Cenários de aplicação de equipamentos de cristalização por evaporação MVR em fábricas de produtos químicos finos.

O principal desafio para os equipamentos de cristalização por evaporação MVR em indústrias de química fina pode ser resumido na recuperação de efluentes com três características principais: alta salinidade, alta DQO e alto valor agregado. Aproveitando as vantagens da recompressão mecânica de vapor (MVR) em termos de baixa temperatura, economia de energia e sistema totalmente fechado, as empresas podem alcançar simultaneamente o "descarte zero de efluentes" e a "recuperação de componentes valiosos".

1. Descarte Zero de Efluentes Orgânicos com Alta Concentração de Sal:  Os processos de química fina frequentemente utilizam ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou soda cáustica como meios de reação/neutralização, resultando em efluentes com concentrações de sal que frequentemente atingem 8% a 20%, e que muitas vezes contêm matérias-primas não reagidas e solventes subprodutos. Os sistemas tradicionais de evaporação multiefeito apresentam dificuldades em manter a estabilidade a longo prazo devido ao alto consumo de vapor e aos custos operacionais. Os sistemas de cristalização por evaporação MVR reduzem o consumo de vapor para 10 a 25 kg por tonelada de água, o consumo de energia para ≤120 kWh, o TDS de 30.000 mg/L para menos de 80 mg/L, a taxa de recuperação de sal ≥98%, a taxa de impurezas de sal <5% e o ciclo de operação contínua superior a 365 dias.

2. Concentração e Cristalização de Corantes, Pigmentos e Intermediários:  Os processos de precipitação salina de corantes geram uma solução-mãe contendo 10% a 25% de NaCl ou Na₂SO₄ e 2% a 5% de intermediários de corantes. A evaporação em baixa temperatura (50–75 °C) por meio de um reator de vaporização de membrana (MVR) evita a decomposição de intermediários termossensíveis. Simultaneamente, o uso de um cristalizador OSLO/DTB para controlar a supersaturação dentro de ±0,5% produz cristais com tamanho médio de partícula de 0,6 a 1,2 mm, resultando em perda de corante inferior a 0,3% após centrifugação. Atualmente, diversos parques industriais de corantes na China utilizam esse processo, alcançando 100% de reutilização do condensado e reduzindo o consumo de energia por tonelada de produto em 45%.

3. Separação de Sais e Purificação de Produtos Técnicos e Intermediários de Pesticidas:  Para águas residuais contendo sais mistos de NaCl/Na₂SO₄, como bifentrina e carbendazim, a combinação de "separação térmica de sais" por MVR + cristalização por congelamento + nanofiltração precipita preferencialmente NaCl (pureza ≥99,5%) a 80–100 °C e Na₂SO₄ (pureza ≥99,2%) a 30–50 °C. O sal de Glauber é então recuperado por meio de um cristalizador por congelamento (-5 °C). A Zhejiang Xinhecheng aplicou essa rota, alcançando uma taxa de recuperação de NaCl ≥90% e uma taxa de recuperação de Na₂SO₄ ≥85%, economizando 500.000 kWh de eletricidade anualmente.

4. Recuperação de Líquido de Lavagem de Resina e Solvente Orgânico 

O líquido de lavagem com alta concentração de sal, após a síntese da resina, apresenta uma DQO de até 30.000 mg/L e TDS ≥ 8%. Inicialmente, 70% da matéria orgânica é removida por adsorção na resina, sendo posteriormente submetida à evaporação por MVR e cristalização. O efluente apresenta DQO ≤ 500 mg/L e pode ser reutilizado para enxágue; o teor de NaCl cristalizado é ≥ 98,5%, com aspecto branco e inodoro, atendendo ao padrão industrial para sal GB/T5462–2015, o que permite a comercialização do sal e a reutilização da água.

5. Recuperação de sais metálicos para produtos químicos finos de eletrônica/galvanoplastia:  Na produção de NiSO₄ e CuSO₄ de grau eletrolítico, o cristalizador de circulação forçada MVR pode evaporar a 45–60 °C sob vácuo de 0,5–0,8 bar, evitando a hidrólise em alta temperatura dos sais metálicos. Simultaneamente, utilizando trocadores de calor de aço duplex 2205 ou titânio, ele suporta concentrações de Cl⁻ > 10.000 mg/L, atingindo uma taxa de recuperação de sal > 95% e impurezas cristalinas ≤ 0,1%, atendendo aos requisitos de matéria-prima para baterias.

6. Concentração de Produtos Químicos Finos de Base Biológica (Aminoácidos, Fragrâncias):  O caldo de fermentação de aminoácidos apresenta baixo teor de sólidos e alta sensibilidade ao calor; a evaporação tradicional de efeito simples leva facilmente ao escurecimento. O sistema de evaporação em dois estágios MVR com filme descendente e circulação forçada reduz inicialmente o teor de umidade para 70% a 50 °C e, em seguida, alterna para o cristalizador de circulação forçada, mantendo uma densidade da suspensão cristalina de 25% a 30%, aumentando o rendimento de aminoácidos em 12%, reduzindo a coloração em 80% e atingindo uma eficiência do compressor de vapor ≥ 80%, resultando em uma redução de 45% no consumo de energia por tonelada de produto (equivalente ao carvão padrão).

Em conclusão , o equipamento de cristalização por evaporação MVR, com suas características de "baixa temperatura, economia de energia, operação totalmente fechada e alta recuperação de sal", tornou-se a tecnologia preferida para o descarte zero de efluentes com alta concentração de sal em indústrias de química fina, recuperação de sais valiosos e concentração e cristalização de materiais termossensíveis. Com o amadurecimento de tecnologias como previsão por IA, novos materiais resistentes à corrosão e separação de sais de alto valor agregado, seus cenários de aplicação se expandirão ainda mais para áreas de ponta, como efluentes complexos com alta DQO, produtos químicos eletrônicos e materiais de base biológica.