التركيز على إنتاج وتطبيقات ضواغط البخار
-
-
تطبيقات المنتج
مزايا تطبيق تقنية التبخير MVR في إنتاج المانيتول
الملخّص: أدى التطبيق واسع النطاق لتقنية السرير المتحرك المحاكي في إنتاج المانيتول إلى تحسين مردود المانيتول من سكر المواد الأولية. غير أن الاستخدام الواسع لمادة مُزيل الامتزاز—الماء—يؤدي إلى تخفيف تركيز المادة، مما يجعل عمليتي التبخير والتركيز خطوتين بالغتي الأهمية اللتين تحدّدان تكلفة إنتاج المنتج. وباعتباره نوعًا جديدًا من المبخرات عالية الكفاءة وموفّرة للطاقة، يُعيد مبخر MVR (إعادة ضغط البخار الميكانيكية) استعادة الحرارة الكامنة للبخار الناتج أثناء عملية التبخير بشكل فعّال، ما يسهم في خفض تكاليف التشغيل ويحقق فوائد كبيرة في مجال توفير الطاقة وفوائد اجتماعية جلية.
تم تطوير وتصنيع ضاغط البخار الطردي المستخدم في نظام MVR المذكور في المقال من قبل شركة لييانغ توربوفاب المحدودة.
الكلمات المفتاحية: إعادة ضغط البخار؛ نظام إعادة ضغط البخار بالطاقة الميكانيكية؛ توفير الطاقة
1. نظرة عامة على الخلفية
تؤدي تقنية السرير المتحرك المحاكي، بوصفها تقنية فصل جديدة، دورًا محوريًا في إنتاج المانيتول. إذ يُحوَّل الغلوكوز إلى مانيوز بنسبة 30% عبر عملية التمييز الكيميائي؛ ثم يُجرى الفصل اللاحق باستخدام السرير المتحرك المحاكي، مما ينتج مانيوزًا بنقاوة تبلغ 90%، والذي يُحوَّل بعد ذلك إلى مانيتول بدرجة نقاوة تبلغ 90% عند خضوعه لعملية الهدرجة. ولا يقتصر أثر هذه العملية على تعزيز مردود المانيتول من سكر المواد الأولية فحسب، بل يشمل أيضًا تقليل عدد خطوات التبلور. وفي محلول الأم الناتج عن التبلور، الذي يحتوي على السوربيتول بتركيز قدره 12% بالوزن، يتيح السرير المتحرك المحاكي فصل المانيتول عن السوربيتول بكفاءة عالية؛ الأمر الذي لا يقتصر على خفض نسبة المانيتول في محلول الأم لتلبية متطلبات الجودة التجارية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تعزيز كبير في المردود الكلي للمانيتول.
في عملية الفصل باستخدام السرير المتحرك الافتراضي، يلزم كمية كبيرة من المذيب — وهي المياه في صناعة الكحوليات السكرية — ولذلك يجب إعادة تركيز المُغذّي المُفَصَّل إلى تركيزه الأصلي. وحتى مع استخدام مبخرات ذات خمسة تأثيرات متطورة مزوّدة بمضخات حرارية، فإن تبخير طن واحد من الماء لا يزال يستهلك 0.19 طن من البخار، كما أن خطوة التركيز اللاحقة تتطلب كميات كبيرة من البخار، مما يقلّص الفوائد الاقتصادية لاستخدام السرير المتحرك الافتراضي في تعزيز العائد.
أثناء التشغيل، تستخدم خط إنتاج المانيتول مبخرًا متعدد التأثيرات لتركيز سائل المدخل. يُستخدم البخار النقي كوسيلة تسخين للتأثير الأول، بينما لا يُرسل معظم البخار الثانوي الناتج في تلك المرحلة إلى المكثف؛ بل يُعاد استخدامه كمصدر للتسخين في التأثير الثاني. وبتكرار هذا المبدأ، يزداد عدد مراحل التبخير، مما يقلل من استهلاك البخار الحي، ويتم تركيز سائل المدخل تدريجيًا مع مروره عبر كل تأثير متتابع. أما البخار المتبقي الخارج من المبخر فيُبرَّد بواسطة مياه دائرية قبل تصريفه، وهو ما يمثل فقدًا كبيرًا للحرارة في أنظمة التبخير متعددة التأثيرات.
