Опреснитель морской воды

О П И С А Н И Е 355068ИЗОБРЕТЕНИЯ Еоос ЕоеетсСоциалистичеснил Респурлип К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ исимое от авт, свидетельствавлено 21,Х.1970 ( 1483156/27-11) 631 1/ вкис присоединением зПриоритет Комитет по делам изоОретений и открытий при Совете Министров СССРУДК 66.048 (088.8) убликовано 16.Х.1972. Бюллетеньписания 20 Х 1 П.1973 ата опубликования Авторы зобретения Мартыновский, Л. 3. Мельцер, Л,И. Клещуно мирно сский технологический институт холодильной промышленности аявител ОПРЕСНИТЕЛЬ МОРСКОЙ ВОДЬ 1Изобретение относится к водному транспорту и касается опреснителей морской воды.Известны опреснители морской воды, содержащие теплообменное устройство, использующее разность температур поверхностных и 5 глубинных слоев моря,Целью изобретения является повышение экономичности опреснителя и упрощение теплового цикла.Достигается эта цель тем, что предлагае мый опреснитель выполнен в виде кристаллогидратной установки, сообщающейся через трубопровод-кристаллизатор с глубинными слоями моря, содержащими гидратообразующие агенты, например сероводород. Теплооб менное устройство совмещено с подводным трубопроводом-кристаллизатором, через стенки которого отводится выделяющаяся в процессе гидратообразования теплота.На фиг. 1 схематически изображен предла гаемый опреснитель; на фиг. 2 дана схема компоновки береговой опреснительной установки; на фиг. 3 - график изменения солености, плотности и содержания сероводорода в водах Черного моря в зависимости от глу бины; на фиг, 4 (а, б) газовый и комбинированный циклы опреснительной установки с гидратообразующим агентом на фазовой диаграмме в координатах давление - температура.Известно, что в морях и океанах с изменением глубины изменяется температура воды 1 (С), ее соленость з (%) и плотность р (г/см), Кроме того, в некоторых бассейнах, например в бассейне Черного моря, начиная с глубины 200 м, наблюдается возрастание концентрации сероводорода, растворенного в морской воде. Вследствие высокои температуры верхнеи инвариантной точечки, высокой скорости образования гидр атов, имеющих значительные размеры кристаллов, что существенно для работы кристаллизатора и сепаратора, и относительной дешевизны в качестве наиболее при. годного гидратообразующего агента рекомендуется хлор. Однако в виду наличия в морской воде, а также вследствие благоприятного положения верхней инвариантной точки не исключено также применение сероводорода,Ниже приведены гидратные свойства хлора и сероводорода.0,3890,936 6,2 1,3167 1,02162 7 ь 29 3,85 2,9 Опреснитель содержит трубопровод-кристаллизатор 1 с теплопередающими стенками, выполненными из металла, погруженный в море на требуемую глубину, насос 2 для подачи суспензии, сепаратор 3 типа промывочной колонны для отделения кристаллов гидрата и промывки их от рассола, плавитель 4, предназначенный для плавления кристаллов гидрата, насос 5 для подачи пресной воды, теплообменник б для нагрева пресной воды в теплом поверхностном слое моря, компрессор 7, сжимающий агент от давления плавителя до давления, определяемого уровнем столба морской воды под нижней частью трубопровода-кристаллизатора, дехлорнизаторы или десероводородонизаторы 8, служащие для извлечения агента из отводимых из установки пресной воды, откачиваемой насосом 9 в емкость 10, и рассола, сбрасываемого в море при помощи насоса 11,Трубопровод-кристаллизатор 1 укладывает. ся на дно по уклону на требуемую глубину. Опреснительный блок 12 с основными аппаратами монтируется на берегу или на эстакаде, Теплообменник 13 устанавливается вблизи опреснительного блока на железобетонных опорах. Для защиты теплообмензика и всех сооружений от разрушения может служить плавающий волнолом 14.Опреснитель на хлоре работает следующим образом.Через нижний открытый конец в трубопровод-кристаллизатор 1, погруженный на глубину 25 - 30 м, поступает морская вода температурой 9 С. Затем она смешивается с газообразным, охлажденнымдо 10 С хлором, подаваемым компрессором 7 при давлении 3 бар, при этом образуются кристаллогидраты. Смесь морской воды, кристаллов и непрореагировавшего газа подается насосом 2 на поверхность моря с результирующим падением давления. При транспортировании смеси продолжают непрерывно образовываться новые кристаллогидраты в результате присутствия реагентов. Выделяющаяся при этом теплота отводится в окружающую холодную морВерхняя инвариантная точка (ВИТ)температура, Сдавление, барНижняя инвариантная точка (НИТ)температура, Сдавление, барСостав гидрата, моль Н О/мольагентаПлотность гидрата, г/смТеплота образования гидрата (изгаза и воды), кдж/мольРастворимость агента в воде (прн20 С и 760 мм рт. ст,) кг/тПонижение температуры ВИТ в6%-ном растворе 1 ЧаС С 510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 скую воду через теплопередающую стенку самого трубопровода-кристаллизатор а. Процесскристаллизации заканчивается до поступления суспензии в насос 2.