220 t/d aditivos de borracha evaporador de triplo efeito de águas residuais DZ

I. Visão Geral do Projeto

Nome do projeto: Evaporador de triplo efeito para tratamento de águas residuais com aditivo de borracha DZ, capacidade de 220 t/d

Indústria proprietária: Linha de produção do acelerador de vulcanização de borracha DZ (N,N-diciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida)

Local de construção: Província de Shandong

Data de entrada em operação: maio de 2023

Escala de projeto: Afluente 220m³/d, contendo cloreto de sódio 14-18%, DQO 45000mg/L, benzotiazóis 3000mg/L, ciclohexilamina 800mg/L, pH 11-12

Processo principal: "Pré-tratamento para remoção de óleo → Pré-concentração MVR → Evaporação e cristalização por circulação forçada de triplo efeito → Secagem centrífuga → Tratamento profundo do condensado"

Requisitos Alvo: Taxa de recuperação de cloreto de sódio ≥97%, taxa de reutilização de condensado ≥93%, NaCl ≥97,5% (atendendo à norma GB/T5462-2015 Sal Úmido Industrial Grau 1), sem descarga de licor-mãe, atingindo descarga zero.

II. Roteiro Detalhado do Processo

1. Pré-tratamento para remoção de óleo: O efluente da DZ contém ciclohexilamina residual, benzotiazol e traços de óleo de resina. Inicialmente, passa por precipitação ácida e flotação por ar dissolvido para remover o óleo e os coloides flutuantes antes de entrar em um separador de óleo com membrana cerâmica. Isso garante que o teor de óleo no efluente seja ≤20 mg/L para evitar a formação de espuma e coque por evaporação subsequente.

2. Pré-concentração MVR: Um evaporador de circulação forçada MVR de estágio único com capacidade de 8 t/h é utilizado para concentrar as águas residuais de 18% para 26%, com um consumo de energia de 38 kWh por tonelada de água. Todo o vapor secundário é reutilizado, reduzindo o consumo subsequente de vapor vivo.

3. Cristalização por evaporação com circulação forçada de triplo efeito: 

• Primeiro efeito: Vapor vivo a 0,5 MPa(g), temperatura de 105 °C; Segundo efeito: 85 °C; Terceiro efeito: 65 °C. Cada efeito utiliza uma bomba de fluxo axial + circulação forçada de alto fluxo, com uma taxa de circulação de 4 a 5, garantindo uma velocidade de fluxo cristalino ≥ 2,5 m/s dentro dos tubos de aquecimento, inibindo a formação de incrustações.

• Cristalizador: Utiliza-se um cristalizador DTB de triplo efeito, montado na parte inferior, do tipo Oslo. O teor de sólidos da suspensão cristalina é controlado entre 25 e 30%, com um tamanho médio de partícula de 0,45 mm. Após centrifugação e desidratação, o teor de água é ≤3%.

• Lavagem das pernas de sal: A lavagem em contracorrente com condensado remove a matéria orgânica da superfície do cristal, garantindo brancura ≥80 e COT ≤100mg/kg.

4. Tratamento Profundo do Condensado: O condensado misto de triplo efeito apresenta uma DQO de aproximadamente 1200 mg/L. Após a "oxidação catalítica com ozônio + BAF", a DQO é ≤50 mg/L e a condutividade é ≤200 μS/cm. Todo esse condensado é reciclado para lavagem de equipamentos de oficina e para reabastecer a água de refrigeração circulante.

5. Secagem da solução-mãe: O sistema está equipado com um evaporador de película raspada de 200 L/h para concentrar a solução-mãe a um teor de sólidos de 90%, produzindo 1,2 t/d de sais mistos. Este material é enviado para o centro de resíduos perigosos do parque para coprocessamento, atingindo o descarte zero de solução-mãe.

III. Equipamentos e Materiais Essenciais

Dados operacionais (média de 12 meses consecutivos, de junho de 2023 a maio de 2024) 

• Capacidade de processamento: 228 m³/d (margem de projeto de 103%)

• Consumo de vapor: 0,29 t/t de água (triplo efeito + secagem total)

• Consumo energético total: 22 kWh/t de água (incluindo MVR, bomba de circulação e secagem)

• Produção de sal: 38 t/d, NaCl 97,8%, brancura 82, COT 85 mg/kg, vendido para uma fábrica local de cloro-álcali a 280 yuans/t

• Taxa de reutilização de condensado: 94%, economia anual de água primária de 75.000 toneladas.

• Tempo de atividade do sistema: 96,4%, desligamentos não planejados 2 vezes por ano, cada um com duração inferior a 4 horas.

• Custo operacional: 42 yuans/t de águas residuais (vapor + eletricidade + produtos químicos + mão de obra)

• Período de retorno do investimento: 1,9 anos

Inovações Tecnológicas

1. Co-tratamento de águas com alto teor de sal e alta DQO: pré-concentração MVR + cristalização de triplo efeito com consumo de energia otimizado, reduzindo o custo operacional por tonelada de água em 58% em comparação com os sistemas tradicionais de efeito único.

2. Tubo de titânio + material compósito de aço inoxidável duplex 2205: Resolve os problemas de corrosão por pites e frestas em Cl⁻150g/L e alta temperatura de 105℃, prolongando a vida útil do equipamento para mais de 10 anos.

3. Tecnologia Oslo DTB de controle do tamanho das partículas: O tamanho médio das partículas aumentou em 30%, o consumo de energia na desidratação centrífuga foi reduzido em 15% e a brancura do sal aumentou em 20%.

4. Secagem com descarga zero da solução-mãe: Secador de película raspada acoplado a sistema térmico de triplo efeito, utilizando o calor latente do vapor secundário, consumo de energia de secagem ≤60kWh/t de sal misto.

5. Algoritmo inteligente anti-incrustação: O modelo multiparamétrico "diferença de temperatura-vazão-vibração" integrado ao DCS fornece um aviso prévio de 72 horas sobre a formação de incrustações, acionando a limpeza online e reduzindo a frequência anual de limpeza de 12 para 4 vezes.

Benefícios para o cliente

Benefícios ambientais: Redução anual de 3.600 toneladas nas emissões de DQO e redução de 85% no descarte de resíduos perigosos de sal misto. Benefícios econômicos: Economia anual de 75.000 toneladas de água primária e 21.000 toneladas de vapor vivo; redução de 12 milhões de yuans nos custos de descarte de resíduos perigosos; e um benefício total de 16,2 milhões de yuans.

Conclusão: 

O projeto do evaporador de triplo efeito para tratamento de efluentes de aditivos de borracha DZ, com capacidade de 220 t/d, teve como objetivos principais "alta eficiência, baixo consumo, longo ciclo de vida e zero emissões" a solução para o problema do tratamento de efluentes orgânicos com alto teor de sal e DQO (Demanda Química de Oxigênio) por meio de tecnologias integradas, como proteção contra corrosão com titânio, circulação forçada, cristalização Oslo e secagem da solução-mãe. Ele oferece um paradigma replicável e escalável para a indústria de aditivos de borracha. No futuro, continuaremos a aprimorar tecnologias de ponta, como acoplamento de compressão de vapor e múltiplos efeitos, prevenção inteligente de incrustações por IA (Inteligência Artificial) e utilização de recursos de sal misto, para auxiliar mais empresas químicas a alcançarem uma transformação verde e de baixo carbono.