流體分餾工藝和設備的製作方法

2023-05-05 06:46:01 1

專利名稱：流體分餾工藝和設備的製作方法
流體分餾工藝和設備技術領域
本發明主要涉及流體分餾工藝和在其中使用的設備。本發明特別可應用於從水溶 液恢復所選擇的濃度和/或組成餾分，並且這將便於在下文中揭示與那個示例性應用相關 的本發明。然而，應當理解，本發明可以輕易地適用於其他應用及其他類型的流體。
背景技術：
以下對本發明的背景的討論意在使對本發明的理解更容易。然而，應當理解，該討 論不是對所引用的任何材料在本申請的優先權日被出版、已知或者是公知常識一部分的承 認或者認可。
天然水源可能包含各種使人感興趣的溶解物、礦物質、鹽或者其它被溶解或懸浮 的物質。例如，水源可能包含固體和例如是氯化鈉(食鹽)的溶解物，所述固體包括硼、磷、 錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鉛、鋁等。
人們想要能夠控制水混合物中的這些溶解物和被溶解物質的濃度。例如，當製造 礦泉水時，人們想要生產具有基本上恆定的被溶解礦物質含量的礦泉水。在其他應用中，例 如在氯化鈉提取中，人們想要產生用於各種用途的不同濃縮餾分的鹽水。發明內容
根據本發明，提供一種分餾工藝，用於使用至少兩個流體連接的蒸發器單元產生 包括溶質、懸浮或者溶解的含量的流體的至少兩個濃縮餾分。該工藝包含的步驟為
將包括溶質、懸浮或者溶解的含量的饋送流體饋送到至少一個第一蒸發器單元；
在至少所述第一蒸發器單元中從所述饋送流體蒸發第一數量的流體，以產生第一 濃縮流體；
將所述第一濃縮流體的至少一部分饋送到至少一個第二蒸發器單元；以及
在至少所述第二蒸發器單元中從所述第一濃縮流體蒸發第二數量的流體，以產生 第二濃縮流體。
因此本發明提供一種工藝，在該工藝中，兩個流體連接的蒸發器單元產生被饋送 到該工藝中的流體的至少兩個不同的濃縮餾分。在這方面，每個蒸發器除去流體的一些流 體含量，由此相對於流體含量的濃縮懸浮或者溶解的含量。所產生的各個濃縮餾分可以被 有選擇地利用。
每個蒸發步驟主要涉及將一部分被饋送到蒸發器單元中的流體轉變或者改變為 蒸氣的工藝。這可以通過用任何合適的手段允許或者促使蒸發單元內的蒸發而做到。
本發明的工藝可以更進一步包括產生該流體的進一步濃縮餾分的蒸發步驟。因 此，根據本發明的工藝的一些實施例包括至少一個進一步蒸發器單元，該進一步蒸發器單 元流體連接到第一或者第二蒸發器單元中的至少一個，在進一步蒸發器單元中，進行一個 或更多的進一步蒸發步驟。在這種工藝中，更多數量的流體被從饋入進一步蒸發器單元中 的濃縮流體蒸發，以產生進一步濃縮的流體。第一、第二和進一步蒸發器單元優選串聯連5接。由此，饋入第一蒸發器單元的流體沿著單個連接的流道通過第二蒸發器單元，然後通過 隨後的一個或更多的進一步蒸發器單元。
當然，各個蒸發步驟中的一個或更多個可以在至少兩個運轉連接的蒸發器單元中 執行。在這方面，不同的蒸發器單元能夠與一個或更多個附加蒸發器單元運轉連接。每一 附加蒸發器單元與各個蒸發器單元並行運轉，並且同樣被饋入與那個蒸發器單元基本上相 同的饋送流體並且產生基本上相同的濃縮流體。
本發明的工藝可以包括任何數量的蒸發步驟的流體連接序列，這些蒸發步驟的連 接序列中的每一個都能夠被運轉連接到任何數量的相應的並行且運轉連接的蒸發步驟。這 會涉及運轉連接和流體連接的蒸發器單元的陣列的使用。在單個序列蒸發步驟的情況下， 每一蒸發器單元可以被排列成單個線性陣列，在多序列蒸發步驟並列的情況下，被排列成 二維陣列、甚至三維陣列。
本發明的工藝優選可以包括將選定數量的初始饋送流體饋送到任何蒸發單元中 的步驟，以便精確控制在那個蒸發單元中的流體的濃度。
