Sistema de evaporação MVR de 10 t/h – Um projeto de demonstração para a recuperação de recursos salinos de alto valor e com zero emissões, provenientes de licor-mãe com alto teor de sal e DQO na indústria de corantes.

I. Contexto do Projeto 

A composição da solução-mãe centrifugada desta empresa de tingimento e estamparia é: NaCl 180-220 g/L, DQO 30.000 mg/L, diluição de cor 8.000 vezes, SO₄²⁻ 25 g/L e temperatura de 65 °C. O sistema original de evaporação tripla + secador de tambor consumia 0,38 t/t de vapor e água, resultando em carbonização do equipamento, emissão de odores e significativa pressão ambiental. Em 2024, a empresa decidiu construir um novo sistema de evaporação MVR de 10 t/h (volume de água de evaporação), que requer consumo de vapor ≤ 0,08 t/t de água, brancura do sal ≥ 80, Cl⁻ ≥ 99% e integração perfeita com o sistema DCS existente. Nossa empresa executou o projeto utilizando o modelo EPC, iniciando suas operações com sucesso em fevereiro de 2025. Até o momento, o sistema opera continuamente há mais de 7.500 horas, reduzindo os custos totais de energia em 70% e economizando 12 milhões de yuans em custos operacionais anuais.

II. Rota do Processo

1. Características da matéria-prima

Elevação do ponto de ebulição Δb = 11℃ (23% NaCl, 70kPa·A)

Alto teor de DQO, alta concentração de cor, propenso à formação de espuma, Ca²⁺ + Mg²⁺ 1200mg/L, fator de incrustação RF = 0,82

Contém uma pequena quantidade de aminas aromáticas, exigindo operação em circuito fechado e tratamento de gases residuais.

2. Resumo do Processo

Licor-mãe → Resfriamento e remoção de ferro (≤30℃) → Precipitação de alta densidade (NaOH + Na₂CO₃, Ca/Mg ≤30mg/L) → Microfiltração tubular (SDI ≤3) → Pré-aquecimento em dois estágios (condensado + vapor secundário) → Evaporador de circulação forçada MVR → Cristalizador Oslo → Centrífuga de pistão de dois estágios → Secagem em leito fluidizado → Embalagem automática

O vapor secundário passa por um aumento de temperatura de 20°C através de um compressor centrífugo tipo caixa com velocidade crescente, com uma taxa de compressão de 1,8, uma temperatura de evaporação de 55°C e um grau de vácuo de -88kPa, evitando a zona de temperatura de decomposição do corante.

3. Principais inovações

Circulação forçada de alto cisalhamento + classificação de Oslo: Taxa de circulação de 12000 m³/h, tempo de residência do cristal ≥50 min, d50=0,85 mm, CV ≤5%.

Antiespumante online: Jato lateral + antiespumante de grau alimentício, altura da espuma <200 mm, garantindo operação sem sobretensão do compressor.

Taxa de refluxo da solução-mãe ajustável de 0 a 30%, DQO enriquecida para 80.000 mg/L antes de ser bombeada para o RTO da planta, sem descarga de efluentes líquidos do sistema.

CIP inteligente: Limpeza alternada com ácido-base e oxidante, acionada por uma diferença de temperatura na parede do tubo superior a 2 °C ou uma queda de vácuo de 2 kPa, estendendo o ciclo de 3 para 14 dias.

III. Configuração do equipamento

Evaporador: aço duplex 2205, área de troca térmica de 1100 m², margem de projeto de 25%, garantindo cinco anos de operação sem vazamentos.

Compressor: Rotor monobloco fresado em titânio, 1,3 m de diâmetro, velocidade linear ≤ 280 m/s, rolamento de levitação magnética, vida útil projetada de 100.000 h, valor de vibração < 1,0 mm/s.

Centrífuga: LW650×2800-N, fator de separação 1600, abertura da tela 0,12 mm, a seção de lavagem utiliza licor-mãe resfriado a 3 °C para reduzir o arraste de cor.

Secagem: Leito fluidizado circulante de circuito fechado, proteção com nitrogênio, teor de oxigênio <3%, temperatura do produto ≤55℃ para evitar o amarelamento por NaCl.

IV. Automação e Segurança

DCS+APC: Controle preditivo multivariável da taxa de evaporação, taxa de compressão, densidade da solução-mãe e analisador de cor online, com flutuação de ±2%.

Sistema SIS redundante duplo: 18 intertravamentos, incluindo sobrepressão do compressor, teor de oxigênio >8%, temperatura >65℃ e cor acima dos limites, tempo de resposta <300ms.

V. Dados Operacionais (Avaliação de Desempenho em Maio de 2025)

• Taxa de evaporação: 10000 kg/h (Projeto 10000)

• Vapor vivo: 0,08 t/t de água (Projeto 0,10)

• Consumo de energia: 27 kWh/t de água (Compressor + Bomba de Circulação + Bomba de Vácuo + Bomba Antiespumante)

• Água de resfriamento: 1,5 t/t de água (32℃→38℃)

• Produção: NaCl 5,5 t/d, Brancura ≥ 82, Pureza 99,1%, Matéria Insolúvel em Água ≤ 0,03%, Cor ≤ 20 vezes, atendendo aos requisitos para sal de soda cáustica para sistemas de membrana de troca iônica.

• Taxa de recuperação do sistema: NaCl 98,5%, reutilização de água com 100% de eficiência, zero descarga de efluentes em toda a planta.

VI. Benefícios Econômicos e Ambientais

Economia anual de vapor de 33.000 toneladas, equivalente a 3.600 toneladas de carvão padrão, reduzindo as emissões de carbono em 9.500 toneladas. Economia anual de custos operacionais de 12 milhões de yuans (vapor + descarte terceirizado). O preço de venda externa do sal industrial refinado aumentou de 150 yuans/tonelada para 480 yuans/tonelada, resultando em uma receita adicional de 6 milhões de yuans por ano.

VII. Feedback do cliente

"O sistema MVR de 10 t/h está em funcionamento há sete meses sem nenhuma falha no compressor. O nível de vácuo permanece em -88 kPa mesmo no verão, e a brancura do sal está consistentemente acima de 80, resolvendo completamente os problemas de odor e consumo de energia na solução-mãe de tingimento."