Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления

 

1. Способ разделения минерали зованных вод, включающий двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов из гвдратообразующего агента и исходной воды, инжекцию пара после испарения агента во второй ступени кристаллизации, отделение, промывку и плавление кристаллогидратов, подачу части образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллизаторов , отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды,жидкий агент, полученный при плавлении кристаллогидратов, делят на две части , одну часть направляют на осушку соли, образованной во второй ступени кристаллизации, вместе с кристаллогидратами , другую - вместе с частью жидкого агента после конденсащш сжимают и испаряют при более высоком давлении, чем давление плавления гидратов, определяемом тем ,пературным уровнем бросового тепла . 2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что часть жидкого агента, направляемого на осушку соли , составляет 5-60% от всего жидкого агента. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что температурный уровень бросового тепласоставляет 323-353К. 4.Способ по П.1, о тличающ и и с я тем, что, с целью экономии расхода горячего теплоносителя, плавление кристаллогидратов осуществляют теплом, сбрасываемым после испарения жидкого агента. 5.Установка для разделения минерализованных вод, содержащая соединенные трубопроводами основной и дополнительный кристаллизаторы, про- №шочную колонну, плавитель газовых гидратов, связанный с отстойником, эжектор, разделитель суспензии и насос , отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, установка снабжена теплообменником, ко ндерсатором, ресивером, сепаратором солей и двумя дополнительными насосами, при этом вывод жидкого агента из отстойника плавителя соединен параллельно с сепаратором солей и через дополнительный насос с теплообменником, вывод газообразного агента из теплообменника соединен с рабочей полостью эжектора, вывод газообразного агента из которого соединен с конденсатором, а вывод жидкого агента конденсатора соединен с ресивером, вывод жидкого агента которого соединен параллельно с основным кристаллизатором и через 9 tsd кэ 4 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 В 01 D 9/04 (21) 3683077/23-26 (22) 21.12.83 (46) 23.02.86.Бюл. Ф 7 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) Э.А.Бакум (53)-663 ° 635 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t 1006583, кл.В 01 D 9/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1097567, кл. В 21 D 9/04, 1982. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ разделения минерализованиых вод, включающий двухступенчатую кристаллизацию газовых гидратов из гидратообразующего агента и исходной воды, инжекцию пара после испарения агента во второй ступени кристаллизации, отделение, промывку и плавление кристаллогидратов, подачу части образовавшейся пресной воды на стадию промывки кристаллизаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды,жидкий агент, полученный при плавлении кристаллогидратов, делят на две части, одну часть направляют на осушку соли, образованной во второй ступени кристаллизации, вместе с кристаллогидратами, другую — вместе с частью жидкого агента после конден- сации сжимают и испаряют при более высоком давлении, чем давление плавления гидратов,.определяемом тем. пературным уровнем бросового тепг ла.

„„SU„„1212457

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что часть жидкого агента, направляемого на осушку соли, составляет 5-60Х от всего жидкого агента.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что температурный уровень бросового тепла составляет

323-353К.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью экономии расхода горячего теплоносителя, плавление кристаллогидратов осуществляют теплом, сбрасываемым после испарения жидкого агента.

5. Установка для разделения минерализованных вод, содержащая соединенные трубопроводами основной и

Ф дополнительный кристаллизаторы, промывочную колонну, плавитель газовых гидратов, связанный с отстойником, эжектор, разделитель суспензии и насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, установка снабжена теплообменником, конденсатором, ресивером, сепаратором солей и двумя дополнительными насосами, при этом вывод жидкого агента из отстойника плавителя соединен параллельно с сепаратором солей и через дополнительный насос с теплообменником; вывод газообразного агента из теплообменника соединен с рабочей полостью эжектора, вывод газообразного агента из которого соединен с конденсатором, а вывод жидкого агента конденсатора соединен с ресивером, вывод жидкого агента которого соединен параллельно с основным кристаплизатором и через

1212457 регулирукщий вентиль - с дополнитель-; ным кристаллизатором, а через другой дополнительный насос - с теплообменяиком, при этом ввод в сепаратор со», Изобретение относится к области .опреснения морской, а также минералиэованных вод с помощью кристаллогидратного теплоиспользующего метода и может быть использовано для разделения минерализованных вод на опрасненную воду, и соль либо опресненную воду, соль и насыщенные рассолы.

