氣體水合物法海水淡化實驗裝置的製作方法
2023-05-22 17:22:46 1
專利名稱：氣體水合物法海水淡化實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種海水淡化實驗裝置，尤其涉及一種實驗室內用氣體水合物法對海水進行淡化的實驗裝置。
背景技術：
我國淡水資源量的缺乏，已經成為制約經濟發展和社會進步的瓶頸。能否成功找到一條水資源補充和可持續利用的有效途徑，意義重大。海水淡化技術作為一種解決淡水資源匱乏的有效手段，越來越受到沿海地方政府的廣泛關注。目前海水淡化的方法主要有蒸餾法、膜法、結晶法、溶劑萃取法、離子交換法以及新興能源海水淡化法等。蒸餾法是應用最早的淡化方法，其原理是採用加熱或減壓蒸餾的方法，冷凝得到二次蒸餾的蒸汽，依次蒸餾得到淡化水。其缺點是設備較複雜、蒸汽壓縮機造價較高、結垢、電耗大。膜法是將海水加壓、使淡水透過選擇性滲透膜的淡化方法。它的缺點是對預處理的要求嚴格，膜的壽命較短，需定期更換，在海水溫度較低的情況下需加熱處理，高壓壓縮海水能量回收率低，增大了制水成本。核能海水淡化是利用核反應堆作為能量來源，從海水中生產淡水的方法。投入成本非常巨大，一旦發生事故，會對生態及民眾造成傷害。太陽能海水淡化技術具有環保無害、直接開發、無須運輸、量大長久等特點，但是該方法存在光照分散、季節性和地域性不穩定、效率較低、佔地偏大等缺點。水合物法海水淡化是根據水合物生成的排鹽效應，選擇合適的水合劑在一定的壓力和溫度條件下，同海水中的水分子生成水合物晶體，經過清洗或者過濾分離後，分解水合物即可得到純淨的淡水。分解的水合劑仍然可以循環利用，實現了節能環保。20世紀40年代，Parker提出利用水合物技術從海水中提取淡水，但是這一技術一直沒有得到重視。進入21世紀後，這種方法才重新進入人們的視野。水合物法海水淡化技術的最大優點是能耗低、設備簡單、緊湊；工質在水或鹽水中溶解度低；無毒，價廉易得，無爆炸危險。根據計算， 生產Im3淡水僅需2. 64度的電能。另外，根據McCormack的研究報告，使用HCFC_141b作為海水淡化的工質，生產Im3淡水的成本在0. 5美元左右，得到的淡水中固體可溶物質的含量在IOOppm以下，顯示了良好的應用前景。目前，國外在水合物法海水淡化技術的促進劑選擇方面已有一些研究，急需研製新的技術手段來推進水合物法海水淡化產業。
發明內容
本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其提高了海水淡化的效率、降低了海水淡化成本。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案其包括反應釜I、反應釜II，反應釜 I、反應釜II皆置於水浴槽內，反應釜I通過閥門2、閥門1與儲氣瓶連通，反應釜II通過閥門14、閥門1與儲氣瓶連通；反應釜I的底端依次通過閥門3、平流泵I、閥門4、閥門7、閥門9與反應釜II連通，反應釜II的底端依次通過閥門8、平流泵II、閥門5與反應釜I連通；平流泵II通過閥門12與貯液罐連通；反應釜I、反應釜II皆在頂端設置磁力攪拌儀，反應釜I、反應釜II分別與數據採集系統連接。本發明的裝置為一套雙反應釜海水淡化實驗裝置，裝置的兩釜之間實現了氣體、 液體的相互流通，可以對海水生成水合物，進而生成淡化水的過程進行循環重複，逐級淡化，極大地提高淡化程度。同時，在裝置上設計了液體採樣口，可在海水淡化過程中連續採樣分析，計算淡化效率。本技術理論是完全有別於目前較為流行的海水淡化理論的，在國內屬於全新的海水淡化技術。本項發明的實驗裝置包括兩個帶有可視窗的反應釜，反應釜容積為500ml，承受壓力20MPa，帶磁力攪拌。恆溫控制系統採用雙視窗低溫精密恆溫水浴槽，控溫精度士0. 02K。 氣體循環系統由增壓泵、空氣壓縮機、管道和閥門組成。液體循環系統由兩臺高壓輸液泵組成，輸液泵最大工作壓力42MPa。本裝置可由CO2鋼瓶向反應釜注氣、通過控制溫度及壓力，並在攪拌子的攪拌作用下，使反應釜中的海水不斷生成水合物，將剩餘海水排出釜外之後，可將生成的水合物分解，產生淡化水。裝置上安裝採樣閥門，在實驗過程中可隨時取樣檢測鹽水的離子和鹽度的變化，以計算淡化率。數據採集系統包括溫度傳感器和壓力傳感器。儲氣瓶上設有加壓裝置。反應釜I 通過取樣管道I連接閥門6，反應釜II通過取樣管道II連接閥門10。反應釜I、反應釜II 分別通過閥門與氣體循環泵連通。由於是雙反應釜設計，因此可以對海水生成水合物進而生成淡化水的過程進行循環重複，逐級淡化，極大提高淡化程度。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做詳細描述圖1為本發明的外形結構示意圖。圖中1.閥門；2.閥門；3.閥門；4.閥門；5.閥門；6.閥門；7.閥門；8.閥門；
9.閥門；10.閥門；11.閥門；12.閥門；13.反應釜I ;14.反應釜II ；15.水浴槽；16.儲氣瓶；17.加壓裝置；18.貯液罐；19.平流泵II ；20.平流泵I ；21.數據採集系統；22.磁力攪拌儀；23.溫度傳感器；24.壓力傳感器；25.取樣管道I ；26.取樣管道II ；27.氣體循環泵。