在有些示範性的實施例中，流體從不同蒸發步驟中的每一步驟蒸發的流體在外部 應用中被利用。例如，當饋入工藝的流體包括水時，通過蒸發步驟產生的水能被作為進一步 的處理或者應用的水源使用。這樣的流體源優選用於液態。因此，對於根據本發明的工藝， 優選包括在各個蒸發步驟的一個或更多個之後凝結在蒸發步驟期間被蒸發的流體的步驟。 凝結被蒸發的流體使流體更容易被運輸和移動到遠離處理的地點。
優選凝結步驟中的一個或更多個包括將能量從在蒸發步驟期間被蒸發的流體轉 移到饋入正在運行的蒸發器單元中的各種濃縮流體。這個步驟促進能量從蒸發的流體轉移 到在處理中的處理步驟。因此，否則會被浪費的熱源在處理中被利用，結果提高處理的熱效 率。
應該理解，從蒸發的流體轉移到濃縮流體的熱能可以是蒸發的流體的顯熱 (sensible heat)和/或蒸發的流體中的流體凝結潛熱。
凝結步驟中的一個或更多個優選在熱交換器中進行。熱交換器可以是任何能夠處 理正在凝結的氣流以及液流的合適類型的熱交換器。合適的熱交換器包括板式熱交換器， 雙管式熱交換器，管殼式換熱器等等。優選地，熱交換器是特製的冷凝器型熱交換器。
蒸發步驟可以包括任何合適的蒸發工藝，所述蒸發工藝從饋入各個蒸發器單元的 流體中蒸發出一部分流體。在一個優選實施例中，蒸發步驟中的一個或更多個包含絕熱蒸 發工藝。通過利用絕熱蒸發，處理可以在相對低的溫度和常壓下操作。相比較而言，包括使 流體沸騰的其它的蒸發技術需要高溫和/或低壓來實現蒸發。利用低溫和常壓可以由此降 低工藝中使用的蒸發器單元的成本和複雜性，並且可以使用低品位熱量(在有些實施例中 為廢熱)用於蒸發步驟。
在有些實施例中，本發明的工藝可以包括第一、第二或者進一步濃縮流體的一部 分從在各自的第一、第二或者進一步蒸發器與運行中的蒸發器單元之間的流道分流。在這 樣的實施例中，第一、第二或者進一步濃縮的流體可以被使用者有選擇地利用。
在有些實施例中，本發明的工藝可以包括第一、第二或者進一步濃縮的流體中的 一個或更多個的懸浮或者溶解的含量的濃縮被控制在預定濃度範圍內的步驟。這個控制可 以通過控制工藝的任意數量的工藝變量實現。然而，為了使第一、第二或者進一步濃縮的流體中的一個或更多個的懸浮或者溶解的含量維持在預定的濃度範圍內，優選控制饋入各個 蒸發器單元的流體的溫度、各個蒸發器單元的內壓、從各自蒸發器單元離開的濃縮流體的 流速或者饋入各自蒸發器單元的初始饋送流體的流速中的一個或更多個。
從不同濃縮流體中重新獲得一種或更多種懸浮或者溶解的含量是合乎需要的。因 此，為了促進一種或更多種懸浮或者溶解的含量的重新獲得，各種添加劑、表面活性劑、浮 選劑(flotation additive)或者其它的分離輔助劑可以被添加到饋入蒸發器單元的流體 和/或濃縮的流體中。在有些實施例中，本發明的工藝可以包括引入至少一種添加劑的步 驟，以使第一、第二或者進一步濃縮的流體中的一個或更多個的懸浮或者溶解的含量結晶。
根據本發明的另一個方面，提供一種分餾系統，用於產生包括溶解物懸浮或者溶 解含量的流體的至少兩個濃縮餾分。該系統包括第一蒸發器單元，用於從第一饋送流體蒸 發第一數量的流體，以產生第一濃縮流體；和第二蒸發器單元，用於從第二饋送流體蒸發第 二數量的流體，以產生第二濃縮流體。第二蒸發器單元流體連接到第一蒸發器單元，從而第 一濃縮流體是第二饋送流體。
該分餾系統可以優選包括至少一個進一步蒸發器單元，各蒸發器單元流體連接到 在前的蒸發器單元，使得來自在前的蒸發器單元的濃縮流體被饋入至少一個進一步蒸發器 單元中。而且，分餾系統的有些實施例還可以使第一、第二或進一步蒸發器單元中的一個或 更多個並聯到一個或更多個補充蒸發器單元。補充蒸發器單元被饋入與分別饋入第一、第 二或進一步蒸發器單元相同的饋送流體，並且產生基本相同的第一、第二或進一步的濃縮 流體。優選一個或更多個補充蒸發器單元流體連接到進一步蒸發器單元。