Целью изобретения является повышение коэффициента извлечения пресной воды.

Часть жидкого агента после плав ления гидратов, направляемого на осушку соли, может быгь с достаточной для инжеиеряых расчетов точностью определена по следующей зависимости

И

4Нгс, »» ; (1)

Ь = =1 1ОО%.

C.ð„éÒ Мр

1 где 6 К с; - теплота разложения t -го кЦк гидрата соли, 1п - касса соли в составе

t-го гидрата соли, кг/xr Н 01

Cp - теплоемкость жидкого промывочного агента, кДж/кг агента град;

ЬТе - температура охлаждения жидкого агента, град; масса агента в составе гидратов газа, разлагающихся в плавителе, кг/кг Н 0.

При разделении растворов NaCE с исходным солесодержанием от 1 до

3,Я. с использованием гидратообразукв его агента CHyCt эта часть изменяется от 7,5 до 273, а при использовании в качестве гидратообразуив1его агента СФ для разделения растворов с исходным солесодержанием от 1 до )OX НаСЙ при условии, лей соединен с разделителем суспензии, а вывод жидкости из сепаратора солей соединен с дополнительным кристаллизатором. что соль выделяется в виде дигидра-та соли NaCf 2НдО и при принятой температуре охлаждения агента

hT<17 град, эта часть меняется от

5,6 до 61,87.

Предлагаемый способ предусматривает сжатие всего агента, полученного после плавления гидратов, sa исключением той массы агента, которую направляют на осушку гидратов соли.

Масса жидкого агента после конденсации,который сжимают и испаряют может быть с приемлемой точностью определена по следукщей зависимости

S g(< s») ) ah 1 о )

5» (" »»сх U i » boa ж r»»oT».tb)

20 а»» c - т ;

+» (z)

С Ра 61@ 5. где А — удельная масса гидрата, кг гидр./кг Н О в составе гидрата;

Sgqq и 5„- массовые концентрации исходного раствора и раство30, ра после кристаллизации первой ступени;

U- коэффициент инжекции эжектора; а" - теплота образования .гидратов газа, кДж/кг гидр.;

35 (щ и i энтальпии газообразного и жидкого агентов при параметрах кристаллизации во второй ступени, кДж/кг1 — доля опресненной воды, те40 » потеешь ряемой при промывке гидратов газа.

В приведенном уравнении не учтены теплота образования гидратой соли

43 при кристаллизации во второй ступени, а также теплопрнтоки из .окружакщей среды ввиду их неэначитель 457 4 гидраты при 288,8 К. Теплота охлаж- дения исходных компонентов и теплота гидратообразования отводится в окружающую среду бесконтактным способом холодным источником, например холодной водой с температурой 283К.

Разность температур около 5,5 К достаточна для обеспечения теплопередачи с экономически приемлемой поверхностью теплообменного аппарата. В результате кристаллизации газовых гидратов концентрация рас- . сола .в основной ступени кристаллизации повышается до 3,92Х йаС1. Суспензию (смесь 10Х гидратов и рассол ) сжимает до давления 675 кПа, смешивают с суспензией, подаваемой из дополнительной ступени кристаллизации после предварительной промывки и направляют на отделение и промывку гидратов от рассола. Газовые гидраты отделяют от рассола, промывают от остаточной рассольной пленки, в результате чего давление суспензии понижается до 610 кПа, а затем изобарически нагревают и плавят с образованием пресной воды и жидкого гндратообразующего агента при 300,5 К и давлении 607,6 кПа.

Часть жидкого агента, полученного в результате разложения гндратов газа, сжимают до давления 1100 кПа и испаряют при 323,15 К, в результате подвода тепла на температурном уровне 328-329 К. Разность температур 4,5-5,5 К достаточна для проведения процесса испарения агента с технически приемлемой скоростью.

