Способ предварительной обработки и активации воздухом морской воды перед ее опреснением Российский патент 2019 года по МПК C02F1/04 

Изобретение относится к области предварительной обработки морской воды перед ее опреснением путем дистилляции.

Известен способ опреснения, заключающийся в том, что исходную морскую воду с большим солесодержанием подают в испаритель через нагреватель, часть образующегося в испарителе вторичного пара направляют в конденсатор, где тепло пара передают обрабатываемой воде с образованием из вторичного пара конденсата - дистиллята, другую часть вторичного пара направляют в нагреватель где он конденсируется и нагревает исходную соленую воду. Образовавшийся при этом дистиллят и пар далее подают в конденсатор, часть упаренной воды (рассол сливают и при этом непрерывно добавляют свежую соленую воду. (Астратов И.А. Опреснение и деаэрация воды на судах. Ленинград, Государственное союзное издательство судовой промышленности, 1966, С. 41-42). Недостатком этого способа является его невысокая производительность и повышенная энергоемкость.

Наибольшее распространение в мире получили установки опреснения морской воды в многоступенчатых испарителях со сжатием внешнего греющего пара в пароструйных эжекторах (MED - TVC). Известна опреснительная установка с термоумягчителем, служащая для получения пресной воды путем опреснения морсеой воды (Патент РФ №2554720, МПК B63J 1/00, C02F 1/04, C02F 5/00, B01D 1/00, опубл. 27.06.2015). Она содержит адиабатный многоступенчатый опреснитель (испаритель) морской воды, содержащий несколько корпусов ступеней вакуумного испарения морской воды нагретой паром от внешнего источника, в верхней зоне каждой ступени установлен двухходовой (по охлаждающей воде) кожухотрубный конденсатор вторичного пара, ступени имеют разделительную перегородку, в средней части каждой ступени установлены сепараторы вторичного пара жалюзийного типа и полости для сбора дистиллята не сконденсировавшейся паровой смеси. Нижние зоны соседних ступеней испарения последовательно связаны перепускными трубами, в ступенях, последующих за первой ступенью, размещены дроссельные распылители нагретой жидкости. Дистиллят отводится к потребителям по общему трубопроводу дистиллята из сборников дистиллята. В установке также применены трубопровод удаления рассола - не сконденсировавшейся морской воды с высоким солесодержанием, пароструйные эжекторы первой и второй ступеней; конденсаторы пара вышедшего из пароструйных эжекторов. Сопло эжектора первой ступени подключено к трубопроводу подвода рабочего пара (греющего пара) подаваемого из внешнего источника при давлении 1,3 МПа, а сопло эжектора второй ступени подключено к трубопроводу греющего пара с давлением 1,25 МПа, подаваемого в первую ступень многоступенчатого испарителя. Эта установка также содержит термоумягчитель.

В морской воде содержится большое количество растворенных химических соединений и микроорганизмов. В наибольшем количестве в морской воде содержатся хлориды - соединения натрия и магния с хлором, их количество составляет около 88% от общего содержания в воде растворенных веществ. При выпаривании высококонцентрированного соляного раствора на поверхностях нагрева ступеней испарителя образуются отложения солей, что снижает производительность и надежность многоступенчатой испарительной установки. Эти факторы требуют применения методов предварительной очистки морской воды перед ее опреснением. Известны способы предварительной очистки соленой морской воды путем ее обработки флокулянтом и гипохлоритом с последующей ее фильтрацией через песчаный и угольный фильтры. (Патент РФ №2389693, МПК C02F 1/44, C02F 1/42, опубл. 20.05.2010).

Одним из способов предварительной подготовки морской воды поступающей в установки опреснения является ее многократное озонирование озоносодержащей смесью. Далее эта смесь обрабатывается в волновом гидродинамическом кавитаторе и флотаторе с получением однородного двухфазного состояния с последующим воздействием на эту смесь электромагнитных полей. (Патент РФ №2525177, C02F 1/34, C02F 1/64, C02F 1/74, C02F 103/04, опубл. 10.08.2014). Недостатками этого способа опреснения морской воды является применение специального озонатора и сложность конструкции установки для реализации этого способа.

