Установка для опреснения воды Советский патент 1983 года по МПК C02F1/22 B01D9/04 C02F1/22 C02F101/10 C02F103/08 

2. Установка поп. 1,отлкчаю 14 а я с я тем, что распределитель установлен с возможностью вертикального перемещения.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я. с я тем, что мехаjiH3M вертикального переметения распределителя снабжен пружиной и регулировочной гайкой,

4. Установка по пп. 1-3, о т л ичающаяся тем, что перфорированный стакан соединен трубопроводом с дополнительным карманом.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ .вода, включающая последовательно установленные и соединенные трубопроводами кристаллизатор, отстойник, промывочную колонну, снабженную, карманом с фильтрующей решеткой, валом со инеком и устройством для ввода промывочной жидкости, распределитель и плавитель кристаллов, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения пресной воды, промывочная колонна снабжена конической фильтрующей решеткой с дополнительным карманом, размещенным в зоне расположения шнека, и направляющими ребрами в верхней части колонны, при этом устройство для ввода промывочной жидкости выполнено в виде центральной полой опоры с перфорированным стаканом, установленным ,под нижним витком шнека, а распределитель выполнен в виде конуса с лопастями.

, .1 Изобретение относится к опреснению морских, соленых, а также минерализованных сточных вод с помощью кристаллизационных методов и может быть кспользовано в вымораживающих и газгидратных опреснителях. Известна установка для опреснения воды, включающая последовательно установленные и соединенные трубопрово дами кристаллизатор, отстойник, промывочнуго колонну, снабженную кармано с фильтрующей решеткой и устройством для ввода промывочной жидкости, рас пределитель и плавитель кристаллов Недостатком этой установки являе ся ограниченный коэффициент извлече йия.пресной воды (или, что взаймосвя верхнего предела концентрации рассола) из-за трудности отмывки льда или гидратов газа в промывочной колонне от рассола высокой кон.центрации. Это связано с тем, что с увеличением концентрации рассола возрастают потери пресной промывочной воды (для контактных замораживающей и кристаллогидратной установок концентрация раствора по соли в су-; спензии на входе в промывочную колонну обычно не превышает 8-10%). При более высокой концентрации рассола трудно отмыть кристаллы льда или гидратов газа от этого рассола с тем, чтобы получить опресненную воду с концентрацией солей не выше 0,05%-. Повысить коэффициент извлечения пресной воды и довести концентрацию сборного рассола до 20-25% можно только путем установления второй ступени установки (имеивдей примерно такое же количество аппаратов аналогичного назначения, что и первая ступень), что увеличивает капитальные затраты. Цель изобретения повышение коэф фициента извлечения пресной воды опреснителя. Поставленная цель достигается тем что устаййвка, включающая последовательно установленные и соединенные трубопроводами кристаллизатор, отсто ник, промывочную колонну, снабженную карманом с фильтрующей решеткой, ва 2 лом со шнеком, и устройством для ввода промывочной жидкости, распределитель и плавитель кристаллов, снабжена конической фильтрующей решеткой с дополнительным карманом, размещенным в зоне расположения шнека, и направлякмцими ребрами в верхней части колонны, при этом устройство для ввода промывочной, жидкости выполнено в виде центральной полой опоры с перфорированн Ь1м. стаканом, установленным под нижним витком шнека, а распределитель выполнен в виде конуса с лопастями. Распределитель установлен с воз-, можностьк) вертикального перемещения. Механизм вертикального перемещения, распределителя снабжен, пружиной и регулировочной гайкой. Перфорированный стакаг соединен тр|убопроводом с дополнительным карманом, На чертеже представлена кристаллизационная установка для опреснения минерализованных сточных вод. Установка состоит из кристаллизатора I, насоса 2, отстойника 3, прокалвочной колонны 4, плавителя-конденсатора 5, компрессоров б и 7 и дополнительного конденсатора 8. Кристаллизатор 1 имеет мешалку 9, приводимую во вращение электродвигателем 10. Промывочная колонна 