Способ получения чистой воды из морских и минерализованных вод, промышленных стоков и устройство для его осуществления.

Авторы патента:

Попович Владимир Андрианович (RU)

C02F1/04 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01D3/00 - Перегонка или родственные обменные процессы, в которых жидкости контактируют с газовой средой, например отгонка легких фракций (газовая хроматография B01D 15/08; деструктивная перегонка C10B; производство алкогольных напитков перегонкой C12G 3/12)

Владельцы патента RU 2565187:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) (RU)

Изобретение относится к области разделения смесей жидкостей с различной температурой кипения, составляющих многокомпонентную смесь. Наиболее предпочтительная область применения - получение пресной воды из водного солевого раствора, например, морских и минерализованных вод и промышленных стоков. Способ включает нагрев, испарение, отвод пара из парового пространства на конденсацию, процессы испарение-конденсация проводят в термостате с температурой окружающей среды и выше, подвод солевого раствора на испарение и отвод конденсата чистой воды и солевого раствора с повышенной концентрацией солей осуществляют посредством противоточного теплообменника, а между процессами испарения чистой воды из водного солевого раствора и ее конденсацией включен процесс адиабатного сжатия пара, позволяющий возвратить в цикл (регенерировать) теплоту конденсации. Изобретение обеспечивает проведение процесса в испарителе-конденсаторе в широком диапазоне температур и давлений, включая испарение в вакууме при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и давлениях более 1 атмосферы и температуре более 100 °С. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области обратимых энергетических циклов и может быть использовано при создании устройств для разделения смесей жидкостей с различной температурой кипения, составляющих многокомпонентную смесь. Наиболее предпочтительная область способа получения чистой воды из морских и минерализованных вод, промышленных стоков и устройства для его осуществления применения - получение чистой воды из водного солевого раствора, например морских и минерализованных вод и промышленных стоков, дистилляционным методом.

Наиболее распространенный способ получения чистой воды из водных солевых растворов включает в себя процесс кипения раствора для получения пара воды и с дальнейшей его конденсацией в жидкую фазу.

Исходя из термодинамических соображений, можно построить на близких к равновесным и обратимым процессам цикл производства чистой воды, в котором затраченная работа на производство единицы массы чистой воды в зависимости от степени солености водного солевого раствора будет минимальна. Такой идеализированный цикл будет обладать наивысшей эффективностью, а техническое совершенство устройства, в котором этот цикл реализован, можно принимать за образец (эталон), по которому сверяют другие способы получения чистой воды.

В известном способе получения пресной воды [1] необходимую работу получают за счет использования разности температур, образованной за счет солнечного подогрева соленой воды и охлаждения пресной воды подземными природными источниками. Максимальная эффективность такого устройства получения энергии возможна только при соблюдении условий изотермичности нагрева и охлаждения (цикл Карно), однако нагрев и охлаждение осуществляется с потоками жидкости, что резко снижает эффективность такого метода и приводит к большим затратам теплоты и холода для производства чистой воды.

Известен способ [2] опреснения деаэрированной соленой воды, в котором испаритель и конденсатор чистой воды разнесены в разные температурные зоны. Испаритель находится на солнечной стороне, а конденсатор в тени. Такая установка потребляет максимальное количество энергии, так как подводимая солнечная лучистая энергия переводится в низкопотенциальную теплоту и с небольшим понижением ее потенциала сбрасывается в окружающую среду.

Известен способ [3] дистилляции однородных жидкостей и разделения смесей жидкостей с использованием эффекта Пельтье, на горячих спаях которых происходит испарение воды, а на холодных - ее конденсация.

При таком способе получения чистой воды из водного солевого раствора в термоэлектрическом преобразователе с учетом его низкого КПД вырабатывается существенно больше теплоты на испарение воды из солевого раствора по сравнению с полученным холодом для конденсации воды, что приводит к снижению эффективности предлагаемого способа.

В известном способе [4], взятом за прототип, применена перегонка, включающая нагрев слоя солевого раствора, испарение чистой воды из поверхности испарения солевого раствора, отвод пара из парового пространства и конденсацию его на поверхности конденсации, находящейся внутри капилляров, из которых конденсат чистой воды выводится в накопитель. При этом каждый капилляр, проходя сквозь зеркало испарения солевого раствора, возвращает зеркалу солевого раствора теплоту фазового перехода от стекающего по капиллярным каналам конденсата чистой воды.

Главным недостатком такого способа является то, что предложенный способ передачи (регенерации) теплоты фазового перехода конденсации чистой воды зеркалу солевого раствора малоэффективен, так как осуществляется не по кратчайшему пути в виде - испарение воды из солевого раствора и далее конденсация чистой воды, а с применением комбинированного пути, при котором включен дополнительный промежуточный процесс теплопередачи для нагрева солевого раствора.

