نظام التبلور بالتبخر ثلاثي التأثير المتقاطع لهيدروكسيل الصوديوم 5 طن/ساعة

أولا: خلفية المشروع 

تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية لمصنع مواد الفلوروسيليكون الجديدة 20,000 طن من كحولات الفلوروكربون ومونومرات الفلوروسيليكون المعدلة. تُنتج عملية الإنتاج 5 أطنان/ساعة من محلول هيدروكسيد الصوديوم الأم (ما يُعادل تبخر الماء)، مع المكونات التالية: جليكولات الصوديوم (هيدروكسي أسيتات الصوديوم) 220-250 غ/لتر، كلوريد الصوديوم 60-80 غ/لتر، فلوريد الصوديوم 15-25 غ/لتر، غرواني ثاني أكسيد السيليكون 300 ملغ/لتر، مُتطلب الكود 8000 ملغ/لتر، لون 3000 مرة، ودرجة حرارة 55 درجة مئوية. استهلك مُبخّر التأثير الأحادي الأصلي 0.48 طن/طن من بخار الماء، وتعرضت المعدات لتكلس شديد بسبب التفحيم وتكلس ثاني أكسيد السيليكون. علاوة على ذلك، كانت نقاء هيدروكسيد الصوديوم أقل من 90%، مما جعله غير قابل للبيع. في عام ٢٠٢٤، قررت الشركة تطبيق تحديث تكنولوجي "خالي من الانبعاثات". وقد سلمنا نظام تبلور تبخري ثلاثي التأثير بتقنية التدفق المتقاطع باستخدام هيدروكسيل الصوديوم، بقدرة ٥ أطنان/ساعة، وفقًا لنموذج EPC. وقد بدأ تشغيله بنجاح في مارس ٢٠٢٥، ويعمل بشكل متواصل لأكثر من ٧٢٠٠ ساعة حتى الآن، باستهلاك بخار يبلغ ٠.٢٥ طن/طن ماء، ونقاء هيدروكسيل الصوديوم ≥ ٩٩.٠٪، وزيادة سنوية في الإيرادات قدرها ٢٢ مليون يوان.

II. مسار العملية

1. خصائص التأثير

ارتفاع نقطة الغليان Δb = 13 درجة مئوية (TDS 320 جم / لتر، 70 كيلو باسكال · أمبير)

حساس للحرارة: هيدروكسيل الصوديوم > 100 درجة مئوية يتحلل بسهولة لتكوين إيثيلين جليكول؛ NaF > 60 درجة مئوية تنخفض قابلية الذوبان بشكل حاد، ويسهل ترسيبه معًا

نسبة عالية من SiO₂، ونسبة عالية من COD، وعامل القياس RF = 0.90، وتآكل شديد

2. نظرة عامة على العملية

السائل الأم ← التبريد وإزالة السيليكون (MgO + PAC، SiO₂ ≤ 50mg/L) ← ترسيب عالي الكثافة (Ca²⁺ ≤ 30mg/L) ← الترشيح الدقيق الأنبوبي (SDI ≤ 3) ← التسخين المسبق على مرحلتين (المكثف + البخار الثانوي) ← مبخر التدفق المتقاطع ثلاثي التأثير ← مُبلور DTB A (ترسيب NaF منخفض الحرارة) ← مُبلور DTB B (ترسيب هيدروكسيل الصوديوم متوسط الحرارة) ← الطرد المركزي ← تجفيف السرير المميّع ← التعبئة التلقائية

يعمل البخار المباشر عند ضغط 0.4 ميجا باسكال (جم) ودرجة حرارة 152 درجة مئوية. تستخدم حجرة التسخين ذات التأثير الأول صفائح أنابيب التيتانيوم المركبة 2507+، بينما تستخدم حجرتا التسخين الثانية والثالثة 2205، مما يضمن هامشًا للتآكل الناتج عن أيونات الفلورايد والكلوريد.

3. ابتكار العمليات

التدفق المتقاطع + التأثير الأول عند درجة حرارة منخفضة: التأثير الأول ٦٥ درجة مئوية، التأثير الثاني ٥٥ درجة مئوية، التأثير الثالث ٤٥ درجة مئوية. يُقلل ترسب NaF عند درجة حرارة منخفضة في التأثير الأول من انجراف هيدروكسيل الصوديوم بنسبة أقل من ٢٪.

التبلور المنفصل: التحكم في كثافة كل تأثير لإدخال بلورات البذور، شريحة NaF ΔC <1.5g/L، شريحة هيدروكسيل الصوديوم ΔC <2.5g/L، نقاء الملح ≥99% لجميع الشرائح.

تبريد فلاش الفراغ + إعادة استخدام مضخة الحرارة: الضغط الجزئي وزيادة ضغط البخار الثانوي في التأثير الثالث إلى 18 درجة مئوية يدفع التبخر في التأثير الأول، مما يوفر 15% من البخار.

