Установка для опреснения воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСЭ,Идава пиРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССЙ И ОТКР с ни=ЗОБ ЛЬСТВ КОМУ СВИДЕ Р 45ф. Смирнов,М. Сафоновлогический инмыаленности оч(71) Одесский технотут холодильной про(56) 1. БРгееьпНоГ СЬе Гц(54)(57)ВОДИ, вклтановленнводами кр 635(088.8) спгоеоег Р. Ю. апс айегь. Ргосеввез - 1 Ье в 1 апцагй Фцге. Эеаа 11 па 1 оп, 21 35, 1, УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ ючающая последовательно усые и соединенные трубопроисталлиэатор, отстойник, ную колонну, снабженную. карф л 2 Р 1/2;,. 0 9/О маном с Фильтрующей решеткой, валомсо шнеком и устройством для вводапромывочной жидкости, распределительи плавитель кристаллов, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, промывочная колонна снабжена конической Фильтрующей решеткойс дополнительным карманом, размещенным в зоне расположения шнека, и направляющими ребрами в верхней частиколонны, при этом устройство для ввода промывочной жидкости выполненов виде центральной полой опоры с перфорированным стаканом, установленным1058894 2. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что распределитель установлен с возможностью вертикального перемещения.3. Установка по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что механизм вертикального перемещения рас-1Изобретение относится к опреснению морских, соленых, а также минерализованных сточных вод с помощьюкристаллизационных методов и можетбыть использовано в вымораживающих 5и газгидратных опреснителях,Известна установка для опресненияводы, включающая последовательно установленные и соединенные трубойроводами кристаллизатор, отстойник, промывочную колонну, снабженную карманомс фильтрующей решеткой и устройствомдля ввода промывочной жидкости, распределитель и плавитель кристаллов 1Недостатком этой установки являет ся ограниченный коэффициент извлечения.пресной воды (или, что взаимосвярано, верхнего предела концентрациирассола) из-за трудности отмывкильда или гидратов газа в промывочной колонне от рассола высокой кон.центрации, Это связано с тем, чтос увеличением концентрации рассолавозрастают потери, пресной промывочной воды (для контактных замораживающей и кристаллогидратной установокконцентрация раствора по соли в суспензии на входе в промывочную колонну обычно не превышает 8-10).При более высокой концентрации рассола трудно отмыть кристаллы льдаили гидратов газа от этого рассолас тем, чтобы получить опресненнуюводу с концентрацией солей не выше0,05. Повысить коэффициент извлечения пресной воды и довести концентрацию сборного рассола до 20-25можно только путем установления второй ступени установки (имеющей примерно такое же количество аппаратов.аналогичного назначения, что и пер Овая ступень), что увеличивает капитальные затраты.Цель изобретения -. повышение коэффициента извлечения пресной водыопреснителя,45Поставленная цель достигается тем,что устаМвка, включающая последовательно установленные и соединенные , фтрубопроводами кристаллизатор, отстойник, промывочную колонну, снабженнуюкарманом с Фильтрующей решеткой, вапределителя снабжен пружиной и регулировочной гайкой,4. Установка по пп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что перфорированный стакан соединен трубопроводом с дополнительным карманом. 2лом со шнеком, и устройством для ввода промывочной жидкости, распределитель и плавитель кристаллов, снабжена конической Фильтрующей решеткой с дополнительным карманом, размещенным в зоне расположения шнека, и направляющими ребрами в верхней части колонны, при этом устройство для ввода промывочной. жидкости выполнено в виде центральной полой опоры с перФорированным стаканом, установленным под нижним витком шнека, а распределитель выполнен в виде конуса с лопастями.Распределитель установлен с возможностью вертикального перемещения.Механизм вертикального перемещения. распределителя снабжен пружиной и регулировочной гайкой,Перфорированный стака соединен трубопроводом с дополнительным карманом. На чертеже представлена кристаллизационная установка для опреснения минерализованных сточных вод.Установка состоит.