Опреснитель морской воды

Опреснитель морской воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

355068

Е Еоеетсиив

Социалистические

Респурлии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 ави си мое от авт. свидетельства №

M. Кл. В 63j 1/00

Заявлено 21.Х.1970 (№ 1483156/27-11) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 20Х1П.1973

Комитет оо делам иао0ретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 66.048 (088.8) Авторы изобретения В. С. Мартыновский, Л. 3. Мельцер, Л. @. Смирнов и Е. И. Клещунов

Одесский технологический институт холодильной промышленности

Заявитель

ОПРЕСНИТЕЛЪ МОРСКОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к водному транспор гу и касается опреснителей морской воды.

Известны опреснители морской воды, содержащие теплообменное устройство, использующее разность температур поверхностных и глубинных слоев моря, Целью изобретения является повышение экономичности опреснителя и упрощение теплового цикла.

Достигается эта цель тем, что предлагаемый опреснитель выполнен в виде кристаллогидратной установки, сообщающейся через трубопровод-кристаллизатор с глубинными слоями моря, содержащими гидратообразующие агенты, например сероводород. Теплообменное устройство совмещено с подводным трубопроводом-кристаллизатором, через стенки которого отводится выделяющаяся в процессе гидратообразования теплота.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый опреснитель; на фиг. 2 дана схема компоновки береговой опреснительной установки; на фиг. 3 — график изменения солености, плотности и содержания сероводорода в водах Черного моря в зависимости от глубины; на фиг, 4 (а, б) газовый и комбини2 рованный циклы опреснительной установки С гидратообразующим агентом на фазовой диаграмме в координатах давление — температура.

5 Известно, что в морях и океанах с изменением глубины изменяется температура воды

t (С), ее соленость s (%) и плотность р (г/см ). Кроме того, в некоторых бассейнах, например в бассейне Черного моря, начиная

10 с глубины 200 м, наблюдается возрастание концентрации сероводорода, растворенного в морской воде.

Вследствие высокой температуры верхней

15 инвариантной точки, высокой скорости образования гидр атов, имеющих значительные размеры кристаллов, что существенно для работы кристаллизатора и сепаратора, и относительной дешевизны в качестве наиболее при20 годного гидратообразующего агента рекомендуется хлор. Однако в виду наличия в морской воде, а также вследствие благоприятного положения верхней инвариантной точки не исключено также применение сероводорода.

25 Ниже приведены гидратные свойства хлора и сероводорода.

355068

Сероводород

Хлор

29,45

22,4

28,71

6,1

0,389

0,93

6,2

1,31

1,021

3,85

7,29

2,9

Верхняя инвариантная точка (ВИТ) температура, С давление, бар

Нижняя инвариантная точка (НИТ) температура, C давление, 6ар

Состав гидрата, моль Н О/моль агента

Плотность гидрата, г/см

Теплота образования гидрата (из газа и воды), кдж/моль

Растворимость агента в воде (прн

20 С и 760 мм pm. ст.) кг/m

Понижение температуры ВИТ в

6%- растворе NaCI С

Опреснитель содержит трубопровод-кристаллизатор 1 с теплопередающими стенками, выполненными из металла, погруженный в море на требуемую глубину, насос 2 для подачи суспензии, сепаратор 3 типа промывочной колонны для отделения кристаллов гидрата и промывки их от рассола, плавитель 4, предназначенный для плавления кристаллов гидрата, насос б для подачи пресной воды, теплообменник б для нагрева пресной воды в теплом поверхностном слое моря, компрессор

7, сжимающий агент от давления плавителя до давления, определяемого уровнем столба морской воды под нижней часi üþ трубопровода-кристаллизатора, дехлорнизаторы или десероводородонизаторы 8, служащие для извлечения агента из отводимых из установки пресной воды, откачиваемой насосом 9 в емкость 10, и рассола, сбрасываемого в море при помощи насоса 11.

Трубопровод-кристаллизатор 1 укладывается на дно по уклону на требуемую глубину.

Опреснительный блок 12 с основными аппаратами монтируется на берегу или на эстакаде. Теплообменник 13 устанавливается вблизи опреснительного блока»а железобетонных опорах. Для защиты теплообмен:-:яка и всех сооружений от разрушения может служить плавающий волнолом 14.

Опреснитель на хлоре работает следующим образом.

Через нижний открытый конец в трубопровод-кристаллизатор 1, погруженный на глубину 25 — 30 м, поступает морская вода температурой 9 С. Затем она смешивается с газообразным, охлажденным до 10 С хлором, подаваемым компрессором 7 при давлении

3 бар, при этом образуются кристаллогидраты. Смесь морской воды, кристаллов и непрореагировавшего газа подается насосом 2 на поверхность моря с результирующим падением давления. При транспортировании смеси продолжают непрерывно образовываться новые кристаллогидраты в результате присутствия реагентов. Выделяющаяся при этом теплота отводится в окружающую холодную мор5

65 скую воду через теплопередающую стенку самого трубопровода-кристаллизатор а. Процесс кристаллизации заканчивается до поступления суспензии в насос 2.

