Способ опреснения воды и установка для его осуществления

 

1. Способ опреснения воды, включающий двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов из гидратообразующего агента и исходной воды, отделение, промывку и плавление кристаллогидратов , подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллогидратов. отличающийся тем. что, с целью повышения коэадициента извлечения пресной воды, суспензию после первой ступени кристаллизации разделяют на paccoJi с кристаллогидратами и х идкий агент, который затем подают на вторую ступень кристаллизации , причем плавление кристаллогидратов осуществляют в области существования перегретых паров с образованием пресной воды и газообразного агента. J/-5 295 297 239

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ бР0

28> 285 287 289 2. .РЗ

ТК

Фие. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3477763/23-26 (22) 28.07.82 (46) 15 06.84. Бюл. Р 22 (72) В.П.Алексеев, Э.A.Áàêóì, Ф.С.Желязко, t0.М.СаАонов, Ю.И.Головлев и В.П.Горшков (71 1 Одесский технологический институт холодильной промышленности и

Всесоюзный научно-исследовательский проектный институт серной промышленности (53) 663.635(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 487021, кл. С 02 F 5/00., 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 755755, кл. С 02 F 1/00, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 1006387, кл. С 02 F 5/00, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУ(цЕСТВЛЕНИЯ.

808 Аз

3(5g С 02 F 5/02, В 01 D 9/02 (57) 1. Способ опреснения воды, включающий двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов из гидратообразующего агента и исходной .воды. отделение, промывкч и плавление кристаллогидратов,подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллогидратов. о т л и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды. суспензию после первой ступени кристаллизации разделяют на рассол с кристаллогидратами и жидкий агент, который затем подают на вторую ступень кристаллизации, причем плавление кристаллоС гидратов осуществляют в области су- щ ществования перегретых паров с образованием пресной воды и газообразного агента.

1097567

2. Установка для опреснения воды, включающая основной и дополнительный кристаллизаторы, промывочную колонну, плавитель кристаллогидратов, связанный с отстойником, эжектор, отделитель рассола и патрубки, ввода. и вывода суспензии, рассола, жидкого и газообразного агентов, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, она снабжеИзобретение относйтся к опресне нию морской и минерализованной воды с помощью кристаллогидратного метода и может быть .использовано в теплоиспользующих газгидратных опреснителях.

Известен теплоиспользующий кристаллогидратный способ опреснения воды с использованием в качестве гидратообразующего агента веществ с температурой верхней инвариантной точки, превышающей температуру окружающей среды, теплоту гидратообразования в котором отводят в окружа- ющую среду, а для плавления гидратов на воду и жидкий агент используют низкопотенциальное тепло с 313-323 К (1) .

Известна установка для осуществле. ния данного способа, включающая кристаллизатор, промывочную колонну, плавитель газовых гидратсз и отстойник жидкого агента от воды. В качестве гидратообразующих агентов могут быть использованы метил; xsioрид, хлор, сероводород. Этот цикл безкомпрессорный и не требует использования холодильного оборудования, что значительно упрощает про- . цесс, а использование низкопотенциального, часто бросового, тепла вместо электроэнергии улучшает структуру энергопотребления, что повышает экономичность процесса (1) .

Недостатком данного способа и установки для его осуществления яв ляется невысокий коэффициент извлечения пресной воды.

Известен способ опреснения воды оутем образования газовых гидратов в их плавления в состоянии влажного аара, имеющего степень сухости 0,6O,9,,â котором выделенный газообразФФ агент подвергают адиабатному рас. ирению (2) .

Однако известный способ характери-, зуется недостаточно высоким коэффициентом извлечения пресной воды. на разделителем рассологидратной суспензии и жидкого агента с патру ками ввода и вывода суспенэии и жидкого агента, при этом патрубок ввода суспензии разделителя соединен с основным и дополнительным кристаллизаторами, патрубок вывода суспензии разделителя — с промывочной колонной, а патрубок вывода жидкого агента - с дополнительным кристаллизатором.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ опреснения воды с помощью кристаллогидратного теплоиспользующего цикла путем двухступенчатой кристаллизации газозых гидратов из гидратообразующего агента и исходной воды так, что пар после испарения агента во второй ступени кристаллизации направляют в первую ступень, повышая его давление инжекцией газообразным агентом, образовавшимся после. плавления гидратов, отделения и промывки от рассола кристаллогидратов и их плавление, подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллогидратов (31.

