Способ разделения соленых вод

 

Изобретение касается опреснения морской, а также минерализованных вод с помощью кристаллизационных методов, может быть использовано для разделения соленых вод на опресненную воду и рассол либо опресненную воду, соль и насыщенные рассолы и позволяет повысить эксплуатационную надежность. Смешивают обогащенную суспензию на дополнительной ступени кристаллизации с рассолом промежуточной концентрации, направляемым из основной ступени обогащения суспензии по кристаллам, и рассолом промежуточной концентрации осуществляют гидротранспорт предварительно отмытых кристаллов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ1585295

А1

f gf)g С 02 Е 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГННТ СССР

1 (21) 4441651/31-26 (22) 15.06.88 (46) 15.08.90. Бкл. !!- 30 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) З.А.Бакум (53) 663.635(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 1212457 ю кл В 01 D 9/04 ю "983 ° (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СОЛЕНЫХ ВОД (57) Изобретение касается опреснения морской, а также минерализованных вод с помощью кристаллизационных

Изобретение относится к опреснению морской, а также минерализованных вод с помощью кристаллизационных методов, и может быть использовано для разделения соленых вод на опресненную воду и рассол либо опресненную воду, соль и насьпценные рассолы.

Цель изобретения — повышение на- . дежности способа,.

На чертеже представлена схема установки для реализации предлагаемого способа.

Установка состоит из основного и дополнительного кристаллиэаторов

1 и 2, основкой и дополнительной промывочных колонн 3 и 4, плавителя 5, основного и дополнительного разделителей 6 и 7, соединенных трубопроводами 8 и 9 с основным и дополнительным смесителями 10 и 11, причем трубопроводы 8 и 9 введены выше семетодов, может быть использовано для разделения соленых вод на опресненную воду и рассол либо опресненную ! воду, соль и насьпценные рассолы и позволяет повысить эксплуатационную надежность. Смешивают обогащенную суспенэию на дополнительной ступени кристаллизации с рассолом промежуточной концентрации, направляемым иэ основной ступени обогащения суспензии по кристаллам, и рассолом промежуточной концентрации осуществляют гидротранспорт предварительно отмытых кристаллов. 1 ил„ редины высоты смесителей 10 и 11, ресивера 12, насосов 13,14 и 15, компрессоров 16,17 и 18, дополнительного конденсатора t9 и сепаратора 20 солей. В средней части промывочных колонн расположены карманы

21 и 22 с фильтрующими сетками 23 и 24, а верхние части имеют накопители 25 и 26 суспензии и снабжены скреперами 27 и 28 с приводами, Плавитель имеет поддерживающую решетку 29 и емкость 30. Разделите.ли 6 и 7 имеют конические днища 3 1 и 32, соединены трубопроводами 33 и

34 с кристаллизатором 1 и сепаратором 20 солей, который соединен трубопроводом 35 с ресиверами 12 и 36 с дополнительным кристаллизатором 2.

Разделитель 7 имеет .также трубопроводы 37 рециркуляции рассола в дополнительный кристаллиэатор 2 и трубопроводы 38 вывода рассола иэ уста3 1585295 4 нонки„при этом трубопровод 38 снабжен фильтром 39, установленным в разделителе 7. Смеситель 10 снабжен трубопроводом 40 подачи исходной соленой воды, а емкость 30 — трубопроводом 41 вывода опресненной воды.

Разделитель 6 соединен с накопителем

26 трубопроводом 42, а с дополнительным смесителем 11 трубопроводом 43, ресивер 12 трубопроводом 44 соединен с кристаллизатором 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для примера рассмотрена работа ус- 1S тановки по вымораживающему циклу с использованием в качестве агента

R-114, разделяющего раствор NaC1 с исходным солесодержанием 2Х соли.

Исходный раствор с концентрациеи солей 2% NaC1 через дегазатор (не показан), где из него извлекают растворенные газы, по трубопроводу 40 подают в смеситель 10, в котором производят смешение его с суспензией (рас- 25 солом и кристаллами льда), подаваемой из разделителя 6. После смесителя 10 кристаллы льда вместе с рассолом, ! выполняющим роль гидротранспортного ! средства, подают в нижнюю часть промывочной колонны 3, в которой под действием перепада давлений по высоте суспензия движется вверх, В средней части колонны происходит осушение кристаллов вследствие дренажа рассола в карман 21 через фильтрующук сетку 23, откуда рассол рециркулирует в кристаллизатор 1.

