مبخر كلوريد الصوديوم MVR لصناعة المواد الكيميائية الدقيقة بسعة معالجة 100 طن / يوم لراتنج الإيبوكسي

خلفية المشروع

تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية لهذه الشركة الكيميائية المتميزة 180,000 طن من راتنجات الإيبوكسي، مما يُنتج حوالي 100 طن يوميًا من مياه الصرف الصحي عالية الملوحة (ما يعادل 16-20% كلوريد الصوديوم). يتراوح تركيز الأكسجين الكيميائي (COcr) في مياه الصرف الخام بين 30,000 و45,000 ملغم/لتر، ودرجة حموضة تتراوح بين 11 و12، وتحتوي على راتنج مُعتّق، وإبيكلوروهيدرين، وتولوين، وجلسرين، وكميات ضئيلة من مادة بيسفينول أ. يُؤدي التفريغ المباشر إلى تجاوزات في تركيزات الملوثات المميزة. يستهلك التبخير ثلاثي التأثير التقليدي 0.42 طن من البخار لكل طن من الماء، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل. في عام ٢٠٢٣، قررت الشركة اعتماد تقنية التبلور بالتبخير بالضغط الميكانيكي للبخار (MVR) لإنشاء وحدة تجريبية لمبخر كلوريد الصوديوم بالضغط الميكانيكي للبخار (MVR) بقدرة ١٠٠ طن يوميًا لصناعة راتنجات الإيبوكسي، مما يحقق استعادة موارد كلوريد الصوديوم، وإعادة استخدام المكثفات، بتكلفة تشغيل ≤٣٠ يوانًا/طن من الماء. ويعمل الجهاز بثبات واستمرارية حتى الآن.

مسار العملية

1. إعادة تقييم جودة المياه

أظهرت الاختبارات المعملية أنه عندما يكون تركيز كلوريد الصوديوم ≥ 24%، ترتفع درجة غليان المحلول بمقدار 9.5 درجة مئوية؛ وعندما يكون تركيز COD > 35000 ملغم/لتر، تُنتج عملية التبخر بسهولة كمية كبيرة من الرغوة، مما يؤدي إلى ترسب السائل في الضاغط. لذلك، صُممت عملية من ثلاث مراحل: "المعالجة الأولية + تركيز MVR والتبلور + حرق السائل الأم" لضمان استقرار النظام على المدى الطويل.

2. نظرة عامة على العملية الشاملة

مياه الصرف الصحي عالية الملوحة → خزان المعادلة (30 متر مكعب، التحريك الهوائي) → تعويم الهواء المذاب عالي الكفاءة (DAF، معدل إزالة الزيت ≥ 90٪) → الأكسدة التحفيزية للأوزون (O₃/H₂O₂، معدل إزالة COD 40-50٪، يقلل من الرغوة) → ترشيح الكيس (100 ميكرومتر) → مبخر MVR → جهاز تبلور من نوع أوسلو → جهاز طرد مركزي بمكبس ثنائي المرحلة → تجفيف السرير المميع (120 درجة مئوية، وقت الإقامة 3 ثوانٍ) → تعبئة طن من الملح الصناعي.

يُسخّن البخار الثانوي إلى 18 درجة مئوية بواسطة ضاغط تيتانيوم، ثم يُعاد استخدامه. يمتلك المُكثّف، بعد تحلية المياه بالتناضح العكسي، موصلية ≤80 ميكروسيمنز/سم، ويُعاد استخدامه بالكامل كماء تعويضي لنظام مياه التبريد الدائري. يُفرّغ السائل الأم دوريًا إلى مجفف رش وفرن دوار للحرق. تُستخدم الحرارة المُهدرة من غازات المداخن في غلاية حرارية مُهدرة لتوليد بخار منخفض الضغط 0.6 ميجا باسكال لأكسدة الأوزون الأمامية والتنظيف المكاني للمعدات.

3. المعلمات الرئيسية لمعدل التدفق السائل: السعة المقدرة 100 طن/يوم (4.2 متر مكعب/ساعة)، تغذية كلوريد الصوديوم 18%، محتوى المواد الصلبة الناتجة 38-40%. 

حجرة التبخير: φ2800×6000 مم، الحجم الفعال 35 متر مكعب، مصنوعة من الفولاذ المزدوج 2205 + لوحة مركبة من سبيكة التيتانيوم، ضغط التصميم -0.09 ميجا باسكال؛

السخان: نوع اللوحة، مساحة اللوحة الفردية 1.0 متر مربع، 120 لوحة في المجموع، إجمالي مساحة تبادل الحرارة 120 متر مربع، درجة حرارة التصميم 95 درجة مئوية، معامل نقل الحرارة ≥ 4200 واط·م⁻²·ك⁻¹؛

الضاغط: نوع الطرد المركزي أحادي المرحلة، مروحة من سبيكة التيتانيوم، معدل التدفق 6.5 طن/ساعة، نسبة الضغط 1.8، الطاقة المركبة 280 كيلو وات، نطاق تعديل السرعة 20-105%، كفاءة متساوية الحرارة ≥82%؛

مضخة الدورة الدموية: نوع التدفق المحوري، معدل التدفق 3000 متر مكعب / ساعة، الرأس 4 م، التحكم في تحويل التردد، مما يضمن سرعة تدفق الملاط البلوري 3.2 م / ثانية، دورة القياس ≥ 30 يومًا.