из кристаллизатора 1, насоса 2, отстойника 3, промывочной колонны 4, плавителя-конденсатора 5, компрессоров б и 7 и дополнительного конденсатора 8. Кристаллизатор 1 имеет мешалку 9, приводимую во вращение электродвигателем 10. Промывочная колонна 4 содержит цилиндроконический корпус 11, коническая часть 3.2 которого имеет конусность по ходу движения кристаллов вверх и входит в плавитель 5, По оси промывочной колонны в ее нижней части расположена полая опора 13, верхнее окончание которой представляет собой перфорированный стакан 14, на котором установлен вал 15 со шнеком 1 б, приводимым во вращение электродвигателем 17, установленным на съемной крышке 18 люка плавителя. В нижней части корпуса 11 находится патрубок 19 ввода кристаллорассольной суспензии по трубопроводу 20, соединяющему промывочную колонну с отстойником 3, и концентрическая Фильтрующая решетка 21, за которой имеется камера 22, соединенная трубопроводом 23 с кристаллизатором 1, На конической части корпуса 12 на уровне шнека 16 установлена также коническая фильтрующая решетка 24, за которой расположен дополнительный карман 25, соединенный тру- . бопроводом 26, проходящим в полой опоре 13 с перфорированным стаканом14 (размеры ячеек фильтрующих решеток 21 и 24 30-100 мкм), Промывочная колонна снабжена распределителем, выполненным в виде конуса 27 с лопас- О тями, расположеннымив зоне плавителя 5, выполняющим одновременно и рольскрепера, распределитель расположенна валу 15 и поджимается пружиной. 28,сжатие которой регулируется гайкой 29 15 В крышке 18 люка плавителя установлен сальник 30, .Уплотняющий вал 15.Последний виток шнека расположен на0,1-0,3 м ниже конического торца колонны, В верхней части корпуса, вьют .последнего витка шнека 16 установленынаправляющие ребра 31, препятствующиевращению спрессованной массы. Иэ нижней части плавителя-конденсатора 5,который одновременно служит отстойни 25ком, производящим разделение жидкогоагента и очищенной воды; выведены дватрубопровода: 32 - для жидкого агента,который через дроссельный вентиль 33соединен с кристаллизатором 1, и 34для опресненной воды, который в своюочередь разветвляется на два,трубопровода: 35 - вывода пресной воды иэустановки через дополнительный кон. денсатор 8 н 36, который через вен.тиль 37 соединен с трубопроводом 26, 35Дополнительный конденсатор 8 соединенс кристаллизатором 1 трубопроводом 38с дроссельным вентилем 39 и трубопроводом 40 вывода рассола из установки,Для ввода исходного раствора на установку предназначен трубопровод 41.Кристаллиэатор 1 соединен. с отстойником 3 рециркуляционным трубопроводом 42.Установка работает следующим обра-. 45эом (для примера рассмотрена работаустановки по кристаллогидратному циклу с использованием гидратообразующего агента - фреона 12, при работе поконтактному вымораживающему циклу, на.цпример при использовании холодильногоагента - фреона 14, установка работает аналогично, отличие состоитлишь в том, что процессы в аппаратахведут при нескольких иных параметрах,а в описании везде вместо "газовыйгидрат" следует понимать "лед".Исходный раствор поступает .потрубопроводу 41 в кристаллиэатор 1, в котором он контактируетс агентом, подаваемым из плавителя-конденсато ра 5 по трубопроводу 32 через дроссельный вентиль 33 и из дополнительного конденсатора 8 по трубопроводу38 через дроссельный вентиль 39, Приперемешивании мешалкой 9 и охлажде нии вследствие кипения части хладагента образуются гидраты газа, которые в составе суспензии (жидкийагент, рассол высокой концентрациии гидраты газа) насосом 2 подают вотстойник 3, в котором происходитобогащение суспензии по твердой фазе. Из отстойника часть рассола сжидким агентом по трубопроводу 42возвращают в кристаллизатор, а суспензию с большей частью рассола (содержание твердой Фазы 15-20, прибольшем количестве трубопроводы за-,бираются твердой Фазой) направляютпотрубопроводу 20 через патрубок 19в нижнюю часть промывочной колонны 4,Под действием гидравлического напора,создаваемого насосом 2, суспеизиядвижется вверх,. проходя через зонус .Фильтрующей решеткой 21, в которойпроисходит осушение суспензии вследствие отделения рассола под действием разности давлений до и после фильтрующей решетки 21 (перепад давленийсоставляет30-70 кПа) и его накопления в кармане 22, из которого рассол разделяется на два потока одинпо трубопроводу 23 возвращают в кристаллизатор, а второй по трубопроводу 40 через дополнительный конденсатор 8 выводят из установки, На выходе из зоны с фииьтрующей решеткой 21начинает формироваться пористый поршень гидратов газа, который движется.