一種複合多效蒸餾系統的製作方法
2023-12-02 11:07:11 4
一種複合多效蒸餾系統的製作方法
【專利摘要】集成反向供給MED系統和正向供給MED系統的複合多效蒸餾（MED）系統。來自反向供給MED系統的最熱效的熱濃縮物被作為進料傳送到正向供給MED系統中的最熱效，以產生比可能使用任何單獨的系統更濃的鹽水。此外，結合所述系統產生了額外的操作優勢並提高了蒸餾效率。
【專利說明】一種複合多效蒸餾系統
[0001]背景
[0002]1.【技術領域】
[0003]本發明涉及脫鹽領域，並且更具體地，涉及多效蒸餾(MED)。
[0004]2.相關技術討論
[0005]多效蒸餾(圖1A和IB中的MED80和90)利用水蒸氣97的冷凝熱來使進料水95蒸發並從而將其蒸餾成產品水93和產生的鹽水94。熱交換在串聯布置的效(effect)91中進行，每個效91接收來自前一個效的作為水蒸氣的蒸發的進料水。連續的蒸發和冷凝過程在從最熱效101、111到最冷效109、119的梯度內進行，並且被用於最大化熱投入的蒸餾。
[0006]進料水在進入效91之前在冷凝器98中被加熱(從95A到95B)，以提高過程的效率。冷凝器98通常包括用於加熱進料水的降膜冷凝器，以及用於冷凝來自MED的殘餘蒸氣的強制循環冷凝器。
[0007]已知幾種進料水的供應方法:同時供應-(i)同時向所有效中引入溫的進料水；(?)反向供給(圖1A中的MED80)-經加熱的進料鹽水95B被引入最冷效109，並從每個效至較熱的效(經由95E)，導致最濃的進料水進入最熱效101 ;以及(iii)正向供給(圖1B中的MED90)-經加熱的進料鹽水95B (由進料加熱器99利用來自效91-99A的蒸氣加熱)被引入到最熱效111，並從每個效至最冷效(經由95E)，導致最濃的進料鹽水進入最冷效119(參見，例如W02006/095340)。閃蒸室96可以被增加以從鹽水94提取再多一些蒸氣到效91中。
[0008]此外，效91可以被分組以增強進料水和鹽水流的泵送效率，使得進料水被逐組地引入效。
[0009]英國專利GB1174423公開了混合進料設備，在該混合進料設備中來自反向供給級的第一效的熱鹽水流出物由管線運送至中間級熱交換器，流出物穿過中間級熱交換器，並且從而由管線輸送至正向供給部分的第一效，並且在該混合進料設備中反向供給級的最後效中產生的蒸氣被用於加熱正向供給級的第一效。
[0010]簡述
[0011]本發明的實施方式提供了複合多效蒸餾(MED)系統，其包括:反向供給MED系統，其包括被布置成加熱進料水並將經加熱的進料水傳送到反向供給MED系統的最冷效的冷凝器，其中反向供給MED系統中的每個效被布置成從接收到的進料水蒸發水並向較暖的效傳送經加熱的濃縮物，以從反向供給MED系統的最熱效產生最熱濃縮物；以及正向供給MED系統，其被布置成將從反向供給MED系統的最熱效獲得的最熱濃縮物傳送到正向供給MED系統中的最熱效，其中正向供給MED系統中的每個效被布置成從接收到的濃縮物蒸發水並向較冷的效傳送冷卻的濃縮物，以從正向供給MED系統的最冷效產生最冷且最濃的鹽水。
[0012]附圖簡述
[0013]從結合附圖進行的本發明的實施方式的詳細描述，本發明將更容易被理解，在附圖中:
[0014]圖2A和2B是根據本發明的一些實施方式的複合多效蒸餾(MED)系統的高水平示意性框圖；
[0015]圖3是根據本發明的一些實施方式的複合多效蒸餾(MED)系統的示意圖；以及
[0016]圖4是闡明根據本發明的一些實施方式的蒸餾方法的高水平流程圖。
[0017]詳細描述
[0018]在詳細解釋本發明的至少一個實施方式之前，應理解，本發明在其應用上不限於在下面的描述中闡述的或在附圖中說明的部件的構建和布置的細節。本發明適用於其他實施方式或以各種方式來實踐或進行。並且，應理解，在此使用的措辭和術語是用於描述的目的並且不應被視為限制性的。
[0019]圖2A和2B是根據本發明的一些實施方式的複合多效蒸餾(MED)系統100的高水平示意性框圖。圖3是根據本發明的一些實施方式的複合多效蒸餾(MED)系統100的示意圖。
[0020]複合MED系統100包括與正向供給MED系統90集成的反向供給MED系統80。