Это снижает как термодинамическую эффективность цикла выделения чистой воды из солевого раствора, так и производительность представленного устройства.

Отмеченные недостатки устранены в предложенном способе осуществления цикла, состоящего из процессов, близких к обратимым и равновесным, а между процессами испарения чистой воды из солевого раствора и ее конденсацией включен процесс адиабатного сжатия паров воды.

На фиг. 1 представлено в идеализированной постановке устройство для получения чистой воды с применением процессов, близких к обратимым и равновесным.

Устройство состоит из резервуара испарителя-конденсатора 1, наполненного водным солевым раствором 4, поступающим из бассейна 20 с помощью насоса 16 последовательно по трубопроводам 15 и 13, через регенеративный теплообменник 22 и далее по трубопроводу 10 в резервуар испарителя-конденсатора 1.

Паровое пространство 23 резервуара испарителя-конденсатора 1 соединено с конденсатором пара 5 трубопроводом 6, на линии которого установлен компрессор 7. Из конденсатора 5 чистая вода поступает по трубопроводу 11 в регенеративный теплообменник 22 и далее в сборник чистой воды 19 через регулятор давления 17 и трубопровод 18.

Аналогичным образом рассол (водный солевой раствор, обогащенный солями) из резервуара испарителя-конденсатора 1 поступает по трубопроводу 8 в регенеративный теплообменник 22 и далее в сборник рассола 21 через регулятор давления 14 и трубопроводу.

Резервуар испарителя-конденсатора 1 с подводимыми и отводимыми трубопроводами и компрессором 7, а также регенеративный теплообменник 22 размещены в термостате 2 с теплоизоляционным материалом 3, для стабилизации температуры которого имеется нагревательный элемент 9.

Представленное идеализированное устройство работает следующим образом.

Примем один из вариантов температурного режима работы испарителя-конденсатора при котором равновесная температура солевого раствора соответствует давлению окружающей среды, то есть 1 ата. Допускаем, что равновесная температура кипения солевого раствора равняется 100 °С.

Наполняем с помощью насоса 15 резервуар испарителя-конденсатора 1 до рабочего уровня из бассейна солевого раствора 20 через трубопроводы 15 и 13, регенеративный теплообменник 22 и трубопровод 10.

Устанавливаем температуру термостата с помощью нагревательного элемента на уровне 100 °С с небольшим, на несколько градусов, превышением над равновесной температурой, чтобы сдвинуть процесс в сторону испарения солевого раствора в резервуаре испарителя-конденсатора 1.

Устанавливаем в регуляторах давления 17 и 18 значения, превышающие давление окружающей среды на несколько десятых долей ата, для каждого регулятора.

Включается компрессор 7, который поджимает образующийся водяной пар из паровой полости 23, по трубопроводу подает его в конденсатор 5, где образуется конденсат чистой воды, который по трубопроводу 11 поступает в регенеративный теплообменник 22, откуда при температуре окружающей среды через регулятор давления 17 и далее при давлении окружающей среды по трубопроводу 18 стекает в сборник чистой воды 19.

Рассол также поступает по трубопроводу 8 в регенеративный теплообменник 22, откуда при температуре окружающей среды через регулятор давления 14 и далее при давлении окружающей среды по трубопроводу 12 стекает в сборник рассола 21.

Термодинамическая эффективность рассмотренного способа получения чистой воды из водного солевого раствора определяется только подведенной механической энергией, подводимой к компрессору 7 для сжатия водяного пара.

При условии идеальной тепловой изоляции 3 в термостате 2, идеального теплообмена в противоточном регенеративном теплообменнике 22 и равенстве нулю алгебраической суммы потенциальных энергии жидкостных потоков поступающих на высоту Н в испаритель-конденсатор и отводимых от него, работа, подводимая к компрессору 7 для сжатия водяного пара, является минимально необходимой работой выделения чистой воды из водного солевого раствора, а сам способ получения чистой воды из водного солевого раствора является с термодинамической точки зрения совершенным, так как построен на процессах, близких к обратимым и равновесным.

Рассмотренный идеализированный цикл может служить эталоном, с помощью которого можно определять степень термодинамической эффективности других циклов для выделения чистой воды из водного солевого раствора.

Отличительным признаком реального устройства от идеализированного является то, что цикл выделения единицы массы продукта, в данном случае чистой воды, из водного солевого раствора осуществляется за конкретное время. Поэтому увеличение производительности технического устройства всегда связано со снижением эффективности цикла в сравнении с идеализированным.

Так для повышения производительности устройства необходимо интенсифицировать процессы испарения-конденсации, для чего необходимо, чтобы компрессор создавал дополнительную разность давлений по отношению к равновесным состояниям в испарительной и конденсирующей зон, кроме того, интенсифицировать теплообмен в теплообменнике-регегераторе и возвратить в цикл потенциальную энергию отводимых жидкостных потоков.

