Кристаллизационный способ опреснения минерализованных вод

 

Изобретение касается опреснения морской, соленой, а также минерализованных сточных вод с помощью вымораживающего и кристаллогидратного методов,может быть использовано в кристаллизационных установках и позволяет повысить эффективность путем повышения коэффициента извлечения опресненной воды. Образует кристаллорассольную суспензию, которую обогащают и транспортируют на смещение с минерализованной водой, используя газообразный агент с последующими промывкой и плавлением кристаллов с образованием опресненной воды. Установка содержит кристаллизатор, разделитель, смеситель, промывочную колонну и плавитель. 1 ил.

(19) (111 (gI)g С 02 F 1/22

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4442062/31-26 (22) 15.05.88 (46) 23 07«90 Бюл !(« 27 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) Э,А,Бакум (53) 628.165(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ь- 1328299, кл. С 02 F 1/22, 1986, (54) КРИСТАПЛИЗАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ МИНЕРАПИЗОВАННЫХ ВОД (57) Изобретение касается опреснения морской, соленой, а также минерализованных сточных вод с помощью вымоИзобретение относится к опреснению морской, соленой, а также минерализованной сточных вод с помощью вымораживающего и кристаллогидратного методов и может быть использовано в кристаллизационных установках, Цель изобретения — повышение эффективности процесса путем повышения коэффициента извлечения пресной воды.

На чертеже изображена схема установкч для реализации способа, Установка состоит из кристаллиэатора 1, разделителя 2, соединенного трубопроводом 3 со смесителем 4,причем трубопровод 3 введен выше середины смесителя, промывочной колонны

5, в средней части которой расположен карман 6 с фильтрующей сеткой

7, а верхняя часть имеет накопитель

8 суспензии и снабжена скрепером

9 " приводом 10 плавителя 11, имеющего поддерживающую решетку 12 и

2 раживающего и кристаллогидратного методов, может быть использовано в кристаллизационных установках и позволяет повысить эффективность путем повышения коэффициента извлечения опресненной воды, Образуют кристаллорассольную суспензию, которую обогащают и транспортируют на смешение с минерализованной водой, используя газообразный агент с последующими промывкой и плавлением кристаллов с образованием опресненной воды, Установка содержит кристаллиэатор, разделитель„ смеситель, промывочную колонну и плавитель« 1 ил. емкость 13, насосов 14 и 15 ° Разде.литель 2 имеет трубопровод 16 с фильтром 17, а трубопровод 18 соединен с кристаллизатором 1, который соединен трубопроводом 19 со смесителем 4, трубопроводом 20 - с карманом 6 промывочной колонны 5, трубопроводом 21 — с ресивером 22, соединенным с емкостью 13 трубопроводом 23. Емкость 13 имеет трубопровод

24 вывода опресненной воды и через насос !5 соединена с верхней частью промывочной колонны 5, Накопитель 8 суспензии соединен трубопроводом 25 с плавителем Il, Смеситель 4 снабжен трубопроводом 26 подачи исходной воды, трубопроводом 27 соединен с нижней частью промывочной колонны 5, а верхняя часть смесителя трубопроводом с регулир1ющим вентилем 28 соединена с нижней частью емкости 13, Установка снабжена также основным

1579903

50 компрессором 29, установленным в разрыв трубопровода, соединяющего кристаллизатор 1 и плавитель ll, и дополнительным компрессором 30, всасывающая сторона которого соединена с верхней частью нлавителя ll а нагнетательная - через конденсатор 31 с ресивером 22. Разделитель 2 соединен трубопроводом с регулирующим вентилем 32 с трубопроводом, соединяющим дополнительный компрессор 30 с конденсатором 31, а смеситель 4 - через насос 33 с караном 6 колоннЬ 5, Способ осуществляют следующим образом.

Рассмотрена работа установки при использовании минералиэованной воды с концентрацией 2% NaC1 по кристаллогидратному циклу с использованием в качестве агента R-12. В кристаллизаторе 1 соленый раствор охлаждают до 268"269 К эа счет кипения жидкого агента, контактирующего с ним, в результате чего образуются кристаллы газовых гидратов, а концентрация рассола повышается до 20% NaC1.