[0021]反向供給MED系統80包括被布置成加熱進料水95A並向反向供給MED系統80中的最冷效109傳送經加熱的進料水95B的冷凝器98。反向供給MED系統80中的每個效91被布置成從接收到的進料水95蒸發水並向較暖的效91傳送經加熱的濃縮物(參見圖2A和2B中的右虛箭頭95)，以從反向供給MED系統80的最熱效101產生最熱濃縮物95C。
[0022]正向供給MED系統90被布置成將從反向供給MED系統80的最熱效101獲得的最熱濃縮物95C傳送到正向供給MED系統90中的最熱效111。因為進料水被反向供給MED系統80加熱，所以正向供給MED系統90不需要冷凝器98和不需要進料加熱器99。正向供給MED系統90中的每個效91被布置成從接收到的濃縮物蒸發水並向較冷的效91傳送冷卻的濃縮物(參見圖2A和2B中的左虛箭頭95)，以從正向供給MED系統90的最冷效119產生最冷且最濃的鹽水95D。
[0023]在實施方式中，降膜冷凝器98A被用來加熱至反向供給MED系統80的進料水，而因為最熱濃縮物95C被供應至正向供給MED系統90，在反向供給MED系統80中省去了強制循環冷凝器98B。
[0024]在實施方式中，使用冷卻水89的強制循環冷凝器98B被用來冷凝來自正向供給MED系統90的殘餘蒸氣。可選擇地，殘餘蒸氣可以例如通過蒸氣傳送單元110 (參見下文)被提供至反向供給MED系統80。
[0025]使用降膜冷凝器98A來加熱供應至反向供給MED系統80和強制循環冷凝器98B的進料水以冷凝來自正向供給MED系統90的殘餘蒸氣，代替了在兩種MED類型中都使用兩種冷凝器的現有技術。因此，本發明的該實施方式為每個MED子系統省去了一個冷凝器。
[0026]正向供給MED系統90還可以包括多個串聯布置的閃蒸室96，閃蒸室96被布置成將來自產生的最冷最濃的鹽水95D的額外的蒸氣傳送到正向供給MED系統90的效91 (圖2A)或反向供給MED系統80的效91 (圖2B)。後者可能將蒸氣97返回至系統80，代替來自現有技術的反向供給MED系統80 (圖1A)供應的鹽水94的蒸氣。最冷最濃的鹽水95D隨後從系統100作為鹽水94被去除。
[0027]系統100還包括用於以所闡明的方向泵送流體的泵(不出，未編號)。系統100還包括用於引導系統中的流的管道。這些管道可以由表示流動的實際流體的相同數字確定(參見，例如圖3)，例如，如在圖2A和2B中表示的，比如在濃縮物95、產品水93、鹽水94、水蒸氣97、冷卻水89、進料水95A、經加熱的進料水95B、最熱濃縮物95C、以及最冷最濃的鹽水95D中的流體。相應的管89、93、94、97、95、95A、95B、95C、以及95D因此是系統100的一部
分，並且將相應的流從相應的入口傳送至相應的出口。
[0028]效91可以被分組(如在圖3中闡明的)以優化泵的數目和至效91的供應的進料水的量。在分組的效91的情況下，最熱效101、111和最冷效109、119可以被相應的最熱效組和最冷效組替換。例如，圖3中，最熱組由101、111指定，且最冷組由109、119指定。另外的效91和效組在這些最熱組和最冷組之間構建，並且僅僅由於清楚的原因在圖3中未示出。大的蒸餾設備可以包括根據操作考慮因素而不同地分組的數十個效91。圖2A、2B通過系統80、90的中間部分闡明了這些中間的效。
[0029]另外地或可選擇地，複合MED系統100還可以包括蒸氣傳送單元110，蒸氣傳送單元110被布置成把來自正向供給MED系統90中指定的效91的指定量的蒸氣傳送到反向供給MED系統80中的指定效91，以優化兩個系統80、90中的蒸氣量。蒸氣傳送單元110可以平衡效組以在最佳的溫度和壓力條件下操作。
[0030]正向供給MED系統90和反向供給MED系統80可以被布置成(分別地)在它們相應的最熱效111、101的相同的最高溫度，例如70°C下操作。可選擇地，正向供給MED系統90可以被布置成(分別地)關於它們相應的最熱效111、101，在比反向供給MED系統80更高的最高溫度(例如80°C)下操作。以比最後的最冷且最濃的鹽水％D更低的濃度向最熱效111供應最熱濃縮物95C，避免了一些潛在的腐蝕和結垢損壞。
