Quais são os processos opcionais para os equipamentos de evaporação e cristalização de cloreto de amónio?

Atualmente, os processos industriais de evaporação-cristalização do cloreto de amônio podem ser amplamente categorizados em dois tipos: "evaporação e concentração seguidas de cristalização e separação". Cada rota oferece diversas combinações de equipamentos e pode ser subdividida com base na utilização de vapor e nos métodos de cristalização.

1. Método de utilização de vapor: Evaporador de circulação forçada por recompressão mecânica de vapor (MVR) + cristalizador de resfriamento

Este método utiliza um compressor para pressurizar e aquecer o vapor secundário para reutilização, resultando no menor consumo de energia. É adequado para plantas com altos custos unitários de vapor ou em escala de 3 t/h ou superior. Frequentemente, é combinado com um cristalizador de resfriamento OSLO ou DTB, permitindo a circulação em circuito fechado da solução-mãe. O tamanho das partículas de cristalização é de 120-180 µm e os custos operacionais podem ser reduzidos em mais de 60% em comparação com a evaporação de triplo efeito.

Evaporação de múltiplos efeitos (efeito triplo/quádruplo) + evaporação instantânea/cristalização por resfriamento: Utiliza vapor vivo primário como fonte de calor, aproveitando o calor residual através de 3 a 4 efeitos em série. O investimento é menor que o da evaporação por vapor contínuo (MVR), mas o consumo de vapor é de aproximadamente 0,3 a 0,4 toneladas por tonelada de água. O líquido concentrado do último efeito entra então em um tanque de evaporação instantânea ou cristalizador de resfriamento para resfriamento e precipitação de sal. Adequado para projetos de fertilizantes e produtos químicos derivados do carvão, onde o vapor é barato ou o vapor de baixa pressão é um subproduto.

TVR (Recompressão Térmica) + Evaporação de Múltiplos Efeitos: Adiciona uma bomba de jato de vapor entre quaisquer dois efeitos, utilizando vapor de alta pressão para injetar vapor secundário. Isso pode economizar aproximadamente um efeito. Os custos operacionais ficam entre os da MVR e os da evaporação de múltiplos efeitos pura. O sistema é mais simples, mas requer um suprimento contínuo de vapor de alta pressão.

2. Pelo método de cristalização

Cristalização por Resfriamento (OSLO/DTB): Utilizando a significativa diminuição da solubilidade do NH4Cl com a redução da temperatura (aproximadamente 40 g/100 g de água diminuem de 100 °C para 20 °C), a solução concentrada a 80-90 °C é resfriada para 30-40 °C utilizando um trocador de calor de placas e tubos. A supersaturação é controlável, resultando em partículas cristalinas grandes com baixo teor de água. A solução-mãe é bombeada diretamente de volta para o evaporador, tornando todo o processo contínuo.

Cristalização instantânea a vácuo: A solução concentrada passa por evaporação instantânea adiabática a uma pressão absoluta de 60-80 kPa, resfriando e evaporando simultaneamente. Combina as funções de concentração e cristalização, oferecendo equipamentos compactos, porém exigindo sistemas de vácuo e condensadores de alto desempenho. Frequentemente, é combinada com um cristalizador DTB para aplicações de baixo fluxo e alta pureza.

Evaporação-Cristalização Integrada (Cristalizador de Triplo Efeito "Caixa com Sal")

A parte inferior da câmara de evaporação de terceiro efeito é equipada com uma caixa de coleta de sal e um espessador de vórtice, permitindo que os cristais cresçam diretamente dentro do evaporador. Isso elimina a necessidade de um cristalizador separado, resultando em baixa perda de calor e economia de espaço. É adequado para aplicações com alta concentração de matéria-prima e requisitos moderados de tamanho de partícula.

3. Pontos-chave para a seleção do processo

Para elevações do ponto de ebulição ≤12℃, a MVR é preferida; se >12℃ ou com alto teor de flúor ou DQO, a cristalização de múltiplos efeitos com resfriamento pode ser usada para distribuir a carga.

Devido à forte corrosividade dos íons cloreto, o material do evaporador deve ser selecionado na seguinte ordem: "titânio > aço duplex 2205 > 316L". Para a seção de alto vácuo e baixa temperatura, podem ser utilizadas placas de aço 2205 ou placas compostas revestidas com titânio para reduzir custos.

Para requisitos de tamanho de partícula ≥150 µm, a taxa de resfriamento deve ser controlada em 1-2℃/min, o tempo de residência ≥30 min e devem ser adicionados cristais-semente de 50-100 µm.

Em resumo, a combinação principal de processos opcionais para equipamentos de cristalização por evaporação de cloreto de amônio é: "circulação forçada MVR" ou "circulação forçada multiefeito/TVR" para concentração, e "cristalização por resfriamento OSLO/DTB" ou "cristalização instantânea" para controle do tamanho das partículas. A partir daí, as duas opções podem ser avaliadas com base no preço do vapor, no preço da eletricidade, no tamanho das partículas do produto e no orçamento disponível.