Evaporador de triple efecto para aguas residuales DZ de aditivos de caucho de 220 t/d

I. Descripción general del proyecto

Nombre del proyecto: Evaporador de triple efecto para aguas residuales con aditivo de caucho DZ de 220 t/d

Industria propietaria: Línea de producción de acelerador de vulcanización de caucho DZ (N,N-diciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida)

Ubicación de la construcción: Provincia de Shandong

Fecha de puesta en servicio: mayo de 2023

Escala de diseño: Influente 220 m³/d, conteniendo cloruro de sodio 14-18%, DQO 45000 mg/L, benzotiazoles 3000 mg/L, ciclohexilamina 800 mg/L, pH 11-12

Proceso principal: Pretratamiento para la eliminación de petróleo → Preconcentración MVR → Evaporación y cristalización por circulación forzada de triple efecto → Secado centrífugo → Tratamiento profundo del condensado

Requisitos objetivo: tasa de recuperación de cloruro de sodio ≥97%, tasa de reutilización de condensado ≥93%, NaCl ≥97,5% (cumple con GB/T5462-2015 Grado 1 de sal húmeda industrial), sin descarga de licor madre, logrando una descarga cero.

II. Ruta detallada del proceso

1. Eliminación de aceite de pretratamiento: Las aguas residuales de DZ contienen ciclohexilamina residual, benzotiazol y trazas de aceite de resina. Primero se someten a precipitación ácida y flotación por aire disuelto para eliminar el aceite flotante y los coloides antes de ingresar a un separador de aceite de membrana cerámica, lo que garantiza que el contenido de aceite del efluente sea ≤20 mg/L para evitar la posterior evaporación, la formación de espuma y la coquización.

2. Preconcentración MVR: Se utiliza un evaporador de circulación forzada MVR de una sola etapa de 8 t/h para concentrar las aguas residuales del 18 % al 26 %, con un consumo de energía de 38 kWh por tonelada de agua. Todo el vapor secundario se reutiliza, lo que reduce el consumo posterior de vapor vivo.

3. Cristalización por evaporación por circulación forzada de triple efecto: 

• Primer efecto: Vapor vivo 0,5 MPa(g), temperatura 105 °C; Segundo efecto: 85 °C; Tercer efecto: 65 °C. Cada efecto utiliza una bomba de flujo axial + circulación forzada de alto caudal, con una relación de circulación de 4 a 5, lo que garantiza una velocidad de flujo de cristal ≥2,5 m/s dentro de los tubos de calentamiento, lo que inhibe la formación de incrustaciones.

• Cristalizador: Se utiliza un cristalizador DTB tipo Oslo de triple efecto, montado en la base. El contenido de sólidos de la suspensión cristalina se controla entre un 25 % y un 30 %, con un tamaño de partícula promedio de 0,45 mm. Tras la centrifugación y la deshidratación, el contenido de agua es ≤3 %.

• Lavado de patas con sal: El lavado a contracorriente con condensado elimina la materia orgánica de la superficie del cristal, garantizando una blancura ≥80 y un TOC ≤100 mg/kg.

4. Tratamiento profundo de condensado: El condensado mixto de triple efecto tiene una DQO de aproximadamente 1200 mg/L. Tras la oxidación catalítica con ozono + BAF, la DQO es ≤50 mg/L y la conductividad es ≤200 μS/cm. Todo este condensado se recicla para el lavado de equipos del taller y la reposición del agua de refrigeración circulante.

5. Secado de licor madre: El sistema está equipado con un evaporador de película rascada de 200 l/h para concentrar el licor madre hasta un contenido de sólidos del 90 %, lo que produce 1,2 t/día de sales mixtas. Estas sales se envían al centro de residuos peligrosos del parque para su coprocesamiento, logrando así un vertido cero de licor madre.

III. Equipos y materiales clave

Datos operativos (promedio de 12 meses consecutivos de junio de 2023 a mayo de 2024) 

• Capacidad de procesamiento: 228 m³/d (margen de diseño 103%)

• Consumo de vapor: 0,29 t/t de agua (triple efecto + secado total)

• Consumo energético total: 22 kWh/t de agua (incluido MVR, bomba de circulación, secado)

• Producción de sal: 38 t/d, NaCl 97,8%, blancura 82, TOC 85 mg/kg, vendida a planta local de cloro-álcali a 280 yuanes/t

• Tasa de reutilización de condensado: 94%, ahorro anual de agua primaria de 75.000 toneladas

• Tiempo de actividad del sistema: 96,4 %, paradas no planificadas 2 veces al año, cada una <4 horas

• Costo de operación: 42 yuanes/t de aguas residuales (vapor + electricidad + productos químicos + mano de obra)

• Periodo de recuperación de la inversión: 1,9 años

Innovaciones tecnológicas

1. Co-tratamiento de alto contenido de sal y alto DQO: preconcentración MVR + cristalización de triple efecto con consumo de energía escalonado, reduciendo el costo operativo por tonelada de agua en un 58% en comparación con los sistemas tradicionales de efecto único.

2. Tubo de titanio + material compuesto de acero inoxidable dúplex 2205: resuelve los problemas de corrosión por picaduras y grietas a Cl⁻150 g/L y alta temperatura de 105 ℃, lo que extiende la vida útil del equipo a más de 10 años.

3. Tecnología de tamaño de partícula controlable Oslo DTB: el tamaño de partícula promedio aumentó en un 30%, el consumo de energía de deshidratación centrífuga se redujo en un 15% y la blancura de la sal aumentó en un 20%.

4. Descarga cero de secado de licor madre: Secador de película raspada acoplado a un sistema térmico de triple efecto, que utiliza el calor latente del vapor secundario, consumo de energía de secado ≤60kWh/t de sal mixta.

5. Algoritmo inteligente antiincrustaciones: modelo multiparámetro "diferencia de temperatura-caudal-vibración" integrado en DCS, que proporciona una advertencia de 72 horas de antelación sobre la incrustación, limpieza con conmutación en línea y reduce la frecuencia de limpieza anual de 12 a 4 veces.

Beneficios para el cliente

Beneficios ambientales: Reducción anual de 3600 toneladas de emisiones de DQO y reducción del 85 % en la producción de sal mixta para residuos peligrosos. Beneficios económicos: Ahorro anual de 75 000 toneladas de agua primaria y 21 000 toneladas de vapor vivo; reducción de 12 millones de yuanes en costos de eliminación de residuos peligrosos; y un beneficio integral de 16,2 millones de yuanes.

Conclusión: 

El proyecto del evaporador de triple efecto DZ para aguas residuales con aditivos para caucho, de 220 t/d, con objetivos fundamentales de "alta eficiencia, bajo consumo, ciclo largo y cero emisiones", resolvió con éxito el problema del tratamiento de aguas residuales orgánicas con alto contenido de sal y DQO mediante tecnologías integradas como la protección contra la corrosión con titanio, la circulación forzada, la cristalización de Oslo y el secado de licor madre. Proporciona un paradigma replicable y escalable para la industria de aditivos para caucho. En el futuro, seguiremos iterando en tecnologías de vanguardia como el acoplamiento multiefecto de compresión de vapor, la prevención inteligente de incrustaciones mediante IA y el aprovechamiento de recursos de sales mixtas para ayudar a más empresas químicas a lograr una transformación ecológica y baja en carbono.