفق 2.0 متر/ثانية، وتمنع قوة القص ترسب كبريتات الكالسيوم. يستخدم التنظيف المكاني (CIP) عبر الإنترنت التنظيف بالتناوب باستخدام عامل مخلب 3% NaOH + 2% HEDP عند درجة حرارة 75 درجة مئوية، لدورة مدتها 12 يومًا ومدة تنظيف 4 ساعات.

٣.٤ المعالجة العميقة للمكثفات: يُعالَج المكثف الثانوي ذو تركيز COD يتراوح بين ٤٠٠ و٦٠٠ ملغم/لتر بالأوزون التحفيزي + BAF، مما ينتج عنه تدفق سائل يحتوي على COD أقل من ٣٠ ملغم/لتر وموصلية أقل من ٨٠ ميكروسيمنز/سم. ثم يُعاد استخدام هذا التدفق في تركيب الماء العذب للغلايات، محققًا معدل إعادة استخدام يبلغ ٩٦٪.

I V. البيانات التشغيلية

• بدء التشغيل الناجح في يونيو 2024. تقييم الأداء لمدة 72 ساعة:

• معدل التبخر: 12.7 طن/ساعة

• استهلاك البخار: 0.265 كجم/كجم ماء

• إنتاج كبريتات الصوديوم اللامائية: 1.35 طن/ساعة

• توفر الوحدة: >99%

خامساً: الفوائد الاقتصادية والبيئية

5.1 المؤشرات الاقتصادية

• تكاليف التشغيل السنوية: 2.85 مليون يوان صيني من البخار والكهرباء والمواد الكيميائية.

• الوفورات السنوية في رسوم التخلص من النفايات الخارجية: 16.8 مليون يوان صيني؛

• إيرادات المبيعات من منتج ثانوي كبريتات الصوديوم: 5.2 مليون يوان صيني؛

• صافي الربح السنوي: 19.15 مليون يوان صيني.

5.2 المؤشرات البيئية

• الانخفاض السنوي في تصريف مياه الصرف الصحي عالية الملوحة: 90 ألف طن؛ انخفاض انبعاثات الطلب الكيميائي على الأكسجين: 2700 طن؛

• خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: 6200 طن/سنة؛

• حرق 600 طن من أملاح النفايات الخطرة طبقا للأنظمة وتحقيق "التخفيض واستعادة الموارد".