MXPA03002667A - Proceso para desalinizacion del agua de mar. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a la desalinizacion del agua de mar y del agua salobre y a la remocion del peligroso gas de escape CO2 a partir de aparatos de combustion. El escape, rico en dioxido de carbono (CO2) es desviado a una camara de proceso en la que el agua de mar, despues de ser mezclada con amoniaco, como catalizador para debilitar las moleculas de sal, es bombeada dentro de la camara y dispersada a muchos puntos cerca del tope como un fino rocio, exponiendo ahi la sal al gas CO2. Los enlaces internos de las moleculas de sal (NaCl) son debilitados por el amoniaco en el agua enlazandolas y jalandolas a su atomo Cl. El CO2 en la camara esta enlazando y jalando el atomo de Na de las moleculas de sal y ademas reduce el enlace, separandolas. Se forman dos solidos pesados y se remueven en un clarificador abajo. El agua de mar, desalinizada en grandes cantidades por tonelada de sal, rebosa desde el clarificador, para su uso en comunidades y para la agricultura. Con ello tambien es removido el peligroso CO2 de escape, antes de ser descargado de la camara de proceso hacia el ambiente. El NH4Cl solido puede ser reciclado para amoniaco y el segundo solido NH2CO3 es un producto comercializable, que puede mas que pagar por el proceso.

Description

PROCESO PARA DESALINIZACIÓN DEL AGUA DE MAR La presente invención se refiere a un proceso para la desalinización del agua de mar o del agua salobre.

Entorno de la invención. El agua para las comunidades, la agricultura y la industria se necesita más y más, y no está disponible en muchas áreas del mundo. El agua de mar no puede usarse porque contiene sal, y los métodos actuales para removerla son lentos, difíciles y costosos, y requieren mucha energía. El consumo de energía está aumentando en todo el mundo, y en su mayoría se produce a través de la combustión de petróleo, gas, carbón, madera y otros materiales orgánicos que están contaminando el ambiente.

Los científicos ambientales de todas partes del mundo están recomendando actualmente que se reduzca el dióxido de carbono (CO2) que ahora se produce y se descarga al aire ambiental, para proteger al ambiente del mal efecto invernadero que tienen los gases de CO2. Muchos países están por ello comprometidos a reducir sus emisiones de C02 como un requerimiento legal.

La presente invención es por lo tanto de gran importancia al proveer un proceso práctico, de bajo costo, para producir grandes cantidades de agua de mar desalinizada, usando el C(¾ para el proceso a partir del escape de la combustión, que de otra manera estaría contaminando el ambiente. Ningún proceso económico provee simultáneamente estos resultados, aunque otros procesos están usando químicos similares. Particularmente el proceso de sosa de amoniaco, que Ernest Solvay desarrolló en 1865, a través de la saturación de una solución concentrada de cloruro de sodio con amoniaco y pasando dióxido de carbono a través de ella para obtener sosa (carbonato de sodio anhidro) .

Descripción de la invención. De acuerdo con la presente invención, que comprende un proceso químico para la desalinización del agua de mar y la remoción del CO2 del escape, se obtienen los objetivos y ventajas arriba mencionados, y otros más. Las moléculas de sal (NaCl) tienen un fuerte enlace interno entre los átomos de Na- y de Cl-, que serán rotos en dos pasos .

En el primer paso de la presente invención un catalizador, que es NH3, será medido y mezclado con agua de mar que tiene cerca de 3% por peso de sal a remover. El amoniaco se mezcla fácilmente con el agua y forma NH4OH, que contiene moléculas reactivas muy agresivas . Ellas tienen una fuerte atracción y jalan el átomo de Cl de las moléculas de sal en el agua. Esto reduce el enlace interno, y hace a la sal más vulnerable.

El segundo paso del mencionado proceso se realiza en una cámara de proceso cerrada, localizada sobre el clarificador. El gas de escape de la combustión, rico en C02 y que normalmente se descarga al aire dañando el ambiente, se usa para el proceso. El gas entra a través de la entrada en un lado y permanece en la cámara para el proceso. El gas remanente sale por una salida del otro lado. La mezcla de agua de mar se bombea dentro de la cámara de proceso hacia numerosas salidas cerca del tope y se dispersa como un roció no obstructor.

Las moléculas del gas CO2 son atraidas hacia el átomo de Na de la sal, más debilitada, y rompen la molécula de sal en el roció del agua de mar. Se forman dos sólidos pesados, que se asientan en el clarificador y se remueven por una salida de sedimentos .

El agua de mar desalinizada se desborda del clarificador en grandes cantidades por tonelada de sal, dado que la sal está presente sólo en cerca del tres por ciento en el agua de mar. El agua de mar desalinizada puede entonces usarse para las comunidades, la industria y la agricultura. Esta aún contiene algo de amoniaco disuelto, y plancton y otros organismos que en el mar son nutrimentos para la vida marina. Estos nutrientes también pueden ser utilizados para fertilizar la tierra para su cultivo. Alternativamente, donde se necesite, pueden ser removidos del agua a través de aireación intensa y a través de procesos biológicos, o a través de filtros no obstruibles. El material coloidal flocula y es recuperado como sedimento o residuo sólido de filtración.