После этого кристаллогидратная суспензияподается насосом в сепаратор 3, в которомгидраты отделяются от рассола при помощифильтрационной решетки, а затем промываются от поверхностной рассольной пленки путем противоточной фильтрации пресной промывочной воды через движущийся вверх гидратный слой, как через пористый поршень,Промытые кристаллы сбрасываются в плавитель 4, смешиваются в нем с пресной водой,нагретой до 15 - 20 С и плавятся с образованием газообразного агента и воды.Газ отсасывается и сжимается компрессо.ром 7, затем, переохлаждаясь по пути в теплообменнике 13 под действием низкой температуры глубинных слоев воды, направляетсяв трубопровод-кристаллизатор 1.Из нижней части плавителя 4 забираетсяпресная вода. Одна часть ее идет в сепаратор3 на промывку, другая направляется при помощи насоса б в теплообменник б для подогрева ее в теплых поверхностных слоях моряи затем снова на рециркуляцию в плавитель,а третья часть представляет собой продуктовую воду. Последняя после прохождения через дехлоронизатор 8, в котором при помощивакуум-насосов поддерживается абсолютноедавление около 30 мм рт. ст., подается насосом 9 в накопительную емкость 10.Гидратный цикл с хлором полностью осуществляется в газовой фазе при малых давлениях (основные аппараты-сепаратор, плавитель и теплообменник - работают при атмосферном давлении) и в интервале температур8 - 24 С.Для работы опреснительной установки нахлоре в условиях Черного моря характернаследующая последовательность процессов газового цикла (смь фиг. 4,а); 1 - 11 - начало иокончание гидратообразования в трубопрововоде -кристаллизаторе; 11 в 1 - перекачивание суспензии из кристаллизатора в сепаратор; 111 - процесс отделения и отмывки кристаллов от рассола в сепараторе; П 1 - 1 Ч -процесс разложения гидратов в плавителе;Ю - Ч - сжатие агента в компрессоре; Ч - 1 -охлаждение агента в теплообменнике 13 и подача его в кристаллизатор.Цикл с сероводородом (см, фиг, 4,б) целесообразен только при погружении нижнейчасти кристаллизатора на глубину 200 м инике (в случае, если преследуется дополнительная цель - извлечение сероводорода), Призаборе воды с глубины 200 м количества сероводорода,извлеченного из десероводородонизаторов, вследствие малой его концентрации (около 1 мг Нг 5/1 л воды), едва хватаетна. восполнение потерь из-за утечек газа изустановки и уноса агента со сбросным рассолом,Компрессор в этом случае работает в интер вале давлений 3 - 20 бар. Сероводород после компрессора по пути в кристаллизатор кон. денсируется в теплообменнике 18. В этом слу. чае на отрезке У - 1 кривой показана последовательность процессов снятия перегрева газа, его конденсации и переохлаждения жидкости. Гидратный цикл с сероводородом является комбинированным. Выделяющаяся в процессе гидратообразования теплота отводится частично холодной водой через стенку трубопровода-кристаллизатора, а частично при кипении сероводорода на кривой упругости.Цикл с сероводородом по сравнению с циклом на хлоре менее экономичен вследствие того, что компрессор работает с большей степенью сжатия, необходим трубопровод большей протяженности, повышается рабочее давление надводных аппаратов. Тем не менее установка, работающая на сероводороде, уступая установке, работающей на хлоре, остается достаточно конкурентоспособной по сравнению е известными кристаллогидратиой или замораживающей схемами,Предмет изобретенияОпреснитель морской воды, содержащийтеплообменное устройство, использующее разность температур поверхностных и глубинных морских вод, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности опреснителя и упрощения теплового цикла, он выполнен в виде кристаллогидратной установки, сообщающейся через трубопровод-кристаллизатор с 15 глубинными слоями моря, содержащими гидратообразующие агенты, например сероводород, причем теплообменное устройство совмещено с подводным трубопроводом-юисталлизатором, через стенки которого отводится вы деляющаяся в процессе гидратообразованиятеплота,-1 15 Изд,270о делам изобретений и Москва, Ж, Рауш Тираж 406 Подписноеоткрытий прн Совете Министров СССРая наб., д. 4/5