根據本發明的分餾系統因此可以包括任意數量的流體連接的蒸發器單元序列並 且這些連接序列中的每一個可以被運轉連接到任何數量的對應並行且可運轉連接的蒸發 器單元。在單一序列的蒸發步驟的情況下，每個蒸發器單元可以排列在單個線性陣列中，在 多序列蒸發步驟並列的情況下，排列在二維陣列、甚至是三維陣列中。
在有些實施例中，分餾系統可以包括凝結單元，在凝結單元中，在各個蒸發器單元 中蒸發的第一、第二或進一步數量的流體中的至少一個被凝結。優選凝結單元包含熱交換 器，在熱交換器中，能量分別從第一、第二或進一步數量的流體轉移到饋入在後的蒸發器單 元中的第二或進一步濃縮的流體。如上所述，這提高了系統的熱效率。
優選分餾系統進一步的包括控制器，用於將第一、第二或進一步濃縮的流體中的 一個或更多個的懸浮或者溶解的含量的濃度控制在預定的濃度範圍。因此，通過各個蒸發 單元產生的每種濃縮餾分可以被有選擇地控制，以產生包括在預定的和優選可重複的濃度 範圍內的溶解物、懸浮或者溶解的含量的濃縮流體。
蒸發器單元可以包括便於在其中進行蒸發步驟的任何適當的處理步驟。
在有些實施例中，一個或更多個蒸發器單元包括噴灑裝置，用於噴灑饋入蒸發器 單元的液體。按照根據本發明的工藝，一個或更多個蒸發步驟優選包括將饋入各個蒸發器 單元的流體噴灑到各自蒸發器單元中的步驟。將饋送流體噴灑到蒸發器單元中使饋送流體 分離為小液滴，這提供了更大的表面面積，因此促進蒸發器單元中的蒸發。
在有些實施例中，各蒸發器單元包括槽(sump)，各濃縮流體被收聚在槽中，各槽與 在後的蒸發器單元的入口流體連接。應該理解，在這樣的實施例中，流體從槽排出的溫度、 體積/數量和速度會影響槽中懸浮或者溶解的含量的濃度。7
在有些實施例中，一個或更多個蒸發器單元包括風扇單元，用於在蒸發器單元內 產生對流熱交換條件，以加速饋入各個蒸發器單元中的流體的蒸發。優選風扇單元對饋入 蒸發器單元的流體產生橫截、逆流或其它希望方向的氣流。


現在，將參考圖示本發明的特別優選實施例的附圖描述本發明，其中
圖1是根據本發明的一個實施例的一個濃縮分餾工藝的概略流程圖。
圖2是一個用於圖1所示濃縮分餾工藝的蒸發器單元的示意圖。
圖3是圖2所示蒸發器單元的立體圖。
圖4是根據本發明的濃縮分餾工藝中使用的圖3所示蒸發器單元的線性陣列的立 體圖。
圖5是根據本發明的濃縮分餾工藝中使用的圖3所示蒸發器單元的多維陣列的立 體圖。
圖6是根據本發明的濃縮分餾工藝中使用的圖3所示蒸發器單元的另一多維陣列 的立體圖。
具體實施方式
參照圖1，顯示根據本發明的分餾工藝10的一個實施例的概略流程圖。
圖示的分餾工藝10包括兩個流體串聯的蒸發器單元12和14。第一蒸發器單元 12是具有饋入口 16的噴灑饋送蒸發器單元，流體經由噴灑裝置17通過饋入口 16饋入第一 蒸發器單元12。液滴向下滴落穿過蒸發器單元12。第一蒸發器單元12還包括進氣口 18， 利用風扇或者類似裝置，乾燥空氣通過進氣口 18沿著相對於來自於噴灑裝置17的液滴橫 截、逆流或者其它合適方向被吹入第一蒸發器單元12。流體出口 20和22還設置在第一蒸 發器單元12的頂端和底端。
頂端出口 20設置用於使蒸汽或者氣流排出第一蒸發器單元12。頂端出口 20流體 連接到凝結單元沈。凝結單元沈起凝結出口流27中蒸汽的作用。液體產物通過液體產物 流觀排出凝結單元26。凝結單元沈可以是能夠處理凝結氣流和液流的任何合適類型的熱 交換器。合適的凝結單元沈包括板式熱交換器、套管式熱交換器、管殼式換熱器等等。
饋入第一蒸發器單元12的沒有蒸發的流體被收聚在第一蒸發器單元12的槽部 對。底端出口 22設置用於將液體產物從第一蒸發器單元12的槽部M排空。底端出口 22 流體連接到分流閥30，分流閥30可用於將預定數量的流體從液流32分流到產物流34。剩 餘流體從液流32流到凝結單元沈的另一側的入口。被加熱的液流從凝結單元沈的出口 38排出並且被直接饋送到第二蒸發器單元14的入口 116。