Los dos sólidos para la ruptura de la sal y la remoción del gas C02 son: carbonato de sodio Na2C03 con gravedad especifica de 2.53, y cloruro de amonio NH4CI con gravedad especifica de 1.53.

Los dos sólidos pueden separarse a través de un separador hidro-centrífugo, transportador de aire y rociador, o por otros métodos. Hay mercados crecientes y buenos precios para el carbonato de sodio. Este puede pagar por el total del proceso y más, dejando sin costo el agua desalinizada. El amoniaco del NH4C1 puede ser reciclado a través de tratamiento térmico con óxido de calcio CaO, o puede ser transformado a NH3 y HCl.

La fórmula química (o ecuación) de la reacción para la ruptura de la sal con agua de mar como portadora y con el 3 por ciento por peso de sal, en una tonelada de sal removida, es: 32.3T 1.0T 0.45T 0.38T 0.91T 0.91T 32.3T 194 H20 + 2NaCl + 2NH3 + C02 = Na2C03 + 2NHC1 + 194H0 10 116 52 44 106 106 18 La abreviatura T significa: toneladas en peso. Los números de la última linea representan los pesos moleculares de los compuestos de la ecuación.

El método de acuerdo con la invención puede realizarse con una cámara de proceso que incluya una placa plana y una pared cilindrica, sobre un clarificador con una pared cilindrica conectada a un fondo cónico con un depósito de desagüe. El tubo de entrada, con numerosas salidas de dispersión de roció, suministra el agua de mar mezclada con amoniaco. El ducto de entrada suministra el gas C02 de escape de la combustión hacia la cámara del proceso. El ducto de salida remueve el gas de escape remanente .

El vertedero de derrame y el tubo de derrame descargan el agua de mar de la que se ha removido la sal. Los tableros de salpicadura y la cubierta de derrame del anillo atrapan y salpican el agua para una remoción adicional de sal. El transportador del tubo remueve el sedimento del depósito por inyección de aire, que mezcla y aligera el material del depósito y lo rocia hacia afuera, al separador. El aire se remueve en el tope del separador.

Descripción de las representaciones especificas. Un método o una planta de proceso mejorados, de acuerdo con la presente invención, con ruptura de moléculas y reducción beneficiosa de la sal in situ en el agua de mar u otra agua salada, se logra en el proceso químico continuo en una o más cámaras de proceso cerradas, cada una localizada sobre un clarificador, y colocadas en tándem o paralelo.

El gas de escape rico en CO2 normalmente se descarga cuando en una planta, horno u otros aparatos de combustión hay combustión de gas, petróleo o carbón, y es dañino para el ambiente cuando alcanza la alta atmósfera.

El escape se deriva hacia las cámaras de proceso y con él el gas CO2 usado para el proceso a medida que este está siendo removido desde el escape. El agua de mar tiene amoniaco, agregado como catalizador y mezclado con ella en cantidades balanceadas con la sal, para debilitar el enlace interno de la sal, antes de que el agua sea bombeada dentro de la cámara de proceso y dispersada como un roclo fino hacia numerosos puntos cerca del tope, Y el fino roció golpea contra uno o más tableros de salpicadura, de modo que el gas C02 actúa ahi como un fuerte reactivo, conecta con las moléculas de sal debilitadas y las separa.

Los sólidos pesados se forman con los átomos de sal, amoniaco, CO2 y agua, y son removidos. A saber, los compuestos de carbonato de sodio y cloruro de amonio.

En el clarificador de abajo, el agua de mar con la sal removida se descarga como derrame desde el clarificador y los sólidos pesados se asientan y son removidos como sedimento y pueden ser recuperados .

El número de cámaras de proceso puede usarse de distintas formas. Si hay dos, tres o más cámaras que están colocadas en paralelo hay una reducción proporcional, por metro cuadrado del área de la cámara, en el flujo de agua de mar, de sal, de amoniaco y de C02, y una desalinización incrementada de agua de mar.

Como otro ejemplo, si hay tres cámaras de proceso similares colocadas en tándem y el escape de la combustión fluye de la primera a la segunda a la tercera y entonces se descarga de ahí el escape remanente, el agua de mar puede ser bombeada dentro de la segunda cámara y ser procesada ahi .

Pero si el agua de mar procesada aún contiene demasiada sal, puede ser revisada para ver si tiene suficiente amoniaco y bombeada dentro de la primera cámara de proceso para un proceso de refinado para alcanzar los requerimientos de la desalinización.