اختيار المعدات والمواد

1. الحماية من التآكل: الأجزاء التي تلامس سائل التغذية مصنوعة من سبائك التيتانيوم TA2/فولاذ دوبلكس 2205 لمنع التآكل النقطي Cl⁻؛ يتم تبطين أنبوب البخار الثانوي بـ PTFE لمنع مكثفات COD من تآكل الفولاذ الكربوني.

2. مضاد للانسداد: يتم تلميع سطح لوحة الفيلم الساقط كهربائيًا إلى Ra≤0.4μm، ويتم تثبيت مرشح تيتانيوم قابل للإزالة (40 شبكة) في منفذ توزيع السائل، مع التنظيف العكسي الدوري عبر الإنترنت.

3. الفراغ: مضخة جذور ثلاثية المراحل + حلقة سائلة، فراغ نهائي -0.098 ميجا باسكال، يمكن إنشاء فراغ التصميم في غضون 5 دقائق، قدرة الضخ 120 كجم / ساعة.

4. التنظيف: تم تجهيز نظام التنظيف في المكان (CIP) بـ 5% HNO₃ و3% NaOH ومثبط الترسبات (PAA-Na، 20 جزء في المليون)، ويبدأ التشغيل تلقائيًا كل 15 يومًا من التشغيل أو عندما ينخفض ضغط النظام إلى >50 كيلو باسكال، ووقت التنظيف ≤3 ساعات.

استهلاك الطاقة والاقتصاد: يبلغ معدل التبخير الفعلي للوحدة 3.6 طن/ساعة، أي ما يعادل استهلاك بخار قدره 0.035 طن/طن ماء (بناءً على مكافئ الفحم القياسي للكهرباء)، وهو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 88% من جهاز التبخير ثلاثي التأثير الأصلي. يوفر الجهاز 28,000 طن من البخار و21,000 طن من الماء سنويًا، بتكلفة تشغيل شاملة تبلغ 28 يوانًا/طن ماء، أي أقل من متوسط تكلفة التشغيل في الصناعة البالغ 45 يوانًا/طن ماء. تبلغ إيرادات المبيعات الإضافية السنوية (الملح الصناعي + المياه المُعاد تدويرها) 12.6 مليون يوان.

حماية البيئة والسلامة :

1. غاز الذيل: بعد التكثيف الثانوي للبخار، تدخل الغازات غير القابلة للتكثيف (التولوين ≤ 2 ملغ/م³، الإبيكلوروهيدرين ≤ 1 ملغ/م³) في عملية امتصاص الراتنج على مرحلتين + عملية التحلل الحراري للبلازما، مما يؤدي إلى تركيز انبعاث المركبات العضوية المتطايرة < 20 ملغ/م³.

٢. السائل الأم: يُصرف السائل الأم بنسبة ≤ ٣٪ من حجم التغذية. بعد التجفيف بالرش والحرق في الفرن الدوار (١١٠٠ درجة مئوية)، يخضع غاز المداخن لعملية نزع النتروجين SNCR + التبريد السريع + جمع الغبار بمرشح الكيس + الغسيل القلوي قبل استيفاء معايير الانبعاثات. تُصهر بقايا النفايات لإنتاج الزجاج، مما يُحقق هدف "عدم وجود مكبات نفايات". 

3. الضوضاء: غلاف عازل للصوت + امتصاص صوت النبات، ضوضاء حدودية ≤55 ديسيبل (أ) خلال النهار.

4. السلامة: الجزء العلوي من المبخر مزود بقرص تمزق + صمام أمان لتخفيف الضغط المزدوج؛ كشف تسرب الأمونيا/الإيبوكسي كلورو البروبان على 24 نقطة في منطقة الوحدة، متشابكة لبدء الرش والمروحة.

التحكم الآلي: يستخدم نظام تحكم مزدوج التكرار من سيمنز مع 1800 نقطة إدخال/إخراج؛ ويتم تحسين المؤشرات الرئيسية، مثل شدة التبخر وحجم جسيمات البلورات وكثافة السائل الأم، آنيًا من خلال خوارزمية التحكم في APC، مع تذبذب تيار الضاغط <±1.5%. يتيح تطبيق جوال الاطلاع عن بُعد على المخرجات واستهلاك الطاقة وخطط التنظيف المكاني (CIP)، مما يحقق وضع "تشغيل بدون طاقم + فحص بأقل عدد ممكن من الموظفين"، مما يقلل عدد الموظفين من 8 أشخاص لكل وردية إلى شخصين.

نتائج التشغيل:

١. السعة: تبلغ الطاقة الإنتاجية الفعلية للوحدة ١٠٥ أطنان يوميًا، متجاوزةً التصميم بنسبة ٥٪؛ ويبلغ إنتاج الملح الصناعي الثانوي ١.٩ طن/ساعة، بطاقة سنوية تبلغ ٦٣٠٠ طن. نقاء كلوريد الصوديوم ≥ ٩٨.٥٪، وبياضه ≥ ٨٠، مما يُلبي متطلبات الملح الصناعي المُكرر، وقد تم بيعه بشكل مستقر لمصانع الكلور القلوي. 

2. النفايات السائلة: مكثفات MVR COD ≤ 80 ملغم/لتر، الموصلية ≤ 80 ميكروسيمنز/سم، يتم إعادة تدويرها بالكامل لمياه التبريد المتداولة، حجم إعادة التدوير السنوي 33000 طن.

3. الموثوقية: 97% من وقت التشغيل، دورة تنظيف مخططة لمدة 30 يومًا، وقت تشغيل فعلي يصل إلى 48 يومًا؛ معدل فشل المعدات 0.3 مرة/شهر، وهو أقل بكثير من متوسط الصناعة البالغ 1.2 مرة/شهر.