圖示的凝結單元沈將能量從來自流27的凝結流體轉移到從流36饋送來的流體。 應該理解，凝結單元沈用來僅僅通過從饋入凝結單元沈的流27去除熱量將熱量轉移到輸 入凝結單元沈的流36。而且，應該理解，輸入凝結單元沈的至少一些饋送水被提供給第二 蒸發器單元14。這個工藝步驟在工藝中促進從蒸發的流體到處理流的能量轉移。因此，否 則可能被浪費的熱源在處理中被利用，提高了處理的熱效率。應該理解，從蒸發的流體轉移 到濃縮流體的熱能可以為蒸發的流體的顯熱(sensible heat)和/或蒸發的流體中的流體8凝結潛熱。
第二蒸發器單元14和輔助設備(凝結器1 和分流閥134)包括與第一蒸發器單 元12基本相同的工藝裝備。因此，第二蒸發器單元14中相似的部分的標號是為第一蒸發 器單元12中的那些部分的標號加100。應該理解，對第一蒸發器單元12的上述描述適用於 第二蒸發器單元14的每個組件。
在操作中，包括溶解物、懸浮或者溶解的含量的流體被饋入第一蒸發器12的入 口，例如包含懸浮和/或溶解固體的水源和諸如氯化鈉(食鹽)等的溶解物，所述固體 包括硼、磷、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鉛、鋁等等。流體通過噴灑裝置17噴灑而形成流體滴 (fluiddroplets) 0來自進氣口 18的空氣沿著與流體滴相反的流向吹過來自噴灑裝置17 的流體滴，使得一部分流體含量被蒸發。優選該蒸發工藝是在低於流體沸點的溫度下發生 的絕熱處理。
蒸發的流體(呈蒸汽形式)向上流動，並且通過頂端出口 20排出第一蒸發器單 元12。該流體流到凝結器沈的蒸汽側(未圖示的)，並且在那裡被凝結。由此得到的流體 (例如在水源情況下是水)通過產物流觀排出凝結器。該流體基本上通過蒸發工藝被淨 化，因此可被用於其它的應用。在水源、例如鹽水的水溶液的情況下，由此得到的產物基本 上是淨化水。這個淨化水能被用作淡水水源，用於其它的應用，諸如飲用水(如果它適於飲 用的話)、處理水、灌溉用水等等。
第一蒸發器單元12中未蒸發的剩餘流體向下落下穿過第一蒸發器單元12，並且 被收集在第一蒸發器單元12的槽M中。由於除去饋入第一蒸發器單元12的流體溶解物 的一部分的流體含量，流體的任何溶解物、懸浮或者溶解的含量現在被更加濃縮(相對於 流體的體積)。這形成用於這個工藝10的流體的第一濃縮餾分。當然，流體的任何易揮發 的懸浮或者溶解的含量會與蒸發工藝一起被除去。因此，本工藝10可能不適於形成這種類 型的流體含量的更加濃縮的流體溶液。
這個濃縮的流體從底端出口 22流出到分流閥30，任何所需數量的濃縮的流體可 以在此被從工藝中去除。剩餘濃縮的流體流到凝結單元沈的另一側的入口，在凝結單元 26，剩餘濃縮的流體在凝結器沈的另一側被正在凝結的流體所提供的能量加熱。被加熱的 流體流從凝結單元沈的出口 38排出並且被直接饋送到第二蒸發器單元14的入口 116中。 再次，應當理解，凝結單元沈僅意欲用於通過去除饋入凝結單元沈的流27的熱量來將熱 量轉移到輸入凝結單元26的流36。而且，應該理解，至少一些輸入凝結單元沈的饋送水被 提供給第二蒸發器單元14。
第二蒸發器單元14對從入口 116饋入第二蒸發器單元14的濃縮的流體進行相似 的蒸發工藝。在這方面，蒸發器單元14和附接的凝結器1 從產物流1 產生淨化的流體 流和在流122中的進一步濃縮的流體。這形成饋入第一蒸發器單元12的流體的第二濃縮 餾分。
