Sistema de cristalização por evaporação de triplo efeito para tratamento de águas residuais CBS com aditivos para borracha, capacidade de 15 t/h.

O sistema de evaporação e cristalização de triplo efeito para águas residuais de CBS, com capacidade de 15 t/h, foi projetado especificamente para o tratamento de efluentes da produção de CBS (N-cicloexil-2-benzotiazol sulfenamida), um acelerador de borracha. Uma única unidade possui capacidade de evaporação de 15 t/h (360 t/d), empregando um processo de "circulação forçada de fluxo cruzado de triplo efeito + cristalização em estágios com DTB". O consumo de vapor é ≤0,24 t/t de água, e o Na₂SO₄ anidro obtido como subproduto apresenta pureza ≥99% e brancura ≥88, podendo ser fornecido diretamente a empresas de produção de soda cáustica por membrana de troca iônica, possibilitando o descarte zero de efluentes de CBS e a utilização de alto valor agregado dos recursos salinos.

I. Características dos Influenciadores

A síntese de CBS emprega um processo ácido-base alternado. A solução-mãe centrifugada contém: Na₂SO₄ 180-220 g/L, resíduo de CBS 12000 mg/L, DQO 45000-60000 mg/L, coloração 20000 vezes, temperatura de 95 °C, pH 3-4 e contém traços de ciclohexilamina e benzotiazol. É propensa à formação de espuma, polimerização e é altamente corrosiva.

II. Composição do Processo e do Sistema

1. Unidade de pré-tratamento: Resfriamento e remoção de óleo (separador de óleo de placas espirais + placas inclinadas, óleo ≤ 30 mg/L) → Neutralização (NaOH + CO₂, pH 6,5) → Amolecimento de alta densidade (MgO + PAC, F⁻ ≤ 5 mg/L, Ca ≤ 20 mg/L) → Microfiltração tubular (SDI ≤ 3) → Pré-aquecimento em dois estágios (condensado + vapor secundário).

2. Evaporação de fluxo cruzado de triplo efeito: Gradiente de vácuo -70 → -82 → -90 kPa, temperatura de evaporação 85 → 73 → 60℃, velocidade de circulação forçada 3,8 m/s, prevenção forçada de incrustações; a operação de fluxo cruzado evita o enriquecimento de resíduos de CBS e a formação de coque.

3. Cristalização Fracionada de DTB: A densidade de saída do triplo efeito é de 1,30 t/m³. Cristais-semente são introduzidos e o Na₂SO₄ anidro precipita no lado de baixa temperatura (55 °C). A centrifugação resulta em um teor de água ≤ 3% e uma brancura ≥ 88. O licor-mãe rico em CBS é retornado ao segundo estágio de efeito para concentração a 60% (teor de sólidos), bombeado para o tanque de enriquecimento e enviado periodicamente para o RTO da planta para incineração. O sistema não gera descarga de resíduos líquidos.

III. Parâmetros do equipamento principal

1. Evaporação total: 15 t/h (360 t/d)

2. Consumo de vapor por unidade: 0,24 t/t de água (triplo efeito); interface MVR reservada, ≤0,08 t/t de água após atualização

3. Área de Transferência de Calor: 200 m² para o primeiro efeito, 180 m² para o segundo efeito, 160 m² para o triplo efeito, totalizando 540 m², com uma margem de projeto de 20%.

4. Cristalizador DTB: Duas unidades, Φ2600×5500mm, material 2507 + revestimento de borracha, densidade da suspensão cristalina 25-35%

5. Secador centrífugo: LW650×2600-N, fator de separação 1500, capacidade de processamento 6t/h, teor de água do produto ≤0,3%

IV. Desempenho e vantagens

1. Baixo consumo de energia: Triplo efeito + DTB + reutilização da bomba de calor, custo do vapor reduzido em 50% em comparação com o efeito simples; o consumo de vapor é quase "zero" após a atualização completa do MVR. 

2. Utilização de Recursos: O Na₂SO₄ atende aos padrões de reciclagem industrial, aumentando o preço de venda externa de 200 RMB/t para 650 RMB/t; a recuperação do poder calorífico do resíduo do processo CBS economiza 0,8 milhão de toneladas de carvão anualmente.

3. Operação estável: Circulação forçada + CIP online, tempo de operação anual ≥8000h, disponibilidade do equipamento >98%.

4. Economia de espaço: Estrutura modular em aço, layout térreo, ocupando apenas 400m², 30% menos que as caldeiras tradicionais de triplo efeito.

5. Controle Inteligente: Controle DCS + APC, previsão multivariável da taxa de evaporação, densidade e grau de vácuo, flutuação de ±2%; monitoramento remoto via software de controle.

V. Dados Operacionais (Avaliação de Desempenho)

1. Taxa de produção de água: ≥85%, TDS do condensado ≤120mg/L, DQO ≤50mg/L, cor ≤10 vezes, reutilizada como água de alimentação da caldeira.

2. Produção de sal misto: Na₂SO₄ 18 t/d, teor de umidade ≤0,3%, brancura ≥88, Cl⁻≤0,05%, atendendo aos requisitos para matéria-prima de soda cáustica para membranas de troca iônica.

3. Tratamento da solução-mãe: Produção de sólidos secos de 12 t/d, poder calorífico de 25 MJ/t, recuperação de vapor por incineração de RTO de 1,5 t/h, sem descarga de efluentes líquidos do sistema.

4. Indicadores de consumo de energia: vapor vivo 0,24 t/t de água, consumo de eletricidade 20 kWh/t de água, água de refrigeração 2,0 t/t de água.