SU1673152A1

SU1673152A1 - Mineralized water freshening apparatus

Info

Publication number: SU1673152A1
Application number: SU894676730A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Арестарфович Бакум
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к опреснению морских, соленых, а также минерализованных сточных вод с помощью кристаллогидратного метода и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретени - повышение коэффициента извлечени пресной воды за счет обратноосмотического опреснени наиболее концентрированного рассола. Установка состоит из кристаллизатора, промывочной колонны, плавител и разделител жидких фаз. Установка снабжена накопителем рассола, соединенным на входе с разделителем, а на выходе - с нижней частью плавител , выполненного секционным, кажда секци которого имеет в нижней части осмотическую камеру. Контактируют минерализованную воду и жидкий гидратообразующий агент с образованием газовых гидратов, отдел ют и отмывают их от рассола с последующим разложением гидратов в замкнутых объемах нескольких секций плавител поочередно в пор дке их заполнени . 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the desalination of sea, salt, and saline wastewater using the crystal hydrate method and can be used in the chemical industry. The purpose of the invention is to increase the recovery rate of fresh water due to the reverse osmosis desalination of the most concentrated brine. The installation consists of a crystallizer, a washing column, a melter and a liquid phase separator. The plant is equipped with a brine storage unit connected at the inlet with a separator, and at the outlet with the lower part of the melter, which is sectioned, each section of which has an osmotic chamber in the lower part. Saline water and liquid hydrate-forming agent are contacted to form gas hydrates, separated and washed from brine, followed by decomposition of hydrates in confined spaces of several sections of the melter alternately in the order of their filling. 2 hp f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к опреснению морской, соленой, а также минерализованной сточной воды с помощью кристаллогид- ратного метода и может быть использовано в химической промышленности.The invention relates to the desalination of seawater, saline, and saline wastewater using the crystal hydrate method and can be used in the chemical industry.

Цель изобретени - повышение коэффициента извлечени пресной воды за счет обратноосмотического опреснени наиболее концентрированного рассолаThe purpose of the invention is to increase the recovery rate of fresh water due to reverse osmosis desalination of the most concentrated brine.

На чертеже схематически представлена установка дл опреснени минерализованной воды.The drawing shows schematically an installation for desalination of saline water.

Установка состоит из кристаллизатора 1.разделител 2,соединенного трубопроводом 3 со смесителем 4. промывочной колонны 5, в средней части которой расположен карман 6 с фильтрующей сеткой 7, а верхн часть имеет накопитель 8 суспензии и снабжена скрепером 9 с приводом, плавител 10, состо щего из нескольких (например, двух) секций 11 и 12. кажда из которых разделена на две части, одна Имеет перфорирован- ный стакан 13, теплообменник 14 и отделена от другой эластичной перегородкой 15, а друга имеет фильтрующий элемент 16 и накопитель пресной воды 17. разделител жидких фаз 18, накопител рассола 19. сборника агента 20, теплообменника 21. конденсатора 22. компрессоров 23 и 24 и насосов 25 и 26 Накопитель 8 через вентили 27 и 28 соединен с секци ми 11 и 12 плавител 10, а через насос 26-с разделителем жидких фаз 18, который снабжен патрубком 29 и соединен через вентиль 30 с кристаллизатором 1. а через вентили 31 и 32 - с секци ми 11 и 12 плавител 10 соответON VI СОThe installation consists of a crystallizer 1. separator 2 connected by pipeline 3 with a mixer 4. a washing column 5, in the middle part of which is a pocket 6 with a filtering mesh 7, and the upper part has a suspension accumulator 8 and is equipped with a driven scraper 9, a melter 10 Each of which is divided into two parts, one Has a perforated cup 13, a heat exchanger 14 and is separated from the other by an elastic partition 15, and the other has a filter element 16 and a fresh water storage tank 17 . liquid phase separator 18, brine accumulator 19. agent collection 20, heat exchanger 21. condenser 22. compressors 23 and 24, and pumps 25 and 26 The accumulator 8 through valves 27 and 28 is connected to sections 11 and 12 of the melter 10, and through pump 26 with a liquid phase separator 18, which is equipped with a pipe 29 and is connected via valve 30 to the crystallizer 1. and through valves 31 and 32 to sections 11 and 12 of the melter 10, respectively, VI VI CO