Полученный газообразный агент высокого давления используют в качестве рабочего агента при инжекции газообразного агента из второй ступени кристаллизации. Пресную воду делят на два потока: один — представляет собой продуктовую опресненную воду и выводится потребителю, а другой — сжимают до давления

675 кПа и направляют на промывку кристаллогндратов. Рассол, отделенный от гидратов, также разделяют на два потока, один смешивают с исходным раствором и рециркулируют в основную ступень кристаллизации, а другой — смешивают с жидким агентом в дополнительной ступени кристаллизации и при перемешивании они обра- зуют кристаллогидраты при 268,15 К и давлении 205 кПа. Теплота гндратообразования отводится кипящим жид3

12!2 ной доли в общих тепловыделениях, Эти теплоты могут быть учтены введением поправочного коэффициента, определенного из опытных данных после создания установки, осуществляющей предлагаемый способ °

Прн разделении растворов к аСE с исходным солесодержанием 1,2; 2,5 и ЗХ с использованием гидратообразующего агента СНЗ C E прн сохранении всех остальных параметров масса жидкого агента после конденсации, которую сжимают и испаряют составляет

0,0601, 0,4970, 0,7188 и 0,9429 кг/кг

HN соответственно.

При разделении растворов 8aCE c исходным солесодержанием 4,5; 5; Ь;

8 и 10Х с использованием в качестве гидратообраэующего агента Cl при тем,пературе испарения СЕ -323К, температуре холодного источника 283К, при этом коэффициент инжекции эжектора составляет 0,7; .масса жидкого агента после конденсации, которую сжимают и испаряют, составляет 0,0146;

0,0593; 0,1503; 0,3381 и 0,5343 кг/кг

Н О соответственно.

При этом возможны случаи, когда значение И, полученное по формуле, принимает отрицательное значение, например, при использовании Cf с сохранением всех прежних условий при разделении раствора N aC E с исходным солесодержанием 2Х. = - 0,1598 кг/кг

Н®0. Физический смысл такого случая— слишком больной коэффициент инжекцни эжектора, т.е. даже при отсутствии потока агента, сжимаемого насосом, нужно снизить коэффициент эжектора т.е..понизить давление сжатия агента (что равносильно воэможности использования горячего теплового источника более низкого потенциала), либо повысить температуру холодного источника в конденсаторе, что можно достичь, меняя расход горячего либо холодного теплоносителя. В таком случае уравнение необходимо решить относительно значения коэффициента ин-. жекции эжектора 0, приняв т = О, и по полученному значению U найти параметры потоков эжектора.

П р и м.е р. Из исходного раствора с концентрацией 2Х NaCE удаляют растворенные газы, после чего его контактируют с гидратообразующимн агентом, например металхлоридом, при давлении 420 кПа. При пйремешивании и охлаждении образуются кристалло. 1212457 ким агентом, в результате чего образуется газообразный агент, часть которого образует кристаллогидраты, повьппая концентрацию рассола в дополнительной ступени кристаллизации вплоть до эвтектической, пос- ле чего вместе с гидратами газа на: чинают выпадать кристаллы соли либо гндратов соли. Суспензию (насыщенный рассол с концентрацией

24,87 NaCE гаэогидраты и гидраты соли NaCE ° 2Н О) разделяют на два потока. Один поток — часть рассола и гидраты газа, направляют на предварительную отмыВку гидратов газа исходным рассолом 1,отмывают от рассола с концентрацией 24,8Х

ФаС! до концентрации 2-5Х фаС1 после чего направляют кристаллогидраты на окончательную промывку от рассола н затем на плавление с образова нием опресненной воды и жидкого гидратообразующего агента, а другой поток - часть рассола и гидраты соли направляют на отделение и промывку гидратов соли от рассола, после чего гидраты соли обеэвоживают ((с удалением гидратной воды } частью жидкого агента, образованного в результате плавления отмытых гидратов rasa, отделяют от агента, дегазируют и выводят потребителю.

Гидраты rasa и гндраты соли, образованные во второй ступени кристаллизации, разделяют под действием ! Э разности плотностей(р„ 1080 кг/м

1600 кг/м ). В eizyeae работы в режиме без выдачи соли, крепкий рассол может выводиться потребителю после отделения гидратов, образованных во второй ступени кристаллизации, Другую часть газообразного агента, образованного во .второй ступени кристаллизации в результате отвода теплоты гидратообразования, инжектируют агентом высокого давления (1100 кПа), полученным при испарении части жидкого агента, образованного в результате разложения гидратов и сжатого до давления

ll00 кПа,. который повышает его давление от 205 кПа до 420 кПа, и направляют на конденсацию, после чего: сжиженный агент разделяют на три потока; один ; направляют в дополнительную ступень кристаллизации, !

