Способ опреснения воды и установка для его осуществления

Фие. 1 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(21 ) 3477763/23-26 (22) 28.07.82 (.46) 15,06.84. Бюл. 9 22 (72) В.П.Алексеев, Э.А.Бакум, Ф.С,Желязко, Ю.М.СаАонов, Ю.И.Головлев и В,П.Горшков (71 Одесский технологический институт холодильной промышленности и Всесоюзный научно-исследовательский проектный институт серной промышленности (53) 663.635(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР В 487021, кл. С 02 Р 5/00., 1975.2. Авторское свидетельство СССР В 755755, кл. С 02 Р 1/00, 1980.3. Авторское свидетельство СССР Р 1006387, кл. С 02 Г 5/00, 1981, (54) СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.ЮОР фз Аг К ф(57) 1. Способ опреснения воды, включающий двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов из гидрато образующего агента и исходной .воды. отделение, промывкч и плавление кри сталлогидратов,подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллогидратов. о т л и ч а ю щ и й с я 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 кристалло гидратов осуществляют в области существования перегретых паров с об" разованием пресной воды и газообраз ного 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, она снабжеИзобретение относйтся к опреснению морской и минерализованной воды с помощью кристаллогидратного метода и может быть .использовано втеплоиспользующих газгидратныхопреснителях,Известен теплоиспользующий кристаллогидратный способ опреснения воды с использованием в качестве гидратообразующего агента веществ стемпературой верхней инвариантнойточки, 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 с313-323 К 1 .Известна установка для осуществления данного способа, включающаякристаллизатор, промывочную колонну,плавитель газовых гидратсз и отстойник жидкого агента от воды. В качестве гидратообразующих агентовмогут быть использованы метил; хлорид, хлор, сероводород. Этот циклбезкомпрессорный и не требует использования холодильного оборудования, что значительно упрощает про- .цесс, а использование низкопотенциального, часто бросового, теплавместо электроэнергии улучшаетструктуру энергопотребления, что по.вышает экономичность процесса Я .Недостатком данного способа иустановки для его осуществления является невысокий коэффициент извлечения пресной воды.Известен способ опреснения водыоутем образования газовых гидратове их плавления в состоянии влажногоеара, имеющего степень сухости 0,66,9 в котором выделенный газообразФФ агент подвергают адиабатному расЮирению 2 .Однако известный способ характери-,зуется недостаточно высоким коэффициентом извлечения пресной воды. на разделителем рассологидратнойсуспензии и жидкого агента с патрувками ввода и вывода суспенэии ижидкого агента, при этом патрубокввода суспензии разделителя соединенс основным и дополнительным кристаллизаторами, патрубок вывода суспензии разделителя - с промывочной колонной, а патрубок вывода жидкогоагента - с дополнительным кристаллизатором. Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способопреснения воды с помощью кристаллогидратного теплоиспользующего циклапутем двухступенчатой кристаллизациигазозых гидратов из гидратообразующего агента и исходной воды так, чтопар после испарения агента во второйступени кристаллизации направляют впервую ступень, повышая его давлениеинжекцией газообразным агентом, образовавшимся после. плавления гидратов,отделения и промывки от рассола кристаллогидратов и их плавление, подачу образовавшейся пресной воды настадию промывки кристаллогидратов 31.Известна установка для осуществления данного способа, включающаяосновной и дополнительный кристалли заторы, промывочную колонну, .плавитель кристаллогидратов, связанныйс отстойником, эжектор, отделительрассола и патрубки ввода и выводасуспенэии, рассола, жидкого и га зообразного агента 31 .Недостатком данного способа иустановки для его осуществленияявляется невысокий коэмициент извлечения пресной воды, что приводит 30 к недоопреснению рассола и выводуего из опреснителя с небольшим солесодержанием.Цель изобретения - повышение коэффициента извлечения пресной воды.35 Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, включающему двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов иэ гидратообразующего агента.и исходной воды, от р деление, промывку и плавление кристаллогидратов, подачу образовавшейся пресной воды на стадию промывкикристаллогидратов, суспенэию послепервой ступени кристаллизации раз деляют на рассол с кристаллогидратами и жидкий агент, который затемподают на вторую кристаллизациюпричем плавление кристаллогидратовосуществляют в области существования перегретых паров с образованиемпресной воды и газообразного агента.