Ниже приводятся варианты устройств получения чистой воды из водного солевого раствора, принцип действия которых основан на рассмотренном выше способе.

На фиг. 2 представлено реальное устройство выделения чистой воды из водного солевого раствора, техническое совершенство которого с максимальной термодинамической эффективностью реализует заложенные принципы в идеализированном процессе.

Техническая реализация устройства позволяет проводить процесс в испарителе-конденсаторе в широком диапазоне температур и давлений включая испарение в вакууме при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и давлениях более 1 атмосферы и температуре более 100 °С.

Устройство состоит из резервуара испарителя-конденсатора 1, наполненного морской водой 4, поступающей из бассейна 20 морской воды с помощью насоса 16 последовательно по трубопроводам 15 и 13, через регенеративный теплообменник 22 и далее по трубопроводу 10 в резервуар испарителя-конденсатора.

В паровом пространстве 30 резервуара испарителя-конденсатора 1 установлен экран 31 для предотвращения уноса капельной жидкости из кипящего водного солевого раствора. В качестве экрана может быть пористая теплоаккумулирующая набивка, перфорированные пластины, набранные металлические полосы, образующие лабиринтные каналы, сетка и т.д.

Для сброса выделившихся и накопившихся газов в паровом пространстве 30 установлен вентиль 35.

Паровое пространство 30 соединено с конденсатором пара 5 трубопроводом 6, на линии которого установлен компрессор 7. Из конденсатора пара 5 чистая вода поступает по трубопроводу 11 в высокоразвитый регенеративный теплообменник 22 и далее в сборник чистой воды 19 через регулятор давления 32 и трубопровод 18.

Резервуар испарителя-конденсатора 1 с подводимыми и отводимыми трубопроводами и компрессором 7, а также регенеративный теплообменник 22 размещены в термостате 2 с теплоизоляционным материалом 3 и нагревательным элементом 9.

Нагревательный элемент 9 может использовать как электрическую энергию, так и теплоту теплоносителя в жидкой или газообразной фазе.

В качестве регуляторов давления 32 и 33 могут служить, например, гидромоторы, в которых давление на входе можно задавать производительностью по жидкости (гидромотор с регулируемой по наклону косой шайбой).

Механическая энергия, подводимая к насосу 16, включает в себя энергию, отводимую от регуляторов давления 32 и 33 по системе связи 34. Управление режимом работы устройства для выделения чистой воды из водного солевого раствора осуществляется с помощью различных датчиков. Так установленные в испарителе-конденсаторе датчики Р_И и Р_К измеряют значения давлений в полостях испарения и конденсации чистой воды соответственно.

Температура водного солевого раствора осуществляется с помощью датчика температуры Т_Ж.

Уровень водного солевого раствора в резервуаре испарителя-конденсатора 1 фиксируется датчиком h.

Значения температур жидкостных потоков регенеративного теплообменника 22 со стороны окружающей среды определяются датчиками;

Т_В - поступающего потока водного солевого раствора,

Т_Д - отводимого потока чистой воды,

Т_Р - отводимого потока рассола.

Для представленного устройства характерны три основных режима работы:

Режим 1. Испарение чистой воды в конденсаторе-испарителе осуществляется при температуре окружающей среды в вакууме, соответствующем давлению насыщенных паров воды.

При наличии водяного столба Н, равного расстоянию между зеркалами жидкостей h в испарителе-конденсаторе 1 и приемниками жидкостей 19, 20 и 21, более 10 метров, что соответствует давлению в 1 атмосферу и подаче насосом 16 на эту же высоту солевого раствора перепад давления на гидромоторе 32 также соответствует высоте столба жидкости Н.

Аналогичным образом рассол из резервуара испарителя-конденсатора поступает по трубопроводу 8 в регенеративный теплообменник 22 и далее в сборник рассола 21 через регулятор давления 33 и трубопровод 12. В качестве регулятора давления в этом случае также служит гидромотор с перепадом давления жидкости на нем, также равным Н.

Режим 2. Испарение чистой воды в конденсаторе-испарителе осуществляется при температуре находящейся в промежутке между температурой окружающей среды и температурой, равной 100 °С (например 50 °С), с давлением, соответствующим давлению насыщенных паров воды при выбранной температуре процесса испарения.

При этом режиме работы испарение чистой воды в испарителе-конденсаторе происходит при меньшей глубине вакуума (например, с давлением насыщенных паров воды для 50 °С). Для реального устройства высота Н может быть уменьшена с учетом этой глубины вакуума, поэтому жидкостные напоры на насосе 16 и гидромоторах 32, 33 также уменьшаются, вплоть до нуля при температуре испарителя-конденсатора, равной 100 °С.