4 содержит цилиндроконический корпус 11, коническая часть t2 которого имеет конусность по ходу движения кристаллов вверх и входит в плавитель 5. По оси промывочной колонны в ее нижней части расположена полая опора 13, верхнее окончание которой представляет собой перфорированный стакан 14, на котором установлен вал 15 со шнеком 16, приводиивлм во вращение электродвигателем 17, установленным на съемной крышке 18 люка плавителя. В нижней части корпуса 11 находится патрубок 19 ввЬда кристаллорассольной суспензии по трубопроводу 20, соединякяаему промывочную колонну с ОТСТОЙНИКОМ 3, и концентрическая фильтрующая решетка 21, за которой имеется камера 22, соединенная трубопроводом 23 с кристаллизатором 1. На конической части корпуса 12на уровне шнека 16 установлена также коническая фильтрующая решетка 24, за которой расположен дополнительный карман 25, соединенный трубопроводом 26, проходящим в полой опоре 13 с перфорированным стаканом 14 (размеры ячеек фильтрующих решеток 21 и 24 30-100 мкм). Промывочная колонна снабжена распределителем, выполненным в виде конуса 27 с jjonacтями, расположенными в зоне плавителя 5, выполняющим одновременно и роль скрепера, распределитель расположен на валу 15 и поджимается пружиной 28 сжатие которой регулируется гайкой 29 В крышке 18 люка плавителя установлен сальник 30, .уплотняющий вал 15. Последний виток шнека расположен на 0,1-0,3 м ниже конического торца колонны. В верхней части корпуса, вьнае последнего витк шнека 16 установлены направляющие ребра.31, препятствующие вращению спрессованной массы. Из;; нижней части плавителя-т онденсатора 5, который одновременно служит отстойником, производящим разделение жидкого агента и очищенной воды, выведены два трубопровода: 32 - для жидкого агента который через дроссельный вентиль 33 соединен с кристаллизатором 1, и 34 для опресненной воды, который в свою очередь разветвляется на два.трубопровода: 35 - вывода пресной воды из установки через дополнительный конденсатор 8 и 36, который через вен.тиль 37 соединен с трубопроводом 26. Дополнительный конденсатор 8 соединен с кристаллизатором 1 трубопроводом 3 с дроссельным вентилем 39 и трубопроводе 40 вывода рассола из установки Для ввода исходного раствора на установку предназначен трубопровод 41. Кристаллизатор 1 соединен с отстой ником 3 рециркуляционным трубопроводом 42. Установка работает следующим образом (для примера рассмотрена работа установки по кристаллогидратному циклу с использованием гидратообразующёго агента - фреона 12, при работе по контактному вымораживающему циклу, на пример при использовании холодильного агента - фреона 14, установка работает аналогично, отличие состоит лишь в том, что процессы в аппаратах ведут при нескольких иных параметрах а в описании везде вместо газовый гидрат следует понимать лед. Исходный раствор поступает -по трубопроводу 41 в кристаллизатор 1, в котором он контактируетс агентом, подаваемым из плавителя-конденсатора 5 по трубопроводу 32 через дроссельный вентиль 33 и из дополнительиого конденсатора 8 по трубопроводу 38 через дроссельный вентиль 39. При перемешивании мешалкой 9 и охлаждеНИИ вследствие кипения части хладгента образуются гидраты газа, которые в составе суспензии (жидкий агент, рассол высокой концентрации и гидраты газа) насосом 2 подают в отстойник 3, в котором происходит обогащение суспензии по твердой фазе. Из отстойника часть рассола с жидким агентом по трубопроводу 42 возвращают в кристаллизатор, а суспензию с бодьшей частью рассола (содержание твердой фазы 15-20%, при большем количестве трубопроводы за-г ираются твердой фазой) направляют по трубопроводу 20 через патрубок 19 в нижнюю часть промывочной колонны 4. Под действием гидравлического напора, создаваемого насосом 2, суспензия движется вверх,, проходя через зону с.