再次，這個進一步濃縮的流體從底端出口 122流出到分流閥130，任何所需數量的 進一步濃縮的流體可以在這裡被從工藝中被去除。剩餘濃縮的流體流到第二凝結單元126 的另一側的入口，在第二凝結單元126，剩餘濃縮的流體在第二凝結器126的另一側被正在 凝結的流體所提供的能量加熱。被加熱的液流排出凝結單元126。
應該理解，這個液流138可以被饋入又一個蒸發器單元(未圖示的)，該又一個蒸發器單元被操作以產生更進一步淨化的流體流和進一步濃縮的流體，該更進一步淨化的流 體流和進一步濃縮的流體也將會被饋入相似串聯的另一個蒸發器單元等等。
相似的，產物流速可以通過利用這些蒸發單元和凝結器的中一個或更多個運轉連 接的序列被提高。在這方面，每一蒸發器單元都被並行操作。
圖示的工藝10還優選包括控制系統(未圖示)，諸如PLC型控制系統，用於將蒸發 器單元12和14的各個槽24，124中的懸浮或者溶解的含量控制在預定濃度範圍內。這個 控制系統可以監控和調整許多工藝變量，以便將蒸發器單元12和14的各個槽M、1M中的 懸浮或者溶解的含量控制在預定濃度範圍。這樣話，饋入各個蒸發器單元12和14的流體 的溫度、各個蒸發器單元12和14的內壓、從各自蒸發器單元12和14的槽12和IM去除 的濃縮流體的流速、饋入各自蒸發器單元12和14的初始饋送流體的流速中的每一個均被 監控和調整，以便維持每個蒸發器單元12和14的槽24，IM中的濃縮流體的懸浮或者溶解 的含量的濃度。
泵單元(未圖示的)或者其它的流體運動裝置可以在需要的地方被結合選定的工 藝流中。
現在參照圖2，顯示根據本發明的一個優選蒸發器單元結構212的示意圖。這個蒸 發器單元212可以被用於類似於圖1所示的工藝10中的第一蒸發器單元12，第二蒸發器單 元14和/或任何進一步蒸發器單元。為了引用方便起見，圖2所示的這個蒸發器單元結構 212中與圖1所示的第一蒸發器單元12對應的類似組件被用相同的標號加212來標註。
圖示的蒸發器單元212是具有兩個部分的噴灑饋送蒸發器單元，這兩個部分是饋 入蒸發器單元的流體經受絕熱蒸發的蒸發部分213和流體蒸汽可以被凝結和被收集的凝 結部分215。
蒸發部分213包括饋入口 216，流體通過饋入口 216饋入噴灑裝置217。空氣通過 進氣口 218吹入蒸發器單元212，進氣口 218具有流體連接到它於其上的風扇219。再次， 蒸發器單元212的底部包括流體聚集的槽部224。然而，在這個結構中，頂端出口 220被構 造為整體彎曲的管道227的一部分，整體彎曲的管道227適配到蒸發器的頂端，並且弓I導向 蒸發器212的凝結部分250。蒸發部分213的底端出口 222流體連接到分流閥230，分流閥 230可用於將預定數量的流體從液流32分流到產物流34。來自於液流32的剩餘流體流向 凝結部分215的凝結單元2 側的入口。
凝結部分215包括凝結單元226。凝結單元2 被用於凝結從蒸發器部分213產 生的任何蒸汽。液體產物聚集在凝結槽250中並且通過產物流2 排出蒸發器單元212。 再次，凝結單元2 可以是能夠處理凝結氣體流和液體流的任何合適類型的熱交換器。
現在參考圖3到6，顯示了一些不同結構的蒸發器單元300、310、320、330，這些蒸 發器單元可被用於根據本發明的分餾工藝。
圖3是根據本發明的一個蒸發器單元300外部的立體圖。這個特殊的蒸發器單元 300以與關於圖2所示蒸發器單元212所描述的基本類似的方式起作用，具有饋入蒸發器單 元300的流體經受絕熱蒸發的蒸發部分313和流體蒸汽可以凝結並被收集的凝結部分315。 這個單一蒸發器單元300可以被串聯和/或並聯，以形成一維或者多維陣列來處理輸入的 流體流。
圖4顯示五個蒸發器單元300以與關於圖1所示的工藝10所顯示和描述的相類似的方式串聯的單一線性陣列310。在這個特殊的工藝中，例如汙水流等饋送流體可以被輸 入陣列中的第一個蒸發器單元300，從陣列中的每個蒸發器單元300可以產生濃縮流體的 五種不同的濃縮餾分。這些濃縮餾分可以被使用者或者控制系統有選擇地利用、混合等等。
