Кристаллизационный способ опреснения соленой воды и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к опреснению морской, соленой, а также минерализованной сточной воды с помощью вымораживающего и кристаллогидратного методов и может быть использовано в вымораживающих и газогидратных установках . Изобретение позволяет повысить коэффициент извлечения пресной воды и примерно на 24% сократить массу сбрасываемого рассола. Образуют суспензию, состоящую из рассола (Р), жидкого агента (ЖА) и кристаллов (К), отделяют ЖА и часть Р от К и рециркулируют ЖА на стадию образования К, отделяют и отмывают К от оставшегося Р перед плавлением К, при этом исходную соленую воду смепшвают с К и оставшимся Р перед отмывкой К от Р. Р выводят из цикла после разделения суспензии, отделяя его от рециркулирующего ЖА. Установка состоит из кристаллизатора, разделителя, промывочной колонны, плавителя и смесителя . 2 с., 3 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л со 00 to со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 28299 А1 (51)4 С 02 Р 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4033124/31-26 (22) 04 .03.86 (46) 07.08.87. Бюл, У 29 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) Э.А.Бакум (53) 628.165(088.8) (56) Schroeder P.S. et al. Freezing

Processes — the Standard of the Futu e Desalination. 1977, 21, 135. (54) .КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ СПОСОБ OIIPECНЕНИЯ СОЛЕНОЙ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к опреснению морской, соленой, а также минерализованной сточной воды с помощью вымораживающего и кристаллогидратного методов и может быть использовано в вымораживающих и газогидратных установках. Изобретение .позволяет повысить коэффициент извлечения пресной воды и примерно на 24Х сократить массу сбрасываемого рассола. Образуют суспензию, состоящую из рассола (P), жидкого агента (ЖА) и кристаллов (К), отделяют ЖА и часть P от К и рециркулируют ЖА на стадию образования К, отделяют и отмывают К от оставшегося

P перед плавлением К, при этом исходную соленую воду смешивают с К и оставшимся P перед отмывкой К от P. P выводят из цикла после разделения суспензии, отделяя его от фециркулирующего ЖА. Установка состоит из кристаллиэатора, разделителя, промыночной колонны, плавителя и смесителя. 2 с., 3 s.ï. ф-лы, 1 an.

28299

45.

1 13

Изобретение относится к опреснению морской, соленой, а также минерализованной сточной воды с помощью вымораживающего и кристаллогидратного методов и может быть использовано в вымораживающих и газогидратных установках.

Цель изобретения — повышение коэффициента извлечения пресной воды.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (для примера рассматривают кристаллогидратный цикл опреснения соленого раствора

NaC1 с использованием в качестве гидратообразующего агента R-12).

В зоне образования кристаллов проводят контактирование соленой воды с жидким гидратообразующим агентом при условиях образования газовых гидратов. Так как в состав гидратов входит пресная вода, то концентрация рассола повышается вплоть до 11% солей.

Часть агента входит в состав гидратов, а часть испаряется, производя холодильное действие, для поддержания температуры в кристаллизаторе 275-276 К (на 1-1,5 К ниже равновесной температуры гидратообразования R-12, в системе рассол с концентрацией 11% NaC1) после чего его сжимают и направляют на конденсацию, Суспензию, состоящую из кристаллов газогидратов, непрореагирующего жидкого агента и рассола с концентрацией 11% NaC1 под давлением 560 кПа направляют на стадию обогащения ее твердой фазой,, O например в отстойник, где производят отделение жидкого агента и части рас" сола от суспензии и рециркуляцию их на образование кристаллов. Часть рассола выводят из цикла.

Суспензию обогащенную по твердой фазе и состоящую на 25% из кристаллов и 75% рассола, направляют в зону смешения, где смешивают с исходной соленой водой с содержанием солей

2% NaC1. В результате смешения концентрация рассола в суспенэии понижается до 9% NaC1, а суспензия становится менее обогащенной по твердой фазе.. Часть рассола отделяют и рециркулируют в зону образования кристаллов, а суспензию, состоящую иэ 2025% кристаллов и 80-75% рассола с концентрацией 9% NaC1 направляют на отделение и отмывку кристаллов от оставшегося рассола путем вытеснения его опресненной водой. Отмытые от рассольной пленки кристаллы направляют в зону плавления., где в результате подвода тепла конденсации сжатых паров агента проводят разложение гидратов при 287-288 К и давлении 490 кПа на опресненную воду и жидкий гидратообразующий агент.

