Visão geral da tecnologia de evaporação de baixa temperatura: princípios e aplicações

Tecnologia de evaporação de baixa temperatura é um método de evaporação eficiente e com economia de energia. A evaporação de baixa temperatura se refere a um processo de evaporação com uma temperatura operacional geralmente entre 35 e 50 °C. É particularmente adequado para tratar soluções com altas concentrações, alto teor de sal ou substâncias sensíveis ao calor. Seu princípio central é usar uma bomba de vácuo para reduzir a pressão dentro do evaporador, reduzindo assim o ponto de ebulição da solução, para que a evaporação possa ser realizada a uma temperatura relativamente baixa.

Princípio de funcionamento da tecnologia de evaporação de baixa temperatura:

Pré-aquecimento: Esta etapa é totalmente automática. Após o balde de água bruta atingir o nível médio do líquido, a bomba de água funciona para gerar um vácuo, o evaporador enche-se automaticamente com água e o compressor funciona para gerar calor para aquecer as águas residuais no tanque de evaporação. Sob vácuo, a temperatura das águas residuais sobe para cerca de 30 °C, as águas residuais começam a evaporar e o pré-aquecimento é concluído.

Processo de evaporação e concentração: A temperatura de evaporação é definida para 35-40 °C, o compressor comprime o refrigerante para gerar calor e, enquanto a água evapora rapidamente, o refrigerante absorve calor após ser gaseificado através da válvula de expansão para refrigerar, o vapor sobe e encontra o líquido frio para liquefazer e entrar no tanque de armazenamento de água, o refrigerante absorve calor e é comprimido e aquecido pelo compressor para reaquecer as águas residuais. Se as bolhas subirem durante o processo de evaporação, o sensor detecta e o antiespumante é adicionado automaticamente para eliminar as bolhas. Após a conclusão de um ciclo, o concentrado começa a ser descarregado (o tempo de um ciclo pode ser definido).

Descarga de concentrado: Após a conclusão de um ciclo de evaporação, a bomba de compressão para de funcionar, a válvula pneumática da tubulação de concentrado abre, o tanque de evaporação é pressurizado e o concentrado é pressionado para dentro do cilindro de concentrado.

Princípio e características da tecnologia de evaporação de baixa temperatura:

Descompressão a vácuo: O gás dentro do evaporador é extraído por meio de uma bomba de vácuo para formar um ambiente de baixa pressão. Como o ponto de ebulição é proporcional à pressão, reduzir a pressão pode reduzir o ponto de ebulição da solução. Por exemplo, sob pressão atmosférica padrão, o ponto de ebulição da água é 100 °C, mas em um ambiente de vácuo, o ponto de ebulição pode cair para cerca de 30 °C a 40 °C.

Evaporação e condensação: Em um ambiente de baixa pressão, a solução começa a evaporar e produzir vapor. Essa parte do vapor é então introduzida no condensador, onde é resfriada e condensada de volta ao estado líquido, conseguindo assim a separação do solvente e do soluto.

Compressão e reutilização de vapor: Em alguns sistemas de evaporação de baixa temperatura, o vapor é comprimido ainda mais pelo compressor, o que aumenta a temperatura e a pressão do vapor, permitindo que ele seja reciclado no sistema como uma fonte de calor para aquecer outras partes da solução. Essa tecnologia de recompressão de vapor melhora significativamente a eficiência energética do sistema.

Características de economia de energia: O evaporador de baixa temperatura usa o princípio de bombas de calor de baixa temperatura para reutilizar o vapor de baixa temperatura gerado durante o processo de evaporação após elevar a temperatura através do compressor, o que reduz muito o consumo de energia térmica adicional. Comparado com a tecnologia de evaporação tradicional, ele pode reduzir significativamente os custos operacionais.

Troca de calor: Um trocador de calor geralmente é instalado no evaporador para recuperar parte da energia térmica e melhorar ainda mais a eficiência energética.

Status da aplicação da tecnologia de evaporação de baixa temperatura

Atualmente, métodos físicos e químicos, tratamento de membrana, destilação de alta temperatura, tratamento bioquímico, evaporação de baixa temperatura e outros métodos de tratamento são comumente usados no tratamento de resíduos líquidos industriais. As vantagens do sistema de evaporação de baixa temperatura são evaporação de baixa temperatura, não é fácil produzir escala, cadeia de processo muito curta, operação simples do equipamento, alto grau de automação, maior eficiência de concentração, manutenção mais conveniente e tem sido bem aplicado no tratamento de resíduos líquidos industriais, concentração de resíduos líquidos, utilização de recursos de resíduos líquidos, tratamento de resíduos líquidos especiais, etc.

A. Concentração de chorume de lixo: O chorume de lixo é um líquido residual orgânico de alta concentração com as características de alta concentração de DQO, alto croma, odor forte e tratamento difícil. Atualmente, a tecnologia de osmose reversa (RO) é usada para tratamento, que ainda produz concentrado de RO com alto teor de sal, alto croma, alto DQO e biodegradação difícil, respondendo por cerca de 20% a 50% do volume de tratamento de líquido residual.

O concentrado de lixiviado é ainda mais concentrado por evaporação a vácuo de baixa temperatura. Sais inorgânicos e substâncias voláteis entram no vapor, e alguns poluentes não voláteis, metais pesados, impurezas sólidas e outras substâncias permanecem no concentrado. O concentrado é ainda mais reduzido por separação centrífuga, prensagem de filtro e outras medidas. O líquido é retornado para a extremidade frontal do evaporador de baixa temperatura para evaporação circulante, e o condensado produzido atende aos padrões para descarga ou reutilização.

