Кристаллогидратная установка для обессоливания воды

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ997715

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,2 2. 78 (21) 2692227/23-26 ф У) М К 3 с присоединением заявки ¹

В 0i Р 9/00 С 02 F 1/22

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий ° (23) Приоритет

j$3) УДК 66.048 (088.8) Опубликовано 230283. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания.230283

Рхие тйЬ-,, I (72) Авторы изобретения

Ю. П.Денисов и Л. Ф . Смирнов

Фиэнко-химический институт AH Украинской (71) Заявитель (54 ) КРИСТАЛЛОГИДРАТНАЯ УСТАНОВКА

ДЛЯ OBECCOJJH BAH HSI ВОДИ

Изобретение относИтся к опреснению морских.и минералиэованных вод, в том числе промыыпенных сточных вод. с помощью кристаллогидратного цикла и может быть использовано для обессоливания воды путем утилизации низкопотенциального тепла, например, горячей воды, или пара, отработавшего в цехах предприятий металлургической,.химической и других отраслях промышленности, Известна установка для опреснения воды путем образования кристаллогидратов, включающая кристаллизатор с теплообменником, сепаратор для отделения и промывки кристаллогидратов от рассола, плавитель кристаллогидратов-и насосно-компрессорнОе оборудование., работа которой основана на способности некоторых холодильных агентов образовывать с водой при ох- лаждении кристаллогидраты. Образование кристаллогидратов происходит в кристаллизаторе при контакте гидратообраэующего холодильного агента с водой, откуда кристаллогидратная суспензия поступает в сепарационно-промывочную колонну. Промытые кристалло" гидраты плавят в плавителе с образо2 ванием пресной. воды и регенерированного хладогента tl) .

Недостатком известной установки является снижение эффективности pa6o" ты кристаллизатора при повышении степени концентрирования раствора в такой одноступенчатой установке, а так- же высокие затраты электроэнергии на привод основного и вспомогательного компрессоров, используемых для сжатия холодильного агента.

Целью изобретения является интенсификация процесса обессоливания за счет использования тепла гидратообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в кристаллогидратной установке, включающей кристаллизатор с теплообменником, сепаратор для отделений и промывки кристаллогидратов от рас- сола, плавитель кристаллогидратов и вакуумирующее устройство, теплообменник кристаллизатора соединен с вакуумирующим устройством, при этом

2 вакуумирующее устройство выполнено в виде эжектора.

На чертеже показана схема установ. ки.

Установка содержит кристаллиэатор

З0 -1, на наружной поверхности которого 997715 смонтированы теплообменник 2 с дроссельным вентилем 3, соединенным с источником исходной воды. Выход теплообменника соединен через насос 4 с полостью кристаллизатора 1. Нижняя часть полости кристаллиэатора 1 связана насосом 5 с донной частью сепара5 тора 6 колонного типа, имеющего кольцевой карман 7, ограниченный от внут ренней полости кристаллизатора 1 и через вентиль 8 со сливом рассола.

В верхней части сепаратора 6 на уров. не склиза 9, соединяющего сепаратор б с плавителем 10, смонтирован скре пер 11. Плавитель 10, над которым сверху расположен паровой котел 12, а снизу — отстойник 13, окружен примыкающим к нему теплообменником 14, вход которого соединен с котлом 12, а выход — с насосом 15. При этом в котле 12 смонтированы разбрыэгивате" ли 16 горячей воды, связанные с ее источником через дросселирующий вентиль 17, а полость плавителя 10 сообщается отверстием 18 с отстойником

13.. Донная часть последнего связана через дроссельный вентиль. 19 с поло- 25 стью кристаллиэатора 1, а его верхняя часть через вентиль 20 соединена с потребителем пресной воды и через насос 21 — с верхней частью сепаратора б, Установка содержит двухсту- 30 пенчатый паровой эжектор. Полость всасывания его первой ступени 22 соединена с полостью теплообменника 2, Вход первой ступени через вентиль 23 соединен с паРовым котлом 12, а вы- 35 ход — с полостью всасывания второй ступени 24, вход которой непосредственно связан с котлом 12, а выход с водоохлаждаемым конденсатором 25, связанным с потребителем пресной во- 4О ды и вакуум-насосом 26, Установка работает следующим образом.