Известна установка для осуществления данного способа, включающая основной и дополнительный кристалли20 заторы, промывочную колонну, .плавитель кристаллогидратов, связанный с отстойником, эжектор, отделитель рассола и патрубки ввода и вывода суспенэии, рассола, жидкого и га25 зообразного агента (3) .

Недостатком данного способа и установки для его осуществления является невысокий коэффициент извлечения пресной воды, что приводит

3Q к недоопреснению рассола и выводу его из опреснителя с небольшим солесодержанием.

Цель изобретения — повышение коэффициента извлечения пресной воды.

35 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов иэ гидратообразующего агента и исходной воды, QT40 деление, промывку и плавление кристаллогидратов, подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллогидратов, суспенэию после первой ступени кристаллизации раз45 деляют на рассол с кристаллогидратами и жидкий агент, который затем подают на вторую кристаллизацию, 1097567 причем плавление кристаллогидратов осуществляют в области существования перегретых паров с образованием пресной воды и газообразного агента.

Установка для осуществления предлагаемого способа, включающая основ5 ной и дополнительный кристаллизаторы, промывочную колонну, плавитель кристаллогидратов, связанный с отстойником, эжектор, отделитель рассола и патрубки ввода и вывода суспензии, рассола, жидкого и газообразного агентов, снабжена разделителем рассологидратной суспензии и жидкого агента с патрубками ввода и вывода суспензии и жидкого аген-15 та, при этом патрубок ввода суспенэии разделителя соединен с основнь1м и дополнительным кристаллизаторами, патрубок вывода суспензии разделителя — с промывочной колонной, а патру-20 бок вывода жидкого агента — с дополнительным кристаллизатором.

На фиг.1 показан цикл теплоиспользующего опреснителя на фазовой диаграмме давление - температура (c ис- 25 пользованием в качестве гидратообразующего агента — метилхлорида) на. фиг.2 — схема установки.

В диаграмме (фиг.1 ) линия Š— F кривая упругости (насыщения) агента, линии КМ, К, М,, К М, К М q — равновесные кривые гидратообразования в пресной воде, 3,92, 5,51 и 9,26%ного растворах ИаС1 соответственно.

В области 1, ограниченной К ВИТIсуществует жидкий агент и газовый гидрат, в области П, ограниченной

СВИТЧ, существует газообразный агент и гидрат; в области Ш, ограниченной М ВИТŠ— газообразный агент и вода; в области П, ограниченной

КВИТŠ— жидкий агент и вода.

Из фиг.1 видно, что по прототипу коэффициент извлечения опреснителя

0,65, т.е. концентрация сбросного рассола 5,51% NaC1, по предложенному 45 способу коэффициент извлечения теплоиспользующего опреснителя 0,8, т.е. концентрация сбросного рассола

9,26%-. ного NaC1.

Установка для осуществления спо- 50 соба состоит иэ основного 1 и допол-. нительного 2 кристаллизаторов.,промы вочной колонны 3, плавителя 4 с канлеотбойником 5, эжектора б, насосов

7-10, отделителя 11 рассола, дегаза- 55 тора 12, деаэратора 13 и разделителя

14 суспензии. Основной кристаллиэатор 1 и плавитель 4 имеют встроенные теплообменники 15 и 16; Эжектор 6 соединен рабочей полостью с плавите- 60 лем 4 вышЕ каплеотбойника 5, выходной полостью - с основным кристаллизатором 1, а приемной - с дополнительным кристаллизатором 2. Разделитель 14 суспензии соединен через насос 7 с выходом иэ основного кристаллизатора 1, через насос 8 и отделитель 11 рассола — с выходом из дополнительного кристаллизатора 2, через дроссельный вентиль 17 — с дополнительным кристаллизатором 2 и трубопроводом 18 — с нижней частью промывочной колонны 3, средняя часть которой имеет карман с Фильтруищей сеткой 19, который соединен трубопроводом 20 с основным кристаллиэатором 1 и трубопроводом 21 с дополнительным кристаллизатором 2. Нижняя часть плавителя 4 соединена с трубопроводом 22 вывода пресной воды из установки через дегазатор 12 и трубопроводом 23 через насос 9 с верхней частью промывочной колонны.