圖5顯示以與關於圖1所示的工藝10所顯示和描述相類似的方式串聯的十個蒸 發器單元300的十列325的二維堆疊線性陣列320。在這個特殊的工藝中，例如汙水流的饋 送流體可以被輸入陣列中的第一個蒸發器單元300，並且可以從串聯的蒸發器單元300的 每個列325產生濃縮流體的十種不同的濃縮餾分。替代地，雙層可以並行運行，使得兩個豎 直堆疊的蒸發器單元300的列325產生類似的濃縮流體。在這種情況下，可以從串聯的蒸 發器單元300的每個列325產生濃縮流體的五種不同的濃縮餾分。這些濃縮餾分可以被使 用者或者控制系統有選擇地利用、混合等等。
圖5顯示以與關於圖1所示的工藝10所顯示和描述相類似的方式串聯的十個蒸 發器單元300的五十列331的三維堆疊線性陣列330。蒸發器332，334，336，338和；340的 各個部分包括並聯的十個蒸發器單元300的十列321，每個蒸發器單元300產生選定和控制 級別的濃縮流體。在這個特殊的工藝中，例如汙水流的饋送流體可以被輸入陣列中的第一 個蒸發器單元300，並且可以從串聯的蒸發器單元300的每個部分產生濃縮流體的五種不 同的濃縮餾分。如圖6所示，部分332產生濃縮級別6%，部分334產生濃縮級別12%，部 分336產生濃縮級別18%，部分338產生濃縮級別，部分340產生濃縮級別30%。這 些濃縮餾分可以被使用者或者控制系統有選擇地利用、混合等等。
因此，根據本發明的工藝可以被用來產生可以從流體輸入流中提取的鹽和/或其 它的礦物質。這個流體可以是諸如礦泉水源或者海水/鹽水等的天然水源，來自淡化車間 的鹽水流，來自礦山、諸如汙水流等的汙染水源的滷水流或者任何其它的流體混合物。因 此，蒸發器單元12，14，212，300可以在一維或者多維陣列中使用，以處理圖4到6所顯示的 實例的輸入流。
在有些實施例中，為了促進一種或更多種懸浮或者溶解的含量的重新獲得，各種 添加劑、表面活性劑、浮選劑或者其它的分離輔助劑可以被添加到饋入蒸發器單元12，14， 212,300的流體和/或濃縮的流體中。例如，化學添加劑可以被添加到蒸發器單元(例如 圖1中的蒸發器單元12)的槽內的濃縮流體中，以便在一些或者所有連接的單元中激勵或 者控制某些礦物質的結晶。這種化學添加劑產生的結果是可以從根據本發明的工藝中提取 的礦物質。在這種蒸發器單元陣列的至少一些蒸發器單元中控制懸浮或者溶解的含量(有 時是汙染級別)保持在某些濃度範圍內的情況下，那些提取出的礦物質僅僅在由各蒸發器 單元中的控制單元控制的濃度範圍內。然而，應該理解，在其它的實施例中，不必為了從流 體饋送中提取礦物質而添加任何添加劑。
這個工藝能被使用的一個特殊的實例是從鹽水中提取食鹽，氯化鈉。應該理解，這 個鹽水可以來源於大海，淡化車間的鹽水流或者是其他來源。鹽水可以被饋入該處理(比 如圖1中的處理流)。因此，該蒸發工藝能夠在蒸發器單元12和14的槽中產生兩種濃縮 的鹽水溶液。進一步濃縮的鹽水溶液可以通過利用與蒸發器單元12和14串聯的進一步蒸 發器單元(未圖示)產生。有利地，基本上淨化的水可以從產物流觀和128中被提取，而 可以被用於諸如灌溉、工業用水、飲用水(如果是可以飲用的話)或者類似物等等其它的應 用。各種鹽水溶液可以被處理到所有水已經被提取的程度，因此產生鹽。替代地，化學添加11劑可以被添加到一種或更多種濃縮的鹽水溶液(在蒸發器單元中或者在分別利用閥30或 者130在流34和/或134中分流後)，以使氯化鈉開始結晶。
本領域的技術人員可以理解這裡描述的本發明除了具體描述的之外容易變化和 變型。本發明包括落入本發明的精神和範圍的所有這種變化和變型。