[0031]例如，來自反向供給MED系統80的最熱效101的最熱濃縮物95C可以具有相對於進料水95A的兩倍的濃度，例如，相對於在海水情況下的4% (A%)的8% (B%)。來自正向供給MED系統90的最冷效119的最濃的鹽水％D可以具有相對於進料水95A的三倍的濃度，例如，相對於在海水情況下的4% (A%)的12% (C%)。這樣高的濃度在現有技術的MED系統中是不可達到的，並且可用於減少回流的鹽水94，提高蒸餾效率，以及增強鹽水94的可用性，相比於現有技術的MED設備，所有三個方面全都具有大的經濟效益。進料水可以包括廢水或微鹹水，在這些情況下可以進行高效的產品水提取，由於其較高的濃度，產生的鹽水的量顯著更少。
[0032]在另一個實例中，在工業排汙或廢水的情況下，進料水可以以3-5% (A%)或甚至更低被供應，並且分別以30-50°C被供應，在反向供給MED系統80中在60_80°C的範圍內的溫度下被濃縮至約4-6% (B%),作為熱濃縮物95C被傳送至正向供給MED系統90，在正向供給MED系統90中其被冷卻回40-50°C的範圍並且被進一步濃縮至8-12% (C%)以作為鹽水95D離開系統(可能在另外的閃蒸之後)。
[0033]有利地，系統80、90的耦合比使用反向或正向供給MED系統(分別是80、90)在下面的方面允許更有效的蒸餾:(i)最濃的鹽水95D、94的產生，最濃的鹽水95D、94分別比離開系統80、90的鹽水更濃，允許作為系統100的產物的鹽水94的更好的利用，以及相對於進料水95A，增加了產品水93的量，這在進料水和鹽水處置可能性受限制的系統100中尤其有用；(ii)通過用最熱濃縮物95C供應最熱效111，相對於反向供給MED系統80，腐蝕和結垢的減少。可選擇地，最熱效111的溫度可以被提高到超過現有技術中可以達到的溫度。
(iii)加熱最熱濃縮物95C可以由反向供給MED系統80進行，並且不需要額外的能量投入。最後，(iv)由於從系統80、90的相對強度受益同時避免了它們的相對缺點的可能性，所以蒸氣管理可以被更有效地進行。
[0034]圖4是闡明根據本發明的一些實施方式的蒸餾方法150的高水平流程圖。蒸餾方法150包括下面的階段:將反向供給MED系統與正向供給MED系統集成(階段155);通過將來自反向供給MED系統的最熱效的最熱濃縮物傳送到正向供給MED系統的最熱效(階段160);以產生比來自反向供給MED系統的經加熱的濃縮物的濃度更高濃度的鹽水(階段165)。蒸餾方法150還可以包括將來自鹽水的蒸氣傳送到反向供給MED的效(階段170)，以及將來自正向供給MED的效的指定量的蒸氣傳送至反向供給MED的效(階段175)以優化集成系統中的蒸氣生產(階段180)。
[0035]有利地，本發明向正向供給MED90傳送熱濃縮物95C，並且向兩個MED單元(圖3中的109和119)並行傳送蒸氣。這與向正向供給MED傳送冷卻的鹽水並在MED單元之間連續地傳送蒸氣的現有技術GB1174423形成了對比。使用熱濃縮物代替冷卻的鹽水允許達到更高的最終鹽水濃度，並且並行地傳送蒸氣允許使用系統中更多數目的效。兩個方面都有助於獲得更高的回收率。附加的優勢是用冷凝器中的較溫的冷水源工作的能力，這使系統能夠在比採用現有技術的可能的區域更熱的區域操作(因為離開的蒸氣更溫熱)。
[0036]作為上述的結果，本發明中的正向供給MED90在相對於現有技術更大的溫度範圍內操作，因為其接收較熱的濃縮物和較熱的蒸氣(例如，達到60-80°C，比如約70°C)。相比於現有技術，更高的溫度允許使用更多效，具有更高回收率和更濃的產生的鹽水，以及使用更高的傳熱係數。
[0037]所述系統和方法可以被用來使海水脫鹽，以及處理來自其他源的水，比如微鹹水、工業流出物、廢水、從不同過程產生的汙水等等。準確的操作條件可以根據進料水的準確特性和從中提取水的需要的水平來調整。
[0038]在上面的描述中，實施方式是本發明的實例或實現。「一個實施方式」、「實施方式」、「一些實施方式」的各種出現不一定全都指同樣的實施方式。
[0039]雖然本發明的各個特徵可以在單個實施方式的上下文中描述，但是這些特徵也可以被單獨提供或以任何合適的組合提供。相反地，雖然為了清楚，本發明在此可以在分開的實施方式的上下文中被描述，但是本發明也可以在單個實施方式中實現。
