Sistema de evaporação e concentração de cloreto de cálcio MVR de 2 t/h para a indústria de química fina.

I. Contexto do Projeto

O cloreto de cálcio, um subproduto comum ou componente em etapas específicas do processo, é frequentemente encontrado em águas residuais ou intermediários durante a produção de produtos químicos finos. Sua solução é caracterizada por um alto ponto de ebulição, alta corrosividade e tendência à formação de incrustações, o que dificulta seu tratamento. O cliente da Conqinphi, do setor de produtos químicos finos, gera diariamente uma grande quantidade de solução de cloreto de cálcio de baixa concentração e projetou um sistema de evaporação e concentração por MVR (Recompressão Mecânica de Vapor). O cliente precisava urgentemente de uma solução de tratamento de concentração de alta eficiência e baixo consumo de energia que permitisse a recuperação de recursos, visto que os métodos tradicionais de descarte eram dispendiosos e não estavam em conformidade com os princípios de uma economia circular verde.

II. Solução

Com base em um profundo conhecimento das características do cloreto de cálcio, a Conqinphi projetou e construiu um sistema de evaporação e concentração por circulação forçada MVR de 2 toneladas/hora para o cliente. Essa solução utiliza a tecnologia de recompressão mecânica de vapor (MVR) como princípio fundamental, combinada com projetos especiais anti-incrustantes e anticorrosivos, concentrando com sucesso a solução de cloreto de cálcio de baixa concentração para uma alta concentração, estabelecendo uma base sólida para a utilização subsequente do recurso.

III. Principais vantagens do sistema

1. Design anti-incrustante direcionado para operação contínua

Para solucionar o problema da cristalização e incrustação do cloreto de cálcio durante a evaporação, o evaporador principal do sistema utiliza o modo de circulação forçada (CF). Uma bomba de circulação de alta vazão mantém um fluxo turbulento de alta velocidade do material dentro dos tubos, inibindo significativamente a adesão e o crescimento de cristais nas paredes aquecidas dos tubos. Isso resolve eficazmente o problema de incrustação e entupimento, garantindo a operação estável e contínua do sistema a longo prazo.

2. Economia de energia significativa

Este sistema MVR aproveita ao máximo o calor latente do vapor secundário. O vapor secundário gerado pela evaporação é comprimido por um turbocompressor de alta eficiência, aumentando sua temperatura e pressão, servindo como a principal fonte de calor do sistema. Isso reduz significativamente a dependência de vapor fresco externo, diminuindo o consumo de energia operacional em aproximadamente 60% em comparação com os evaporadores de múltiplos efeitos tradicionais, resultando em benefícios econômicos substanciais para os clientes. 

3. Materiais Avançados e Tecnologia de Proteção contra Corrosão

Devido à alta corrosividade da solução de cloreto de cálcio para o aço carbono, especialmente em condições de alta temperatura e alta concentração, os componentes principais deste sistema que entram em contato com o material (como tubulações de aquecimento, câmaras de evaporação e bombas de circulação) são todos fabricados em aço inoxidável de alta qualidade (como o aço inoxidável duplex 2205) ou titânio. Isso resolve fundamentalmente o problema de corrosão dos equipamentos, prolonga a vida útil do sistema e reduz os custos de manutenção.

4. Controle altamente automatizado

O sistema integra um sistema de controle PLC avançado, capaz de ajustar com precisão e automaticamente parâmetros-chave como concentração da alimentação, nível do líquido, temperatura, pressão e velocidade do compressor. O sistema se adapta automaticamente às flutuações nas condições de operação, permitindo o acionamento com um único botão e operação totalmente automática, garantindo a estabilidade da concentração final do concentrado e reduzindo a necessidade de intervenção manual e os erros associados.

5. Utilização de Recursos: Transformando Resíduos em Tesouros

O sistema concentra com sucesso uma solução diluída de cloreto de cálcio a uma alta concentração de 40% ou superior (ou a processa ainda mais, transformando-a em um sólido). O produto final pode ser comercializado e amplamente utilizado em desumidificadores, agentes de derretimento de neve, dessecantes, materiais de construção e outras áreas, viabilizando o reaproveitamento de recursos residuais e gerando novos benefícios econômicos.

IV. Visão Geral do Fluxo de Processos do Sistema

1. Alimentação e pré-aquecimento: O líquido bruto passa primeiro por um trocador de calor de placas, sofrendo troca de calor em múltiplos estágios com o condensado e o concentrado do sistema, pré-aquecendo-o até próximo do ponto de ebulição e recuperando totalmente o calor residual do sistema.

2. Evaporação por Circulação Forçada: O material pré-aquecido entra no evaporador de circulação forçada. Impulsionado por uma bomba de circulação, o material flui em alta velocidade através da câmara de aquecimento, absorvendo calor do vapor secundário comprimido e aquecendo-se (mas sem entrar em ebulição). Ao entrar na câmara de separação por evaporação, devido a uma queda repentina de pressão, o material vaporiza instantaneamente, gerando vapor secundário.

3. Compressão e Reutilização de Vapor: O vapor secundário gerado pela evaporação instantânea entra no compressor, é comprimido para aumentar sua viscosidade e, em seguida, retorna à câmara de aquecimento como fonte de calor. Este ciclo constitui um sistema de utilização de energia térmica altamente eficiente.

4. Concentração e Descarga: O material circula continuamente dentro do sistema, e a umidade evapora continuamente, aumentando gradualmente a concentração. Quando a concentração predefinida é atingida, uma solução de cloreto de cálcio de alta concentração é descarregada continuamente do sistema; após o resfriamento, ela pode ser utilizada como produto.

5. Reutilização do condensado: O condensado limpo formado pela condensação do vapor de aquecimento, após o pré-aquecimento do líquido bruto em um trocador de calor, pode ser reutilizado como água de processo de alta qualidade, possibilitando a reciclagem de recursos hídricos.

V. Resultados do Projeto e Valor para o Cliente

Desde que entrou em operação estável, este sistema de evaporação e concentração por circulação forçada de cloreto de cálcio MVR de 2 t/h tem gerado valor multidimensional para o cliente:

1. Redução significativa dos custos operacionais: O consumo extremamente baixo de eletricidade substitui a grande maioria do consumo de vapor, gerando uma economia de mais de um milhão de yuans em custos operacionais anuais.

2. Conformidade Ambiental e Utilização de Recursos: Resolve completamente o problema do descarte de águas residuais com alta salinidade e produz cloreto de cálcio, um produto economicamente valioso, alcançando uma situação vantajosa tanto para o meio ambiente quanto para a economia.

3. Garantia de Produção Estável: As robustas capacidades anti-incrustantes garantem que o sistema opere por mais de 8.000 horas anualmente, proporcionando um forte suporte para a continuidade e estabilidade da produção do cliente.

A implementação bem-sucedida deste projeto demonstra, mais uma vez, a sólida capacidade técnica e a vasta experiência em engenharia da Conqinphi no manuseio de materiais químicos extremamente complexos, com alta propensão à formação de incrustações e altamente corrosivos.