إزالة الفلور عبر الإنترنت: يتم تركيب برج تنقية قلوي في خط أنابيب البخار الثانوي، مما يحقق معدل امتصاص F⁻ >99%، وتركيز F⁻ في الغاز الخلفي ≤0.5 مجم/م³.

ثالثًا: تكوين المعدات

1. المبخرات: تأثير فردي 60 متر مربع، تأثير مزدوج 50 متر مربع، تأثير ثلاثي 40 متر مربع، مساحة التبادل الحراري الإجمالية 150 متر مربع، هامش التصميم 25%.

2. البلورات: وحدتان DTB، المادة 2507 + بطانة مطاطية، ضغط التصميم -0.1 ميجا باسكال، كثافة الملاط 25-30%.

3. أجهزة الطرد المركزي: LW450×1800-N، عامل الفصل 1400، محول التردد، فجوة الشاشة 0.08 مم، قسم الغسيل يستخدم سائل الأم المبرد 3 درجات مئوية.

4. التجفيف: سرير مائع متداول ذو حلقة مغلقة، حماية من النيتروجين، محتوى الأكسجين <3%، درجة حرارة المنتج ≤50 درجة مئوية، لمنع التحلل الحراري لهيدروكسيد الصوديوم.

رابعًا: الأتمتة وتوفير الطاقة

1. DCS+APC: التحكم التنبؤي متعدد المتغيرات لمعدل التبخر ومستوى السائل والكثافة ودرجة الفراغ، والتقلب ±3%.

2. نظام مزدوج مغلق الدائرة، بتغذية أمامية لتدفق البخار + تغذية راجعة لدرجة الحرارة، واستهلاك بخار مباشر 0.25 طن/طن من الماء، وهو أفضل من القيمة التصميمية البالغة 0.30 طن. يستخدم مكثف البخار الثانوي مبادلًا حراريًا من صفائح التيتانيوم، ويستهلك 2.5 طن/طن فقط من مياه التبريد، مما يوفر 15% من الكهرباء مقارنةً بالمكثفات السطحية التقليدية.

3. نظام SIS مزدوج التكرار: 14 تشابكًا بما في ذلك مستوى السائل المنخفض، والفراغ العالي، واهتزاز جهاز الطرد المركزي، وتركيز F⁻ المفرط، مع زمن استجابة أقل من 500 مللي ثانية.

خامسًا: البيانات التشغيلية (تقييم الأداء في يونيو 2025)

• سعة المعالجة: 5 طن/ساعة (التصميم 5)

• معدل إنتاج المياه: 80% (بما في ذلك إعادة استخدام المكثفات)

• البخار المباشر: 0.25 طن/طن ماء (التصميم 0.30)

• استهلاك الطاقة: 20 كيلوواط ساعة/طن من الماء (مضخة دائرية + مضخة تفريغ + جهاز طرد مركزي)

• الإنتاج: هيدروكسيد الصوديوم 1.8 طن/يوم، نقاء 99.2%؛ NaF 0.3 طن/يوم، نقاء 98.5%؛ NaCl 0.4 طن/يوم، نقاء 98.8%، جميعها تصل إلى أساس جاف صناعي من الدرجة الأولى

• المكثف: إجمالي المواد الصلبة الذائبة ≤ 100 ملجم/لتر، الفوسفور ≤ 3 ملجم/لتر، ثاني أكسيد السيليكون ≤ 5 ملجم/لتر، يُعاد استخدامه في مياه التبريد المتداولة، مما يقلل من إجمالي استهلاك مياه المصنع بنسبة 10%

السادس. الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير سنوي في البخار قدره 0.6 مليون طن، أي ما يعادل 700 طن من الفحم القياسي، مما يقلل انبعاثات الكربون بمقدار 1800 طن. توفير 3 ملايين يوان سنويًا في تكاليف نقل النفايات الخطرة (كانت في الأصل 2500 يوان/طن × 1200 طن). يُباع هيدروكسيل الصوديوم بسعر 12000 يوان/طن، وفلوريد الصوديوم بسعر 6000 يوان/طن، مما يُحقق إيرادات سنوية إضافية قدرها 22 مليون يوان.

٧. ملاحظات العملاء

"لقد تم تشغيل نظام التأثير الثلاثي بمعدل تدفق متقاطع 5 طن/ساعة لمدة ستة أشهر، مع مستوى فراغ مستقر عند -88 كيلو باسكال ونقاء هيدروكسيل الصوديوم بشكل ثابت أعلى من 99%، مما أدى إلى حل مشاكل الترسب واستهلاك الطاقة في المحلول الأم المحتوي على الفلورايد بشكل كامل."