مبخر ثلاثي التأثير 5 طن/ساعة لكلوريد الصوديوم وكلوريد الأمونيوم وكبريتيت الصوديوم

أولا: خلفية المشروع 

تنتج شركة مواد الفلور 30,000 طن من غاز التبريد HFC-32 سنويًا، مما يُولّد 5 أطنان/ساعة من مياه الصرف الصحي الناتجة عن غسل المنتجات الثانوية، بتركيبة مُحددة كالتالي: كلوريد الصوديوم (NaCl) 140-160 غ/لتر، كلوريد الأمونيوم (NH₄Cl) 45-55 غ/لتر، كبريتات الصوديوم (Na₂SO₃) 25-35 غ/لتر، فلور 1.2 غ/لتر، الأكسجين الكيميائي (COD) 3000 ملغ/لتر، لون 2000 مرة، ودرجة حرارة 50 درجة مئوية. استهلك مُبخّر التأثير الأحادي الأصلي 0.45 طن/طن من بخار الماء، وعانى الجهاز من تراكم الكوك ورائحة الأمونيا ونقاء الملح المختلط الذي يقل عن 90%، مما يجعله مناسبًا فقط للمبيعات الخارجية منخفضة التكلفة. في عام 2024، قرر العميل إنشاء ترقية تكنولوجية "خالية من الانبعاثات". قدّمت شركة كانغ جينغوي نظام مُبخّر ثلاثي التأثير بقدرة 5 أطنان/ساعة وفقًا لنموذج EPC. بدأ التشغيل بنجاح في محاولته الأولى في مارس 2022، ويعمل بشكل متواصل منذ ذلك الحين. يبلغ استهلاك البخار 0.27 طن/طن من الماء، وتركيزات كلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد الأمونيوم (NH₄Cl) وكبريتات الصوديوم (Na₂SO₃) تلبي جميعها متطلبات العميل، مما يُحقق إيرادات سنوية إضافية قدرها 18 مليون يوان.

II. مسار العملية

1. خصائص المياه الداخلة

ارتفاع نقطة الغليان Δb = 12 درجة مئوية (TDS 230 جم / لتر، 70 كيلو باسكال · أمبير)

حساس للحرارة: يتحلل NH₄Cl بشكل ملحوظ عند درجة حرارة >85 درجة مئوية، ويتسارع معدل أكسدة Na₂SO₃ عند درجة حرارة >60 درجة مئوية

F⁻ مرتفع، COD مرتفع، عامل القياس RF = 0.88، شديد التآكل

2. نظرة عامة على العملية

ماء الشطف → التبريد وإزالة الفلور (Ca(OH)₂ + PAC, F⁻ ≤ 15mg/L) → ترسيب عالي الكثافة (Mg²⁺ ≤ 20mg/L) → الترشيح الدقيق الأنبوبي (SDI ≤ 3) → التسخين المسبق على مرحلتين (المكثف + البخار الثانوي) → مبخر التيار المعاكس ثلاثي التأثير → مُبلور DTB A (ترسيب Na₂SO₃ منخفض الحرارة) → مُبلور DTB B (ترسيب NH₄Cl متوسط الحرارة) → مُبلور أوسلو C (ترسيب NaCl عالي الحرارة) → الطرد المركزي → تجفيف السرير المميّع → التعبئة التلقائية يعمل البخار الحي عند 0.4 ميجا باسكال (جم) و152 درجة مئوية. تستخدم غرفة التسخين ذات التأثير الأول أنبوبًا مركبًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 2507 + التيتانيوم، بينما يستخدم التأثيران الثاني والثالث الفولاذ المقاوم للصدأ 2205، مما يضمن هامشًا للتآكل لكل من أيونات الكلوريد والفلوريد.

3. ابتكار العمليات

التيار المعاكس + التأثير الأول عند درجة حرارة منخفضة: يتراوح تدرج درجة الحرارة للتأثير الثالث بين 65 و55 و45 درجة مئوية. يُرسّب التأثير الأول أيون الصوديوم (Na₂SO₃) عند درجة حرارة منخفضة، مما يُقلل من فقدان الأكسدة بنسبة تقل عن 3%.

التبلور المنفصل: يضمن التحكم في الكثافة عند كل تأثير بلورات البذور. ΔC <2 جم / لتر لـ Na₂SO₃، و ΔC <3 جم / لتر لـ NH₄Cl، و ΔC <4 جم / لتر لـ NaCl، مع نقاء الملح ≥ 98٪.

