熱脫鹽的製作方法

2023-11-08 14:20:57 1

專利名稱：熱脫鹽的製作方法
熱脫鹽本發明涉及ー種熱脫鹽方法。多種海水脫鹽的方法是已知的。例如，可以利用膜技術(如反滲透)從海水中分離出水。作為另ー選擇，還可以使用熱分離方法。這種熱分離技術的例子包括多級閃蒸(MSF)、多效蒸餾(MED)和蒸氣壓縮蒸餾(VC)。海水中含有離子，如鈣離子、鎂離子和硫酸根離子，這些離子容易以水垢的形式沉澱在熱分離單元中。可以加入化學添加劑來減少結垢，但是這樣會增加整個方法的成本。而且，雖然通過降低海水被加熱到的最大溫度(最高鹽水溫度)可以減少結垢，但是這樣會顯著降低脫鹽方法的有效性。已經做出了很多嘗試來減少結垢的風險。例如，在GB2443802中，使海水進料流在被導入熱分離單元前流過納米過濾膜或反滲透膜。納米過濾膜或反滲透膜截留了至少一部 分結垢離子，從而在蒸餾之前軟化了海水。雖然這種技術有效，但是它要求在海水與膜接觸前對海水加壓,從而顯著增加了整個方法的成本。根據本發明，提供了ー種熱脫鹽方法，包括將進料溶液導入熱分離單元，在所述熱分離單元內蒸餾所述進料溶液以產生蒸餾液流和與進料溶液相比具有更高溶質濃度的殘餘液流，使來自所述熱分離単元的部分(也就是非全部)殘餘液流與選擇性滲透膜的一面接觸，使所述選擇性滲透膜的另一面與部分進料溶液接觸，從而使水憑藉直接滲透作用流過膜以稀釋所述殘餘液流，並且將至少一部分稀釋過的殘餘液流導入所述熱分離單元。如上所述，進料溶液(如海水)被導入熱分離單元，並且進料溶液在此得到蒸餾，從而產生蒸餾液流和與進料溶液相比具有更高溶質濃度的殘餘液流。蒸餾液流通常是水，而且為了進ー步浄化或者直接使用，一般從熱分離單元中將其排出。一部分(也就是非全部)殘餘液流通常作為洩料或鹽水被排出；而另一部分，例如在多級閃蒸エ藝中，通常通過熱回收部件而得到再循環，例如作為ー種從熱回收部件的閃蒸室內所產生的蒸氣中回收熱的手段。在本發明的方法中，部分殘餘液流與選擇性滲透膜的一面接觸。該膜的另一面與部分進料溶液接觸。由於殘餘液流的溶質濃度比進料溶液的高，進料溶液中的水憑藉直接滲透作用流過膜以稀釋殘餘溶液。因此，不需要將進料溶液加壓到高壓來引導溶劑流動。雖然允許液體溶劑(例如水)流過膜，但是該膜截留了至少一部分結垢離子，如鈣離子、鎂離子和硫酸根離子。因而，稀釋後的殘餘溶液相對於原始進料溶液得到軟化，並被導入熱分離單元中進行蒸餾。因此，進入熱分離単元的全部進料相對於原始進料溶液得到軟化。用這種方法，可以提高進料溶液被加熱到的最大溫度(例如最高鹽水溫度)，從而提高整個方法的有效性。因此，在熱分離単元中所用的阻垢劑的量也得以降低，提高了該方法的成本效益。
優選的，本發明的方法還包括在部分進料溶液與選擇性滲透膜接觸前，加熱該部分進料溶液。這會是有利的，因為可以提高溶劑(例如液態水)在升高的溫度下透過膜的滲透性。這部分進料溶液在與膜接觸時，其溫度可以是5°C 50°C，優選為15°C 45°C，更優選為25°C 40°C。可以利用來自熱分離單元的熱量來進行加熱步驟。作為替代或補充，可以使殘餘溶液在與膜接觸前冷卻。殘餘溶液在與膜接觸時，其溫度通常為15°C 60°C，優選為25°C 50°C，更 優選為30°C 40°C。這部分進料溶液在與選擇性滲透膜接觸前可用阻垢劑、阻蝕劑、分散劑和/或抗微生物劑進行處理。這部分進料溶液還可以用其它預處理技術(如過濾、微濾或超濾)來處理，以從進料溶液中去除任何較大的雜質，否則這些雜質會阻塞或汙染膜。上述的部分殘餘液流在與選擇性滲透膜接觸前可用阻垢劑、阻蝕劑、分散劑和/或抗微生物劑進行處理。這部分殘餘液流還可以用其它預處理技術(如過濾、微濾或超濾)來處理，以從進料溶液中去除任何較大的雜質，否則這些雜質會阻塞或汙染膜。任何合適的選擇性膜都可以用於直接滲透步驟。可以使用任何膜系列。適宜的膜包括こ酸纖維素(CA)膜和三こ酸纖維素(CTA)膜(例如McCutcheon等，Desalinationl74(2005)l-ll中描述的那些膜)和聚醯胺(PA)膜。這些膜可以為平面狀，或採用管或中空纖維的形式。特別是當不施加高壓來引導溶劑流過膜時，可以採用薄膜。如果需要，可以使膜支撐在支撐結構體(如網格支撐體)上。在一個實施方式中，可以將ー個或多個管狀膜布置在外殼或外罩內。可以將進料溶液導入該外殼內，同時可以將殘餘溶液導入各管內。由於進料溶液的溶劑濃度高於殘餘溶液的溶劑濃度，溶劑(液體)將穿過膜從進料溶液擴散到殘餘溶液中。可以從管內部回收稀釋後的殘餘溶液，同時可從外殼中除去濃縮的進料溶液(或者反之)。當採用平面膜時，可以將膜片捲曲成使其橫截面呈螺線狀。可以選擇膜的孔徑以使其允許溶劑分子(如水)流過膜但截留結垢離子(如鈣離子、鎂離子和硫酸根離子)。常見的孔徑為I埃 100埃，優選為2埃 50埃，例如10埃 40埃。孔徑可以利用任何適宜的技術推出。雖然不是必須的，但可以對部分進料溶液進行加壓，並使之在小於3MPa、通常在O. IMPa IMPa、優選在O. IMPa O. 5MPa、更優選在O. IMPa O. 3MPa的壓カ下與膜接觸。