[0040]此外，應理解，本發明可以以各種方式來進行或實踐，並且本發明可以在除上面描述中列出的那些實施方式以外的實施方式中實現。
[0041]本發明不限於那些圖或相應的描述。例如，流不需通過每個示出的框或狀態，或依照示出或描述的完全相同的順序。
[0042]除非另外定義，否則在此使用的技術和科學術語的意義是通常如由本發明所屬的領域的普通技術人員理解的意義。
[0043]雖然已經關於有限數目的實施方式描述了本發明，但是這些不能被理解為對本發明的範圍的限制，而相反作為一些優選實施方式的示例。其他可能的變化形式、修改、以及應用也落入本發明的範圍之內。
【權利要求】
1.一種複合多效蒸餾(MED)系統，包括: 反向供給MED系統，其包括被布置成加熱進料水並向所述反向供給MED系統中的最冷效傳送所述經加熱的進料水的冷凝器，其中所述反向供給MED系統中的每個效被布置成從接收到的進料水蒸發水並向較暖的效傳送經加熱的濃縮物，以從所述反向供給MED系統的最熱效產生最熱濃縮物；以及 正向供給MED系統，其被布置成將從所述反向供給MED系統的所述最熱效獲得的所述最熱濃縮物傳送到所述正向供給MED系統中的最熱效，其中所述正向供給MED系統中的每個效被布置成從接收到的濃縮物蒸發水並向較冷的效傳送冷卻的濃縮物，以從所述正向供給MED系統的最冷效產生最冷且最濃的鹽水。
2.如權利要求1所述的複合MED系統，其中所述正向供給MED系統還包括被布置成從所產生的最濃的鹽水傳送額外的蒸氣的多個串聯布置的閃蒸室。
3.如權利要求2所述的複合MED系統，其中所述閃蒸室被布置成向所述正向供給MED系統的效傳送所述額外的蒸氣。
4.如權利要求2所述的複合MED系統，其中所述閃蒸室被布置成向所述反向供給MED系統的效傳送所述 額外的蒸氣。
5.如權利要求1所述的複合MED系統，其中所述正向供給MED系統和所述反向供給MED系統被布置成在它們相應的最熱效的相同的最高溫度下操作。
6.如權利要求1所述的複合MED系統，其中所述正向供給MED系統被布置成關於它們相應的最熱效，在比所述反向供給MED系統更高的最高溫度下操作。
7.如權利要求1所述的複合MED系統，其中: 來自所述反向供給MED系統的所述最熱效的所述最熱濃縮物具有相對於所述進料水的兩倍的濃度；且 來自所述正向供給MED系統的最冷效的所述最冷最濃的鹽水具有相對於所述進料水的三倍的濃度。
8.如權利要求1所述的複合MED系統，其中所述反向供給MED系統的所述冷凝器是降膜冷凝器。
9.如權利要求1所述的複合MED系統，其中所述正向供給MED系統還包括被布置成接收並冷凝來自所述正向供給MED系統的所述最冷效的殘餘蒸氣的強制循環冷凝器。
10.如權利要求1所述的複合MED系統,還包括蒸氣傳送單元,所述蒸氣傳送單元被布置成從所述正向供給MED系統中的指定效向所述反向供給MED系統中的指定效傳送指定量的蒸氣，以優化所述正向供給MED系統和所述反向供給MED系統中的蒸氣量。
11.如權利要求1到10中任一項所述的複合MED系統，其中所述進料水是海水。
12.如權利要求1到10中任一項所述的複合MED系統，其中所述進料水是廢水或微鹹水。
13.一種蒸餾方法，包括:將反向供給MED系統與正向供給MED系統集成，通過將來自所述反向供給MED系統的最熱效的最熱濃縮物傳送到所述正向供給MED系統的最熱效，以產生比來自所述反向供給MED系統的所述最熱濃縮物的濃度更高濃度的鹽水。
14.如權利要求13所述的蒸餾方法，還包括將來自所述反向供給MED系統的最熱效的最熱濃縮物傳送至所述正向供給MED的最熱效。
15.如權利要求13所述的蒸餾方法，還包括將來自所述正向供給MED的效的指定量的蒸氣傳送至所述反向供給MED的效。`
【文檔編號】B01D1/26GK103458981SQ201280014368
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月19日 優先權日:2011年3月21日
【發明者】亞尼夫·施密特, 約瑟夫·紐曼, 赫爾曼·維斯 申請人:I.D.E.技術有限公司