фильтрующей решеткой 21, в которой происходит осушение суспензии вследствие отделения рассола под действием разности давлений до и после фильтрующей решетки 21 (перепад давлений составляет 30-70 кПа) и его накопления в кармане 22, из которого рассол разделяется на два потока: один по трубопроводу 23 возвращают в кристаллизатор,, а второй по трубопроводу 40 через дополнительный конд енсатор 8-выводят из установки. На выходе из зоны с фииьтрующеО решеткой 21 начинае г формироваться пористый поршень гидратов газа, который движется IK шнеку, проходя через зону с перфорированным стаканом 14, в который под давлением потрубопроводу 26 подают промывочную жидкость (рассол малого солесодержания). Последняя равно- . мерно распределяется через перфорацию стакана 14 в массе кристаллов гидратов газа, отмывает их от .остаточного рассола и загрязнен 1й, :замещая собой рассол высокой концентрации. Сформировавшийся пормень из Промытых гидратов газа, имеющий в межкристаллических пустотах около 50-60% (по объему) слабосоленого рассола (с концентрацией 0,5-1% солей), захватывается первым витком шнека 16,и, перемещаясь вверх, прессуется до давления 30004000 кПа, в результате чего из кристаллов отжимается основная масса слабосоленого рассола. Этот рассол отводят через фильтрующую решетку 24 и на-правляют по трубопроводу 26 в перфорированный стакан 14. Объем пустот, занимае1Ф1Х слабосоленым рассоле, согласно опытньм данным составляет 5% от объема твердой фазы. Выходящая из колонны в виде плотногоспрессованного поршня масса кристаллов гид-. ратов газа проходит через коническую часть 12 с ребрами 31, препятствующими вращению порвяня вместе с валом, выдавливается тонким конусом 27, вращающимся вместе с валом, разбрасывается его лопастями и распределяется по объему плавителя-конденсатора 5, в котором вследствие подвода теплоты конденсации холодильного агента гидраты газа разлагаются на пресную воду и жидкий агент. Жидкий агент по трубопроводу 32 Через дроссельный вентиль 33 направляют в кристаллизатор. Опресненную воду по трубопроводу 34 выводят из плавителя конденсатора 5 и разделяют на два потока, один из которых по трубопроводу 35 дополнительный конденсатор 8 выводят из установки, а другой по трубопроводу 35 через вентиль 37 подают в трубопровод 26, компенсируя потери слабосоленого рассола при промывке. Теплота гидрообразования отвЬдится за счет кипения части холодильного агента, пары которого отсасываются из кристаллизатора компрессо ; ром б, который нагнетает их в. плавитель-конденсатор 5, где они конденсируются,, отдавая тепло для разложения гидратов. Несконденсировавшиеся пары агента сжимаются дополнительным компрессором 7 и нагнетают в дополнительный конденсатор 8, где они конденсируются вследствие теплообмена с потоками опресненной воды и рассола, выводимыми из установ-ки. Жидкий агент из дополнительного конденсатора по трубопроводу 38 через дроссельный вентиль 39 возвращают в кристаллизатор 1. Преимущества предлагаемой установ ки по сравнению с прототипом состоят в том, что повышается коэффициент из влечения пресной воды, так как предв рительно промывая твердую массу от рАссола высокой концентрации до концентрации порядка S 0,6-0,8% (что можно сделать в одной колонне), можно с помощью шнекового устройства получить опресненную воду с солесодержанием 0,05%, т.е. возможно получить максимальное концентрирование рассола (до 20-26% солей) в одной ступени опреснителя и, тем снизить капитальные затраты на опреснитель, упрощается регулировка солености опресненной воды, выводимой из установки, путем регулировки прижатия конуса, что изменяет степень пресЬования и, как следствие, изменяет массу остаточного слабосоленого промывочного рассола в межкристаллических пустотах, который при плавлении гидратов изменяет солесодержание опресненной воды, прижим к торцу промывочной колонны сокращает время выхода установки на режим в период пуска, сокращаются потери опресненной воды на промывку кристаллов, так как промывку проводят в основном рециркулирующим после прессования слабосоленым раствором (при опреснеяии слабосоленых растворов возможно проводить npoNajBKy только исходным, не опресненным раствором) и только потери его восполияются подпиткой опресненной воды, увеличивается коэффициент теплопередачи в процессе плавления гидратов в результате перемешивания их в плавителе лопастями распределителя, что ведет к уменьшению габаритов плавителя. Применение предлагаемой установки особенно эффектив.но для разделения концентрированных и высококонцентрированных водных растворов.