معدات التبلور بالتبخر في درجات حرارة منخفضة

مبدأ العمل

١. تخفيض ضغط الفراغ: تستخرج مضخة الفراغ الغاز من المبخر، مما يُنشئ بيئة منخفضة الضغط. ولأن درجة الغليان تتناسب طرديًا مع الضغط، فإن تخفيض الضغط يُخفض درجة غليان المحلول. على سبيل المثال، يغلي الماء عند ١٠٠ درجة مئوية تحت الضغط الجوي القياسي، ولكن في الفراغ، قد تنخفض درجة الغليان إلى ما بين ٣٠ و٤٠ درجة مئوية تقريبًا.

٢. التبخر والتكثيف: في بيئة الضغط المنخفض، يبدأ المحلول بالتبخر، مُنتجًا بخارًا. يُدخل هذا البخار بعد ذلك إلى المكثف، حيث يُبرّد ويُكثّف مجددًا ليعود إلى الحالة السائلة، مما يُؤدي إلى فصل المذيب عن المذاب.

٣. ضغط البخار وإعادة استخدامه: في بعض أنظمة التبخير منخفضة الحرارة، يُضغط البخار أكثر بواسطة ضاغط، مما يزيد من درجة حرارته وضغطه، مما يسمح بإعادة تدويره داخل النظام كمصدر حرارة لتسخين أجزاء أخرى من المحلول. تُحسّن تقنية إعادة ضغط البخار هذه كفاءة النظام في استخدام الطاقة بشكل ملحوظ.

٤. خصائص توفير الطاقة: تعتمد المبخرات منخفضة الحرارة على مبدأ مضخة الحرارة منخفضة الحرارة، حيث تعيد استخدام البخار منخفض الحرارة المتولد أثناء التبخير بعد رفع درجة حرارته بواسطة ضاغط. هذا يُقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة الحرارية الإضافية ويُخفض تكاليف التشغيل بشكل ملحوظ مقارنةً بتقنيات التبخير التقليدية. ٥. التبادل الحراري: عادةً ما تتضمن المبخرات مبادلات حرارية لاستعادة بعض الطاقة الحرارية، مما يُحسّن كفاءة الطاقة بشكل أكبر.

أنواع المعدات

1. مبخر MVR: يستعيد البخار الثانوي عبر ضاغط، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وملاءمة للتطبيقات ذات الإنتاجية المستقرة، ولكنه يتطلب استثمارًا أوليًا أكبر.

2. المبخر متعدد التأثيرات: يستخدم الحرارة المهدرة عن طريق توصيل العديد من المبخرات على التوالي، مما يحقق التوازن بين استهلاك الطاقة والتكلفة، وهو مناسب للشركات متوسطة الحجم.

3. مبخر الفيلم المتساقط: معامل نقل الحرارة العالي ووقت الإقامة القصير، مناسب للمواد الحساسة للحرارة.

4. مبخر الدورة القسرية: يدفع المحلول بسرعة عالية باستخدام مضخة، وهو مناسب للمحاليل المعرضة للتكلس أو ذات التركيزات العالية.

5. جهاز التبلور OSLO: ينتج جزيئات بلورية كبيرة، مناسبة للتطبيقات ذات متطلبات شكل البلورة الصارمة.

6. جهاز التبلور DTB: مناسب للمنتجات الكيميائية الدقيقة التي تتطلب تشبعًا فائقًا متحكمًا فيه.

ميزات المعدات

1. توفير الطاقة والسرعة: تعمل معدات التبلور بالتبخر منخفض الحرارة على تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير من خلال تقنية الضغط الفراغي وإعادة ضغط البخار، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل بشكل كبير مقارنة بتقنيات التبخر التقليدية.

2. التشغيل المغلق بالكامل: يعمل النظام بطريقة مغلقة بالكامل، مما يقلل من خطر تسرب غاز العادم ومياه الصرف الصحي أثناء التشغيل، ويضمن عامل أمان مرتفعًا ويمنع التلوث الثانوي بشكل فعال.

3. درجة عالية من الأتمتة: عادةً ما تكون المعدات مجهزة بنظام تحكم PLC أو DCS، مما يتيح مراقبة وضبط درجة الحرارة والضغط والتركيز في الوقت الفعلي، مما يقلل من التدخل اليدوي.

4. مساحة صغيرة: باستخدام تصميم معياري مثبت على زلاجة، يتمتع النظام بمساحة صغيرة، مما يقلل من صعوبة التركيب في الموقع وتكاليف الاستثمار ومتطلبات مساحة الأرضية.

5. جودة تبلور عالية: من خلال التحكم الدقيق في عمليات التبخر والتبلور، يمكن إنتاج بلورات ذات حجم جسيم موحد ونقاء عالي.

سيناريوهات التطبيق:

1. معالجة مياه الصرف الصناعي: تستخدم لمعالجة مياه الصرف التي تحتوي على تركيزات عالية من الأملاح (مثل كلوريد الصوديوم، وكبريتات الصوديوم، ونترات الصوديوم، وما إلى ذلك)، والأيونات المسببة للتآكل (مثل أيونات الكلوريد، وأيونات الفلوريد)، وأيونات الترسب (مثل أيونات الكالسيوم، وأيونات المغنيسيوم)، وتحقيق تركيز مياه الصرف الصحي وتقليل الحجم، واستعادة الملح.

2. إنتاج المنتجات الكيميائية: يستخدم في إنتاج المنتجات الكيميائية مثل كبريتات الصوديوم وكلوريد الصوديوم، مما يحسن جودة المنتج من خلال تقنية التبلور بالتبخر في درجات حرارة منخفضة.

3. مواد الطاقة الجديدة: تستخدم لمعالجة راشح أكسيد الكوبالت الليثيوم من بطاريات الليثيوم، وحمض النفايات من نسيج الخلايا الكهروضوئية، وما إلى ذلك، واستعادة البلورات مثل فلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم.

4. المستحضرات الصيدلانية الحيوية: تستخدم في معالجة مرق التخمير الخميرة المضادة للبكتيريا، وبقايا التبلور الاصطناعي، وما إلى ذلك، واستخراج البلورات العضوية وحماية المكونات الحساسة للحرارة.

5. التخلص من النفايات الخطرة: يستخدم لمعالجة تركيز التناضح العكسي من مياه الرشح من مكبات النفايات، ومياه الرماد المتطاير من محرقة النفايات، وما إلى ذلك، مما يقلل من كمية النفايات الخطرة.

لقد تم استخدام معدات التبلور بالتبخر منخفض الحرارة على نطاق واسع في العديد من المجالات بسبب خصائصها الموفرة للطاقة والسريعة والآمنة والصديقة للبيئة، وهي وسيلة تقنية مهمة لتحقيق استعادة الموارد وحماية البيئة.