Режим 3. Испарение чистой воды в конденсаторе-испарителе осуществляется при температуре выше 100 °С (например 150 °С), с давлением, соответствующим давлению насыщенных паров воды при выбранной температуре процесса испарения.

При этом режиме принимается Н=0, а значения давлений на насосе 16 и гидромоторах 32, 33 равны давлению насыщенных паров воды, например, при температуре 150 °С.

Представленное устройство на фиг. 2 работает следующим образом.

Примем один из вариантов температурного режима работы испарителя-конденсатора, при котором равновесная температура кипения морской воды соответствует давлению выше окружающей среды, например 2 ата. Допускаем, что равновесная температура кипения солевого раствора равняется 120 °С [5].

Наполняем с помощью насоса 15 резервуар испарителя-конденсатора 1 до рабочего уровня h из резервуара солевого раствора 20 через трубопроводы 15 и 13, регенеративный теплообменник 22 и трубопровод 10.

Устанавливаем температуру термостата с помощью нагревательного элемента на уровне 120 °С и подъем давления пара в резервуаре испарителя - конденсатора до 2 ата. Включаем компрессор 7, который поджимает пар и посылает его в конденсатор 5, откуда конденсированная чистая вода по трубопроводу 11 поступает в регенеративный теплообменник 22 и, приобретая температуру Т_Д на выходе, равную температуре окружающей среды τ, поступает в гидромотор 32, выполняющий роль регулятора давления. При этом отводимая механическая мощность от гидромотора включает в себя потенциальную энергию столба высотой Н жидкости.

Рассол из резервуара испарителя-конденсатора 1 поступает по трубопроводу 8 также в регенеративный теплообменник 22 и приобретая температуру ТР на выходе, равную температуре окружающей среды, поступает в гидромотор 33, выполняющий роль регулятора давления. При этом отводимая механическая мощность от гидромотора также включает в себя потенциальную энергию столба высотой Н жидкости.

Механическая энергия с гидромоторов потребляется насосом 16.

В реальном устройстве вследствие потерь на преодоление гидравлических сопротивлений в теплообменниках, отличных от 100% КПД гидромоторов, имеется небольшой дефицит механической энергии для работы насоса 16. Поэтому эта энергия подводится от отдельного источника (на Фиг. 2. этот источник энергии не показан).

Основным потребителем механической энергии в устройстве является компрессор, который обеспечивает испарительно-конденсационный процессы за счет создания необходимого превышения давления конденсации водяного пара над давлением парообразования.

Повышая давление конденсации пара с помощью компрессора, можно интенсифицировать процессы как конденсации чистой воды, так и кипения водного солевого раствора в объеме, что увеличивает производительность устройства по производству чистой воды. Капельно-паровой поток при интенсификации процессов испарения водного солевого раствора, проходя через лабиринты экрана 31, сепарируется от капельной жидкости, которая стекает обратно в резервуара 1.

Кроме того, компрессор 7 выполняет функции производства дополнительного количества теплоты на компенсацию тепловых потерь в термостате 2.

На фиг. 3 представлено реальное устройство выделения чистой воды из водного солевого раствора, техническое совершенство которого с максимальной термодинамической эффективностью реализуется с помощью применения теплообменников-регенераторов с теплоаккумулирующей набивкой и с обратимым теплообменом.

Устройство состоит из блока, включающего в себя левую 43 и правую 44 колонну, состоящие из идентичных теплообменников-регенераторов 46 и 45 с теплоаккумулирующей набивкой, в верхней части которых имеются экраны А_л и А_п для предотвращения уноса капель жидкости из зон кипения В_л и В_п соответственно.

Для увеличения зон кипения колонна в зоне кипения может иметь расширение, как показано на фиг. 4.

Верхние части колонн соединяются полостью парового пространства коллектора 42, в средней части которого установлен реверсивный компрессор 68 (например, компрессор типа Рутс [6]). В верхней части коллектора 42 по разные стороны компрессора 68 установлены краны 69 и 70 для сброса выделившихся и накопившихся растворенных газов.

Нижние части левой и правой колонны подсоединены к насосу 64 подачи водного солевого раствора из резервуара 61 посредством управляемых кранов 62 и 63 соответственно.

Краны 55, 53 и 51 служат для отвода из левой колонны соответственно:

- возвратной части солевого раствора посредством регулятора давления 57 и далее по магистрали 60 в бассейн 61,

- рассола посредством регулятора давления 58 и далее по магистрали 66 в сборник рассола (сборник рассола не показан),

- чистой воды посредством регулятора давления 59 и далее по магистрали 67 в сборник чистой воды (сборник чистой воды не показан).

Аналогичным образом управляемые краны 56, 54 и 52 служат соответственно для отвода из правой колонны возвратной части солевого раствора, рассола и чистой воды.

Теплоаккумулирующей набивкой теплообменников-регенераторов могут быть пористые тела, гранитная крошка, сетка и т д.