Após a tecnologia de tratamento de evaporação de baixa temperatura, a água é separada do lixiviado, ácidos orgânicos voláteis, amônia e hidrocarbonetos voláteis entrarão no condensado com o vapor, e substâncias inorgânicas, metais pesados e a maioria das substâncias orgânicas permanecerão no concentrado restante. Os conteúdos de DQO, TDS e NH3-N no condensado são todos reduzidos. O processo de evaporação pode concentrar o lixiviado para cerca de 2% a 10% do volume original.

B. Concentração de resíduos líquidos perigosos: Atualmente, os resíduos líquidos perigosos gerados pela indústria incluem principalmente resíduos líquidos de processamento mecânico, resíduos líquidos de galvanoplastia, fluido de corte, resíduos líquidos de limpeza, resíduos líquidos fluorescentes e outros resíduos líquidos, e seus componentes geralmente contêm componentes claramente especificados na “Lista Nacional de Resíduos Perigosos”. Atualmente, o principal método é terceirizar o descarte para uma empresa terceirizada com qualificações de descarte. Se o resíduo for tratado por evaporação de baixa temperatura antes de ser transportado para fora, ele pode economizar muito o custo do descarte de resíduos líquidos industriais perigosos e o consumo de energia.

A tecnologia de evaporação de baixa temperatura é usada na concentração e redução de resíduos líquidos perigosos. A taxa de concentração de resíduos líquidos atinge 75%, a concentração de impurezas no líquido concentrado é 80%, e os poluentes no resíduo líquido são bem removidos.

C. Líquido residual orgânico com alto teor de sal e difícil de degradar na indústria química de carvão: O líquido residual químico de carvão geralmente tem as características de alto DQO, alto teor de sal, difícil de degradar e substâncias tóxicas. Alguns surfactantes são caracterizados por forte lipofilicidade, forte capacidade de emulsificação e dispersão, propriedades estáveis e não são fáceis de degradar. O licor-mãe concentrado é evaporado e cristalizado para produzir sal misto. O sistema de evaporação de baixa temperatura pode ser introduzido no final para cristalizar e secar o licor-mãe, o que pode atingir descarga zero de águas residuais com alto teor de sal na indústria química de carvão.

D. Tratamento de resíduos líquidos de campos petrolíferos: Os resíduos líquidos de óleo pesado têm as características de alto teor de óleo, alta matéria suspensa e alta mineralização. Geralmente, a separação de óleo-água é realizada por aquecimento de serpentina. O calor necessário é geralmente fornecido pela caldeira. A combustão da caldeira requer uma grande quantidade de suprimento de água de alta qualidade. A água aquecida a uma certa temperatura entra na serpentina para troca de calor. É difícil obter água no local. Geralmente, o processo de evaporação é usado para evaporar o resíduo líquido do campo petrolífero em água de alimentação de caldeira de alta qualidade. Isso não apenas realiza o tratamento da água do campo petrolífero, mas também fornece fontes de água de alta qualidade para caldeiras, formando um bom modelo de reciclagem e reutilização de recursos.

Use evaporação de baixa temperatura para tratar estações de esgoto de campos de petróleo e gás, águas residuais de óleo pesado com alto teor de sal e alta dureza e líquidos residuais de campos de gás com alto teor de enxofre. A concentração de sílica do líquido residual de óleo pesado após o tratamento é ≤ 50 mg/L, o teor de óleo é ≤ 2,0 mg/L e a condutividade da água destilada obtida pela evaporação é de apenas 17μS/cm, o que atende aos requisitos para água de alimentação de caldeira. O líquido residual contendo enxofre é amaciado pela adição de álcali composto, coagulante e floculante, e o tratamento profundo é reutilizado em caldeiras de recuperação térmica. A descarga zero é alcançada por meio de planejamento razoável e combinação com outros processos de tratamento de água. Além disso, a tecnologia de evaporação de baixa temperatura é usada para tratar líquidos residuais com alto teor de sal, fluido de perfuração residual, fluido de retorno de fraturamento e outros líquidos residuais gerados durante o processo de perfuração. A água tratada pode atender aos padrões correspondentes no “Padrão Abrangente de Descarga de Águas Residuais”.

E. Tratamento de resíduos líquidos especiais: A evaporação de baixa temperatura também é usada no tratamento de resíduos líquidos especiais, como resíduos líquidos de tinta, fluido de corte, emulsão residual, resíduos líquidos químicos finos e resíduos líquidos de galvanoplastia. Devido às características de pequeno volume de produção, alto teor de poluentes orgânicos difíceis de degradar, composição complexa e dificuldade de tratamento, o uso de métodos físicos e químicos e métodos de tratamento de membrana tem um longo fluxo de processo, manutenção e reparo frequentes e altos custos de tratamento.

F. Utilização de recursos de líquidos residuais: A evaporação em baixa temperatura é usada principalmente para purificação de ácidos residuais e recuperação de metais pesados na utilização de recursos de líquidos residuais, o que reduz a poluição ambiental e realiza a reciclagem de recursos até certo ponto, além de atender aos requisitos nacionais para tratamento de proteção ambiental.

Para ácido nítrico residual contendo cobre e ácido nítrico e ácido fluorídrico residuais contendo titânio, o aquecimento de baixa temperatura é usado para volatilizar ácido nítrico ou ácido fluorídrico e água no ácido residual em gás, e o gás ácido evaporado é resfriado e condensado para formar ácido nítrico ou ácido fluorídrico de regeneração.