CN112062176A - 一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置 - Google Patents

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宋永臣
郑嘉男
王雪寒
杨明军
杨磊
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明属于海水淡化技术领域，提供了一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置，包括位移机构、旋转机构、通气口、多孔介质区、气体区、多孔筛管、环刮器、截止阀、收集器、通水口和海水区。采用简单便利的方案实现了多孔表面生长的水合物的高效刮离，通过多孔介质非固定式方案分区域实现了多孔介质浸水/脱水与水合物生长/分离，有效解决了气体水合物法海水淡化工艺中海水补充、水合物分离以及浓盐水排除的一体化技术难题，适用于各种独立的气体水合物法海水淡化场景。

Description

一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置。
背景技术
淡水匮乏制约着人类快速发展，海水淡化已解决淡水资源短缺的重要途径。气体水合物法海水淡化是一种新型的海水淡化方法，气体水合物是一种由水和气体在高压低温条件生成的晶体化合物，盐分无法进入水合物晶体(水合物排盐效应)，其优势在于，气态分子既不会对液体造成污染，也易于与获得的淡水分离。
气体水合物法海水淡化是气体水合物的生成、分离和分解过程实现的，研究表明，置于气体中的多孔介质内的水生成水合物时，水合物会由于水的毛细作用生长到多孔介质之外，这种生长在多孔介质表面外的水合物十分纯净，水合物晶体颗粒之间不会掺杂海水，将这种生长在多孔介质表面外的水合物分离，分解后即可获得纯净淡水。目前，虽有基于水合物这种特殊生长现象的气体水合物法海水淡化方法被提出，但连续高效的气体水合物法海水淡化流程尚未实现，尤其是装置开发程度严重不足。绝大多数使用多孔介质的气体水合物法海水淡化装置均为固定式，生成水合物后的海水变成浓盐水无法被轻易快速排除，多孔介质内容易累积浓盐水影响后续的水合物生成，面临装置反复拆卸、多孔介质重新填装的问题，极大降低实际生产效率，因而，亟需开发一种多孔介质非固定式的气体水合物法海水淡化装置，一体化实现海水补充、水合物分离以及浓盐水排除。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置，利用气体水合物在多孔介质表面的生长特性，采用简单便利的方案实现了多孔表面生长的水合物的高效刮离，并通过多孔介质非固定式方案分区域实现了多孔介质浸水/脱水与水合物生长/分离，有效解决了气体水合物法海水淡化工艺中海水补充、水合物分离以及浓盐水排除的一体化技术难题。
本发明的技术方案：
一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置，包括位移机构1、旋转机构2、通气口3、多孔介质区4、气体区5、多孔筛管6、环刮器7、截止阀8、收集器9、通水口10和海水区11；
多孔介质非固定式海水淡化装置内部主要分为多孔介质区4、气体区5、海水区11和环刮器7；
多孔介质区4为非固定式，其表面为多孔筛管6，多孔筛管6的筛孔小于多孔介质粒径，但气体水合物可生长出多孔筛管6；多孔介质区4上部连接位移机构1和旋转机构2，位移机构1控制多孔介质区4进行上下移动，旋转机构2控制多孔介质区4进行旋转；根据离心作用，旋转机构2通过控制旋转速度改变多孔介质区4内的含水量；
环刮器7固定在多孔介质非固定式海水淡化装置内部，将多孔介质非固定式海水淡化装置上下分隔为气体区5与海水区11；
海水区11提供气体水合物生成所需要的海水，位移机构1控制多孔介质区4在海水区11进行充分浸水，并根据水合物生成需要改变浸水程度，通过利用旋转机构2旋转时的离心作用实现，生成水合物后的残余浓盐水同样是借助于旋转机构2的旋转离心排出多孔介质区4，海水或浓盐水均由海水区11下部的通水口10进出；
气体区5是气体水合物的生成区域，上部设有通气口3，向多孔介质非固定式海水淡化装置内通入水合物生成所需气体，浸水后的多孔介质区4在位移机构1控制下进入气体区5生成水合物，根据多孔介质内气体水合物的生长特性，水合物在多孔筛管6表面生长增厚。
环刮器7包括竖直环片7-1和倾斜板7-2，竖直环片7-1上沿向内收缩一定角度和宽度，使上沿内壁紧贴多孔筛管6表面，竖直环片7-1下沿与倾斜板7-2固连，多孔筛管6表面生长的水合物可被竖直环片7-1刮离，并沿着竖直环片7-1外壁落到倾斜板7-2上，倾斜板7-2具有一定水平倾角，其底部连通装置外的收集器9，倾斜板7-2上的水合物滑进收集器9内，分解后得到淡水并经过截止阀8排出。