Колонны размещены термостате 40 с теплоизоляцией 41 и нагревательными элементами 49 и 50.

Температурные режимы левой и правой колонн контролируются верхними датчиками температуры Т_ВЛ и Т_ВП и нижними Т_НЛ и Т_НП соответственно. Датчики давления для контроля давления на входе и выходе компрессора 68, регуляторов давления 57, 58, 59 и насоса 64 на чертеже не показаны.

Представленное устройство на фиг. 3 работает следующим образом.

Примем один из вариантов температурного режима работы колонн, при котором равновесная температура кипения водного солевого раствора соответствует давлению выше окружающей среды, например 2 ата. Допускаем, что равновесная температура кипения воды равняется 120 °С [5].

Колонны работают в противофазе - если в одной осуществляется процесс парообразования, то в другой происходит конденсация. Так по окончании времени τ равного половины цикла τ_(1/2)ц процесс парообразования меняется на противоположный, то есть на процесс конденсации. Поэтому рассмотрим работу одной колонны, например правой 44.

Для выхода на установившийся режим необходимо осуществить запуск устройства, для чего проводятся следующие операции:

- Устанавливается на регуляторах давления 57, 58 и 59 значение 2 ата;

- Включается насос 64, открываются краны 63 и 62 и открываются краны 69 и 70.

- Заполняются водным солевым раствором из бассейна 61 колонны 44 и 43 до уровня h, после чего насос 64 отключается и закрываются краны 63 и 62, а также 69 и 70;

- С помощью нагревателей 49, 50 устанавливается температура термостатирования 120 °С;

- После начала кипения водяного солевого раствора в зонах кипения В_Л и В_П пар вместе с воздухом, находящиеся в паровом пространстве 42, сбрасываются в атмосферу через краны 69 и 70, для чего последние на короткое время открываются, например на 0,5-1,0 секунды.

С этого момента тепловое состояние установки и давление пара в паровом пространстве коллектора 42 позволяет осуществить выход на установившийся режим и выполнить цикл по выделению чистой воды из водного солевого раствора.

Необходимо отметить, что принятые значения равновесных значений давлений и температуры приняты для идеализированного случая без учета солености воды, атмосферного давления, а также режимных и конструктивных характеристик, заложенных в реальном устройстве, которые увеличивают потери, приходящиеся как на внутреннюю, так и внешнюю необратимость цикла выделения воды из водного солевого раствора.

Сюда можно отнести тепловые потери в теплоизоляции термостата и тепловые потери в теплообменниках-регенераторах с теплоаккумулирующей набивкой, которые компенсируются подводимой к компрессору 68 избыточной мощностью.

Кроме того, работа, подводимая к компрессору, должна обеспечить дополнительную степень сжатия для обеспечения необходимой интенсификации процессов испарения и конденсации.

Рассмотрим работу основных процессов цикла, осуществляемую в правой колонне.

1 - В течение первой половины цикла τ_(1/2)ц осуществляется движение жидкости вверх.

Для этого включается насос 64, открываются краны 63, 55 и включается компрессор 68, создающий разрежение в паровом пространстве правой колонны, что приводит к началу кипения водного солевого раствора в зоне кипения В_П колонны 44.

Водяной пар компрессором перегоняется в левую колонну, а подпитка водного солевого раствора в зону кипения осуществляется снизу колонны.

На фиг. 5. показана стационарная тепловая волна, которая образуется от движения вверх водного солевого раствора в моменты времени τ₀, τ₂, τ₂, τ₃. За все время продвижения тепловой волны вверх в зоне кипения генерируется пар, а в самой зоне кипения образуется рассол.

Обозначения Т₀ и Т_Н соответствуют температуре окружающей среды и термостата соответственно.

Кипение останавливают в момент времени τ_(1/2)ц, при достижении зоны кипения В_П гребнем тепловой волны с (Т=Т_Н).

Вторая половина цикла начинается при движении тепловой волны вниз, для чего включается реверс движения жидкости в колонне и реверс компрессора 68. Для этого закрывается кран 63, открывается кран 62 и генерируемый пар в левой колонне, по образцу генерации пара в правой колонне, поступает в правую колонну. Вращение роторов компрессора 68 (то что возможно для компрессора типа Рутса) включают на противоположное.

Компрессор поджимает пар в коллекторе 42 со стороны правой колонны и заставляет его конденсироваться в зоне В_П, а образующаяся при этом чистая вода движется вниз, толкая перед собой объем рассола.

Этот процесс выталкивания объема с повышенной концентрацией солей аналогичен работе колонок газовых анализаторов с несущим газом.

Одновременно с движением объема рассола происходит движение тепловой волны от τ_(1/2)ц, τ₄, τ₅, τ₆ до τ_1ц, фиг. 6.