0, другой — в основную ступень кристаллизации, а третий — сжимают и рециркулируют на испарение для получения рабочего агента. Затем цикл повторяют, На чертеже изображена установка для разделения минерализованных вод.

Установка состоит иэ основного

З0

55 и дополнительного кристаллизаторов 1 и 2, двух промывочных колонн 3 и 4, плавителя 5, разделителя 6, сепаратора 7 солей, ресивера 8, эжектора 9, конденсатора 10, теплообменника 11 и насосов 12-17.

Основной кристаллизатор 1, имеющий встроенный теплообменник 18, трубопроводом 19 через насос 13 соединен с нижней частью промывочной колонны 3, средняя часть которой имеет фильтрующую сетку и трубопроводом 20 соединена с основным и дополнительным кристаллизаторами 1 и 2.

Верхняя часть промывочной колонны 3 трубопроводом 21 соединена с плавителем 5, имеющим встроенный теплообменник 22. Нижняя часть плавителя представляет собой отстойник 23, соединенный трубопроводом 24 с сепаратором 7 солей, через насос 17 - с теппообменником 11, трубопроводом 25 с трубопроводом 26 вывода пресной воды иэ установки и насосом 16,подачи пресной воды в промывочную колонну 3 для промывки кристаллов гндратов газа, Дополнительный кристаллизатор 2 через насос 14 соединен с разделителем 6, который в свою очередь трубопроводами 27 и 28 соединен с нижней частью промывочной колонны 4 и с сепаратором 7 солей соответственно, Сепаратор 7 солей имеет трубопроводы 29 и 30 вывода соли из установки, которыми соединен с дополнительным кристаллиэатором 2. Средняя часть промывочной колонны 4 имеет фильтрующую сетку 31, с наружной стороны которой расположен карман 32, соединенный трубопроводом 33 с дополнительным кристаллиэатором 2 н с трубопроводом 34 вывода рассола из установки. Верхняя часть промывочной колонны 4 имеет трубопровод 35 подачи исходного раствора в установку и соединена через насос 15 с трубопроводом !9. Дополнительный кристаллиза1212457

20 тор 2 трубопроводом 36 соединен с приемной камерой эжектора 9, а трубопроводом 37 через регулирующий вентиль 38 — с ресивером 8, который трубопроводом 39 соединен с основным кристаллизатором 1, трубопроводом 40 — с насосом 12 и трубопроводом 41 — с выходом иэ конден,сатора 10.

Установка работает следующим образом.

Исходный раствор с концентрацией солей 27. NaCf дегазатора (не показан) по трубопроводу 35 подают в промывочную колонну 4, в которой этим раствором производят предварительную промывку от рассола с концентрацией 24,37 NaCP гидратов газе, образованных в.кристаллизаторе 2 при 268,15 К и давлении 205 кПа. . После промывочной колонны 4 газовые гидраты. вместе с исходным раствором, выполняющим роль гидротранспортного средства гидратов, насосом 15 подают по трубопроводу 19 под давлением

675 кПа, предварительно смешивая с суспензией (рассол и гидраты газа}, подаваемой насосом 13 при 289 К и давлении 675 кПа из кристаллизатора 1 в нижнюю часть промывочной колонны 3. В промывочной колонне 3 газовые гидраты отделяют от рассола и проиывают опресненной водой, подаваемой насосом 16. После промывочной колонны 3 гидраты в виде суспенэии (с пресной. промывочной водой) но трубопроводу 21 направляют в плавитель 5 при 300,5 К и давлении 607,5 кПа, Гидраты плавят, используют теплоту воды, выходящей из теплообменника ll с температурой

325 К, подводииой через теплопередающую поверхность теплообменника 22.

Честь пресной воды из отстойника 23 насосои 16 возвращают в промывочную колонку 3 для промывки, а оставшуюся воду по трубопроводу 26 через дегазатор (не показан) выводят из установки потребителю. Рассол из средней части промывочной колонны Э после фильтрукицей сетки выводят по тру бопроводу 20 и разделяют на два потока: первый рециркулируют в основ- ной кристаллизатор, в котором смешивается с агентои, подаваемым из ресивера 8 по трубопроводу 39, и образует гидраты газа при 288,8 К и давле нии 420 кПа.Теплота гидратообразова-

55 ния отводится бесконтактным способом в окружающую среду водой с температурой 283 К, прокачиваемой через теплообменник 18 основного