Жидкий агент, полученный в результате конденсации паров и разложения гидратов, отделяют от опресненной воды и рециркулируют в зону образования гидратов, а опресненную воду делят на два потока — один направляют в зону промывки гидратов от рассольной пленки, а другой выводят потребителю. Затем цикл повторяют.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка состоит из кристаллизатора 1, разделитеЛя 2, соединенного трубопроводом 3 со смесителем 4, причем трубопровод 3 введен выше середины высоты смесителя, промывочной колонны 5, в средней части которой расположен карман 6 с фильтрующей сеткой 7, а верхняя часть имеет накопитель 8 суспензии и снабжена скрепе- ром 9 с приводом 10, плавителя 11, имеющего поддерживающую решетку 12 и емкость 13, насосов 14 и 15.

Разделитель 2 имеет трубопровод 16 с фильтром 17, а трубопроводом 18 соединен с кристаллизатором 1, который соединен трубопроводом 19 со смесителем 4, трубопроводом 20 — с карманом 6 промывочной колонны 5, трубопроводом с вентилем 21 — с емкостью

13, Емкость 13 имеет трубопровод 22 вывода опресненной воды и через насос 15 соединена с верхней частью промывочной колонны 5.

Накопитель 8 суспенэии соединен трубопроводом 23 с плавителем 11.

Смеситель 4 снабжен трубопроводом 24 подачи исходной воды, а трубопроводом 25 соединен с нижней частью промывочной колонны 5.

Установка снабжена также холодильным контуром, состоящим иэ компрессоров 26 и 27, конденсатора 28 и трубопроводов 29-31.

Установка работает следующим образом (для примера рассматривают работу установки пфи опреснении соленой воды с концентрацией 2% NaC1 и использовании замораживающего агента

R-114) з 1328299

25, да гидротранспортом подается по тру30 разделение жидкости под действием

35 разности плотностей (y о 1000 кг/м

3 р -1500 кг/м ). Яидкии агент через дроссельный вентиль 21 направляют в кристаллизатор I, а опресненную воду делят на два потока вЂ, один по трубопроводу 22 выводят потребителю, а другой насосом 15 направляют вновь в промывочную колонну. Теплота кристаллизации отводится эа счет кипения жидкого холодильного агента, пары кото45 рого отсасываются компрессором 26, сжимаются им и направляются в плави» тель, где они конденсируются, отдавая тепло для плавления кристаллов.

Избыток паров агента, наличие кото50 рых обусловлено тепловым небалансом вследствие необратимостей и покрытия теплопритоков, сжимается компрессором 27 и конденсируется в конденсаторе 28, откуда сжиженный агент рециркулирует в кристаллизатор 1 по трубопроводу 31.

Преимущество предлагаемого способа и установки для его осуществления по сравнению с известными эаключаетВ кристаллизаторе I соленый рас— твор охлаждают до температуры „ 263,5264 К за счет кипения холодильного агента, контактирующего с ним, в результате чег8 образуются кристаллы льда, а концентрация рассола повышается до 11,67X NAACP.. Суспензию (рассол, жидкий агент и кристаллы льда) насосом 14, который повышает давление от,- 50 до 170 кПа, направляют в разделитель 2, где производят отделение от суспензии части рассола и жидкого агента, рециркулирующих по трубопроводу 18 в кристаллизатор 1. Отделение проводят под действием разности плотностей (р р 1080 кг/м

g „.„ 1560 кг/м, р „ 917 кг/Mз).

Часть рассола 0,2017 кг/кг опресненной воды с концентрацией - 11,6Х соли отбирают через фильтр 17, препятствующий попаданию кристаллов льда, и по трубопроводу 16 выводят из установки для дальнейшей переработки. 0ставшийся рассол в количестве 3,15 кг/кг опресненной воды и кристаллы льда по трубопроводу 3 подают в смеситель 4. Трубопровод 3 вводят так, что верхний конец его находится выше уровня заполнения суспензией смесителя 4, что препятствует рециркуляции (перетеканию) жидкости из смесителя вновь в разделитель 3, т.е. создаются условия для одностороннего движения разделитель смеситель (это может достигаться и с помощью любого другого технического решения и необходимо для препятствия снижения концентрации рассола в раэделителе, т.е. разбавления его менее концентрированным рассолом).