2. مقدمة إلى نظام MVR
المبخر ذو إعادة ضغط البخار الميكانيكي (MVR)، وهو نوع جديد من معدات التبخير عالية الكفاءة وموفرة للطاقة، يرفع درجة حرارة بخاره الثانوي بمقدار 6–20°م باستخدام ضاغط البخار، ثم يعيد تدويره ليكون مصدر التسخين للمبخر، مستبدلاً بذلك معظم البخار النقي. وهذا يقلل بشكل كبير من استهلاك البخار النقي، مما يؤدي إلى تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة. وعندما تكون تركيزات محلول السكر أقل من 50%، يبقى ارتفاع نقطة الغليان أقل من 2°م، بما يتوافق مع متطلبات تشغيل نظام MVR. وتُعادل وفورات الطاقة التي يحققها مبخر MVR، بصورة أساسية، التوفير في استهلاك البخار الناتج عن استبدال مبخر متعدد التأثير بوحدة MVR، مطروحاً منها كمية الطاقة الكهربائية التي تستهلكها وحدة MVR نفسها.
يتكون مبخر MVR عادةً من مسخّن أولي، ومبخر من نوع الألواح، وفاصل، ونظام فراغ، ونظام ضاغط، ونظام تحكم آلي يعتمد على PLC، ومضخات، ونظام تكثيف. قبل دخول المبخر، يتم تسخين محلول السكر المراد تركيزه مسبقًا في مبادل حراري، ثم يتدفق إلى المبخر حيث يتبادل الحرارة مع بخار التسخين لإجراء عملية التبخير. ولفصل البخار عن السائل، يمكن اختيار أنواع مختلفة من الفواصل حسب خصائص محلول المدخل؛ ومن الخيارات الشائعة الفواصل الطردية، والفواصل الجاذبية، أو الفواصل المصممة خصيصًا. يحافظ نظام الفراغ على الفراغ المطلوب داخل الوحدة، ويقوم بإزالة الهواء والغازات غير القابلة للتكثيف والأبخرة المحمولة، بما يضمن ظروف تبخير مستقرة. يعد نظام الضاغط العنصر الأكثر أهمية في مبخر MVR، إذ يعمل على ضغط البخار الثانوي لتوفير مصدر الحرارة اللازم وزيادة إنثالبيته. يدير مركز التحكم في مبخر MVR العمليات الآلية—مثل التبخير والتنظيف والإيقاف—من خلال تنظيم سرعة المحرك والتحكم بالصمامات ومقاييس التدفق ودرجات الحرارة والضغوط. وتُستخدم المضخات في نظام MVR أساسًا لنقل كلٍ من محلول المدخل والمنتج المركز؛ ويتم اختيار النوع المناسب من المضخات بناءً على خصائص المحلول، حيث تُستخدم بشكل شائع المضخات الطردية، ومضخات الإزاحة الإيجابية، ومضخات اللولب. وفيما يلي نبذة مختصرة عن مبخر بطاقة إنتاجية قدرها 5 أطنان/ساعة، الذي طرحته شركتنا مؤخرًا.
2.1 معلمات العملية
معدل التغذية: 7–7.5 م³/ساعة
معدل التصريف: 2.45–2.8 م³/ساعة
طاقة عمود ضاغط البخار: 118 كيلوواط.
2.2 الميزات التقنية
2.2.1 استهلاك منخفض للبخار
يتميز مبخر MVR باستهلاك منخفض للبخار. وقد أدخلت شركتنا مبخرًا لوحيًا يعمل بتقنية إعادة ضغط البخار الميكانيكي (MVR) بقدرة تبخير تبلغ 5 أطنان في الساعة؛ وبعد ستة أشهر من التشغيل، أصبح استهلاك البخار لكل طن من المياه ضئيلًا جدًا، وهو أقل بكثير من نظيره في أكثر أنواع المبخرات متعددة التأثيرات تطورًا والمزودة بمضخات حرارية.