Исходная соленая вода через дроссельный вентиль 3 поступает в полость теплообменника 2 кристаллиэатора 1, в которой с помощью парового эх;ектора состоящего из двух ступеней 22 и 24, поддерживают вакуум на уровне

0,5-1 кПа, Испаряясь, исходная вода охлаждается до температуры 273 50

278 К, при которой осуществляется дальнейшее испарение исходной воды, в результате поглощения тепла гидратообразования из кристаллизатора через поверхность теплообменника. 55

Исходный раствор, предварительно сконцентрированный в теплообменнике

2, смешивают при помощи насоса 4 с рециркулирующим из кармана 7 рассолом и направляют в кристаллизатор 1, в котором контактируют с гидратообразующим агентом. Кристаллогидратную суспенэию, полученную в кристаллиэаторе, подают насосом 5 в сепаратор 6

В сепараторе рассол просачивается через фильтрационную решетку в карман 7, откуда его большую часть после предварительного смешения с исходным раствором возвращают в кристаллизатор 1, а меньшую часть через вентиль

8 выводят из установки. Отделенные от рассола гидраты, поднимаясь выше фильтрационной решетки, промываются от поверхностной рассольной пленки пресной промывочной водой, поступающей из насоса 21 и фильтрующей через гидратный слой как через пористый поршень ° Промытые кристаллы скрепером 11 сбрасывают по склиэу 9 в плавитель 10. В последнем при подводе в теплообменник 14 горячей воды кристаллогидраты плавятся с образованием жидкого агента и пресной воды, посту. пающих через отверстие 18 в отстойник 13, Из нижней части последнего жидкий агент после дросселирования в вентиле 19 возвращают в кристаллизатор 1. Часть полученной пресной воды иэ верхней части отстойника 13 подают насосом 21 в верхнюю часть сепаратора 5, где ее используют для промывки кристаллогидратов, а другую часть через вентиль 20 направляют потребителю.

В качестве источника рабочего пара, потребляемого первой и второй ступенями 22 и 24 парового эжектора, в установке используют горячую воду с температурой 333 К и выше,,из которой в паровом котле 12 вырабатывают при помощи разбрызгивателей пар.

Меньшую часть пара направляют в первую ступень 22 для отсоса водяного пара из теплообменника 2 и сжатия его до промежуточного давления, равного примерно 2 мкПа, а большую часть пара направляют во вторую ступень 24 парового эжектора для сжатия паровой смеси, выходящей из ступени 22, до давления конденсации в конденсаторе

25, равного 2,5-3 кПа, в зависимости от температуры охлаждающей воды.

Неконденсирующиеся газы удаляют иэ конденсатора 25 при помощи вакуумнасоса 26. Горячую воду, охлажденную в котле 12 в результате частичного испарения, направляют в теплообмен" ник 14, откуда ее выводят с помощью насоса 15.

В качестве примера работы рассмат. риваемой кристаллогидратной установки приводится следующий вариант.

Исходная вода с солесодержанием

9,26% NaC1 и температурой 288 К через дроссельный вентиль 3 поступает в количестве 20,05 т/ч в теплообменник 2. В последнем первая ступень 22 парового эжектора создает вакуум, равный 0,72 кПа, под действием которого исходная вода закипает. Во время кипения 2,35 т/ч воды испаряется, что происходит при снижении ее температуры до 276 К и поглощении ею час997715 ти теплоты гидратообразования, имеющего место в кристаллизаторе 1 при температуре 281 К и давлении 445 кПа с использованием хлора в качестве гидратообразующего агента.

Исходный раствор, предварительно сконцентрированный в теплообменнике 2 до 11,43% NaC1, смешивают при помо-. щи насоса 4.с частью рассола из кармана 7 в количестве 87,5 т/ч и с солесодержанием 26,2% NaC1. Полученную смесь с солесодержанием 23,7% NaC1 подают на концентрирование гидратообраэованием в кристаллизатор 1, в. котором ее вводят в контакт, при пе10 ремешивании с гидратообраэующим аген- 5 том. Кристаллогидратную суспензию, полученную в кристаллизаторе 1 и сос. тавленную из кристаллогидратов, в количестве 15,63 т/ч и рассола в количестве 94,5 т/ч,.имеющего концентрацию 26,3% NaC1, подают насосом 5 в сепаратор б. В сепараторе рассол в количестве 95 т/ч и концентрацией

26,2% NaC1 просачивается через фильт рационную решетку в карман 7, откуда его большую часть после предварительного смешения с исходным раствором возвращают в кристаллизатор 1-, а меньшую часть в количестве 7,7 т/ч через вентиль 8 выводят из установки.