СП КЭJV CE

ственно. Смеситель 4 снабжен патрубком 33 и соединен через вентиль 34 с кристаллизатором 1, а трубопроводом 35 - с нижней частью промывочной колонны 5, карман которой трубопроводом 36 соединен с кри- сталлизатором 1, Разделитель 2 трубопроводом с фильтром 37. вмонтированным в разделитель, через теплообменник 21 и накопитель рассола 19 соединен через вентили 38 и 39 с секци ми 11 и 12, соединенными чере з вентили 40 и 41 с трубопроводом 42. Нагнетательна сторона компрессора 23 через вентили 43 и 44 соединена с теплообменниками 14 секций 12 и 11, выход из которых трубопроводом 45 со- единен со сборником агента 20, соединенным через конденсатор 22 и теплообменник 21 с нагнетательной стороной компрессора 24. а через вентиль 46 - с кристаллизатором 1, который через трубопровод с вентилем 47 соединен с разделителем 2. Накопители пресной воды 17 соединены с трубопроводом 48.stately. The mixer 4 is equipped with a pipe 33 and is connected via valve 34 to the mold 1, and pipe 35 to the bottom of the wash column 5, the pocket of which by pipe 36 is connected to the crystallizer 1, Separator 2 by pipe 37, mounted into the separator, through a heat exchanger 21 and the brine accumulator 19 is connected via valves 38 and 39 to sections 11 and 12 connected via valves 40 and 41 to pipeline 42. The discharge side of compressor 23 through valves 43 and 44 is connected to heat exchangers 14 of sections 12 and 11, the outlet of which One 45 is connected to a collector of agent 20, connected through a condenser 22 and a heat exchanger 21 to the discharge side of a compressor 24. And through a valve 46 to a mold 1, which is connected through a pipeline to the valve 47 to a separator 2. Fresh water storage tanks 17 are connected to a pipeline 48.

Установка работает следующим образом (дл примера рассмотрен кристаллогид- ратный цикл работы с использованием в качестве гидратообразующего агента ме- тилхлорида).The installation works as follows (for example, a crystal-hydration cycle of operation is considered using methyl chloride as a hydrating agent).

В кристаллизаторе 1 соленый раствор охлаждают до температуры 285-286 К за счет кипени жидкого агента, контактирующего с ним, в результате чего образуют кристаллы газовых гидратов, а концентраци рассола повышаетс до 11,67% солей. Суспензию (рассол, жидкий агент и кри- сталлы гидратов) насосом 25 направл ют в разделитель 2, где производ т отделение от суспензии части рассола и жидкого агента, рециркулирующих по трубопроводу с вентилем 47 в кристаллизатор 1. Отде- ление провод т под действием разности плотностей Эрэсо- 1080 кг/м3,/9жа 935кг/м , РКГ 1110 кг/м Часть рассола 0,4223 кг/кг опресненной воды по трубопроводу, снабженному фильтром 37, преп тствующим по- паданию кристаллов гидратов через теплообменник 21, сливают в накопитель рассола 19, а гидраты в составе суспензии, состо щей из 20 % гидратов и рассола, по трубопроводу 3 направл ют в смеситель 4, куда ввод т исходную соленую воду с концентрацией солей 3,5% в количестве 1,2463 кг/кг опресненной воды. Дл выравнивани концентрации полученного рассола после смешени двух потоков ввод исходной соленой воды выполнен тангенциально , что способствует перемешиванию суспензии. Концентраци рассола в суспензии после смешени понижаетс и принимает значение 10.22%, Часть рассола из смесител 4 через вентиль 34 рециркулиру- ют в кристаллизатор, а основную массу рассола и кристаллы гидратов по трубопроводу 35 подают в нижнюю часть промывочной колонны 5, в которой под действием перепада давлений по высоте суспензии движетс вверх. В средней части колонны провод т осушение кристаллов вследствие дренажа рассола в карман 6 через сетку 7, откуда по трубопроводу 36 рассол рециркулируют в кристаллизатор 1.In the crystallizer 1, the saline solution is cooled to a temperature of 285-286 K by boiling the liquid agent in contact with it, as a result of which gas hydrates crystals are formed, and the brine concentration rises to 11.67% of salts. The suspension (brine, liquid agent and hydrate crystals) is sent by pump 25 to separator 2, where part of the brine and liquid agent is separated from the suspension and recirculated through the pipeline with valve 47 to the mold 1. The separation is carried out Density of Eresa- 1080 kg / m3, 935 kg / m, GC 1110 kg / m Part of brine 0.4223 kg / kg of desalinated water through a pipeline equipped with a filter 37 preventing the penetration of hydrate crystals through the heat exchanger 21, is drained into the accumulator brine 19, and the hydrates in the composition of the suspension, consisting 20% of the hydrates and brine, via conduit 3 is fed to the mixer 4, where the original is introduced salt water with salt concentration of 3.5% in an amount of 1.2463 kg / kg of desalinated water. To equalize the concentration of the resulting brine after mixing the two streams, the input of the initial salt water is made tangentially, which promotes the mixing of the suspension. The concentration of the brine in the suspension after mixing decreases and takes the value of 10.22%. Part of the brine from mixer 4 is recirculated to the crystallizer through valve 34, and the bulk of the brine and hydrate crystals are fed through line 35 to the bottom of the wash column 5, in which pressure on the height of the suspension moves up. In the middle part of the column, the crystals are drained due to the drainage of the brine into the pocket 6 through the grid 7, from where the brine is recycled to the mold 1 via pipeline 36.

