Sistema de evaporação e concentração de tiocianato de sódio de 50 t/d

Esquema do Processo

1. Características do Material

• Elevação do ponto de ebulição Δb = 9℃, 50% NaSCN, 80kPa·A

• Supersaturação crítica ΔCmax = 12 g/L, altamente propensa à nucleação na faixa de 50 a 55 °C.

• Contém pequenas quantidades de HCN e H₂S; o sistema requer um sistema fechado e um tratamento de gases residuais com lavagem alcalina em dois estágios.

2. Resumo do Processo

• Matéria-prima → Pré-aquecimento

• Condensado + Vapor secundário → Filme descendente + circulação forçada MVR de triplo efeito

• Primeiro efeito: Evaporador de película descendente, 48°C, concentrado a 18%

• Segundo efeito: Circulação forçada FC, 58℃, concentrada a 35%

• Terceiro efeito: Circulação forçada FC + perna de sal, 65℃, concentrado a 48% → Centrifugação contínua → Secagem em leito fluidizado → Embalagem automática

• O vapor secundário sofre um aumento de temperatura de 18°C após passar por um compressor de titânio de dois estágios, com taxa de compressão de 1,7 e consumo de energia de 28 kWh/t de água.

3. Principais inovações

• Controle de temperatura por efeito separado: Evitando a faixa ΔCmax, o primeiro efeito utiliza um filme descendente de baixa temperatura para inibir a nucleação, enquanto o segundo e o terceiro efeitos utilizam circulação forçada de alta cisalhamento para garantir o crescimento do cristal.

• Estrutura de perna de sal + lavagem: Tempo de residência do cristal ≥45 min, CV ≤8%, teor de umidade após centrifugação ≤3%.

• Retrolavagem online: Os tubos de aquecimento são retrolavados com vapor secundário a cada 30 minutos para manter um valor K ≥1200 W/(m²·K).

• A taxa de refluxo da solução-mãe é ajustável de 0 a 40%, garantindo que o sistema suporte o enriquecimento com Na₂S₂O₃ por ≥30 dias.

Configuração do equipamento

Evaporador: aço duplex 2205 + placa tubular composta de 2205/titânio; o distribuidor de filme descendente utiliza bicos espirais removíveis para garantir uma uniformidade do filme ≥95%.

Compressor: Rotor de titânio, inversor de frequência, velocidade linear máxima ≤230 m/s, valor de vibração <2,8 mm/s, vida útil projetada de 80.000 h.

Centrífuga: Centrífuga horizontal com tela espiral, relação comprimento/diâmetro do tambor de 2,2, controle de conversão de frequência de velocidade diferencial, seção de lavagem com pulverização secundária de líquido saturado com NaSCN para reduzir o arraste de Na₂S₂O₃.

Secagem: Leito fluidizado circulante de circuito fechado, proteção com nitrogênio, teor de oxigênio <5%, temperatura do produto ≤55℃ para evitar a decomposição térmica.

Automação e Segurança: 

Redundância dupla DCS+SIS, parâmetros-chave com votação dois em três; mais de 20 intertravamentos configurados para sobrepressão do compressor, nível alto de líquido, alto vácuo e teor excessivo de oxigênio.

O sistema possui lavagem alcalina em dois estágios + adsorção em carvão ativado, com HCN <0,3mg/m³ e H₂S <0,5mg/m³ na porta de descarga.

Zonas à prova de explosão: A área do compressor, o motor e os instrumentos possuem certificação de proteção contra explosão.

Dados operacionais (Testes de desempenho, outubro de 2024)

• Taxa de evaporação: 2100 kg/h Valor de projeto: 2083 kg/h

• Vapor vivo: 0,18 t/t de água; Valor de projeto: 0,20

• Consumo de energia: 28 kWh/t de água (Compressor + Bomba de Circulação + Bomba de Vácuo)

• Água de resfriamento: 2 t/t de água 32℃→38℃ Rendimento de NaSCN: 97,8%

• Tamanho das partículas cristalinas d50: 0,85 mm, pureza 98,7%, brancura ≥85%, Cl⁻≤200 ppm, SO₄²⁻≤300 ppm

Benefícios econômicos e ambientais

Economia anual de vapor de 42.000 toneladas, equivalente a 4.800 toneladas de carvão padrão, e redução de carbono de 12.000 toneladas.

O preço de venda externa do NaSCN de alta pureza aumentou de 3.800 yuans/ton para 5.500 yuans/ton, gerando uma receita anual adicional de aproximadamente 18 milhões de yuans.

Descarte zero de efluentes, eliminando a taxa anterior de descarte terceirizado de 45 yuans para a solução-mãe com alto teor de sal proveniente da evaporação por múltiplos efeitos. Investimento inicial de 0 RMB/ano. Período de retorno do investimento: 2,1 anos.

Feedback do cliente

"O sistema operou por nove meses sem uma única parada não planejada. Os dados de monitoramento de status dos equipamentos principais, como o compressor, a centrífuga e a bomba de circulação, são excelentes, e a pureza do produto atende consistentemente aos requisitos do proprietário. O projeto realmente representa uma situação vantajosa para todos, com o tratamento de águas residuais de alta salinidade e a expansão da cadeia de valor."

Conclusão

O sistema de evaporação e concentração de tiocianato de sódio de 50 t/d da Kang Jinghui valida plenamente a confiabilidade e a economia do processo combinado "MVR + controle de temperatura de efeito fracionário + lavagem da fase salina" no tratamento de soluções salinas elevadas, sensíveis ao calor e com alto ponto de ebulição. No futuro, continuaremos a otimizar a eficiência do compressor e as rotas de utilização dos recursos da solução-mãe para fornecer a mais empresas químicas, de coqueificação e farmacêuticas soluções de tratamento de efluentes de baixo consumo, alto valor agregado e zero descarte.