Отделенные от рассола гидраты, поднимаясь выше фильтрационной решетки,,промываются от поверхностной рассольной пленки пресной промывочной водой, поступающей из насоса 21. Промытые кристаллы скрепером 11 сбрасывают по 35 склизу 9 в плавитель 10. В последнем при подводе в теплообменник 14 воды ю с температурой 50-60 С кристаллогидраты плавятся с образованием жидкого агента в количестве 4,89 т/ч и прес- 4О ной воды в количестве 10 т/ч, поступающих через отверстие 18 в отстойник 13, Из нижней части последнего жидкий агент после дросселирования в вентиле 19 возвращают в кристалли- 45 затор 1. Часть полученной пресной воды из верхней части отстойника 13 подают насосом 21 в верхнюю часть сепаратора. б, где ее используют для промывки кристаллогидратов, а другую часть через вентиль 20 направляют потребителю.

В качестве источника рабочего пара, потребляемого первой и второй ступенями 22 и 24 парового эжектора, в установке используют воду с температурой 333 К и выше, из которой в паровом котле 12 вырабатывают при помощи разбрйзгивателей 16 пар в количестве 13,57 т/ч, из которого

3,1 т/ч направляют в первую -ступень

22 для отсоса водяного пара в количестве 2,35 т/ч из теплообменника 2 и сжатия его до 1,4 кПа. Другую часть пара в количестве 10,47 т/ч направляют во вторую ступень 24 для сжатия паровой смеси, выходящей иэ ступени

22, до давления 2,8 кПа. Смесь рабочего и эжектируемого пара иэ ступени

22 в количестве 15,92 т/ч направляк т в конденсатор 25 для конденсации с помощью охлаждающей воды. Неконденсирующиеся газы удаляют из конденсатора

25 при помощи вакуум-насоса 26. Горячую воду, охлажденную в котле 12 в результате частичного испарения, направляют в теплообменник 14, откуда ее выводят с помощью насоса 15.

Суммарное количество пресной воды, вырабатываемой в прессах испарения и гидратообразования, составляет

12,35 т/ч.

При работе той же установки в режиме опреснения, т.е. при снижении конечной концентрации раствора, удельный расход рабочего пара уменьшается в результате снижения необходимой степени сжатия эжектируемого пара.

Так, при снижении конечнойьконцентрации раствора в 2 раза с 26% NaCl до

13% удельный расход рабочего пара уменьшится в 3-3 5 раза.

Предлагаемая кристаллогидратная установка дает возможность использовать тепло гидратообразования для частичного испарения исходной воды вод вакуумом в полости теплообменника кристаллизатора, повышает степень концентрирования раствора и соответственно выход пресной воды при той же нагрузке на кристаллизатор. При этом утилизация низкопотенциального тепла, например, горячей воды или пара, отработавшего в цехах предприятий с помощью вакуумирующего устройства кристаллогидратной установки, выполненного в виде эжектора, улучшает экономику процесса обессоливания минерализованных вод.

Формула изобретения

1, Кристаллогидратная установка для обессоливания воды, включающая кристаллизатор с теплообменником, сепаратор для отделения и промывки кристаллогидратов от рассола, плавитель кристаллогидратов и вакуумирующее устройство, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса обессоливания за счет использования тепла гидратообраэования, вакуумирующее устройство соединено с теплообменником.

2. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что вакуумирующее устройство выполнено в виде эжектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гельперин Н.И. Носов Г.A. Основы техники кристаллизации рааплавов ° Химия, .1975, с ° 294-296.

Составитель А.Рыбинский

Редактор Н.Гунько Техред Т.Фанта Коррек тор H. Шулла

Заказ 991/5 Тираж б86 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент,. r,Ó>õroðoä, ул.Проектная 4