к шнеку, проходя через зону с перфорированным стаканом 14, в которыйпод давлением потрубойроводу 26 пода-ют промывочную жидкость (рассол малого солесодержания). Последняя равно-;мерно распределяется через .перфорациюстакана 14 в массе кристаллов гидра"тов газа, отмывает их от .остаточногорассола и загряэненнй, замещая собойрассол высокой концентрации. Сформировавшийся поршень из промытых гидратов газа, имеющий в межкристаллическихпустотах около 50-60% (по объему)слабосоленого рассола (с концентраци"ей 0,5-1 солей), захватывается первым витком шнека 1 б.и, перемещаясьвверх, прессуется до давления 30004000 кПа, в результате чего иэ крис-таллов отжимается основная масса слабосоленого рассола. Этот рассол отводят через фильтрующую решетку 24 и на.правляют по трубопроводу 26 в перфорированный стакан 14. Объем пустот,занимаемых слабосоленым рассолом,согласно опытным данным составляет5% от объема твердой фазы. Выходящаяиз колонны в виде плотногоспрессованного поршня масса кристаллов гидратов газа проходит через коническуючасть 12 с ребрами 31, препятствующими вращению поршня вместе с валом, выдавливается тонким конусом 27,вращающимся вместе с валом, разбра-.сывается его лопастями и распределя1058894 Составитель Л. ЭпштейнРедактор Л; Веселовская Техред Е.Надь Корректор М. Шароши Заказ 9695/19 Тираж 941 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ется по объему плавителя-конденсатора 5, в котором вследствие подвода теплоты конденсации холодильного агента гидраты газа разлагаются на пресную воду и жидкий агент. Жидкий агент по трубопроводу 32 через дрос сельный вентиль 33 направляют в кристаллизатор. Опресненную воду по трубопроводу 34 выводят из плавителяконденсатора 5 и разделяют на два потока, один из которых по трубопро воду 35 чеРез дополнительный конденсатор 8 выводят из установки, а другой по трубопроводу 35 через вентиль 37 подают в трубопровод 26, компенсируя потери слабосоленого рассола при промывке.Теплота гидрообраэования отвЬдится эа счет кипения части холодильного агента, пары которого отсасываются иэ кристаллизатора компрессо ром 6, который нагнетает их в, плавитель-конденсатор 5, где они конденсируются, отдавая тепло для разложения гидратов. Несконденсировавшиеся пары агента сжимаются дополнительным компрессором 7 и нагнетают в дополнительный конденсатор 8, где они конденсируютси вследствие теплообмена с потоками опресненной воды и рассола, выводимыми из установки. Жидкий агент из дополнительного кон денсатора по трубопроводу 38 через дроссельный вентиль 39 возвращают в кристаллиэатор 1.Преимущества предлагаемой установки по сравнению с прототипом состоят 3 в том, что повышается коэффициент извлечения пресной воды, так как предварительно промывая твердув массу от рассола высокой концентрации до концентрации порядка 50,6-0,8 (что можно сделать в одной колонне), можно с помощью шнекового устройства получить опресненную воду с солесодержанием 0,05, т.е. возможно получить максимальное концентрирование рассола (до 20-26 солей) в одной ступени опреснителя и, тем самым снизить капитальные затраты на опреснитель, упрощается регулировка солености опресненной .воды, выводимой иэ установки, путем регулировки прижатия конуса, что изменяет степень прессования и, как следствие, изменяет массу остаточного слабосоленого промывочного рассола в межкристаллических пустотах, который при плавлении гидратов изменяет солесодержание опресненной воды, прижим к торцу промывочной колонны сокращает времявыхода установки на режим в период пуска, сокращаются потери опресненной воды на промывку кристаллов, так как промывку проводят в основном рециркулирующим после прессования слабосоденым раствором (при опреснении слабосоленых растворов возможно проводить промывку только исходным, не опресненным раствором) и только потери его восполняются подпиткой опресненной воды, увеличивается коэффициент теплопередачи в процессе плавления гидратов в результате перемешивания их в плавителе лопастями распределителя, что ведет к уменьшению габаритов плавителя.Применение предлагаемой установки особенно эффективно для разделения концентрированных и высококонцентрированных водных растворов.