Ввиду того, что скорость движения объема рассола может превышать скорость продвижения тепловой волны в 2; 3 и более раз в зависимости от характеристик применяемой конструкции, то это позволяет за время второй половины цикла (τ_(1/2)ц - τ_1ц) отвести из колонны объем водного солевого раствора, находящегося в колонне, объем рассола и объем части чистой воды, которая конденсируется и транспортируется вниз по колонне во время второй половины цикла. В моменты появления на выходе из колонны водного солевого раствора открывается кран 56, рассол отводится при включении крана 54 и чистая вода при включении крана 52.

Далее цикл повторяется.

Источники информации

1. Патент RU №2184592.

2. Патент RU №2335459.

3. Патент RU №2408539.

4. Патент RU №2362606.

5. Н.Б.Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Издательство "Наука", 1972.

6. А.К.Михайлов, В.П.Ворошилов. Компрессорные машины. Учебник для вузов. - М: Энергоатомиздат, 1989.

1. Способ получения чистой воды из водного солевого раствора, например, морских и минерализованных вод и промышленных стоков, включающий нагрев, испарение, отвод пара из парового пространства на конденсацию, отличающийся тем, что процессы испарение-конденсация проводят в термостате с температурой окружающей среды и выше, подвод солевого раствора на испарение и отвод конденсата чистой воды и солевого раствора с повышенной концентрацией солей осуществляется посредством противоточного теплообменника, а между процессами испарения чистой воды из водного солевого раствора и ее конденсацией включен процесс адиабатного сжатия пара, позволяющий возвратить в цикл (регенерировать) теплоту конденсации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что испарение чистой воды осуществляют при интенсивном кипении в объеме водного солевого раствора, в котором расположена теплообменная поверхность конденсации пара чистой воды.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для предотвращения уноса брызг водного солевого раствора в процессе кипения над его поверхностью устанавливают экраны в виде перфорированных пластин различных форм или слоя пористого материала.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность процессов испарение-конденсация задают степенью сжатия пара чистой воды в компрессоре.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что периодически осуществляют сброс выделившихся и накопившихся газов в паровом пространстве.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при условии отличных значений давлений от атмосферного в магистралях противоточного теплообменника роль регуляторов давлений выполняют жидкостные насосы и гидромоторы.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что гидромоторы и жидкостный насос имеют общую связь с единым валом вращения.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, подвод солевого раствора на испарение и отвод конденсата чистой воды и солевого раствора с повышенной концентрацией солей осуществляют посредством регенераторов теплоты с теплоаккумулирующей набивкой.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что регенерацию теплоты осуществляют с помощью тепловой волны при реверсивном движении теплоносителей в теплоаккумулирующей набивке.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что регенераторы теплоты встроены в колонны, в верхней части которых имеются экраны для предотвращения уноса капель жидкости из зоны кипения водного солевого раствора.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что зона кипения может иметь расширение.

12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что верхние части колонн соединяются полостью парового пространства коллектора, в средней части которого установлен реверсивный компрессор для сжатия пара чистой воды.

13. Способ по п. 4, отличающийся тем, что периодически осуществляют сброс в атмосферу выделившихся и накопившихся газов в паровом пространстве.

Похожие патенты:

Способ очистки воды // 2565175

Изобретение относится к способу и системе для непрерывной очистки отработанной воды и/или технической воды. В отработанную воду дозируют перуксусную кислоту, измеряют поток отработанной воды и окислительно-восстановительный потенциал, измеряют концентрацию перуксусной кислоты ниже по потоку от дозирования.

Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов // 2565171

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний с использованием электромагнитизма и может быть использовано в различных технологических процессах для обработки жидкостей и растворов путем виброструйного магнитного воздействия, сопровождаемого изменением свойств жидкостей и растворов.

Способ извлечения органических веществ из водных сред экстракционным вымораживанием в поле центробежных сил // 2564999

Изобретение может быть использовано для выделения органических веществ из водных сред, водосодержащих биологических жидкостей и водных экстрактов-вытяжек. Для осуществления способа проводят экстракцию органических веществ из водной среды в органический растворитель в сочетании с вымораживанием в условиях действия поля центробежных сил.

Полимеры для очистки от металлов и их применения // 2564811

Изобретение относится к новым полимерам для очистки от металлов и их применениям. Описаны применения композиции, содержащей полимер, полученный, по крайней мере, из двух мономеров: акрил-х и алкиламин, где указанный полимер модифицирован таким образом, что содержит более 55 мол.% дитиокарбаминовой кислоты, способной очищать одну или несколько композиций, содержащих один или более описанных металлов.