В верхней части промывочной колонны, соединенной с плавителем 4 трубопроводом 24, расположен скрепер 25.

Установка работает следующим о6разом (для примера рассмотрена работа установки на метилхлориде, так же как и в прототипе .

Исходный раствор с концентрацией

2%-ного ИаС1 через деазратор 13, в котором из него удаляют растворенные газы, под давлением 420 кПа подают насосом 10 в кристаллизатор 1, в котором он контактирует с агентом, подаваемым из выходной полости эжектор б. При перемешивании газообразный агент охлаждается до 288,2 К и часть его конденсируется, а другая часть образует кристаллогидраты при

288,8 К. Теплота конденсации агента и теплота гидратообразования QTHQдится водой с 283К, циркулирцющей через змеевик теплообменника 15. Суспензию (смесь 10% по массе гидратов, жидкий агент и рассол насосом

7 направляют в разделитель 14 суспензии, в качестве которого может служить гидроциклон, либо в отстойник, предварительно смешивая с суспензией (рассол и гидраты газа), подаваемой насосом 8 из кристаллиэатора 2. В разделителе 14 суспензии

14 производят разделение суспенэии на два потока: один — жидкий агент через дроссельный вентиль 17 направляют в дополнительный кристаллизатор 2, а другой — рассол и гидраты газа, по трубопроводу 18 направляют в нижнюю часть промывочной колонны 3 под давлением 675 кПа.В промывочной колонне гидраты газа отделяют от рассола при помощи Фильтрующей сетки 19, а затем промывают от поверхностной рассольной пленки путем противоточной Фильтрации пресной промывочной воды через движущийся вверх гидратный слой, как через пористый поршень. Промытые кристаллы скрепером

25 разрыхляют и.rio трубопроводу 24 подают в плавитель 4, в котором

1097567

Que.2 они вследствие подвода низкопотенциального тепла сначала изобарически нагреваются. до 300,5 К, а затем плавятся с образованием пресной воды.и газообразного агента. Пресную воду выводят иэ нижней части плавителя и разделяют на два потока. Один поток представляет продуктовую пресную воду и по трубопроводу 22 через дегазатор 12 ее выводят из установки, другой . — насосом 9 подают в верх- П нюю часть промывочной колонны 3 для промывки. Рассол, отделенный в промывочной колонне 3 от кристаллов, направляют на рециркуляцию: одну часть его смешивают с исходной соленой во- 15 дой в кристаллизаторе 1, а часть по трубопроводу 21 направляют в донолнительный кристаллиэатор 2, в котором его смешивают с жидким агентом, подаваемым через дроссельный вен- 20 тиль 17 из разделителя 14, и при перемешивании они образуют кристаллогидраты при 285,9 К и давлении

375 кПа. Теплота гидратообразования отводится кипящим жидким агентом, в результате чего образуется газообразный агент, часть которого образует гидраты, повышая концентрацию раствора до 9,26Ъ-ного NaC1 °

Кристаллогидратную суспензию из З0 дополнительного кристаллизатора

2 подают в отделитель 11 рассола, в котором из нее отделяют часть рассола, сбрасываемого из установки через дегазатор 12, а смесь рассола и гидратов газа насосом 8 подают в разделитель 14 суспензии.

Другую часть газообразного агента с верхней части дополнительного кристаллизатора 2 иижектируют агентом высокого давления после плавителя 4 в эжектор 6, который повышает его давление до" 420 кПа и направляет в кристаллизатор 1.

Преимуществом предложенного способа и установки для его осуществле-. ния по сравнению с прототипом является то, что несмотря на повышение расхода низкопотенциального тепла (дешевого, часто бросового) коэФфициент извлечения пресной воды теплоиспользующей кристаллогидратной установки повышается с 0,65 — 0,80, при солесодержании исходного рассола 2%-ного иаС1, а это означает, что концентрация сбросного рассола увеличивается с 5,51 — 9,26%-ного

НаС1 (учитывая интересы охраны окружающей среды концентрации сбросного рассола должна быть максимальна, что бы обеспечить утилизацию, либо обезвреживание сбрасываемых рассолов из установки) . Кроме того, снижаются объемы аппаратов деаэрации исходного раствора на 18,ЛЪ и дегазации сбросного рассола на 51,8%.

ВНИИПИ Заказ 4132!18

Тираж 867 . Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4