本发明的有益效果：本发明的利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置，通过多孔介质非固定式方案分区域实现了多孔介质浸水/脱水与水合物生长/分离，有效解决了气体水合物法海水淡化工艺中海水补充、水合物分离以及浓盐水排除的一体化技术难题，适用于各种独立的气体水合物法海水淡化场景，具有较大的应用价值。
附图说明
图1为利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置示意图；
图2为环刮器的结构示意图；
图中：1位移机构；2旋转机构；3通气口；4多孔介质区；5气体区；6多孔筛管6；7环刮器；8截止阀；9收集器；10通水口；11海水区；7-1竖直环片；7-2倾斜板。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图叙述本发明的具体实施方式。
实施例一，参考图1，按所述的装置结构连接，使用该装置进行水合物法海水淡化的方法，步骤如下：
(1)将适量的低温海水由通水口10通入海水区11，位移机构1控制多孔筛管6竖直向下移动，使多孔介质区4完全没入海水内，待多孔介质区4内海水饱和，排出海水区11多余的海水，并利用旋转机构2的旋转离心作用调整多孔介质区4内海水到适宜含量；
(2)位移机构1控制多孔筛管6竖直向上移动至气体区5，多孔筛管6内的多孔介质区4水平位置高于环刮器7，通气口3注入低温气体至水合物生成所需压力，水合物在多孔筛管6表面开始生长增厚，直到多孔介质区4内浸入的水几乎消耗完；
(3)位移机构1控制表面聚集了大量水合物的多孔筛管6竖直向下移动，移动过程中环刮器7将水合物从多孔筛管6表面刮离，水合物最终落入收集器9中；
(4)多孔筛管6位移机构1的控制下继续竖直向下移动回到海水区11，旋转机构2快速旋转，通过离心作用将残余的浓盐水甩出，并由通水口10排出，同时收集器9内水合物分解出的淡水经由截止阀8收集。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种利用气体水合物生长的多孔介质非固定式海水淡化装置，其特征在于，该多孔介质非固定式海水淡化装置包括位移机构(1)、旋转机构(2)、通气口(3)、多孔介质区(4)、气体区(5)、多孔筛管(6)、环刮器(7)、截止阀(8)、收集器(9)、通水口(10)和海水区(11)；
多孔介质非固定式海水淡化装置内部主要分为多孔介质区(4)、气体区(5)、海水区(11)和环刮器(7)；
多孔介质区(4)为非固定式，其表面为多孔筛管(6)，多孔筛管(6)的筛孔小于多孔介质粒径，但气体水合物可生长出多孔筛管(6)；多孔介质区(4)上部连接位移机构(1)和旋转机构(2)，位移机构(1)控制多孔介质区(4)进行上下移动，旋转机构(2)控制多孔介质区(4)进行旋转；根据离心作用，旋转机构(2)通过控制旋转速度改变多孔介质区(4)内的含水量；
环刮器(7)固定在多孔介质非固定式海水淡化装置内部，将多孔介质非固定式海水淡化装置上下分隔为气体区(5)与海水区(11)；
海水区(11)提供气体水合物生成所需要的海水，位移机构(1)控制多孔介质区(4)在海水区(11)进行充分浸水，并根据水合物生成需要改变浸水程度，通过利用旋转机构(2)旋转时的离心作用实现，生成水合物后的残余浓盐水同样是借助于旋转机构(2)的旋转离心排出多孔介质区(4)，海水或浓盐水均由海水区(11)下部的通水口(10)进出；
气体区(5)是气体水合物的生成区域，上部设有通气口(3)，向多孔介质非固定式海水淡化装置内通入水合物生成所需气体，浸水后的多孔介质区(4)在位移机构(1)控制下进入气体区(5)生成水合物，根据多孔介质内气体水合物的生长特性，水合物在多孔筛管(6)表面生长增厚。
2.根据权利要求1所述的多孔介质非固定式海水淡化装置，其特征在于，所述的环刮器(7)包括竖直环片(7-1)和倾斜板(7-2)，竖直环片(7-1)上沿向内收缩一定角度和宽度，使上沿内壁紧贴多孔筛管(6)表面，竖直环片(7-1)下沿与倾斜板(7-2)固连，多孔筛管(6)表面生长的水合物可被竖直环片(7-1)刮离，并沿着竖直环片(7-1)外壁落到倾斜板(7-2)上，倾斜板(7-2)具有一定水平倾角，其底部连通装置外的收集器(9)，倾斜板(7-2)上的水合物滑进收集器(9)内，分解后得到淡水并经过截止阀(8)排出。
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