在本說明書(包括權利要求)中使用了術語「包括(comprise，comprises, comprised, comprising) 」，其應該被理解成明確所述特徵、整體、步驟或組件的存在，而不 是排除一個或更多個其它的特徵、整體、步驟、元件或者其組合的存在。
權利要求
1.一種分餾工藝，用於使用至少兩個流體連接的蒸發器單元產生包括溶質、懸浮或者 溶解的含量的流體的至少兩個濃縮餾分，該工藝包含的步驟為將包括溶質、懸浮或者溶解的含量的饋送流體饋送到至少第一蒸發器單元； 在至少所述第一蒸發器單元中從所述饋送流體蒸發第一數量的流體，以產生第一濃縮 流體；將所述第一濃縮流體的至少一部分饋送到至少第二蒸發器單元；以及 在至少所述第二蒸發器單元中從所述第一濃縮流體蒸發第二數量的流體，以產生第二 濃縮流體。
2.如權利要求1所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步包括在流體連接到所述第一或 者第二蒸發器單元中的至少一個的進一步蒸發器單元中進行的一個或更多個進一步蒸發 步驟，其中，又一數量的流體被從饋入所述進一步蒸發器單元的濃縮流體蒸發，以產生進一 步濃縮的流體。
3.如權利要求1或2所述的分餾工藝，其特徵在於，各個蒸發步驟中的一個或更多個在 至少兩個操作連接的蒸發器單元中進行。
4.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步在各個蒸發步驟的 一個或更多個之後包括以下步驟凝結在所述蒸發步驟期間蒸發的流體的步驟。
5.如權利要求4所述的分餾工藝，其特徵在於，所述凝結步驟中的一個或更多個包括 以下步驟將能量從所述蒸發步驟期間蒸發的流體轉移到饋入正在處理的蒸發器單元中的各個 濃縮流體。
6.如權利要求4或5所述的分餾工藝，其特徵在於，所述凝結步驟中的一個或更多個在 熱交換器中進行。
7.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，所述蒸發步驟中的一個或 更多個包含絕熱蒸發工藝。
8.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，所述蒸發步驟中的一個或 更多個包括以下步驟將饋入所述各個蒸發器單元中的流體噴灑到所述各個蒸發器單元 中。
9.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步包括以下步驟 將來自流道的第一、第二或進一步濃縮的流體的一部分從所述第一、第二或進一步蒸發器與正在處理的蒸發器單元之間分流。
10.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步包括以下步驟將選定數量的初始饋送流體饋送到任何蒸發單元中，以便於精確控制該蒸發單元內的 流體濃縮。
11.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步包括以下步驟 將第一、第二或進一步濃縮的流體的一種或更多種懸浮或者溶解的含量的濃縮控制在預定的濃度範圍內。
12.如權利要求11所述的分餾工藝，其特徵在於，所述控制步驟包括控制饋入各個蒸 發器單元的流體的溫度、各個蒸發器單元的內壓、濃縮流體離開各個蒸發器單元的流速或饋入各個蒸發器單元的初始饋送流體的流速中的一個或更多個的步驟。
13.如前述任何一項權利要求所述的分餾工藝，其特徵在於，進一步包括以下步驟引入至少一種添加劑，以使所述第一、第二或進一步濃縮的流體的一種或更多種懸浮 或者溶解的含量結晶。
