Sistema de cristalização por evaporação de triplo efeito para aditivos de borracha RD em águas residuais, com capacidade de 3500 t/d, + sistema de tratamento de licor-mãe.

I. Visão Geral do Projeto

Este sistema é um equipamento de suporte para uma linha de produção de RD (2,2,4-trimetil-1,2-di-hidroquinolina) recém-construída, com capacidade de 30.000 toneladas/ano, pertencente a um grupo de aditivos para borracha. A capacidade de processamento projetada é de 3.500 t/d (145 t/h). O sistema adota um processo integrado de "circulação forçada de triplo efeito + cristalização fracionada de DTB + enriquecimento e incineração da solução-mãe", com consumo de vapor ≤0,25 t/t de água, pureza de Na₂SO₄ ≥99%, recuperação do poder calorífico do resíduo de RD e descarga zero de efluentes, tornando-se a maior planta de tratamento de efluentes de RD com descarga zero do mundo.

II.  Características do Afluente

A síntese de RD utiliza a condensação catalítica de anilina e piruvato. O licor-mãe centrifugado contém: Na₂SO₄ 180-220 g/L, resíduo de RD 15.000 mg/L, DQO 80.000 mg/L, coloração 20.000 vezes, temperatura de 95 °C, pH 3-4 e contém traços de anilina, acetona e íons fluoreto. Apresenta alta DQO, alta coloração, facilidade de formação de espuma e polimerização; o consumo de vapor em um evaporador de efeito simples tradicional é de 0,45 t/t de água, e o ciclo de coqueificação do equipamento é inferior a 48 horas.

III. Rota do Processo

1. Pré-tratamento: Resfriamento e remoção de óleo → Neutralização (NaOH + CO₂, pH 6,5) → Precipitação de alta densidade (MgO + PAC, F⁻≤10mg/L, SiO₂≤30mg/L) → Microfiltração tubular (SDI≤3)

2. Evaporação por circulação forçada de triplo efeito: Operação em co-corrente, gradiente de vácuo -70→-82→-90kPa, temperatura de evaporação 85→73→60℃, diferença de temperatura de transferência de calor entre os efeitos ≥10℃, vazão de circulação forçada 3,8m/s, prevenção de incrustação por força; o primeiro efeito deposita a película para suportar 70% da carga, e o segundo e o terceiro efeitos utilizam circulação forçada pura para evitar a formação de coque.

3. Cristalização Fracionada de DTB: Cristais-semente são introduzidos quando a densidade de descarga do evaporador de triplo efeito atinge 1,28 t/m³. O Na₂SO₄ anidro precipita no lado de baixa temperatura (55 °C). Após centrifugação, a pureza em base seca é ≥99% e a brancura é ≥88. A solução-mãe rica em RD é retornada ao evaporador de segundo efeito para concentração a 65% (teor de sólidos) e, em seguida, bombeada para o sistema de tratamento da solução-mãe.

4. Sistema de Tratamento da Água-Mãe: Água-mãe rica → Evaporador (grau de vácuo -0,095 MPa, sólidos secos ≥85%) → Secador da água-mãe (vapor 0,4 MPa, teor de água no produto ≤3%) → Incineração em RTO (1100 °C, tempo de residência 2 s). O poder calorífico do resíduo de destilação é de 28 MJ/t e o vapor recuperado é de 2,2 t/h. O sistema não produz resíduos.

IV. Parâmetros do equipamento principal

1. Evaporação total: 145 t/h (3500 t/d)

2. Consumo de vapor por unidade: 0,25 t/t de água (triplo efeito); interface MVR reservada, ≤0,08 t/t de água após atualização

3. Área de Transferência de Calor: 850 m² para o primeiro efeito, 750 m² para o segundo efeito e 650 m² para o terceiro efeito, totalizando 2250 m², com uma margem de projeto de 20%.

4. Cristalizador DTB: Duas unidades, Φ3200×6500mm, material 2507 + revestimento de borracha, densidade da suspensão cristalina 25-35%

5. Evaporador de raspagem de licor-mãe: Área de transferência de calor de 120 m², intensidade de evaporação de 180 kg/m²·h, potência do motor de 45 kW

6. Secador centrífugo: Fator de separação 1600, capacidade de processamento 15 t/h, capacidade de embalagem 5 t/h

V. Desempenho e vantagens

1. Baixo consumo de energia: Bomba de calor de triplo efeito + solução-mãe, custo do vapor reduzido em 44% em comparação com o efeito simples.

2. Utilização de Recursos: O preço de venda externa do Na₂SO₄ aumentou de RMB 200/t para RMB 650/t; a recuperação do poder calorífico do resíduo de desmineralização resulta em uma economia anual de 11.000 toneladas de carvão.

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 de camada dupla, ocupando apenas 1200m², 30% menos que os sistemas tradicionais de quatro efeitos.

5. Controle Inteligente: Sistema de controle automático, previsão multivariável da taxa de evaporação, densidade e grau de vácuo, com flutuação de ±2%; software de monitoramento remoto com notificações push por SMS em caso de falha.

VI. 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 sais diversos: Na₂SO₄ 420 t/d, teor de umidade ≤ 0,3%, brancura ≥ 88, Cl⁻ ≤ 0,1%, atendendo aos requisitos para matéria-prima de soda cáustica para membrana de troca iônica.

3. Tratamento da solução-mãe: Sólidos secos 25 t/d, Poder calorífico 28 MJ/t, Vapor de recuperação da incineração de RTO 2,2 t/h, sem descarga de efluentes líquidos do sistema.

4. Indicadores de consumo de energia: Vapor vivo 0,25 t/t de água, Consumo de eletricidade 22 kWh/t de água, Água de resfriamento 2,0 t/t de água.

VII. Benefícios Econômicos e Ambientais

Com base no preço do vapor de 180 yuans/t e no preço da eletricidade de 0,65 yuans/kWh, a economia anual nos custos de vapor é de aproximadamente 120 milhões de yuans; a receita anual proveniente da utilização do Na₂SO₄ é de 270 milhões de yuans. A redução de carbono é de 0,30 tCO₂ por tonelada de água, resultando em uma redução total anual de emissões de 310.000 toneladas.

VIII. Serviço e Suporte

1. Solução completa, incluindo pacote de processos, projeto, fabricação, instalação, comissionamento, operação e manutenção.

Tempo de resposta de 2,48 horas.

3. Um compressor MVR pode ser conectado através de um bypass à entrada de vapor vivo, permitindo uma conexão perfeita em até 72 horas após uma parada, reduzindo o consumo de vapor para 0,08 t/t de água em uma única etapa.