Система экологически безопасного охлаждения промышленных процессов // 2564362

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано для охлаждения промышленных процессов. Система обеспечения промышленного процесса охлаждающей водой включает контейнер 12 для хранения охлаждающей воды с дном 13 для приема осевших частиц; линию подачи 11 в контейнер поступающей воды; автоматизированную систему 10, выполненную с возможностью получения информации, обработки этой информации и активации операций, выполняемых средством введения химических веществ 18, подвижным средством всасывания 22 и фильтрующим средством; средство введения химических веществ; подвижное средство всасывания 22; движущее средство 23; фильтрующее средство 20; коллекторную линию 19, соединяющую подвижное средство всасывания 22 и фильтрующее средство 20; возвратную линию 21 из фильтрующего средства 20 в контейнер 12; линию впуска 1 в теплообменник от контейнера к промышленному процессу и линию возврата 2 воды из промышленного процесса в контейнер 12.

Способ получения ионообменного сорбента для очистки сточных вод от тяжелых металлов и органических веществ // 2564345

Изобретение относится к области промышленной экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от тяжелых металлов и органических веществ. Предложен способ получения ионообменного сорбента, представляющего собой сополимер лигносульфоната натрия и полиметилакрилата.

Система введения суспензии тонкоизмельченного сасо3 для реминерализации обессоленной и пресной воды // 2564336

Изобретения могут быть использованы при реминерализации исходной пресной воды для возвращения минералов, в частности карбоната кальция, в предварительно опресненную, обессоленную или содержащую недостаточное количество минералов воду при получении питьевой воды.

Поверхностно-обработанный карбонат кальция и его применение для очистки воды и для осушения ила и осадков // 2564289

Изобретение относится к водоочистке. Предложен способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, который включает обеспечение очищаемого объекта, содержащего примеси; и обеспечение поверхностно-обработанного карбоната кальция, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади его поверхности содержит покрытие, содержащее, по меньшей мере, один катионный полимер.

Штамм бактерий exiguobacterium sp. -деструктор нефти и нефтепродуктов // 2564105

Изобретение относится к микробиологии. Штамм бактерий Exiguobacterium sp.

Способ удаления загрязнений из водных потоков путем впрыскивания кислорода в бассейн флотации // 2563486

Изобретение относится к удалению загрязнений и взвешенных органических веществ из водных потоков впрыскиванием растворенного в воде кислорода в бассейн флотации.

Устройство и способ для опреснения морской воды // 2553880

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и оборудованию для опреснения морской воды, и может найти применение при проектировании и создании устройств для получения очищенной пресной воды и использования ее в сельском хозяйстве и других областях народного хозяйства.

Впускное устройство для текучей среды // 2553287

Изобретение предназначено для распределения текучей среды. Устройство для ввода и распределения текучей среды во внутреннее пространство (4) емкости (3) включает впускной канал (5) и распределительный канал (6).

Способ рекуперации тепла на установке первичной перегонки нефти // 2547479

Изобретение относится к способам первичной перегонки нефти и может быть использовано для энергосберегающего фракционирования нефти в нефтеперерабатывающей промышленности.

Способ концентрирования водного раствора пероксида водорода // 2543177

Изобретение относится к способу концентрирования водного раствора пероксида водорода. Способ осуществляют в устройстве, включающем в себя предварительный выпарной аппарат, дистилляционную колонну и компрессор вторичного пара.

Распределительное устройство для орошения насадки // 2541031

Изобретение может быть использовано в ректификационных и абсорбционных колоннах в нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической и других отраслях промышленности.

Реактор для очистки или гидроочистки жидкой нагрузки, например для каталитической очистки дистиллятов сырой тяжелой нефти // 2500451

Изобретение относится к реактору для очистки или гидроочистки жидкой нагрузки, в частности для каталитической очистки дистиллятов сырой тяжелой нефти. Реактор содержит по меньшей мере один слой наполнителя, по существу, жидкую фазу (L) и, по существу, газовую фазу (G), находящиеся на дне реактора и разделенные поверхностью раздела (38), и распределительную тарелку, снабженную по меньшей мере одним основным патрубком, обеспечивающим циркуляцию жидкой фазы (L) в направлении слоя, и по меньшей мере одним каналом, предназначенным для подачи газовой фазы (G) в упомянутый слой.

Усовершенствованный тепловой насос для высокочистого кубового продукта // 2500450

Изобретение относится к разделению углеводородов. Установка для дистилляционного отделения первого компонента от смеси включает перегонную колонну, содержащую секцию ректификации с выходом для верхнего парового потока, выпарную секцию с выходом для кубового жидкого потока и сырьевую секцию со входом для сырья, расположенную между секцией ректификации и выпарной секцией, ребойлер кубового содержимого для повторного испарения кубового жидкого потока, поступающего из выпарной секции, верхнюю секцию конденсации для конденсации верхнего парового потока, выходящего из секции ректификации, боковой пароотвод из секции ректификации, тепловой насос-компрессор, имеющий вход, который сообщается по текучей среде с боковым пароотводом, и выход, и второй ребойлер-теплообменник, имеющий жидкостную сторону, сообщающуюся по текучей среде с кубовым потоком из выпарной секции, и паровую сторону, сообщающуюся по текучей среде с выходом из теплового насоса-компрессора.

