Sistema de cristalización por evaporación de triple efecto para aguas residuales de RD (3500 t/d) con aditivos para caucho y tratamiento de aguas madres.

I. Descripción general del proyecto

Este sistema es el equipo de soporte para una línea de producción de RD (2,2,4-trimetil-1,2-dihidroquinolina) de 30.000 toneladas anuales de nueva construcción, perteneciente a una empresa de aditivos para caucho. La capacidad de procesamiento diseñada es de 3.500 t/d (145 t/h). Adopta un proceso integrado de circulación forzada de triple efecto + cristalización fraccionada DTB + enriquecimiento e incineración de aguas madres, con un consumo de vapor ≤0,25 t/t de agua, una pureza de Na₂SO₄ ≥99 %, recuperación del valor calorífico de los residuos de RD y vertido cero de aguas residuales, lo que la convierte en la planta de tratamiento de aguas residuales de RD con vertido cero más grande del mundo.

II.  Características del Influente

La síntesis de RD utiliza la condensación catalítica de anilina y piruvato. Las aguas madres centrifugadas contienen: Na₂SO₄ 180-220 g/L, residuo de RD 15 000 mg/L, DQO 80 000 mg/L, color 20 000 veces superior, temperatura 95 °C, pH 3-4, y trazas de anilina, acetona e iones fluoruro. Alta DQO, color intenso, fácil formación de espuma y polimerización; el consumo de vapor del evaporador tradicional de simple efecto es de 0,45 t/t de agua, y el ciclo de coquización del equipo es inferior a 48 h.

III. Ruta del proceso

1. Pretratamiento: Enfriamiento y eliminación de aceite → Neutralización (NaOH + CO₂, pH 6,5) → Precipitación de alta densidad (MgO + PAC, F⁻≤10 mg/L, SiO₂≤30 mg/L) → Microfiltración tubular (SDI≤3)

2. Evaporación por circulación forzada de triple efecto: Operación en corriente paralela, gradiente de vacío -70→-82→-90kPa, temperatura de evaporación 85→73→60℃, diferencia de temperatura de transferencia de calor entre efectos ≥10℃, caudal de circulación forzada 3,8m/s, prevención de incrustaciones forzadas; el primer efecto hace caer la película para soportar el 70% de la carga, y el segundo y tercer efecto utilizan circulación forzada pura para evitar la coquización.

3. Cristalización Fraccionada DTB: Los cristales de siembra se introducen cuando la densidad de descarga de triple efecto es de 1,28 t/m³. El Na₂SO₄ anhidro precipita en el lado de baja temperatura (55 °C). Tras la centrifugación, la pureza en base seca es ≥99 % y la blancura ≥88. El licor madre rico en RD se devuelve al evaporador de segundo efecto para su concentración al 65 % (contenido de sólidos) y, posteriormente, se bombea al sistema de tratamiento de licor madre.

4. Sistema de tratamiento de licor madre: Licor madre rico → Evaporador (grado de vacío -0,095 MPa, sólidos secos ≥85 %) → Secador de licor madre (vapor 0,4 MPa, contenido de agua del producto ≤3 %) → Incineración RTO (1100 °C, tiempo de residencia 2 s). El poder calorífico del residuo de RD es de 28 MJ/t y el vapor recuperado es de 2,2 t/h. El sistema no produce residuos.

IV. Parámetros básicos del equipo

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

2. Consumo de vapor por unidad: 0,25 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: 850m² para el primer efecto, 750m² para el segundo efecto y 650m² para el tercer efecto, totalizando 2250m², con un margen de diseño del 20%.

4. Cristalizador DTB: Dos unidades, Φ3200×6500 mm, material 2507 + revestimiento de caucho, densidad de la suspensión cristalina 25-35 %

5. Evaporador de licor madre raspado: Área de transferencia de calor 120 m², intensidad de evaporación 180 kg/m²·h, potencia del motor 45 kW

6. Secador centrífugo: factor de separación 1600, capacidad de procesamiento 15 t/h, capacidad de envasado 5 t/h

V. Rendimiento y ventajas

1. Bajo consumo de energía: Bomba de calor de triple efecto + licor madre, costo de vapor reducido en un 44% en comparación con el efecto simple.

2. Utilización de recursos: El precio de venta externo de Na₂SO₄ ha aumentado de 200 RMB/t a 650 RMB/t; la recuperación del valor calorífico de los residuos de RD genera un ahorro anual de carbón de 11.000 toneladas.

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

4. Ahorro de espacio: marco de estructura de acero modular, diseño de doble capa, ocupa solo 1200 m², un 30% menos que los sistemas tradicionales de cuatro efectos.

5. Control inteligente: sistema de control automático, predicción multivariable de tasa de evaporación, densidad y grado de vacío, fluctuación ±2%; software de monitoreo remoto con notificaciones push de SMS de fallas.

VI. 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 miscelánea: Na₂SO₄ 420 t/d, contenido de humedad ≤0,3 %, blancura ≥88, Cl⁻≤0,1 %, cumpliendo los requisitos de materia prima de sosa cáustica de membrana de intercambio iónico.

3. Tratamiento de licor madre: sólidos secos 25 t/d, valor calorífico 28 MJ/t, vapor de recuperación de incineración RTO 2,2 t/h, sin descarga de líquido residual del sistema.

4. Indicadores de consumo de energía: Vapor vivo 0,25t/t de agua, Consumo de electricidad 22kWh/t de agua, Agua de refrigeración 2,0t/t de agua.

VII. Beneficios económicos y ambientales

Con un precio del vapor de 180 yuanes/t y un precio de la electricidad de 0,65 yuanes/kWh, el ahorro anual en costos de vapor es de aproximadamente 120 millones de yuanes; los ingresos anuales por la utilización de recursos de Na₂SO₄ son de 270 millones de yuanes. La reducción de carbono es de 0,30 tCO₂ por tonelada de agua, lo que resulta en una reducción total de emisiones anuales de 310.000 toneladas.

VIII.Servicio y soporte

1. Solución llave en mano que incluye paquete de proceso, diseño, fabricación, instalación, puesta en marcha y operación y mantenimiento.

Tiempo de respuesta de 2,48 horas.

3. Se puede conectar un compresor MVR a través de un bypass a la entrada de vapor vivo, lo que permite una conexión perfecta dentro de las 72 horas posteriores al tiempo de inactividad, reduciendo el consumo de vapor a 0,08 t/t de agua en un solo paso.