В верхнюю часть колонны 3 насосом

15 подают опресненную воду, которая вытесняет рассол, производя отмывку кристаллов от рассольной пленки. Е!ебольшая часть опресненной воды (по массе 5-10Х от массы кристаллов) теряется при промывке, попадает через фильтрующую сетку 23 в карман 21, понижая концентрацию рециркулирующего рассола. Основная часть опресненной воды вместе с кристаллами, раэрыхляемыми скрепером 27, попадает в накопитель 25, откуда гидротранспор50 том подается в плавитель 5, где за счет теплоты конденсации паров агента кристаллы льда плавятся. Жидкая фаза (опресненная вода и жидкий агент) попадает í емкость 30, а крис- 55 таллы задерживаются поддерживающей решеткой 29 до полного плавления. В емкости 30 производят разделение жид.Ф кости под действием разности плотностей (дед= 1000 кг/м з, у, 1530 кг/мэ), Жидкий агент направляют в ресивер 12, а опресненную воду делят на два потока. Один поток насосом 15 направляют вновь в промывочную колонну, а другой — по трубопроводу 4 1 через дегазатор (не показан) выводят потребителю.

Рассол, рециркулирующий иэ кармана 21 в кристаллизатор 1, охлаждают до температуры 264.,5 К за счет кипения холодильного агента, контактирующего с ним, в результате чего образуются кристаллы льда, а концентрация рассола повышается до 9,26Х.

Образующиеся пары агента откачивают компрессором 16 и направляют в плавитель 5,-Суспензию (рассол, жидкий агент, кристаллы льда) насосом 13 направляют в разделитель 6, где производят разделение компонентов под действием разности плотностей (1080 кг/м, „„, 1560 кг/м, "917 кг/м ) . Рассол из разделителя

b делят на две части. Одну часть рассола (0,2300 кг/кг опресненной воды) по трубопроводу 43 подают в дополнительный смеситель 11, где производят смешение его с суспенэией (рассолом автектической концентрации и кристаллами льда), подаваемой из .разделителя 7, в результате чего концентрация рассола в составе суспензии в смесителе 11 понижается от,23,1 до 20,1Х. После смесителя

11 кристаллы льда вместе с раствором, выполняющим роль гидротранспортного средства кристаллов льда, подают в нижнюю часть дополнительной промывочной колонны 4, в которой под действием перепада давлений по высоте суспензия движется вверх. В средней части колонны 4 происходит осушение кристаллов вследствие дренажа рассола в карман 22 через фильтрующую сетку 24, откуда рассол рециркулирует в дополнительный кристаллиэатор 2. Другую часть рассола из разделителя 6 по трубопроводу 42 подают в верхнюю часть колонны 4, он вытесняет рассол высокой концентрации, препятствуя попаданию последнего в накопитель 26 предварительно отмывают кристаллы льда от рассола высокой концентрации до концентрации, соответствующей концентрации рассола в кристаллизаторе 1 (от S 20 до

585295

5 1

Ь 9, . б|й) в Эта чс1сть р

26, откуда с кристаллами льда напр!!вляется в кристаллизатор 1, на довыра!>!!!ванне кристаллов, образованн!!х н дополнительном кристаллиэаторе (известно, что размеры кристал-. лов льда, образованных в попо !нительном кристаллизаторе, сос T;III>Iÿþò

50-100 мкм, в то время как в основном кристаллизаторе при образовании их из раствора промежуточного солесодержания они обычно составляют

150-300 мкм и выше) „

Жидкий агент из дшпца 31 разделителя б по трубопроводу 33 и из ресивера 12 по трубопроводу 44 направляют в кристаллизатор 1 для охлаждения рассола в нем и отвода теплоты кристаллизации льда.

В дополнительном кристаллизаторе

2 производят кипение жидкого агента для охлаждения рассола в нем и отвода теплоты кристаллизации льда и соли (либо гидратов соли). Пары, образованные в результате кипения агента, сжимаются компрессором 17 от давления 28 до .120 кПа и направляются в плавитель, где производят плавление отмытых кристаллов льда за счет теплоты конденсации паров агента. Тепловой небалаHc компенсируется за счет сжатия части несконденсировавшихся паров агента компрессором

18 и сброса теплоты конденсации этих паров в конденсаторе 19 в окружающую среду. С конденсатора 19 жидкий агент сливают в ресивер 12.