В верхнюю часть колонны насосом 26 подают опресненную воду, котора вытесн ет рассол, производ отмывку кристаллов от рассольной пленки. Небольша часть опресненной воды (по массе 5-10% от массы воды в составе гидратов) тер етс при промывке , попадает через фильтрующую сетку 7 в карман 6. понижа концентрацию рассола , рециркулирующего по трубопроводу 36 до 10%. Основна часть опресненной воды вместе с кристаллами, разрыхленными скрепером 9, попадает в накопитель 8 суспензии , откуда гидротранспортом подаетс в одну из секций плавител , например через вентиль 27 в секцию 11, при этом открывают вентиль 31. Вода проходит через перфорацию стакана 13 и через вентиль 31 направл етс в разделитель 18, а гидраты накапливаютс внутри стакана. В период времени заполнени гидратами секции 11 одновременно провод т и заполнение другой ее части, отгороженной от гидратов эластичной перегородкой 15. рассолом, который подают из накопител рассола 19 через вентиль 38, при этом вентиль 40 закрыт . После заполнени ее рассолом закрывают вентиль 38 После полного заполнени части секции 11 с теплообменником 14 гидратами закрывают вначале вентиль 31, а затем вентиль 27 дл предотвращени образовани газовой фазы в секциии 11 плавител , и открывают вентили 28, 32 и 39, производ аналогично заполнение секции 12 плавител гидратами и рассолом. В теплообменник 14 секции 11 через вентиль 43 подают пары агента, образуемые в кристаллизаторе 1 при отводе теплоты гидратооб- разовани и откачиваемые компрессором 23, которые конденсируютс в нем за счет тепла разложени гидратов, и сжиженный агент по трубопроводу 45 подают в сборник агента 20, откуда через вентиль 46 он рецир- кулирует в кристаллизатор 1. Гидраты в секции 11 нагревают на 1-2 градуса выше равновесной температуры существовани гидратов, котора дл метилхлорида составл ет 293.55К, в результате чего они разлагаютс на воду и метилхлорид в состо нииDesalted water is fed to the top of the column by pump 26, which displaces the brine, washing the crystals from the brine film. A small part of the desalinated water (by weight 5-10% of the mass of water in the hydrate composition) is lost during washing, gets through the filter mesh 7 into the pocket 6. lowering the concentration of brine recirculating through pipeline 36 to 10%. The main part of the desalinated water together with the crystals loosened by the scraper 9 enters the suspension accumulator 8, from which it is hydrotransformed into one of the sections of the melter, for example, through the valve 27 to section 11, the valve 31 is opened. The water passes through the perforation of the glass 13 and through the valve 31 is sent to separator 18, and hydrates accumulate inside the glass. During the period of time when the hydrates are filled, section 11 simultaneously conducts the filling of the other part of it, separated from the hydrates by an elastic partition 15. a brine that is supplied from the brine accumulator 19 through the valve 38, while the valve 40 is closed. After filling it with brine, valve 38 is closed. When part 11 is fully filled with a heat exchanger 14 with hydrates, valve 31 is first closed, and then valve 27 to prevent the gas phase from forming in section 11 of the melter, and valves 28, 32 and 39 are opened, similarly filling section 12 melter hydrates and brine. In the heat exchanger 14 of section 11, through the valve 43, the agent vapors formed in the crystallizer 1 at the removal of the heat of hydrate formation and pumped out by the compressor 23 are condensed in it due to the heat of decomposition of the hydrates, and the liquefied agent is fed through pipeline 45 into the collection of agent 20, from where through valve 46 it recirculates into mold 1. Hydrates in section 11 are heated 1-2 degrees above the equilibrium temperature of the existence of hydrates, which is 293.55 K for methyl chloride, as a result of which they decompose into water and methyl chloride read able