本發明的方法中可以使用任何適宜的進料溶液，優選的是，進料溶液是海水或微鹹水。本發明的方法中可以採用任何適宜的熱分離單元，優選的是，該熱分離單元選自多級閃蒸設備、多效蒸餾設備和蒸氣壓縮設備。在引導至膜前，可以對被引導向膜的部分殘餘液流進行處理，從而除去顆粒物或其它不需要的物質或離子。可以使用任何適宜的技術，如過濾、微濾、超濾、納米過濾或吸收。在引導至膜前，還可以對進料溶液進行處理，以除去顆粒物或其它不需要的物質或離子。可以使用任何適宜的技術，如過濾、微濾、超濾、納米過濾或吸收。現將參照附圖
來描述本發明的各個方面，在附圖中圖I是實施本發明方法的實施方式的設備的示意圖。在圖I中編號對應於以下特徵
I.冷卻水和進料供給2.冷凝器3.加熱的給水4.蒸餾產物5.蒸汽供給6.返回鍋爐系統的蒸汽冷凝物7.外排鹽水/洩料8.滲透劑/鹽水預處理系統9.鹽水/滲透劑進料10.蒸氣11.給水預處理系統12.膜系統13.稀釋的鹽水/滲透劑14.給水/稀釋的鹽水15.濃縮的給水16.冷卻水排放 17.蒸發器圖I示出了本發明熱脫鹽方法的一個實施方式的示意圖。將冷卻水和進料供給
(I)導入冷凝器(2)，在冷凝器(2)中所述冷卻水和進料供給受到蒸氣(10)的加熱，蒸氣
(10)被冷凝以得到蒸餾產物(10)。在蒸發器(17)中，蒸汽(5)使給水/稀釋的鹽水(14)部分蒸發，從而產生通向冷凝器(2)的蒸氣(10)。蒸汽(5)冷凝形成返回鍋爐系統的冷凝物(6)。溶質濃度高於進料溶液(I)的外排鹽水(7)從蒸發器(17)中排出，其中一部分
(9)與膜系統(12)中的選擇性滲透膜的一面接觸。可選的是，先在滲透劑/鹽水預處理系統⑶中對來自蒸發器(17)的滲透劑/鹽水(9)進行處理，而後再將其引導至膜系統(12)中的選擇性滲透膜的一面。膜系統(12)中的選擇性滲透膜的另一面與部分進料流(I)接觸，由此使水憑藉直接滲透作用流過膜以稀釋鹽水/滲透劑進料(9)的流。在將部分進料流(I)導入膜系統(12)前，可以使進料流通過給水預處理系統(11)。將殘餘給水流作為濃縮的給水(15)從膜系統(12)中除去。
權利要求
1.ー種熱脫鹽方法，所述方法包括 將進料溶液導入熱分離單元， 在所述熱分離單元內蒸餾所述進料溶液以產生蒸餾液流和與進料溶液相比具有更高溶質濃度的殘餘液流， 使來自所述熱分離単元的部分殘餘液流與選擇性滲透膜的一面接觸， 使所述選擇性滲透膜的另一面與部分進料溶液接觸，從而使水憑藉直接滲透作用流過膜以稀釋所述殘餘液流，並且 將至少一部分稀釋過的殘餘液流導入所述熱分離單元。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述進料溶液是海水或微鹹水。
3.如權利要求I或2所述的方法，其中，所述熱分離單元選自多級閃蒸設備、多效蒸餾設備和蒸氣壓縮設備。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法還包括從所述熱分離単元中除去並排放一部分所述殘餘液流作為洩料。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法包括在所述部分進料溶液與所述選擇性滲透膜接觸前，加熱所述部分進料溶液。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在所述部分進料溶液與所述選擇性滲透膜接觸前，用阻垢劑和/或抗微生物劑處理所述部分進料溶液。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在所述部分殘餘溶液與所述選擇性滲透膜接觸前，用阻垢劑和/或抗微生物劑處理所述部分殘餘溶液。
8.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在將殘餘溶液引導至膜前，處理所述殘餘溶液以除去顆粒物、有機物或其它物質。
9.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在將所述進料溶液引導至膜前，處理所述進料溶液以除去顆粒物、有機物或其它物質。
10.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述選擇性滲透膜的平均孔徑為10埃 40埃。
全文摘要
本發明提供一種熱脫鹽方法，所述方法包括將進料溶液導入熱分離單元，在所述熱分離單元內蒸餾所述進料溶液以產生蒸餾液流和與進料溶液相比具有更高溶質濃度的殘餘液流，使來自所述熱分離單元的部分殘餘液流與選擇性滲透膜的一面接觸，使所述選擇性滲透膜的另一面與部分進料溶液接觸，從而使水憑藉直接滲透作用流過膜以稀釋殘餘液流，並將至少一部分稀釋過的殘餘液流導入所述熱分離單元。
文檔編號C02F1/44GK102666394SQ201080049107
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月26日 優先權日2009年10月28日
發明者P·尼科爾 申請人:薩裡水溶劑科技有限公司