14.一種分餾系統，用於產生包括溶解物，懸浮或者溶解的含量的流體的至少兩個濃縮 餾分，該系統包括第一蒸發器單元，用於從第一饋送流體蒸發第一數量的流體，以產生第一濃縮的流體；禾口第二蒸發器單元，用於從第二饋送流體蒸發第二數量的流體，以產生第二濃縮的流體；其中，所述第二蒸發器單元被流體連接到所述第一蒸發器單元，使得所述第一濃縮的 流體是所述第二饋送流體。
15.如權利要求14所述的分餾系統，其特徵在於，進一步包括至少一個進一步蒸發器 單元，各個蒸發器單元流體連接到在前的蒸發器單元，使得來自在前的蒸發器單元的濃縮 的流體被饋入至少一個進一步蒸發器單元中。
16.如權利要求14或15所述的分餾系統，其特徵在於，所述第一、第二或進一步蒸發器 單元中的一個或更多個被操作連接到一個或更多個補充蒸發器單元，所述一個或更多個補 充蒸發器單元被饋入與分別饋入所述第一、第二或進一步蒸發器單元內的饋送流體實質上 一樣的饋送流體，並且產生實質上一樣的第一、第二或進一步濃縮的流體。
17.如權利要求16所述的分餾系統，其特徵在於，所述補充蒸發器單元中的一個或更 多個被流體連接到進一步蒸發器單元。
18.如權利要求15到17中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，進一步的包括凝結 單元，在所述凝結單元中，所述第一、第二或進一步數量的流體被凝結。
19.如權利要求18所述的分餾系統，其特徵在於，所述凝結單元包含熱交換器，在所述 熱交換器中，能量分別從所述第一、第二或進一步數量的流體轉移到饋入當前的蒸發器單 元的第二或進一步濃縮的流體。
20.如權利要求15到19中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，進一步包括控制器， 用於將所述第一、第二或進一步濃縮的流體中的一個或更多個的懸浮或者溶解的含量的濃 度控制在預定的濃度範圍內。
21.如權利要求14到20中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，所述蒸發器單元中 的一個或更多個包括用於噴灑饋入所述蒸發器單元中的液體的噴灑裝置。
22.如權利要求14到21中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，各個蒸發器單元包 括槽，各個濃縮的流體被收集在所述槽中，各個槽流體連接到通往正在處理的蒸發器單元 的入口。
23.如權利要求14到22中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，所述蒸發器單元中 的一個或更多個包括風扇單元，用於在蒸發器單元內產生對流熱交換條件，以增強饋入各 自蒸發器單元中的流體的蒸發。
24.如權利要求23所述的分餾系統，其特徵在於，所述風扇單元對饋入所述蒸發器單 元中的流體產生橫截或逆流氣流。
25.如權利要求14到23中任何一項所述的分餾系統，其特徵在於，使用如權利要求書 1到13中任何一項所述的分餾工藝。
全文摘要
本發明涉及一種分餾工藝，用於使用至少兩個流體連接的蒸發器單元產生流體的至少兩個濃縮餾分，所述流體包括溶質、懸浮或者溶解含量。該工藝包含的步驟為將包括溶質、懸浮或者溶解含量的饋送流體饋送到至少一個第一蒸發器單元；在至少所述第一蒸發器單元中從所述饋送流體蒸發第一數量的流體，以產生第一濃縮流體；將所述第一濃縮流體的至少一部分饋送到至少第二蒸發器單元；在至少所述第二蒸發器單元中從所述第一濃縮流體蒸發第二數量的流體，以產生第二濃縮流體。
文檔編號B01D1/16GK102036725SQ200980118875
公開日2011年4月27日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年3月20日
發明者史蒂芬·謝利 申請人:創新水科技有限公司