Известно устройство для гидродинамического эмульгирования жидкого топлива, содержащее гидродинамический кавитационный аппарат, состоящий из трубопровода обрабатываемых жидких топлив, трубопровода добавляемой жидкости, цилиндрического корпуса эмульгатора с кольцевыми полостями связанный тангенциально установленными соплами с внутренней полостью корпуса эмульгатора. (Патент РФ №2498158, F23K 5/12, B01F 3/08, опубл. 10.11.2013). Положительным качеством этого устройства является то, что подвод жидкого топлива производится через тангенциальные сопла, что обеспечивает эффективную кавитацию жидкости с образованием разрежения во внутренней полости эмульгатора. Недостатком этого устройства является то, что в нем не производится аэрация жидкого топлива атмосферным воздухом.

Целью предлагаемого изобретения является создание способа предварительной подготовкой морской воды с ее очисткой перед осветлением.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе производится предварительная подготовка морской воды с ее кавитационной обработкой и аэрацией атмосферным воздухом перед опреснением в адиабатном многоступенчатом опреснителе (испарителе) морской воды, содержащий несколько корпусов ступеней вакуумного испарения морской воды нагретой паром от внешнего источника; причем предварительная подготовка морской воды заключается в гидродинамической кавитационной обработке этой воды и ее активации атмосферным воздухом; при этом исходную морскую воду подают через тангенциальные сопла во внутреннюю часть гидродинамического кавитационного аппарата, за счет образующегося разрежения в нее вводят атмосферный воздух, смешение потока закрученной воды и атмосферного воздуха вызывает образование большого количества мелких воздушных пузырьков, что приводит к окислению содержащихся в воде химических соединений, прежде всего хлористого натрия и хлористого магния с образованием твердых составляющих далее удаляемых в механическом фильтре, затем предварительно очищенную морскую воду подают в адиабатный многоступенчатый опреснитель (испаритель).

Изобретение относится к области предварительной обработки морской воды перед опреснением в адиабатном многоступенчатом опреснителе путем ее гидродинамической кавитационной обработки и активации атмосферным воздухом. Исходную морскую воду подают через тангенциальные сопла во внутреннюю часть гидродинамического кавитационного аппарата, и за счет образующегося разрежения в нее вводят атмосферный воздух с образованием при этом мелких воздушных пузырьков, что интенсифицирует окисление химических соединений, содержащихся в морской воде, прежде всего хлористого натрия и хлористого магния. После чего следует удаление из механического фильтра образовавшихся твердых компонентов. Затем очищенную морскую воду подают в адиабатный многоступенчатый опреснитель (испаритель). Технический результат – создание способа предварительной подготовки морской воды с ее очисткой перед осветлением.

Способ предварительной обработки морской воды перед ее опреснением в адиабатном многоступенчатом опреснителе (испарителе), содержащем несколько ступеней вакуумного испарения морской воды, нагретой паром от внешнего источника, отличающийся тем, что предварительная подготовка морской воды включает ее гидродинамическую кавитационную обработку и активацию атмосферным воздухом, при этом исходную морскую воду подают через тангенциальные сопла во внутреннюю часть гидродинамического кавитационного аппарата, в которую за счет разрежения подают атмосферный воздух; при перемешивании закрученной воды и атмосферного воздуха образующиеся мелкие воздушных пузырьки интенсифицируют окисление химических соединений, содержащихся в морской воде, прежде всего хлористого натрия и хлористого магния с последующим удалением из механического фильтра образовавшихся твердых компонентов, очищенную при этом морскую воду подают в адиабатный многоступенчатый опреснитель.