Una pequeña porción del agua de mar mezclada y bombeada, puede ser derivada y rociada dentro de la tercera cámara de proceso para un proceso de refinamiento para remover el gas CO2 remanente cuando se requiera.

El proceso de la invención es principalmente para agua de mar que tiene un contenido de sal relativamente uniforme . El agua de mar contiene cerca de tres por ciento -Sí- de sal, pero el porcentaje variará de acuerdo con el lugar. En los fiordos y en bahias estrechas, que reciben grandes volúmenes de agua fresca, el porcentaje de sal será menor. En las zonas tropicales y en aguas poco profundas el contenido de sal es más alto, pero generalmente no excede el 4 por ciento por peso.

En el agua de mar, el magnesio, el calcio y el potasio existen en una proporción muy pequeña comparados con la sal de sodio. Estos metales son necesarios para la mayoría de las células vivas, y una porción de ellos puede removerse en el proceso descrito.

El agua de mar también contiene plancton y otros microorganismos, que en el océano actúa como un importante nutrimento para otra vida marina.

Estos microorganismos también pueden actuar como fertilizante cuando el agua desalinizada se usa para la agricultura en locaciones áridas o semiáridas, en las que la población creciente y las corrientes de aire hacen del agua de mar desalinizada un recurso extremadamente valioso, como en California, Hong Kong y el oeste medio. En los estados árabes se quema mucho gas de los pozos de petróleo, y el C02 de la combustión puede ser capturado y removido en mi proceso para evitar la contaminación de la atmósfera. El gas puede usarse como combustible para la energía eléctrica.

El escape de esos (pozos) puede ser derivado y el gas C02 puede ser removido y usado en el proceso de la invención para la desalinización del agua de mar en grandes cantidades, la que luego puede estar disponible para hacer productiva la tierra para la agricultura. El amoniaco se produce ahora en grandes cantidades a bajo costo, de modo que su reciclado puede no ser requerido o efectivo en términos de costo. Debe entenderse que el agua salada distinta del agua de mar puede ser usada como una alternativa en esta invención, y que se usa una concentración máxima de sal del 22 por ciento para evitar la obstrucción y proveer un proceso confiable.

Esta invención ha sido descrita con respecto a ciertas representaciones preferibles y deberá entenderse que diversas modificaciones y variaciones de las mismas, obvias para aquellos experimentados en la técnica, serán incluidas dentro de la competencia de las reivindicaciones ad untas .

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la desalinización del agua de mar y del agua salobre, que comprende el mezclar amoniaco (N¾) con esta agua, para formar una cantidad efectiva de hidróxido de amonio, NH4OH, para reaccionar con las moléculas de sal NaCl presentes en la mencionada agua y debilitar el enlace en las mencionadas moléculas de NaCl; rociar esta agua como un rocío fino cerca del tope en una cámara de proceso cerrada; exponer el agua rociada a una cantidad efectiva de gas de escape CO2, para hacerlo reaccionar con las moléculas de sal debilitadas y formar y remover carbonato de sodio (Na2C03) y cloruro de amonio (NHC1) sólidos en un clarificador bajo la cámara de proceso, sedimentando y removiendo los sólidos a través de un tubo de salida de sedimentos y descargando el agua desalinizada en forma de derrame desde el mencionado clarificador.

2. Un proceso como en la reivindicación 1, en el que la mencionada cámara de proceso está provista con tableros de salpicadura para atrapar y salpicar el agua para la remoción de la sal por adición.

3. Un proceso como en la reivindicación 1, en el que el agua tiene una concentración máxima de sal del 22 por ciento, para evitar la obstrucción durante el proceso.

4. Un proceso como en la reivindicación 1, en el que el RE SUMEN La invención se refiere a la desalinización del agua de mar y del agua salobre y a la remoción del peligroso gas de escape C02 a partir de aparatos de combustión. El escape, rico en dióxido de carbono (C02) es desviado a una cámara de proceso en la que el agua de mar, después de ser mezclada con amoniaco, como catalizador para debilitar las moléculas de sal, es bombeada dentro de la cámara y dispersada a muchos puntos cerca del tope como un fino roció, exponiendo ahí la sal al gas CO2. Los enlaces internos de las moléculas de sal (NaCl) son debilitados por el amoniaco en el agua enlazándolas y jalándolas a su átomo Cl. El CO2 en la cámara está enlazando y jalando el átomo de Na de las moléculas de sal y además reduce el enlace, separándolas. Se forman dos sólidos pesados y se remueven en un clarificador abajo. El agua de mar, desalinizada en grandes cantidades por tonelada de sal, rebosa desde el clarificador, para su uso en comunidades y para la agricultura. Con ello también es removido el peligroso CO2 de escape, antes de ser descargado de la cámara de proceso hacia el ambiente. El NH4CI sólido puede ser reciclado para amoniaco y el segundo sólido NH2CO3 es un producto comercializable, que puede más que pagar por el proceso.