2.2.2 استهلاك منخفض لمياه التبريد المتداولة
بالنسبة لمبخر ثلاثي التأثير بسعة تبخير تبلغ 5 أطنان في الساعة، يتطلب المكثف معدل تدفق مياه دائرة يعادل 150 طنًا في الساعة (درجة حرارة المدخل ti ≤ 30°C، ودرجة حرارة المخرج t0 ≥ 40°C). وفي المقابل، فإن مبخر MVR الذي يتمتع بنفس سعة التبخير لا يحتاج إلا إلى ربع كمية مياه التبريد الدائرة التي يتطلبها المبخر متعدد التأثير.
2.2.3 استهلاك عالي للطاقة
تتمتع ضواغط البخار بقدرة نسبية عالية، مما يؤدي إلى استهلاك مرتفع للطاقة الكهربائية النوعية لكل طن من الماء المتبخر. بالنسبة لمبخر MVR بسعة تبخير تبلغ 5 أطنان في الساعة، يُزوَّد المحرك بنظام تحكم بمحوّل التردد؛ وبما في ذلك مضخة المكثفات المرافقة، ومضخة التغذية، وغيرها من المعدات المساعدة، يبلغ استهلاك الطاقة الكهربائية لكل طن من الماء المتبخر 33 كيلوواط·ساعة.
2.2.4 درجة حرارة التبخر المنخفضة
في المبخر ثلاثي التأثير، يجب أن تصل درجة حرارة المُغذّي إلى 90°C، بينما يعمل المبخر ذو التأثير الأول عند 85°C. يُعد كلٌّ من الجلوكوز والمانيتول حسّاسين للحرارة؛ إذ إن ارتفاع درجات الحرارة بشكل مفرط قد يؤدي إلى حدوث العديد من التفاعلات الجانبية ويسبّب اصفرار اللون. في المقابل، يستخدم مبخر MVR عملية تبخير فراغي أحادي التأثير، مما يحافظ على درجة حرارة تشغيل منخفضة تقل عن 70°C، وبالتالي يحدّ من التدهور الحراري المسبّب لتغيير اللون ويقلّل من حدوث تفاعلات جانبية إضافية.
3. تحليل الأداء الاقتصادي لتقنية MVR
3.1 تكاليف التشغيل السنوية
استنادًا إلى معايير الاستهلاك المحلي للطاقة، يُقلّص نظام التبخير بالضغط الميكانيكي (MVR) ذي سعة تبخير تبلغ 5 أطنان في الساعة تكاليف التشغيل بنسبة 72.42% مقارنةً بمبخر ثلاثي التأثير ذي سعة معالجة مماثلة.
3.2 الأثر الاجتماعي
يمكن لتشغيل نظام MVR بسعة تبخير تبلغ 5 أطنان في الساعة أن يقلل الانبعاثات السنوية بمقدار 2,933.1 طن من ثاني أكسيد الكربون، و9,515.75 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكبريت، و8,284.3 كيلوغرام من أكاسيد النيتروجين مقارنةً بمبخر ثلاثي التأثير.
4. الاستنتاجات والآفاق المستقبلية
بالنسبة للمبخرات ذات السعة نفسها البالغة 5 أطنان في الساعة، يمكن لمبخر MVR أن يقلّص التكاليف التشغيلية السنوية بما يزيد على مليوني يوان صيني للوحدة الواحدة مقارنةً بالمبخر ثلاثي المراحل. وإذا استمرت أسعار المواد الخام في الارتفاع أو توسع نطاق الإنتاج أكثر، فستزداد مزايا تقنية MVR وضوحاً. وفي عمليات تركيز محاليل كحول السكري منخفضة التركيز، بات استبدال المبخرات متعددة المراحل بوحدات MVR اتجاهاً لا مفرّ منه.
الكلمات المفتاحية:
معلومات أخرى
تطبيقات ضواغط البخار عالية السرعة ذات الدفع المباشر من توربوفاب في قطاعات صناعية متعددة
اتصل بنا
هاتف المبيعات
0519-87309551
البريد الإلكتروني
المبيعات@تيربوفاب.cn
العنوان
رقم 198، شارع جينوو، المنطقة الاقتصادية لتطوير كونلون، مدينة لييانغ، مقاطعة جيانغسو
رمز الاستجابة السريعة
تابع حساب الخدمة على ويشات
الموقع الرسمي للهاتف