تبريد فلاش الفراغ + إعادة تدوير مضخة الحرارة: يتم ضغط البخار الثانوي من التأثير الثاني جزئيًا وضغطه إلى 18 درجة مئوية لدفع التبخر في التأثير الأول، مما يوفر 12% من البخار.

إزالة الأمونيا عبر الإنترنت: يتم تركيب برج غسيل حمضي في خط أنابيب البخار الثانوي، مما يحقق معدل امتصاص NH₃ >99% وتركيز الأمونيا في الغاز الخلفي ≤1mg/m³. 

ثالثًا: تكوين المعدات

المبخرات: 80 متر مربع للتأثير الفردي، و70 متر مربع للتأثير المزدوج، و60 متر مربع للتأثير الثلاثي، ومساحة التبادل الحراري الإجمالية 210 متر مربع، وهامش التصميم 25%.

البلورات: ثلاث وحدات DTB، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2507 مع بطانة مطاطية، ضغط التصميم -0.1 ميجا باسكال، كثافة الملاط 25-30%.

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

التجفيف: سرير مائع متداول مغلق الحلقة، حماية من النيتروجين، محتوى الأكسجين <3%، درجة حرارة المنتج ≤50 درجة مئوية، منع تحلل NH₄Cl.

رابعًا: الأتمتة وتوفير الطاقة

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

نظام مزدوج مغلق الدائرة، بتغذية أمامية لتدفق البخار + تغذية راجعة لدرجة الحرارة، واستهلاك بخار مباشر يبلغ 0.27 طن/طن من الماء، وهو أفضل من القيمة التصميمية البالغة 0.30 طن. يستخدم مكثف البخار الثانوي مبادلًا حراريًا من صفائح التيتانيوم، ويستهلك 2.8 طن/طن فقط من مياه التبريد، مما يوفر 15% من الطاقة مقارنةً بالمكثفات السطحية التقليدية.

نظام SIS مزدوج التكرار: 14 قفلًا متشابكًا بما في ذلك مستوى السائل المنخفض، والفراغ العالي، واهتزاز الطرد المركزي، وتركيز الأمونيا 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: 82% (بما في ذلك إعادة استخدام المكثفات)

• البخار المباشر: 0.27 طن/طن ماء (التصميم 0.30)

• استهلاك الطاقة: 22 كيلوواط ساعة/طن من الماء (مضخة دائرية + مضخة تفريغ + جهاز طرد مركزي)

• المخرجات: كلوريد الصوديوم 1.2 طن/يوم، نقاء 99.2%؛ كلوريد الأمونيوم 0.5 طن/يوم، محتوى النيتروجين 25.2%؛ كبريتات الصوديوم 0.3 طن/يوم، نقاء 97.5%، جميعها منتجات صناعية جافة عالية الجودة

• المكثف: إجمالي المواد الصلبة الذائبة ≤ 120 ملجم/لتر، الفوسفور ≤ 5 ملجم/لتر، الأمونيا ₃ ≤ 10 ملجم/لتر، يُعاد استخدامه في مياه التبريد المتداولة، مما يقلل من إجمالي استهلاك مياه المصنع بنسبة 8%

السادس. الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير سنوي في البخار قدره 0.45 مليون طن، أي ما يعادل 500 طن من الفحم القياسي، مما يقلل انبعاثات الكربون بمقدار 1300 طن. يوفر 2.4 مليون يوان سنويًا من تكاليف نقل النفايات الخطرة (كانت في الأصل 2000 يوان/طن × 1200 طن). أسعار بيع الأملاح المختلفة: كلوريد الصوديوم 480 يوان/طن، كلوريد الأمونيوم 900 يوان/طن، كبريتات الصوديوم 1200 يوان/طن، مما يُحقق إيرادات سنوية إضافية قدرها 18 مليون يوان. فترة استرداد الاستثمار: 1.3 سنة.

٧. ملاحظات العملاء

بعد ستة أشهر من تشغيل نظام التأثير الثلاثي (5 أطنان/ساعة)، استقر مستوى الفراغ عند -88 كيلو باسكال. نقاء الأملاح الثلاثة مطابق للمعايير، واختفت رائحة الأمونيا تمامًا. إنه يُحوّل "ثلاث نفايات" إلى "ثلاثة منتجات".