Суспенэию (рассол, жидкий агент и кристаллы гидратов) насосом 14 направляют в разделитель 2, где производят отделение от суспензии части рассола и жидкого агента, рециркулирующих по трубопроводу 18 в кристаллиэатор

1. Отделение проводят под действием разности плотностей (P»z 1!60 кг/м ,(3„,С„ 1400 кг/м, P„„ 1070 кг/м ).

Часть рассола - 0,0974 кг/кг опресненной воды по трубопроводу 16, снабженному фильтром 17, препятствующим .попаданию кристаллов гидратов в трубопровод 16, выводят из установки дпя дальнейшей переработки. В разде литель 2 по трубопроводу с регулирующим вентилем 32 подают также газообразный агент, который, всплывая, увлекает за собой коисталлы гидратов и с небольшим количеством межкристал .лического рассола с концентрацией

20% солей образует пену, состоящую из газа, кристаллов и рассола, которая перетекает по трубопроводу 3 в смеситель 4. Трубопровод 3 вводят так, что верхний конец его находится выше уровня заполнения суспензией смесителя 4, что препятствует рециркуляции (перетеканию) жидкости нз смесителя вновь в разделитель 2, т.е. создаются условия для одностораннего движения разделитель - смеситель.

В межкристаллических пустотах суспензии, перетекающей из разделителя 2 в смеситель 4, находятся газообразный агент и рассол, при этом доля рассола. в межкристаплических пустотах составляет 40-20%. В результате теплообмена газообразного агента с.кристаплами и рассолом небольшая часть его в разделителе 2, трубопроводе 3 и смесителе 4 (ввиду непродолжительного времени контакта) конденсируется, а суспензия нагревается на 2-3 градуса, причем сконденсировавшийся агент в разделителе 2. рециркулирует по трубопроводу 18, а в смесителе 4 - по трубепроводу 19 в кристаллизатор 1, Газообразный агент из верхней части смесителя 3 по трубопроводу с регулирующим вентилем 28 выводят в плавитель, созда-вая условия для поступления газообразного агента вместе с кристаллорассольной суспензией из разделителя

2 в смесите .ь 4 ° Регулирующими вентилями 32 и 28,регулируют расход циркулирующего газа для обеспечения устойчивого потока суспензии из paçделителя в смеситель. В смеситель 4 вводят исходную минерализованную soду с концентрацией 2% НаС1 в количестве 1,0974 кг/кг опресненнои .воды, Для выравнивания концентрации полученного рассола после смешения ввод исходной минерализованной воды выполнен тангенциапьно, что способствует перемешиванию суспензии. Концентрация рассола в суспензии после смеше» ния понижается и принимает значение .9% NaC1. Дпя устойчивого режима гидротранспорта твердой фазы из смесителя в промывочную колонну по трубопроводу 27 необходимо, чтобы суспензия содержала не менее 75-80% рассола, поэтому в смеситель насосом

33 подают. - 4 кг/кг опресненной воды соленой воды с концентрацией 8,93%.

NaC1.

Суспензию, состоящую из 1,47 кг гидратов и 5,88 кг раствора (приведены удельные величины в расчете на 1 кг опресненной воды, выводимой из установки) по трубопроводу 27 по» дают в нижнюю часть промывочной колонны, в которой под действием перепада давлений по высоте суспензии

5 15 движется вверх, осушаясь в средней части колонны и формируя пористый поршень, состоящий из кристаллов гид" ратов, Осушение кристаллов в средней части колонны происходит вследствие дренажа рассола в карман 6 через фильтрующую сетку 7, откуда рассол (соленая вода1 делится на два потока: один — по трубопроводу 20 рециркулирует в кристаллизатор 1, а другой — насосом 33, компенсирующим потери давления на участки смеситель— нижняя часть промывочной колонны, фильтрующая сетка 7 — карман 6, подают в смеситель 4. В верхнюю часть колонны насосом 15 подают опресненню воду, которая вытесняет рассол из гидратного поршня в промывочной колонне, производя отмывку кристаллов от расссльной пленки, Небольшая часть опресненной воды (по массе 5I0X от массь кристаллов) теряется при промывке, попадая через фильтрующую сетку 7 в карман 6, понижая концентрацию соленой воды, рециркулирующей в кристаллкзатор 1 и смеситель 4, до 8,93Х. солей, Основная часть опресненной воды вместе с кристаллами, разрыхленными скрепером 9, попадает в накопи..ель 8 суспензии,. откуда по трубопроводу 25 подается в плавитель 11, где за счет . теплоты конденсации паров агента, подаваемых по трубопроводу, выходящему из компрессора 29, кристаллы гидратов разлагают на опресненную воду и жидкий агент.