具體實施例方式本發明的裝置包括反應釜I 13、反應釜II 14，反應釜I 13、反應釜II 14皆置於水浴槽15內，反應釜I 13通過閥門2、閥門1與儲氣瓶16連通，反應釜II 14通過閥門12、 閥門1與儲氣瓶16連通；反應釜I 13的底端依次通過閥門3、平流泵I 20、閥門4、閥門7、 閥門9與反應釜II 14連通，反應釜II 14的底端依次通過閥門8、平流泵II 19、閥門5與反應釜I 13連通；平流泵II 19通過閥門11與貯液罐18連通；反應釜I 13、反應釜II 14 皆在頂端設置磁力攪拌儀22，反應釜I 13、反應釜II 14分別與數據採集系統21連接。數據採集系統21包括溫度傳感器23和壓力傳感器M。儲氣瓶16上設有加壓裝置17。反應釜I 13通過取樣管道I 25連接閥門6，反應釜II 14通過取樣管道IU6連接閥門10。反應釜I 13、反應釜II 14分別通過閥門與氣體循環泵27連通。
本裝置的兩個釜體連通，工作流程如下(1)先將反應釜I 13內加入海水、氣體(如0)2等)由儲氣瓶16經閥門1、閥門 2進入反應釜I 13，加入促進劑，降低水浴槽15的溫度，使之在反應釜I 13內生成水合物。 此時可由閥門6取部分海水監測鹽度的變化。(2)反應完成後，反應釜I 13內的鹽水經閥門3、平流泵I 20、閥門4、閥門7、閥門 9進入反應釜II 14。氣源氣體經閥門1、閥門12進入反應釜II 14，使之在反應釜II 14 內按照相同步驟再次生成水合物。(3)反應完成後，反應釜II 14內的鹽水經閥門8、閥門11進入貯液罐18。此時可由閥門10取部分海水監測鹽度的變化。(4)升高水浴槽15溫度，使反應釜I 13、反應釜II 14內水合物分解。反應釜II 14內分解後的水溶液經閥門8、平流泵II 19、閥門5進入反應釜I 13。至此一級淡化完成。(5)重複步驟(1)，使之在反應釜I 13內生成水合物。(6)重複步驟⑵、(3)、⑷。至此二級淡化完成。根據需要可重複循環進行多級淡化。記錄所消耗電量、溫度壓力、反應量及反應速率等參數的變化。
權利要求
1.一種氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其特徵在於，包括反應釜I (13)、反應釜 II (14)，反應釜I (13)、反應釜11(14)皆置在水浴槽(15)內，反應釜1(13)通過閥門(2)、 閥門(1)與儲氣瓶(16)連通，反應釜11(14)通過閥門(12)、閥門(1)與儲氣瓶(16)連通； 反應釜I (13)的底端依次通過閥門(3)、平流泵I (20)、閥門(4)、閥門(7)、閥門(9)與反應釜11(14)連通，反應釜11(14)的底端依次通過閥門(8)、平流泵II (19)、閥門(5)與反應釜1(1 連通；平流泵11(19)通過閥門(11)與貯液罐(18)連通；反應釜I (13)、反應釜 11(14)皆在頂端設置磁力攪拌儀(22)，反應釜I (13)、反應釜II (14)分別與數據採集系統 (21)連接。
2.根據權利要求1所述的氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其特徵在於，數據採集系統包括溫度傳感器和壓力傳感器04)。
3.根據權利要求2所述的氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其特徵在於，儲氣瓶(16) 上設有加壓裝置(17)。
4.根據權利要求3所述的氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其特徵在於，反應釜I(13) 通過取樣管道I 05)連接閥門(6)，反應釜II (14)通過取樣管道II 06)連接閥門(10)。
5.根據權利要求4所述的氣體水合物法海水淡化實驗裝置，其特徵在於，反應釜 I (13)、反應釜II (14)分別通過閥門與氣體循環泵(27)連通。
全文摘要
本發明涉及一種海水淡化裝置。本發明的氣體水合物法海水淡化實驗裝置，包括反應釜I、反應釜II，反應釜I、反應釜II皆置在水浴槽內，反應釜I通過閥門(2)、閥門(1)與儲氣瓶連通，反應釜II通過閥門(12)、閥門(1)與儲氣瓶連通；反應釜I的底端依次通過閥門(3)、平流泵I、閥門(4)、閥門(7)、閥門(9)與反應釜II連通，反應釜II的底端依次通過閥門(8)、平流泵II、閥門(5)與反應釜I連通；平流泵II通過閥門(11)與貯液罐連通；反應釜I、反應釜II皆在頂端設置磁力攪拌儀，反應釜I、反應釜II分別與數據採集系統連接。本裝置可以對海水生成水合物進而生成淡化水的過程進行循環重複，逐級淡化，極大提高淡化程度。
文檔編號C02F1/00GK102219267SQ201110086470
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者業渝光, 任宏波, 劉昌嶺, 相風奎, 胡高偉 申請人:青島海洋地質研究所