Evaporador de quádruplo efeito para aditivos de borracha M-Water, 500 t/d

I. Introdução ao Evaporador de Quatro Efeitos

Este evaporador de quatro efeitos é um sistema de evaporação contínua projetado por nossa empresa especificamente para este fabricante de aditivos para borracha. É adequado para efluentes com alta DQO, alta coloração e alta concentração de sal gerados durante a produção do acelerador M (2-mercaptobenzotiazol). O sistema adota um processo de "quatro efeitos em co-corrente + circulação forçada + cristalização em estágios", com capacidade de evaporação de 500 t/d (21 t/h), consumo de vapor ≤ 0,22 t/t de água e capacidade de reutilização de condensado superior a 95%, além de aproveitamento de impurezas de alto valor agregado, auxiliando os clientes a atingirem suas metas de "emissões zero" e "carbono duplo".

II. Fundamentos técnicos do evaporador de quatro efeitos

A qualidade típica das águas residuais do aditivo de borracha M é a seguinte: Na₂SO₄ 120-160 g/L, resíduo de M 8000 mg/L, DQO 30000-50000 mg/L, coloração 10000 vezes, temperatura 90 °C. Os evaporadores tradicionais de efeito simples ou triplo apresentam alto consumo de vapor (0,35-0,4 t/t de água), são propensos à formação de coque e espuma e possuem altos custos operacionais. Este equipamento, baseado em um sistema de transferência de calor de quatro efeitos e fluxo de circulação forçada, incorpora um módulo para enriquecimento e incineração de resíduos de M e refino de sulfato de sódio, resolvendo eficazmente os dois principais problemas: consumo de energia e utilização de recursos.

III. Composição do Processo e do Sistema

1. Circulação Forçada Cocorrente de Quatro Efeitos: O vapor vivo entra apenas na câmara de aquecimento do primeiro efeito. A diferença de temperatura de transferência de calor entre cada efeito é ≥7℃, o gradiente de vácuo é de -70→-82→-90→-95kPa e a temperatura de evaporação é de 80→68→56→45℃, inibindo eficazmente a polimerização em alta temperatura dos resíduos M.

2. Cristalização Fracionada: Utilizando a diferença de solubilidade entre o Na₂SO₄ e o resíduo M, o efluente do evaporador de triplo efeito entra inicialmente no cristalizador DTB (lado de baixa temperatura) para precipitar o Na₂SO₄ anidro. Após centrifugação, a pureza em base seca é ≥99% e a brancura é ≥85. A solução-mãe rica em M é retornada ao evaporador de segundo efeito para concentração a 65% (sólidos), bombeada para o tanque de enriquecimento e enviada periodicamente para o incinerador de resíduos da planta. O sistema não possui descarga externa de impurezas.

3. Anticoqueificação e antiespumante: O trocador de calor utiliza tubos de aço duplex + compósito de titânio (TAi), projetados com uma vazão forçada de 3,5 m/s. A câmara de evaporação é equipada com um desembaçador de placa inclinada de dupla camada + tela metálica, com injeção online de antiespumante, resultando em uma camada de espuma <150 mm. O ciclo de limpeza foi estendido de 2 para 12 dias.

4. Tratamento Profundo do Condensado: O condensado do evaporador de quarto efeito passa por descoloração com carvão ativado e oxidação catalítica com ozônio, atingindo DQO ≤ 120 mg/L e redução de cor ≤ 20 vezes. Em seguida, é reutilizado como água de reposição para o sistema de refrigeração, economizando 180.000 toneladas de água doce anualmente.

IV. Parâmetros do equipamento principal

1. Evaporação total: 21 t/h (500 t/d)

2. Consumo de vapor por unidade: 0,22 t/t de água (quarto efeito); interface MVR reservada, ≤0,08 t/t de água após atualização

3. Área de Transferência de Calor: Primeiro efeito 320m², Segundo efeito 280m², Terceiro efeito 240m², Quarto efeito 200m², Total 1040m², Margem de projeto 20%

4. Compressor Reservado: Compressor centrífugo tipo caixa com aumento de velocidade, elevação de temperatura de 20 °C, potência do motor de 1800 W kW, pode ser cortado e ajustado posteriormente para atingir o MVR completo.

5. Cristalizador: Duas unidades Φ2800DTB, uma em Oslo, material 2507 + revestimento de borracha, densidade da suspensão cristalina de 25 a 35%.

6. Secagem centrífuga: Centrífuga de dois estágios com pistão + linha de secagem com pás, teor de umidade do produto ≤0,3%, capacidade de embalagem de 3 t/h.

V. Desempenho e vantagens

1. Baixo consumo de energia: Sistema de quatro efeitos + aquecimento dividido + reciclagem da bomba de calor, o custo do vapor é reduzido em 28% em comparação com o sistema de três efeitos; após a atualização completa do MVR, o consumo de vapor é praticamente "zero".

2. Utilização de Recursos: O Na₂SO₄ atinge o padrão de recuperação e o preço de venda externo aumenta de 300 yuan/t para 650 yuan/t; o resíduo M é enriquecido e incinerado, com uma recuperação de poder calorífico de 3,2 GJ/t.

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

4. Economia de espaço: Estrutura modular em aço, layout térreo, ocupando apenas 480m², 30% menos espaço do que os compressores tradicionais de quatro efeitos.

5. Controle Inteligente: Redundância dupla DCS+SIS, parâmetros-chave com votação dois em três; software de controle de monitoramento remoto, notificações push de SMS em caso de falha.

VI. Benefícios Econômicos e Ambientais

Com base no preço do vapor de 180 yuans/t e no preço da eletricidade de 0,65 yuans/kWh, o compressor de quatro efeitos economiza aproximadamente 11 milhões de yuans anualmente em custos de vapor; a utilização de sais diversos gera uma economia adicional de 9 milhões de yuans anualmente. A redução de carbono por tonelada de água é de 0,32 tCO₂, resultando em uma redução total anual de emissões de 48.000 toneladas.

VII. Caminho de Serviço e Atualização

1. Solução completa e integrada para pacotes de processos, incluindo projeto, fabricação, instalação, comissionamento, operação e manutenção.

Tempo de resposta de 2,48 horas, armazéns de peças de reposição em todo o país e um centro de diagnóstico remoto na nuvem, online em tempo real.

Em seguida, um compressor MVR pode ser conectado através do bypass de entrada de vapor vivo, permitindo uma transição com 72 horas de inatividade, reduzindo o consumo de vapor para 0,08 t/t de água em uma única etapa.