Жидкая фаза (опресненная вода и жидкий агент) попадает в емкость !3, а кристаллы задерживаются поддерживающей решеткой 12 до полного плавления. В емкости 13 производят разделение жидкости под действием разз

НОсти плотностей (P в) „! 000 кг/м

Р.!, 1350 кг/м ). Жидкий агент по

3 трубопроводу 23 сливают в ресивер

22, откуда по трубопроводу ? 1 направляют в кристаллизатор 1, а опресненную воду делят на два потока - один по трубопроводу 24 выводят потребителю, а другой насосом 15 направляют вновь в промывочную колонну. Теплота кристаллизацин отводится за счет кипения жидкого агента, пары которого отсасываются компрессором 29, сжимаются им и направляются в плавитель, где они конденсируются, отдавая теп° ло для плавления кристаллов, Избыток

79903 6

5 !

40

45 мывочной колонны, т.е. достигается более полная переработка минерали50

35. паров агента, наличие которых обусловлено тепловым небалансом, сжимает ся компрессором 30 и конденсируется в конденсаторе 31, откуда сжиженный агент сливается в ресивер 22 и по трубопроводу 21 рециркулирует в кристаллизатор !. Часть паров агента после компрессора 30 через трубопровод с регулирующим вентилем подают в разделитель 2, где, всплывая, пузырьки его увлекают за собой кристаллы гидратов и транспортируют их в смеситель

Предлагаемый способ может быть применен в кристаллизационных установках различного типа (контактного - кристаллогидратные и вымораживающие при непосредственном контакте хладагента с опресняемой водой и бесконтактные - при отводе тепла кристаллизации через теплопередающую стенку). В контактных кристаллизационных установках в качестве газа, циркулирующего из стадии обогащения суспензии и используемого для обогащения и транспорта ее на стадию смешения, целесообразно использовать пары холодильного агента, как в рассмотренной. установке для реализации предлагаемого способа, в бесконтактных кристаллизационных установках в качестве газа целесо бразно использовать какой-либо инертный по отношению к обрабатываемой минералиэованной воде газ, типа воздух, азот и т.д, Преимущество предлагаемого способа заключается в э:ачительном повышении коэффициента извлечения опрес ненной воды при сохранении практически неизменными условий работы прозованной воды при повышении концентра" ции сбрасываемого рассола, а следовательно, и сокращении его массы, Для приведенного примера коэффициент извлечения опресненной воды может быть повышен с 84,87 до 92,06Х, повышая концентрацию сбрасываемого рассола с 11,67 до 20Х солей., а это ведет к сокращению сбрасываемого рассола, который в дальнейшем требует утилизации с 0,1678 до 0,09735 кг на каждый килограмм исходного раствора, т,е. примерно на 42Х °

7 1579903

Формула изобретения

Составитель А,Никитин

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н,Яцола

Заказ 1990 Тираж 800 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент". r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

Кристаллизационный способ опреснения минерализованных вод, включающий образование суспензии из крис5 таллов и жидкости, обогащение суспензии посредством отделения части жидкости от кристаллов, перемещение обогащенной суспензии на стадию смешения с исходной минерализованной водой, отмывку кристаллов от соленой воды с ее рециркуляцией на стадию образования суспенин и подачу кристаллов на стадию разложения, о тлич ающийся тем, что, сцелью повышения эффективности процесса путем повышения коэффициента извлечения пресной воды, отделение части жидкости от кристаллов осуществляют путем циркуляции газообразного агента через суспензию на стадии ее обогащения с одновременным перемещением этим агентом обогащенной суспензии на стадию смешения, а часть соленой воды, рециркулирующей при отмывке кристаллов, направляют на стадию смешения кристаллов с исходной минерализованной водой,