גיבוש בסחרור מאולץ

forced-circulation-gross.gif

מגבשים אלה MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal), MSCPR (Mixed Suspension Classified Product Removal) הם הכלים הקלאסיים המשמשים לגיבוש מלחים.

כפי שנרמז בשם, במאייד זה התמיסה נשאבת בצורה מאולצת דרך צנורות מחליף החום על מנת להקטין למינימום את התופעות הנלוות לשקיעת המוצקים בתהליך האיוד.

התמיסה נשאבת מהתחתית הקונית של תא האדים אל הצנרת של מחליף החום ומשם לתא האידוי להפרדת האדים. כמות מספקת של תמיסה נשמרת מעל מחליף החום לדכוי איוד בהזנה ורתיחה בדופן הצנרת. קצב סחרור גבוהה משמר מהירות זרימה מתאימה בצנרת מחליף החום לאפשר מעבר חום יעיל. כמות מספקת של גבישי מלח נשמרת בתרחיף לעודד גדילת הגבישים באזור הרתיחה. הקפדה על הכללים הבסיסיים הנזכרים מעלה מאפשרת גידול גבישים מספק ללא בעיות של בניית חומר על דפנות המערכת והצנורות.

חברת אווטרם עושה שימוש בנחיר כניסה רדיאלי המאפשר ערבוב מצוין של התמיסה בתא האיוד ומייצר "קצר תרמי" קטן מאוד.

מגבש מדגם MSCPR מצויד בנוסף ב "רגל מלח" (ELUTRIATION LEG) שבה זרימה נגדית של תמלחת מחליפה את תמיסת האם וכך מסירה מלח טהור מהמגבש.

saltplantdiagram.JPG
evapic.JPG
evaplant.JPG
Capture3.PNG

Growth type crystallizer

 

מגבש מדגם CSMPR (Classified Suspension Mixed Product) זה מתאים לאפליקציות בהם גידול הגביש הוא קריטי.

מגבש זה בנוי בעיקרו מ 2 תאים קונצנטריים המחוברים אחד לשני ע"י צינור מרכזי טבול. התא התחתון (תא ההשהייה או בשמו תא הגדילה) מספק את הנפח ותנאי ההרחפה הנדרשים לייצור רווית יתר וגדילת גבישים. ע"י הסרת גבישים מנקודה ספציפית בתא הגדילה ניתן להגיע לגודל גבישים אחיד.

התא העליון, תא האידוי, משמש לאפליקציות איוד בהן נדרש שטח מעבר חום מספק בשילוב עם גובה מספק להפרדת האדים. משאבה חיצונית מאפשרת סחרור מתא הגדילה למחליף החום.

מגבש זה מאפשר יצירת גבישים גדולים בעלי פילוג אחיד. דוגמאות לשימושים מקובלים הן ייצור גבישי אמוניום סולפט, אמוניום ניטרט ואשלג (פוטסיום כלוריד).

בהתאם לדרישות התהליך ניתן להוסיף למגבש גם "רגל מלח" (Elutriation leg).

Capture5.PNG

Mechanical Vapor Recompression (MVR)


אם עלויות החשמל נמוכות, מגבש זה יכול להיות בחירה הגיונית. חברת אווטרם שיפרה את מערכת ה MVR למה שהיום הוא הסטנדרט בתעשייה.

המערכת עובדת כמו "משאבת חום פתוחה" (משאבת קרנו), בה האדים נדחסים עד ללחץ קיטור החימום. האנרגיה הנדרשת לאיוד נוצרת מהגדלת האנטלפיה האיזנטרופית של אדי הקיטור. האדים מתעבים והזרם הקטן משמש לחימום קדםשל ההזנה כמעט עד לטמ" העבודה של המערכת. ניצול יעיל זה של החום מאפשר עבודה כמעט ללא צריכה של אנרגיה חיצונית.

המדחסים הם מכונות סובבות שעובדות על החלפת נפחים קבועה למהירות סיבוב מוגדרת. מכאן שספיקת הקיטור משתנה בהתאם ללחץ היניקה של המדחס. התכנון התרמו-דינמי של המערכת צריך להיערך בקפדנות רבה כדי לאפשר למדחס לעבוד בנקודה העבודה היעילה ביותר שלו. זו נקודה מאוד חשובה מכיוון שהכלכליות  של התהליך תלויה בעליית הלחץ של האדים. מה שנקרא "קצר תרמי" צריך להיות מינימלי או להמנע לגמרי. לחברת אווטרם נסיון רב ומוצלח בשימוש עם מגבש MSCPR בעל נחיר הכניסה הרדיאלי.

יתרונות המערכת:

  • צריכת קיטור אפסית.

  • אין צורך במי קירור.

  • גמישות תפעולית.

Multiple Effect Evaporation

שימוש במערכת זו מקובל במקומות בהם יש קיטור בלחץ נמוך. נקיון הגבישים מתקבל ע"י שימוש ב"רגל מלח" ומערכת דילול (Purge).

המערכת ה"רב שלבית" היא הדרך הקלאסית והמקובלת במתקני איוד. הרעיון הוא די פשוט, השלב הראשון מחומם ע"י קיטור חי, השלבים הבאים מחוממים ע"י האדים החמים הנוצרים בשלב הקודם. ככל שנעשה שימוש ביותר שלבים ניתן להפחית את צריכת הקיטור הראשונית.

