Sistema de cristalização por evaporação de triplo efeito com sais mistos retardantes de chama, 5m³/h, para uso industrial

I. Contexto do Projeto

Este fabricante de retardantes de chama bromados e fosfóricos produz anualmente 23.000 toneladas de tetrabromobisfenol A e decabromodifenil etano. O processo de produção gera 5 m³/h de solução-mãe salina altamente concentrada com uma composição complexa: NaCl 12%, Na₂SO₄ 8%, brometo de sódio 3%, borato de zinco 1%, organofosforados 0,5%, DQO 20.000 mg/L, pH 1–2. A água bruta é classificada como resíduo perigoso HW18, com um custo de descarte terceirizado de 2.800 RMB/tonelada e um custo anual de quase 120 milhões de RMB. A empresa precisa urgentemente de uma solução abrangente para "redução de sais mistos + utilização de recursos".

II. Processo principal – "Acoplamento de circulação forçada em contracorrente de triplo efeito + refrigeração"

1. Pré-tratamento: Neutralização com cal → Remoção de zinco (≤200 mg/L) → Oxidação catalítica com ozônio (DQO reduzida para 3000 mg/L) → Filtração em placas e molduras, resultando em efluente límpido e transparente com dureza <50 mg/L, prevenindo incrustações subsequentes.

2. Evaporação em Contracorrente de Triplo Efeito

Primeiro efeito: Vapor vivo a 0,5 MPa, temperatura de evaporação de 110 °C, concentrado a 18% de teor de sal;

Segundo efeito: Vapor secundário do primeiro efeito, 90℃;

Terceiro efeito: Vapor secundário do segundo efeito, 75℃, grau de vácuo –80kPa, concentração final 38%, precipitado de NaCl em primeiro lugar.

Bomba de circulação forçada com vazão de 400 m³/h, aço inoxidável duplex 2205, resistente à corrosão por brometo; CIP online + escova esférica, ciclo de operação contínua ≥ 60 dias.

3. Cristalização por congelamento

A solução-mãe do triplo efeito é resfriada a 2°C, resultando na precipitação de uma grande quantidade de Na₂SO₄·10H₂O. Após centrifugação, o líquido é fundido a quente e retorna à extremidade inicial do sistema, atingindo uma taxa de recuperação de sulfato de sódio superior a 95%.

4. Secagem da Água-Mãe

A solução-mãe de alta concentração no final do processo (0,3 m³/h) entra em um secador de rastelo. O resíduo apresenta um teor de água inferior a 10% e é descartado de acordo com as normas para resíduos perigosos, reduzindo a quantidade total de impurezas em 92%. 5. Reutilização do Condensado: O vapor secundário, após passar por um condensador de superfície, apresenta DQO < 30 mg/L e condutividade < 80 μS/cm. Todo esse vapor é reutilizado na seção de bromo, economizando 36.000 toneladas de água primária anualmente.

III. Parâmetros-chave do equipamento (linha de 5 t/h)

IV. Dados Operacionais (Avaliação de Desempenho - Abril de 2025)

1. Capacidade de processamento: 5,0 m³/h (carga de 100%)

2. Consumo de vapor: 0,28 t/t de água, economia de vapor de 72% em comparação com a operação de efeito simples.

Consumo de eletricidade: 12 kWh/t de água

Recuperação de sal: NaCl 1,1 t/d, pureza 98,8%, atendendo ao padrão GB/T5462 Grau 1 para sal úmido industrial refinado; Na₂SO₄ 0,7 t/d, pureza 99,1%.

Sal misto total: Reduzido de 12 kg/t de água para 0,9 kg/t de água, uma redução de 92%.

Custo operacional: 22 RMB/t de água (vapor cotado a 180 RMB/t), economizando 2750 RMB/t em comparação com o tratamento terceirizado, com um benefício econômico anual de 32 milhões de RMB.

V. Destaques Técnicos

1. Para sistemas sensíveis ao borato de zinco retardante de chama, o monitoramento online de Zn²⁺ evita a distorção dos cristais de sulfato de sódio, garantindo a qualidade do produto.

2. O sistema de triplo efeito em contracorrente + circulação forçada proporciona um alto coeficiente de transferência de calor, forte capacidade anti-incrustante e uma taxa de evaporação de 18 kg/m²·h.

3. Design modular com interface reservada para um compressor de vapor MVR, permitindo futuras atualizações para operação sem vapor devido às vantagens no preço da eletricidade.

4. O controle inteligente DCS + APC de processo completo, com ajuste automático de parâmetros-chave, permite a operação não tripulada no local.

VI. Valor para o Cliente

Após a entrada em operação do projeto, a empresa resolverá completamente o problema do descarte da solução-mãe com alto teor de sal, alcançando a "redução, utilização de recursos e inocuidade dos sais mistos": redução anual de emissões de resíduos perigosos em 42.000 toneladas, economizando custos de descarte de 117 milhões de yuans; recuperação de 6.600 toneladas de sal refinado, gerando vendas adicionais de 4,8 milhões de yuans;