В смеситель 4 вводят исходную соленую воду с концентрацией - 27 NaC1 в количестве 1,2017 кг/кг опресненной воды. Для выравнивания концентрации полученного рассола после смешения двух потоков ввод исходной соленой воды выполнен тангенциально, что способствует перемешиванию суспензии.

Концентрация рассола в суспензии после смешения понижается и принимает значение 97, как в известном устройстве.

Часть рассола в количестве

-0,1517 кг/кг опресненной воды по трубопроводу 19 направляют в кристаллизатор, а основную часть рассола 4,2 кг/кг опресненной воды и кристаллы льда по трубопроводу 25 подают

20 в нижнюю часть промывочной колонны, в которой под действием перепада давления по высоте суспензия движется вверх. В средней части колонны происходит осушение кристаллов вследствие дренажа рассола в карман 6 через фильтрующую сетку 7, откуда по трубопроводу 20 рассол рециркулирует в крист аллиз атор 1 .

В верхнюю часть колонны насосом

15 подают опресненную воду под давлением 150 кПа, которая вытесняет рассол, производя отмывку кристаллов от рассольной пленки. Небольшая часть опресненной воды (по массе 5-10Х от массы кристаллов) теряется при промывке, попадает через фильтрующую сетку

7 в карман 6, понижая концентрацию рассола, рециркулирующего по трубопроводу 20, до 8,89Х. Основная часть опресненной воды вместе с кристаллами, разрыхленными скрепером 9, попадает в накопитель 8 суспензии, откубопроводу 23 в плавитель 11, где эа счет теплоты конденсации паров агента, подаваемых по трубопроводу 29, лед плавится ° Жидкая фаза (опресненная вода и жидкий агент) попадает в емкость

13, а кристаллы задерживаются поддерживающей решеткой 12 до полного плавления. В емкости 13 производят

1328299

Составитель А.Давыдян

Техред М.Ходаннч Корректор А.Тяско

Редактор Н.Гунько

Заказ 3446/25

Тираж 850 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся в том, что при сохранении практически неизменными условий работы промывочной колонны удается повысить коэффициент извлечения опресненной воды, с 79,42 до 84,87Х; т.е. производить более полную переработку соленой воды, повышая концентрацию сбрасываемого рассола с 9 до 11,67Х, а это ведет к сокращению массы сбрасываемого рассола, который в дальней- 10 шем требует утилизации с 0,2213 до

0,1678 кг на каждый килограмм исходного раствора, т.е. примерно на 24%.

Формула изобретения 15

1. Кристаллизационный способ опреснения соленой воды, включающий контактирование ее с агентом и образование суспензии из рассола, жидко- 20

ro агента и кристаллов, отделение жидкого агента и части рассола от кристаллов, рециркуляцию жидкого агента и части рассола на стадию образования кристаллов, отделение и 25 отмывку кристаллов от оставшегося рассола перед их плавлением, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, исходную соленую 30 воду смешивают с кристаллами и оставшимся рассолом перед отделением и отмывкой кристаллов от рассола.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющийся тем, что рассол выводят из цикла после разделения суспензии, отделяя его от рециркулирующего жидкого агента.

3. Установка для опреснения соленой воды, состоящая из кристаллизатора, разделителя, промывочной колонны, плавителя и трубопроводов ввода и вывода воды, рассола, суспензии и агента, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, она снабжена сообщенным с разделителем смесителем, соединенным по рассолу с кристаллизатором, по суспензии — с промывочной колонной, при этом трубопровод ввода исходной соленой воды присоединен к смесителю.

4. Установка по п.3, о т л,ич а ю щ а я с я тем, что разделитель снабжен трубопроводом с фильтром для сброса рассола.

5, Установка по п.3 о т л и ч а ющ а я с я тем, что трубопровод ввода исходной соленой воды расположен тангенциально относительно корпуса смесителя.