לא ניתן להוסיף שלבים באופן שרירותי מכיוון שהפרש הטמ"פ המקסימלי של מערכת הוא נתון. בשלב האיוד האחרון בו הטמ"פ הנמוכה ביותר תנאי הסביבה כגון מי קירור או טמ"פ האויר הם גורמים מגבילים, בשלב האיוד הראשון בו הטמ"פ הגבוהה ביותר קיימת הגבלה כתוצאה מלחץ הקיטור הקיים, התכן המכני וחומרי המבנה בהיבטי קורוזיה.

לאור האמור לעיל תכנון המערכת האופטימלית הוא שיקול בין צמצום צריכת האנרגיה ועלות ההקמה של המערכת. מלבד תכנון נכון של המערכת ומספר השלבים האופטימליים, חימום הקדם מהווה שיקול מרכזי. מערכות חימום מקדים מתוחכמות עושות את ההבדל בין מערכות סטנדרטיות לבין מערכות "קצה" (High End).

כדי להבטיח יעילות מערכת גבוהה בהיבטי צריכת האנרגיה הראשונית, הקיטור צריך להגיע בלחץ גבוהה כדי שניתן יהיה לנצל את האנרגיה גם ליצירת כח ע"י טורבינת קיטור או טורבינת קוגנרציה קיטור/גז. הכח מנוצל לחימום מערך האיוד ומגדיל את נצילות המערכת. במתקנים בהם ספיקות האיוד נמוכות ולא ניתן ליישם מערכות קוגנרציה הנצילות יכולה לעלות ע"י שימוש במערכות TVR (Thermal Vapor Recompression), מערכת איג'קטורים.

Capture4.PNG

Recrystallization

תהליך גיבוש מחדש של מלחים מביא ליצירת גבישים בעלי רמת נקיון גבוהה (Purity) ומשתמש במעט אנרגיה תרמית וכימיקלים.

בניגוד ל 2 התהליכים שתוארו קודם, תהליך זה מחייב הזנה של מלח מגובש. באופן עקרוני ניתן ליישם המסה קרה או המסה חמה של הגבישים, אנחנו נתאר את התהליך עם ההמסה החמה.

התמלחת הממוחזרת שאינה רוויה עוברת רוויה עם מלח מגובש בלחץ אטמוספרי ומוזנת במורד הזרם למערך של מגבשי בזק העובדים בלחצים שונים. עקב ירידת הטמ"פ בכל מגבש, מיים מתאיידים וכתוצאה מכך התמלחת תעבור לרוויה ויתחיל תהליך ההתגבשות. זרם הדילול (Purge) מהמגבש האחרון נשאב דרך עמודות חימום קדם (Mixing Condensers) בהם התמלחת הרוויה הקרה מתערבבת עם האדים החמים המגיעים מהמאיידים. לבסוף התוצר היוצא מהעמודות הוא תמלחת לא רוויה שעוברת למערך ההרוויה. איבודי החום במערכת מפוצים ע"י מאיצי חימום. הגדלת ניצולת משמעותית המערכת ניתן להשיג ע"י התקנת מערכת קוגנרציה בצורת טורבינת דיזל המנצלת את החום הנפלט לשימוש חוזר במאיצי החימום.

יתרונות התהליך:

  • מוצר נקי מאוד.

  • צריכת קיטור נמוכה.

  • צריכת כימיקלים נמוכה.

  • כמעט ולא נדרשים מים.

אלטרנטיבה מענינת היא שילוב שילוב של המערכת עם מערכת MVR.

Capture6.PNG

Cooling Crystallization

גיבוש קר ניתן ליישום כאשר גרדיאנט ההתמוססות של התמיסה עולה בחדות עם הירידה בטמ"פ או כאשר נדרש להמנע מאיוד סולבנט.

כתלות באפליקציה הספציפית, קירור בוואקום או קירור דופן, שהוא תהליך אטמוספרי, ניתנים ליישום.

במערכות הגיבוש בקירור וואקום, הרוויה מושגת ע"י איוד סולבנט וקירור תמיסת ההזנה (Mother Liquor). המגבשים מתוכננים כמאידיי בזק בדומה למאיידים המשמשים במערכות הגיבוש מחדש. הוואקום מיוצר ע"י איג'קטורים מיוחדים ומערכות עיבוי.

מצד שני במערכות גיבוש העובדות בקירור דופן הגיבוש הוא תוצאה של ירידת טמפרטורת התמיסה. מגבשי הקירור של אווטרם בקירור דופן מאופיינות בשליטה טובה על נקודת הרוויה המצמצמת את תופעות בניית החומר (Scaling), אפילו בטמ"פ נמוכות במיוחד. מערכות העובדות בטמ"פ של -10   ועד -20 מ"צ ייושמו בהצלחה ברחבי העולם.

שילוב מערכות השבת אנרגיה בקירור הופכות את התהליך לאטרקטיבי בהשוואה לפתרונות אחרים.

אפליקציות נפוצות:

  • סודיום סולפט.

  • אשלגן כלוריד/פוטאש ומגנזיום.

Capture7.PNG
evaplant3.JPG
evaplant2.JPG
evaplant1.JPG