После этого кристаллогидратная суспензия подается насосом в сепаратор 3, в котором гидраты отделяются от рассола при помощи фильтрационной решетки, а затем промываются от поверхностной рассольной пленки путем противоточной фильтрации пресной промывочной воды через движущийся вверх гидратный слой, как через пористый поршень, Промытые кристаллы сбрасываются в плавитель 4, смешиваются в нем с пресной водой, нагретой до 15 — 20 С и плавятся с образованием газообразного агента и воды.

Газ отсасывается и сжимается компрессором 7, затем, переохлаждаясь по пути в теплообменнике 13 под действием низкой температуры глубинных слоев воды, направляется в трубопровод-кристаллизатор 1.

Из нижней части плавителя 4 забирается пресная вода. Одна часть ее идет в сепаратор

Зна промывку,,другая направляется при помощи насоса б в теплообменник б для подогрева ее в теплых поверхностных слоях моря и затем снова на рециркуляцию в плавитель, а третья часть представляет собой продуктовую воду. Последняя после прохождения через дехлоронизатор 8, в котором при помощи вакуум-насосов поддерживается абсолютное давление около 30 мм рт. ст., подается насосом 9 в накопительную емкость 10.

Гидратный цикл с хлором полностью осуществляется в газовой фазе при малых давлениях (основные аппараты-сепаратор, плавитель и теплообменник — работают при атмосферном давлении) и в интервале температур

8 — 24 С.

Для работы опреснительной установки на хлоре в условиях Черного моря характерна следующая последовательность процессов газового цикла (см, фиг. 4,а): 1 — II — начало и окончание гидратообразования в трубопрововоде - кристаллизаторе; II — ГП вЂ” перекачивание суспензии из кристаллизатора в сепаратор; III — процесс отделения и отмывки кристаллов от рассола в сепа раторе; III †I процесс разложения гидратов в плавителе;

IV — V —; V — 1— охлаждение агента в теплообменнике 13 и подача его в кристаллизатор.

Цикл с сероводородом (см, фиг. 4,б) целесообразен только при погружении нижней части кристаллизатора на глубину 200 м и ниже (в случае, если преследуется дополнительная цель †извлечен сероводорода), При заборе воды с глубины 200 м количества сероводорода, извлеченного из десероводородонизаторов, вследствие малой его концентрации (около 1 мг. H S/1 л воды), едва хватает на. восполнение потерь из-за утечек газа из установки и уноса агента со сбросным рассолом.

Компрессор в этом случае работает в интервале давлений 3 — 20 бар. Сероводород после компрессора по пути в кристаллизато р КоНpevcvpyezca в теплообменнике 18. 9 этом случае на отрезке V — 1 кривой показана последовательность процессов снятия перегрева газа, его конденсации и переохлаждения жидкости. Гидратный цикл с сероводородом является комбинированным. Выделяющаяся в процессе гидратообразования теплота отводится частично холодной водой через стенку трубопровода-кристаллизатора, а частично при кипении сероводорода на кривой упругости.

Цикл с сероводородом по сравнению с циклом на хлоре менее экономичен вследствие того, что компрессор работает с большей степенью сжатия, необходим трубопровод большей протяженности, повышается рабочее давление надводных аппаратов. Тем не менее установка, работающая на сероводороде, уступая установке, работающей на хлоре, остается достаточно конкурентоспособной по сравнению с известными кристаллогидратиоЙ или замораживающей схемами, Предмет изобретения

Опреснитель морской воды, содержащий теплообменное устройство, использующее разность температур поверхностных и глубинных морских вод, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности опреснителя и уп рощения теплового цикла, он выполнен в виде кристаллогидратной установки, сообщающейся через трубопровод-кристаллизатор с

15 глубинными слоями моря, содержащими гидратообразующие агенты, например сероводород, причем теплообменное устройство совмещено с подводным трубопроводом-кристаллизатором, через стенки которого отводится вы20 деляющаяся в процессе гидратообразования теплота, Подача морской Foib>

Фиь 1

355068

)Киднии СС»

1О

О 0 3 6 9 12 1з tS 2f

Темееравура, C

Редактор В. Борисова

Заказ 2282/3 Изд. № 270 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 в с1 1

6 з

2 з

2 б 21

-18

-1 t5

Д12 б (q 9 б

Составитель С. Жаботинский

Техред А. Камышникова Корректор В. Жолудева