Рассол, имеющий концентрацию 20Х солей, рециркулирую!ц!!!! из кармана 22 в дополнительный кристаллизатор 2, смешивают с кипящим жидким агентом, в результате чего производят охлаждение рассола, образование из него кристаллов льда, при этом концентрация. рассола .возрастает до эвтектической с последующей кристаллизацией совместно с кристаллами льда кристаллов гидратов солей, которые, как показывают эксперименты, растут отдельно от кристаллов льда и при перемешивании находятся так же, как и кристаллы льда во взвешенном состоянии. Суспензию (рассол эвтектической концентрации, кристаллы льда, кристаллы соли NaC1 2Н О и жидкий агент) выводят из дополнительного кристаллизатора 2 и насосом 14 направляют в разделитель 7, где под действием разности плотностей раз5 > леляют (puca!>!917 кг/мЗ р р-ра

У

1200 кr/м з, „:1600 кг/м, -1700-1800 кг/!! ) . Кристаллы льда с частью рассола в количестве

- 0.8400 кг/кг опресненной воды (доля кристаллов льда в составе рассольной суспензии составляет 20-25X) по трубопроводу 9 подают в смеситель

11. Трубопровод 9 вводят так, что !!ерхний конец его находится выше уровня заполнения суспензией смесителя 11. Зто препятствует рециркуляции (перетеканию) жидкости из смесителя вновь в разделитель 7, т.е. создаются условия для одностороннего дви20 жения разделитель — смеситель (это может достигаться и с помощью любого другого технического решения и необходимо для препятствия снижения концентрации рассола в разделителе, 25 т.е, разбавления его менее концентрированным рассолом). В смеситель 11 вводят рассол с концентрацией,-9,267.

NaC1 .в количестве, 0,2300 кг/кг опресненной воды из разделителя 6 по

3р трубопроводу 43. Для выравнивания концентрации полученного рассола после смешивания двух потоков ввод рассола по трубопроводу 43 выполнен тангенциально, что способствует перемешиванию суспензии. Концентрация рас35 сола в суспензии после смешения понижается и принимает значение;-20,12X

NaCI. Из смесителя 11 льдорассольную суспензию подают в нижнюю часть про40 мывочной колонны 4, Другая часть рассола в количестве

2,66 кг/кг опресненной воды из разделителя 7 по трубопроводу 37 рециркулирует в кристаллизатор 2 (в слу45 чае работы установки не в режиме предельного разделения часть рассола после разделителя 7 по трубопроводу

38) с фильтром, установленным на конце трубопровода в разделителе 7, и

5р через дегазатор (HP показан) сбрасывается из установки. Кристаллы гидратов соли вместе с жидким агентом из нижней части разделителя 7 поступают в сепаратор 20 солей, в котором кристаллы гидратов солей обезвоживают (с удалением гидратной воды), нагревая теплым жидким агентом, подаваемым из ресивера 12, затем отделяют от агента и выводят из уста1 585295 новки в виде продукта. Жидкий агент вместе с рассолом, полученным в результате обезвоживания гидратов соли путем разложения их на кристаллы соли и воду, по трубопроводу 37 направляют в дополнительный кристаллиэатор 2.

Предлагаемый способ обладает более высокой эксплуатационной надежностью, так как сохраняя высокую концентрацию рассола при образовании кристаллов во второй ступени кристаллизации (т.е. сохраняя высокий общий коэффициент извлечения пресной воды), позволяет перед отмывкой этих

Кристаллов существенно понизить концентрацию рассола, транспортирующего эти кристаллы на промывку, а также повысить температуру, что понижает вязкость рассола и, как следстВие, облегчает предварительную отмывку данных кристаллов (могут быть сниЖены размеры промывочной колонны), а подача кристаллов после предварительной промывки в основную ступень кристаллизации, используя рассол, рециркулирующий иэ основного разделителя, позволяет осуществить довыращивание мелких кристаллов, образованных в дополнительной ступени кристаллизации, перед подачей их на окончательную промывку и тем самым создать благоприятные условия для стабильной работы основной промывочной колонны, промывающей всю массу образованных в установке кристаллов льл» (либо гидратов газа) более однородных по рамеру.

5 формул а изобретения

Способ Разделения соленых вод, включающий двухступенчатую кристаллизацию с обра зона нисм к рис таллорас с ил ьной суспензии, обог ащение суспензии по кристаллам путем отделения жидкого агента и части Рециркулирующего рассола, направление другой части рассола во вторую ступень кристаллизации, отделение кристаллов с последующей их промывхой посл второй ступени кристаллизации, окончательную промывку кристаллов частью опресненной воды, полученной при плавлении

Zp кристаллов, и подачу кристаллов гидротранспортом на плавление, о т л нч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности способа, рассол, рециркулирующий после отделения от

25 кристаллов, образованных в первой ступени кристаллизации, делят на два потока, один из которых в количестве, Равном массе рассола, направляемого во вторую ступень кристаллизации, 3О смешивают с кристаллами и оставшимся рассолом из второй ступени кристаллизации перед отделением и промывкой этих кристаллов, а другой направляют на промывку этих кристаллов и их подачу гидротранспортом в первую ступень кристаллизации, 1585295

17

Составитель А.Никитин

Редактор М.Бандура Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 2302

Тираж 799

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101