Установка для осуществления предлагаемого способа, включающая основ 5ной и дополнительный кристаллизаторы, промывочную колонну, плавителькристаллогидратов, связанный с отстойником, эжектор, отделитель рассола и патрубки ввода и вывода суспензии, рассола, жидкого и газообразного агентов, снабжена разделителем рассологидратной суспензиии жидкого агента с патрубками ввода и вывода суспензии и жидкого аген та, при этом патрубок ввода суспенэии разделителя соединен с основными дополнительным кристаллизаторами,патрубок вывода суспензии разделителя - с промывочной колонной, а патру бок вывода жидкого агента - с дополнительным кристаллизатором.На фиг,1 показан цикл теплоиспользующего опреснителя на Фазовой диаграмме давление - температура (с использованием в качестве гидратообразующего агента - метилхлорида) на.фиг.2 - схема установки,В диаграмме ( фиг.1 ) линия Е - Гкривая упругости (насыщения) агента,линии КМ, К, М К М, К М- равновесные кривые гидратообразования впресной воде, 3,92, 5,51 и 9,2 бЪного растворах ИаС 1 соответственно.В области 1, ограниченной К ВИТ Рсуществует жидкий агент и газовыйгидрат, в области 11, ограниченнойСВИТЧ , существует газообразныйагент и гидрат; в области Й 1, ограниченной М ВИТЕ - газообразный агенти вода; в области П , ограниченнойКВИТЕ - жидкий агент и вода.Из Аиг.1 видно, что по прототипукоэФфициент извлечения опреснителя0,65, т.е. концентрация сбросногорассола 5,51 ИаС 1, по предложенному 45способу коэФФициент извлечения теплоиспользующего опреснителя 0,8,т.е. концентрация сбросного рассола9,26-. ного ИаС 1.Установка для осуществления способа состоит иэ основного 1 и допол-.нительного 2 кристаллизаторовпромывочной колонны 3, плавителя 4 с канлеотбойником 5, эжектора б, насосов7-10, отделителя 11 рассола, дегазатора 12, деаэратора 13 и разделителя14 суспензии. Основной кристаллиэатор 1 и плавитель 4 имеют встроенныетеплообменники 15 и 16; Эжектор 6соединен рабочей полостью с плавите- б 0лем 4 вышЕ каплеотбойника 5, выходной полостью - с основным кристаллизатором 1, а приемной - с дополнительным кристаллизатором 2. Разделитель 14 суспензии соединен через на сос 7 с выходом иэ основного кристаллизатора 1, через насос 8 и отдели- тель 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 образом (для примера рассмотрена работа установки на метилхлориде, так же как и в прототипе .Исходный раствор с концентрацией 2-ного ИаС 1 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 эжекторб, При перемешивании газообразныйагент охлаждается до 288,2 К и частьего конденсируется, а другая часть образует кристаллогидраты при 288,8 К. Теплота конденсации агента и теплота гидратообразования отводится водой с 283 К, циркулирцющейчерез змеевик теплообменника 15, Суспензию (смесь ".10 по массе гидратов, жидкий агент и рассол насосом7 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 суспензии14 производят разделение суспенэиина два потока: один - жидкий агентчерез дроссельный вентиль 17 направляют в дополнительный кристаллизатор 2, а другой - рассол и гидраты газа, по трубопроводу 18 направляют в нижнюю часть промывочной колонны 3под давлением б 75 кПа.В промывочнойколонне гидраты газа отделяют от рассола при помощи Аильтрующей сетки 19,а затем промывают от поверхностнойрассольной пленки путем противоточной Фильтрации пресной промывочной воды через движущийся вверх гидратный слой, как через пористый поршень. Промытые кристаллы скрепером 25 разрыхляют и.по трубопроводу 24 подают в плавитель 4, в котором1097567 и они вследствие подвода низкопотенциального тепла сначала изобарически нагреваются. до л 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-о 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 дой в кристаллизаторе 1, а часть по трубопроводу 21 направляют в допол-нительный кристаллиэатор 2, в котором его смешивают с жидким агентом, подаваемым через дроссельный вен О тиль 17 из разделителя 14, и при перемешивании они образуют кристаллогидраты при 285,9 К и давлении 375 кПа. Теплота гидратообразова" ния отводится кипящим жидким агентом, в результате чего образуется газообразный агент, часть которого образует гидраты, повышая концентрацию раствора до 9,26-ного НаС 1Кристаллогидратную суспензию из 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 дол 420 кПа и направляет в кристаллизатор 1. Преимуществом предложенного способа и установки для его осуществления по сравнению с прототипом является то, что несмотря на повышение расхода низкопотенциального тепла (дешевого, часто бросового) коэФбициент извлечения пресной воды тепло- использующей кристаллогидратной установки повышается с 0,65 - 0,80, при солесодержании исходного рассола 2-ного ИаС 1, а это означает, что концентрация сбросного рассола увеличивается с 5,51 - 9,26-ного БаС 1 (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 18,8 и дегазации сбросного рассола на 51,8. ВНИИПИ Заказ 413218 Тираж.867 Подписн Филиал ППП фПатент",г.ужгород, ул.Проектная,4