ОПРЕСНИТЕЛЬ МОРСКОЙ ВОДЫ Советский патент 1972 года по МПК B63J1/00 

Изобретение относится к водному транспорту и касается опреснителей морской воды.

Известны опреснители морской воды, содержащие теплообменное устройство, используюш,ее |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 се роводорода в водах Черного моря в зависимости от глубины; на фиг. 4 (а, б)-газовый и комбинированный циклы опреснительной установки С гидратообразующим агентом на фазовой диаграмме в координатах давление - температура.

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

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

Вследствие высокой температуры верхней инвариантной точки, высокой скорости образования гидратов, имеющих значительные размеры кристаллов, что существенно для работы кристаллизатора и сепаратора, и относительной дешевизны в качестве наиболее пригодного гидратообразующего агента рекомендуется хлор. Однако в виду наличия в морской воде, а также вследствие благоприятного положения верхней инвариантной точки не исключено также применение сероводорода. Ниже приведены гидратные свойства хлора и сероводорода.

Опреснитель содержит трубопровод-кристаллизатор / С теплопередающими стешками, 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 5 для подачи пресной воды, теплообменник 6 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 частью трубопровода-кристаллизатора, дехлорнизатО|ры 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 //.

Трубопровод-кристаллизатор / укладывается на дно по уклону на требуемую глубину. Опреснительный блок 12 с основными аппаратами монтируется на бе,регу или на эстакаде. Теплообменник 13 устанавливается вблизи опреснительного блока на железобетонных опорах. Для защиты теплообменника и всех сооружений от разрущения 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 смещивается с газообразным, охлажденным до 10°С хлором, подаваемым компрессором 7 при давлении 3 бар, при этом образуются кристаллогидраты. Смесь морской воды, кристаллов и непрореагировавщего 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 морскую воду через теплопередающую стенКу самого трубопровода-кристаллизатора. 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 рещетки-, 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, смещиваются 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 /.

Из нижней части плавителя 4 забирается пресная вода. Одна часть ее идет в cenaipaTOp 3 на промывку, другая направляется при помощи насоса 5 в теплообменник 6 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 (cMi. фиг. 4,а): I-П - начало и окончание гидратообразования в трубопрововоде -кристаллизаторе; П-П1 - перекачивание суспензии из кристалли-затора в сепаратор; П1 - процесс отделения и отмывки кристаллов от рассола в cenaipaTope; П1-IV - процесс разложения гидратов в плавителе; IV-V - сжатие агента в компрессоре; V-I- охлаждение агента в теплообменнике 13 и подача его в кристаллизатор.

Цикл с сероводородом (см. фиг. 4,6) целесообразен только при погружении нижней части кристаллизатора на глубину 200 м и ниже (в случае, если преследуется дополнительная цель-извлечение сероводорода). При воды с глубины 200 м количества сероводорода, извлеченного из десероводородониваторов, вследствие малой его концентрации (около 1 Mz-HzS/l л воды), едва хватает на восполнение потерь из-за утечек газа из установки и уноса агента со сбросным рассолом.

вале давлений 3-20 бар. Сероводород после компрессора по пути в кристаллизатор конденсируется в теплообменнике 13. В этом случае из отрезке V-I 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 сероводо;роде, уступая установке, работающей на хлоре, остается достаточно конкурентоспособной по сравнению с известными кристаллогидратной 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 уп1рощения теплового цикла, он выполнен в виде кристаллогидратной установки, сообщающейся через трубопровод-кристаллизатор с

глубинными слоями моря, содержащими гидратообразующие агенты, например сероводород, причем теплообменное устройство совмещено с подводным трубопроводом-кристаллизатором, через стенки которого отводится выделяющаяся в процессе гидратообразования теплота.

К бакуум -насосу

ТТодача морской Soдь

Фиг 1

Фиг

2УС

3 Нг5мг/лвоаы

з s%

Мидкий Ct + iudpam

30 3 6 9 (2 5 18 21 24 27 30 33 36 C 5I I X &ода

4

21

Жидкий

(8

f5

12

-3 о

н идкий Ct-f бода

8ИТ 03 C Soda

ZF

НСиднии HZ

)2 (5 t8 21 24 27 30 33 36 53 Гемпература.С

Фиг 4