жидкости, при этом объем системы увеличиваетс . Температурный напор 1-2 градуса достаточен дл проведени процесса разложени гидратов с технически приемлемой скоростью. По мере разложени гидратов заполненный ими объем секции 11 увеличиваетс , в результате чего давление в ней растет и передаетс через эластичную перегородку 15, последн перегибаетс , продавлива воду через фильтрующий элемент 16, в результате чего происходит опреснение части рассола. Опресненна вода сливаетс в накопитель воды 17, откуда по трубопроводу 46 выводитс потребителю. После разложени всех гидратов прекращают подачу паров агента через вентиль 43. В этот период завершают заполнение секции 12 гидратами и рассолом, закрывают вентили 39, 32 и 28, открывают вентиль 44 и провод т аналогичные процессы разложени гидратов и опреснени рассола в секции 12 плавител . В секции 11 вначале открывают вентиль 40 и вывод т оставшийс рассол из установки по трубопроводу 42, после чего закрывают вентиль 40, открывают вентили 31, 27 и 38 и провод т вновь заполнение секции 11 гидратами и рассолом, подготавлива ее к новому процессу разложени гид- ратов, в то врем как в секции 12 продолжаетс разложение гидрата и опреснение рассола аналогично тому, как это происходило в секции 11. Тепловой небаланс при работе установки компенсируют, сбрасыва часть теплоты в окружающую среду. дл этого излишки газообразного агента сжимают компрессором 24 и направл ют вначале в теплообменник 21, где бесконтактным способом они нагревают рассол, выводимый из разделител 2 по трубопроводу с фильтром 37, тем самым создава более благопри тные услови дл дальнейшего опреснени рассола методом обратного осмоса при продавливании его через фильтрующий элемент 16, так как известно, что с повышением температуры подвижность молекул воды возрастает, уменьшаетс в зкость раствора, а это облегчает фильтрацию воды через фильтрующий элемент, а затем - в конденсатор, где отдавай тепло вliquid, while the volume of the system increases. A temperature pressure of 1-2 degrees is sufficient to carry out the process of decomposition of hydrates at a technically acceptable rate. As hydrates decompose, the volume of section 11 filled by them increases, as a result of which the pressure in it increases and is transmitted through an elastic partition 15, the latter is bent, pushing water through the filter element 16, as a result of which desalination of part of the brine occurs. The desalinated water is discharged into the water storage 17, from where the pipeline 46 leads to the consumer. After the decomposition of all hydrates, the agent’s vapors are stopped through valve 43. During this period, the section 12 is filled with hydrates and brine, the valves 39, 32 and 28 are closed, the valve 44 is opened, and the same processes of decomposition of the brine in the melter are opened. In section 11, the valve 40 is first opened and the remaining brine is withdrawn from the installation through conduit 42, then the valve 40 is closed, valves 31, 27 and 38 are opened and the section 11 is filled again with hydrates and brine, preparing it for a new decomposition process In section 12, hydrate decomposition and desalination of brine continues in the same way as in section 11. Thermal unbalance during the operation of the plant is compensated by discharging some heat into the environment. To do this, the excess gaseous agent is compressed by compressor 24 and sent first to heat exchanger 21, where they heat up the brine removed from separator 2 via pipeline 37 using a contactless method, thereby creating more favorable conditions for further brine desalination using reverse osmosis when pushing it through the filter element 16, since it is known that with increasing temperature the mobility of water molecules increases, the viscosity of the solution decreases, and this facilitates the filtration of water through the filter element nt, and then - into the condenser, where heat is to lend

окружающую среду пары агента конденсируютс и жидкий агент сливают в сборник 20, откуда через вентиль 46 рециркулирует в кристаллизатор 1. В разделителе 18 смесь жидкого агента и опресненной воды, периодически подаваема из секций 11 и 12 плавител , раздел ют под действием разности плотностей. Агент по трубопроводу с вентилем 30 направл ют в кристаллизатор 1, а опресненна вода делитс на два потока один по патрубку 29 вывод т потребителю, а другой насосом 26 направл ют в верхнюю часть промывной колонны 5 Затем цикл повтор етс .the environment of the agent vapors are condensed and the liquid agent is drained into the collector 20, from where it is recycled to the crystallizer 1 through valve 46. In the separator 18, the mixture of liquid agent and desalinated water periodically supplied from the melter sections 11 and 12 is separated by the effect of the density difference. The agent is piped with the valve 30 to the crystallizer 1, and the desalinated water is divided into two streams, one through the pipe 29 to the consumer, and the other by the pump 26 to the top of the wash column 5. Then the cycle is repeated.

Claims

1. A desalination plant for saline water, comprising a crystallizer, a separator, a mixer, a wash column with a pocket in the middle part and a reservoir in the upper part, a melter, main and auxiliary compressors, pumps and a piping system with control valves, characterized in that in order to increase the ratio

extracting fresh water by reverse-osmotic desalination of the most concentrated brine; the installation is equipped with a brine storage tank connected inlet to the separator, and downstream to the lower part of the melter.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the melter is made sectional, each of the sections is made in the form of a closed container with an osmotic chamber

and storage of fresh water at the bottom.

3. Installation under item 2, characterized in that it is equipped with a heat exchanger installed between the drive

brine and separator.

Jirt

23

RF

I 21 39

46.

Ohno

&

J5

48 M

45

Jjx

20