Способ получения диарилкарбонатов или алкиларилкарбонатов из диалкилкарбонатов // 2490251

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения по меньшей мере одного диарилкарбоната формулы (I) и/или алкиларилкарбоната формулы (IV) из по меньшей мере одного диалкилкарбоната и по меньшей мере одного ароматического гидроксисоединения формулы III, где R, R' и R'' независимо друг от друга означают атом водорода, линейный или разветвленный алкил с 1-34 атомами углерода, алкокси с 1-34 атомами углерода, циклоалкил с 5-34 атомами углерода, алкиларил с 7-34 атомами углерода, арил с 6-34 атомами углерода или галогенный остаток, причем R может означать также группу -COO-R''', в которой R''' может означать атом водорода, линейный или разветвленный алкил с 1-34 атомами углерода, алкокси с 1-34 атомами углерода, циклоалкил с 5-34 атомами углерода, алкиларил с 7-34 атомами углерода или арил с 6-34 атомами углерода, а R1 является линейным или разветвленным алкилом с 1-34 атомами углерода, в котором (a) диалкилкарбонат или диалкилкарбонаты в присутствии по меньшей мере одного катализатора переэтерификации подвергают взаимодействию с ароматическим гидроксисоединением или ароматическими гидроксисоединениями в первой реакционной колонне, содержащей по меньшей мере одну укрепляющую часть в головной части колонны и по меньшей мере одну реакционную зону под укрепляющей частью, которая содержит по меньшей мере две секции, (b) пар, отходящий в головной части первой реакционной колонны, полностью или частично конденсируют по меньшей мере в одном конденсаторе, (c) кубовый продукт первой реакционной колонны подают по меньшей мере в еще одну реакционную колонну, содержащую по меньшей мере одну укрепляющую часть в головной части колонны и по меньшей мере одну реакционную зону под укрепляющей частью, и подвергают его в этой колонне (в этих колоннах) последующему превращению, (d) не прошедший превращение в реакционных колоннах или образовавшийся во время реакции диалкилкарбонат полностью или частично отделяют от алкилового спирта, образовавшегося во время реакции, по меньшей мере еще на одном этапе способа, включающем в себя по меньшей мере одну дистилляционную колонну, и (e) отделенный на этапе (d) диалкилкарбонат, при необходимости, после последующей очистки, снова подают в первую реакционную колонну, где дополнительная реакционная колонна (дополнительные реакционные колонны) оснащена (оснащены) одним или несколькими конденсаторами, и теплоту конденсации, образующуюся при конденсации в этих конденсаторах, прямо или косвенно возвращают в процесс.

Способ сепарации низкокипящего компонента из смеси паров и устройство для его осуществления // 2488427

Изобретение относится к нефтяной, газовой отраслям промышленности и может быть использовано при разделении углеводородных смесей и сжиженных газов. .

Парожидкостное распределительное устройство для распределения прямоточного двухфазного потока в аппарате с нисходящим потоком и реактор, снабженный указанным устройством // 2481150

Изобретение относится к устройствам для распределения массовых потоков, используемых в гидропроцессорных реакторах. .

Способ сепарации газа от примесей и устройство для его осуществления // 2567317

Группа изобретений относится к способу сепарации жидкости от газа и к устройству для его осуществления, например, перед процессом осушки газа от влаги или процессом его компримирования. Способ сепарации газа от примесей включает первичную центробежную сепарацию газа, контактирование его с жидкостью, например промывочной или метанольной водой, и последующую вторичную сепарацию от капельной жидкости с вертикальным и кольцевым отбором. При этом контактирование газа с жидкостью и последующую вторичную сепарацию осуществляют одновременно при прямоточном центробежном течении фаз, вначале закрученным газовым потоком всасывают жидкость, а после контакта газа с жидкостью ее вытесняют. Контактно-сепарационное устройство содержит тарелку с основанием, в котором расположен прямоточный центробежный элемент с завихрителем под основанием и патрубком над ним, с выполненными на образующих патрубка каналами выхода жидкости, которые направлены тангенциально относительно его радиуса в точке выхода над полотном. В нижней части прямоточного патрубка, установленного на основании тарелки, выполнен тангенциальный канал входа жидкости. Высота канала выхода газожидкостной смеси, расположенного на образующей прямоточного патрубка, определена по формуле: h=πd/n, где π=3,14159, d - диаметр патрубка, м, n - число щелей по диаметральному сечению патрубка. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности сепарации, сокращение числа технологических секций или аппаратов при проведении процесса центробежной сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.