Sistema de evaporación y concentración MVR de cloruro de calcio de 2 t/h para la industria química fina

I. Antecedentes del proyecto

El cloruro de calcio, como subproducto o componente común en etapas específicas del proceso, se encuentra con frecuencia en aguas residuales o productos intermedios durante la producción de productos químicos finos. Su solución se caracteriza por un alto punto de ebullición, alta corrosividad y tendencia a la formación de incrustaciones, lo que dificulta su tratamiento. El cliente de Conqinphi, especializado en productos químicos finos, genera diariamente una gran cantidad de solución de cloruro de calcio de baja concentración y diseñó un sistema de evaporación y concentración MVR (Recompresión Mecánica de Vapor). El cliente necesitaba urgentemente una solución de tratamiento de concentración de alta eficiencia y ahorro energético que permitiera la recuperación de recursos, ya que los métodos tradicionales de eliminación eran costosos y no se ajustaban a los principios de una economía circular ecológica.

II.Solución

Basándose en un profundo conocimiento de las características del cloruro de calcio, Conqinphi diseñó y construyó para el cliente un sistema de evaporación y concentración por circulación forzada MVR de 2 toneladas/hora. Esta solución se basa en la tecnología de recompresión mecánica de vapor (MVR), combinada con diseños especiales antiincrustantes y anticorrosivos, que concentran con éxito la solución de cloruro de calcio de baja concentración a una alta, sentando las bases para el posterior aprovechamiento de los recursos.

III. Ventajas del núcleo del sistema

1. Diseño antical específico para un funcionamiento continuo

Para abordar el problema de la cristalización y la formación de incrustaciones de cloruro de calcio durante la evaporación, el evaporador central del sistema emplea el modo de circulación forzada (FC). Una bomba de circulación de alto caudal mantiene un flujo turbulento a alta velocidad del material dentro de los tubos, inhibiendo significativamente la adhesión y el crecimiento de cristales en las paredes calientes de los tubos. Esto soluciona eficazmente el problema de las incrustaciones y las obstrucciones, garantizando un funcionamiento estable y continuo del sistema a largo plazo.

2. Ahorros significativos de energía

Este sistema MVR aprovecha al máximo el calor latente del vapor secundario. El vapor secundario generado por la evaporación se comprime mediante un turbocompresor de alta eficiencia, lo que aumenta su temperatura y presión, sirviendo como la principal fuente de calor del sistema. Esto reduce significativamente la dependencia de vapor fresco externo, disminuyendo el consumo energético operativo en aproximadamente un 60 % en comparación con los evaporadores multiefecto tradicionales, lo que se traduce en importantes beneficios económicos para los clientes. 

3. Materiales avanzados y tecnología de protección contra la corrosión

Dada la alta corrosividad de la solución de cloruro de calcio para el acero al carbono, especialmente en condiciones de alta temperatura y alta concentración, los componentes principales de este sistema que entran en contacto con el material (como tuberías de calefacción, cámaras de evaporación y bombas de circulación) están fabricados con acero inoxidable de alta calidad (como el acero inoxidable dúplex 2205) o titanio. Esto soluciona fundamentalmente el problema de la corrosión del equipo, prolonga la vida útil del sistema y reduce los costos de mantenimiento.

4. Control altamente automatizado

El sistema integra un avanzado sistema de control PLC que ajusta con precisión y de forma automática parámetros clave como la concentración de alimentación, el nivel de líquido, la temperatura, la presión y la velocidad del compresor. El sistema se adapta automáticamente a las fluctuaciones en las condiciones de operación, con un solo botón de arranque/parada y un funcionamiento totalmente automático, lo que garantiza la estabilidad de la concentración final del concentrado y reduce la intensidad y los errores de la operación manual.

5. Utilización de recursos: convertir los residuos en tesoros

El sistema concentra con éxito una solución diluida de cloruro de calcio a una concentración del 40 % o superior (o la procesa para convertirla en un sólido). El producto resultante puede venderse como producto y utilizarse ampliamente en deshumidificadores, agentes de deshielo, desecantes, materiales de construcción y otros campos, lo que permite aprovechar los recursos de los residuos y generar nuevos beneficios económicos.

IV. Descripción general del flujo del proceso del sistema

1. Alimentación y precalentamiento: El líquido crudo pasa primero a través de un intercambiador de calor de placas, experimentando un intercambio de calor de múltiples etapas con el condensado y el concentrado del sistema, precalentándose hasta cerca del punto de ebullición y recuperando completamente el calor residual del sistema.

2. Evaporación por Circulación Forzada: El material precalentado ingresa al evaporador de circulación forzada. Impulsado por una bomba de circulación, el material fluye a alta velocidad a través de la cámara de calentamiento, absorbiendo calor del vapor secundario comprimido y calentándose (sin llegar a ebullición). Al ingresar a la cámara de separación por evaporación, debido a una caída repentina de presión, el material se evapora instantáneamente para generar vapor secundario.

3. Compresión y reutilización de vapor: El vapor secundario generado por la evaporación instantánea entra en el compresor, se comprime para aumentar su calidad y luego se devuelve a la cámara de calentamiento como fuente de calor. Este ciclo constituye un sistema de aprovechamiento de energía térmica altamente eficiente.

4. Concentración y descarga: El material circula continuamente dentro del sistema y la humedad se evapora continuamente, aumentando gradualmente la concentración. Al alcanzar la concentración preestablecida, se descarga continuamente del sistema una solución de cloruro de calcio de alta concentración; tras enfriarse, se puede utilizar como producto.

5. Reutilización de condensado: El condensado limpio formado por la condensación del vapor de calentamiento, después de precalentar el líquido crudo en un intercambiador de calor, se puede reutilizar como agua de proceso de alta calidad, logrando así el reciclaje de los recursos hídricos.

V. Resultados del proyecto y valor para el cliente

Desde el funcionamiento estable de este sistema de concentración y evaporación por circulación forzada MVR de cloruro de calcio de 2 t/h, se ha creado un valor multidimensional para el cliente:

1. Costos operativos significativamente reducidos: el consumo de electricidad extremadamente bajo reemplaza la gran mayoría del consumo de vapor, ahorrando más de un millón de yuanes en costos operativos anuales.

2. Cumplimiento ambiental y utilización de recursos: resuelve por completo el problema de la eliminación de aguas residuales de alta salinidad y produce productos de cloruro de calcio económicamente valiosos, logrando una situación en la que todos ganan tanto en beneficios ambientales como económicos.

3. Garantía de producción estable: Las sólidas capacidades anti-incrustaciones garantizan que el sistema funcione durante más de 8000 horas al año, lo que proporciona un fuerte respaldo para la continuidad y estabilidad de la producción del cliente.

La exitosa implementación de este proyecto demuestra una vez más las sólidas capacidades técnicas de Conqinphi y su rica experiencia en ingeniería en el manejo de materiales químicos altamente difíciles, fácilmente incrustantes y altamente corrosivos.