Sistema de cristalización por evaporación de triple efecto para aguas residuales CBS de aditivos de caucho de 15 t/h

El sistema de evaporación y cristalización de triple efecto de aguas residuales de CBS de 15 t/h está diseñado específicamente para las aguas residuales de la producción de CBS (N-ciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida), un acelerador de caucho. Cada unidad tiene una capacidad de evaporación de 15 t/h (360 t/d), empleando un proceso de circulación forzada de flujo cruzado de triple efecto + cristalización por etapas DTB. El consumo de vapor es ≤0,24 t/t de agua, y el subproducto, Na₂SO₄ anhidro, tiene una pureza ≥99 % y una blancura ≥88, lo que permite su suministro directo a empresas de sosa cáustica con membranas de intercambio iónico, logrando así un vertido cero de aguas residuales de CBS y un aprovechamiento óptimo de los recursos salinos.

I. Características del Influente

La síntesis de CBS emplea un proceso ácido-base alternado. Las aguas madres centrifugadas contienen: Na₂SO₄ 180-220 g/L, residuo de CBS 12 000 mg/L, DQO 45 000-60 000 mg/L, color 20 000 veces superior, temperatura 95 °C, pH 3-4, y contienen trazas de ciclohexilamina y benzotiazol. Son propensas a la formación de espuma y la polimerización, y son altamente corrosivas.

II. Composición del proceso y del sistema

1.Unidad de pretratamiento: Enfriamiento y eliminación de aceite (separador de aceite de placas espirales + placas inclinadas, aceite ≤ 30 mg/L) → Neutralización (NaOH + CO₂, pH 6,5) → Ablandamiento de alta densidad (MgO + PAC, F⁻ ≤ 5 mg/L, Ca ≤ 20 mg/L) → Microfiltración tubular (SDI ≤ 3) → Precalentamiento de dos etapas (condensado + vapor secundario).

2. Evaporación de flujo cruzado de triple efecto: gradiente de vacío -70 → -82 → -90 kPa, temperatura de evaporación 85 → 73 → 60 ℃, velocidad de circulación forzada 3,8 m/s, prevención de incrustaciones forzadas; la operación de flujo cruzado evita el enriquecimiento de residuos de CBS y la coquización.

3. Cristalización Fraccionada DTB: La densidad de salida de triple efecto es de 1,30 t/m³. Se introducen cristales semilla y el Na₂SO₄ anhidro precipita en el lado de baja temperatura (55 °C). La centrifugación produce un contenido de agua ≤3 % y una blancura ≥88. Las aguas madres ricas en CBS se devuelven a la etapa de segundo efecto para su concentración al 60 % (contenido de sólidos), se bombean al tanque de enriquecimiento y se envían periódicamente al RTO de la planta para su incineración. El sistema no tiene descarga de líquidos residuales.

III. Parámetros básicos del equipo

1. Evaporación total: 15 t/h (360 t/d)

2. Consumo de vapor por unidad: 0,24 t/t de agua (triple efecto); interfaz MVR reservada, ≤0,08 t/t de agua después de la actualización

3. Área de transferencia de calor: 200 m² para el primer efecto, 180 m² para el segundo efecto, 160 m² para el triple efecto, totalizando 540 m², con un margen de diseño del 20 %.

4. Cristalizador DTB: Dos unidades, Φ2600×5500 mm, material 2507 + revestimiento de caucho, densidad de la suspensión cristalina 25-35 %

5. Secador centrífugo: LW650×2600-N, factor de separación 1500, capacidad de procesamiento 6t/h, contenido de agua del producto ≤0,3%

IV. Rendimiento y ventajas

1. Bajo consumo de energía: Triple efecto + DTB + reutilización de bomba de calor, el costo del vapor se reduce en un 50% en comparación con el efecto único; el consumo de vapor es casi "cero" después de la actualización completa del MVR. 

2. Utilización de recursos: Na₂SO₄ cumple con los estándares de reciclaje industrial, lo que aumenta el precio de venta externo de 200 RMB/t a 650 RMB/t; la recuperación del valor calorífico de los residuos de CBS ahorra 0,8 millones de toneladas de carbón al año.

3. Operación estable: circulación forzada + CIP en línea, tiempo de operación anual ≥8000 h, disponibilidad del equipo >98%.

4. Ahorro de espacio: Estructura de acero modular, diseño de una sola planta, ocupando solo 400 m², un 30% menos que las calderas tradicionales de triple efecto.

5. Control inteligente: control DCS + APC, predicción multivariable de tasa de evaporación, densidad y grado de vacío, fluctuación ±2%; monitoreo remoto a través del software de control.

V. Datos operativos (evaluación del desempeño)

1. Tasa de producción de agua: ≥85%, TDS de condensado ≤120 mg/L, DQO ≤50 mg/L, color ≤10 veces, reutilizado como agua de alimentación de caldera.

2. Producción de sal mixta: Na₂SO₄ 18 t/d, contenido de humedad ≤0,3%, blancura ≥88, Cl⁻≤0,05%, cumpliendo los requisitos de materia prima de sosa cáustica para membranas de intercambio iónico.

3. Tratamiento de aguas madres: Producción de sólidos secos 12 t/d, valor calorífico 25 MJ/t, vapor de recuperación de incineración RTO 1,5 t/h, sin descarga de líquidos residuales del sistema.

4. Indicadores de consumo de energía: vapor vivo 0,24 t/t de agua, consumo de electricidad 20 kWh/t de agua, agua de refrigeración 2,0 t/t de agua.