:,кристаллизатора 1. Разность темпера тур 5К достаточна для обеспечения теплопередачи с экономически приемлемой поверхностью теплообменного аппарата. Гидраты газа, образованные в основном кристаллизаторе 1 в сос- . таве гидраторассольной суспенэии, насосом сжимают до давления 675 кПа и подают в трубопровод 19. Второй поток рассола из промывочной колон ны 3 после трубопровода 20 направляют в дополнительный кристаллизатор 2, Здесь его смешивают с высококонцентрированным рассолом из

1 промывочной колонны 4 после карма на 32. В кристаллиэаторе 2 при околоэвтектических параметрах,(при

268,15 К и давлении 205 кПа образуют гидраты газа и кристаллы соли, либо гидраты соли, которые в составе суспензии (эвтектический рассол с концентрацией 24,8X NaCE, гцдраты газа, кристаллы гидратов соли

МаСГ 2Н 0) насосом 14 подают в. раз» делитель b. В последнем под действием разности плотностей отделяют гидраты rasa от гидратов соли. Гидраты газа вместе с основным потоком рассола направляют по трубопроводу 27 в промывочную колонну 4, в которой гндраты rasa отделяют от расI сола и предварительно промывают от концентрированного рассола исходным раствором. Из нроиывочной колонны 4 гидраты газа гидротранспортным насосам 15 перемещают в промывочную колонну 3 по трубопроводу 19, предварительно смешивая с суспенэией после насоса 13 а рассол с концентрацией 24,8X NaCl перетекает в карман 32 ° из которого по трубопроводу 33 он рециркулирует в дополнительный крис таллизатор 2 (в .случае работы установки не в режиме предельного разделения часть рассола после кармана 32 через дегазатор сбрасывается из установки). Кристаллы гидратов соли с частью рассола после разделителя 6 поступает в сепаратор 7 солей, в котором кристаллы гидратов соли отделяют от рассола и обезвоживают с удалением гидратной воды), промывая теплым жидким агентом, подаваемым по трубопроводу 24 и отстойни. 1212457 10

9 . о а 10 жидкий агент стекает в. денсатора ка 23, образованного,после плавле- о а ж б ово ам 37 - че ез в е по тре тельагента и ентиль 38 в дополни е гулирующии продукта. Жндкий промыв очный агент гу о ный кристаллизатор 2 для р я об азовавместе с р с рассолом по трубопроводу 5 нь к и к ис- ния гидратов г газа и отвода тепла гидительный кристаллизатор у образования ратоо а- кристаллизатор атон s основном кристаллизагаза и 40 - для подачи насоп о- ратов газа ото ом ю р он жяе 323 К ж мю ят за 7 1100 KIIa sa счет М мжтактнж подК ообкотоРого по тРУбопРоводУ 3 ин менннк 11. После теплообменника 11 ооб азный 15 менннк еP уются зжектором 9 ° Газ р по авле- газоо раз б зный агент высокого давл9 подаю коЖЖ сатор ообж 11 подаю тепло б288 К за счет безконтактного теплоФ окачивае- 20 менник для пла

;обмена с холодной водой, прокачивае300 5 К в плавителе. сле кон- при мой через конденсатор 10. Посл

ВНИИПИ Заказ 667/7

Тираж 663 Подписное

Филиал ППП "Патент", 4 г. Ужгород, ул. Проектная,

Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления Способ разделения минерализованных вод и установка для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Сепаратор // 856486

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации вымораживания жидких продуктов в химической, микробиологической, пищевой промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса

Изобретение относится к технике концентрирования жидких пищевых продуктов путем вымораживания влаги и может быть также использовано в химической, нефтегазовой, молочной, пивоваренной и других отраслях промышленности, где в процессе обработки технологической жидкости осуществляют кристаллизацию отдельных компонентов и их последующее отделение
Изобретение относится к технологии получения ядерно-чистого циркония, конкретно - к технологии очистки циркония от гафния и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях и в атомной промышленности

Изобретение относится к технике получения пресной воды, в частности к опреснительным установкам, основанным на получении пресной воды из морской
Изобретение относится к технологии концентрирования водных растворов и может быть использовано предпочтительно в пищевой промышленности при концентрировании соков
Изобретение относится к технологии концентрирования водных растворов и может быть использовано, например, в пищевой промышленности при концентрировании соков
Наверх