Sistema de cristalización por evaporación de sulfato de sodio y cloruro de sodio de doble efecto MVR + MVR de efecto simple de 8 t/h

I. Antecedentes del proyecto

Esta empresa agroquímica está construyendo un nuevo proyecto de piraclostrobina de 30.000 toneladas anuales, que produce 8 toneladas/hora de aguas residuales salinas como subproducto. La composición de las aguas residuales es: Na₂SO₄ 15 %, NaCl 12 %, DQO cr 800 mg/L. La empresa requiere:

1. Cero vertido de aguas residuales de toda la planta;

2. Sulfato de sodio ≥99,0%, cloruro de sodio ≥98,5% (estándar de sal húmeda industrial refinada);

3. Consumo energético integral por tonelada de agua para el sistema de evaporación ≤42 kWh;

4. Toda la sal cristalina se venderá externamente, generando ingresos anuales ≥3,2 millones de RMB.

II. Ruta de proceso: Nitrificación a alta temperatura con MVR de doble efecto + Salado a baja temperatura con MVR de un solo efecto + Acoplamiento de refrigeración

1. Pretratamiento: Las aguas residuales de alta dureza y alta DQO primero se someten a “oxidación catalítica con ozono + ablandamiento químico + microfiltración tubular”, lo que da como resultado una dureza del efluente ≤50 mg/L y DQO ≤200 mg/L, precalentado a 95 ℃.

2. Sección de Concentración y Extracción de Nitratos del Evaporador de Película Caída (MVR) de Doble Efecto: El evaporador de película descendente de primer efecto (tubos intercambiadores de calor de Ti) evapora a 95 °C, con un aumento de temperatura del compresor de 18 °C. La densidad de descarga es de 1,28 t/m³ y la sobresaturación de Na₂SO₄ es de 1,15. Los cristales se descargan continuamente al espesador. El evaporador de circulación forzada de segundo efecto utiliza el vapor secundario del primer efecto, que opera a 78 °C, para concentrar aún más el Na₂SO₄ hasta casi la saturación. Las aguas madres se devuelven al primer efecto. Los cristales de sulfato de sodio se centrifugan, se deshidratan y se envían a un secador instantáneo. La pureza del producto es del 99,3 %, la blancura es de 82 % y el agua libre es ≤0,2 %.

3. Extracción profunda de nitratos mediante criocristalización: Las aguas madres del sistema de doble efecto se enfrían a 2 °C, lo que produce una gran precipitación de sulfato de sodio decahidratado (Na₂SO₄·10H₂O). Este precipitado se devuelve al sistema de doble efecto mediante fusión en caliente, lo que garantiza una tasa de recuperación total de Na₂SO₄ ≥97 %. 

4. Sección de sedimentación de sales del sistema de recirculación forzada de efecto simple (MVR): El sobrenadante criogénico (NaCl ~18 %, Na₂SO₄ ≤2 %) ingresa al sistema de recirculación forzada de efecto simple (MVR), que opera a 55 °C (vacío -87 kPa), y se concentra hasta la sobresaturación de NaCl. La suspensión cristalina se descarga en una centrífuga para obtener NaCl refinado con una pureza del 98,8 % y agua libre ≤0,3 %. Una pequeña cantidad de impurezas en las aguas madres se seca mediante un tambor de secado y se comercializa como agente descongelante, logrando así su máximo aprovechamiento.

5. Condensado y recuperación de calor: El vapor secundario se comprime mecánicamente y se reutiliza por completo. El condensado se trata mediante un lecho de intercambio catiónico y un lecho mixto, con una conductividad ≤20 μS/cm, y se reutiliza por completo como agua de reposición para el agua de refrigeración circulante. El calor residual del sistema se utiliza para precalentar el agua bruta, logrando una eficiencia térmica total del 92 %.

III. Equipos y materiales clave

1. MVR de doble efecto: Capacidad de evaporación: 6 t/h (4 t/h para el primer efecto, 2 t/h para el segundo). El compresor es un centrífugo de levitación magnética con una potencia de 560 kW, una relación de compresión de 1,7 y un COP de 7,8. 

2.MVR de simple efecto: Capacidad de evaporación 2t/h, potencia del compresor 160kW, tubos de intercambio de calor de titanio, resistentes a la corrosión por Cl⁻.

3. Unidad de refrigeración: enfriamiento indirecto de etilenglicol, capacidad de enfriamiento 850kW, control del convertidor de frecuencia, fluctuación de temperatura ±0,5 ℃.

4. Componentes de flujo húmedo: Placa compuesta de acero inoxidable dúplex 2205+Ti, que extiende la vida útil del equipo a más de 12 años.

IV. Datos operativos (evaluación del desempeño en marzo de 2024)

1.Capacidad de procesamiento: 8,0 t/h (100 % de carga)

2. Consumo energético total de evaporación: 39,8 kWh/t de agua (incluidos 8,2 kWh para refrigeración)

3. Consumo de vapor: 0,03 t/t de agua (solo precalentamiento)

4. Producción de sulfato de sodio: 1,28 t/h, Ingresos anuales: 1,65 millones de RMB

5. Producción de cloruro de sodio: 0,95 t/h, Ingresos anuales: 1,55 millones de RMB

6. Tasa de sal con impurezas: 1,8 % (significativamente inferior al promedio de la industria del 5 %)

V. Aspectos técnicos destacados

1. Conexión serie MVR "doble efecto + efecto simple", reposición de vapor cero, ahorrando un 58% más de energía que la evaporación tradicional de triple efecto.

2. Precipitación de nitrato a alta temperatura - precipitación de sal a baja temperatura - acoplamiento de enfriamiento, separación de sal y nitrato en un solo paso, pureza de sal cristalizada superior al 98%.

3. Control inteligente DCS + APC de proceso completo, ajuste en línea de circuito cerrado de la densidad del punto final de evaporación y el tamaño de las partículas de cristal, logrando un funcionamiento sin supervisión. 4. Diseño modular montado sobre patines, el equipo principal ocupa solo 480 m², con un período de construcción de 4,5 meses, un 30 % más corto que proyectos similares.

VI.Cliente

Valor Una vez que el proyecto entre en funcionamiento, la empresa reducirá los costos de eliminación de residuos peligrosos en 4,2 millones de yuanes al año, generará 3,2 millones de yuanes en ingresos por ventas de sal como subproducto y alcanzará una ganancia neta de 7,4 millones de yuanes; simultáneamente, logrará una descarga cero de aguas residuales de alta salinidad, lo que proporcionará una base sólida de desempeño ambiental para su posterior IPO.