CN112062177A - 一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化领域，提供一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置。利用上述海水淡化装置可以单线/双线操作连续生产淡水。若开始向不锈钢容器内通入气体，从进水口向圆柱形多孔介质注入海水；在一定温压条件下，水合物晶体在多孔介质‑网‑气界面成核，并向气相生长；旋转式刮片分离生成的水合物；分解区收集的水合物，经过加热夹套热刺激使水合物分解，得到淡水收集至液位计高度后，打开控制阀排入水槽；且分解水合物过程吸热，海水经预冷后通入圆柱形多孔介质。本发明在不锈钢容器中海水环境生成水合物、旋转式刮片分离圆柱形多孔介质表面水合物，并采用加热分解水合物获得脱盐淡水。

Description

一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置。

背景技术

全球水资源总量中近97.5％的水为海水等咸水资源，海水淡化被认为是最实用的能持续提供淡水来源的方法。海水淡化是指将海水里面的盐分分离出淡水的技术，常见的是热蒸馏法和反渗透膜法。近些年，气体水合物法海水淡化技术迅速发展，其利用气体水合物的生成和分解过程实现海水中盐分去除(盐离子不会进入气体水合物晶体内)，具有洁净环保、成本低廉、能耗低、腐蚀轻、不产生沉淀等优势。

研究人员发现，置于气体中的多孔介质内的水在生成水合物时，水合物会由于水的毛细作用生长出多孔介质表面，并且十分纯净，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。然而，基于水合物这种特殊生长现象的气体水合物法海水淡化技术尚不成熟，目前还未出现系统、高效、连续地利用气体水合物生成-分离-分解过程淡化海水的装置。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，采用旋转刮片分离机构，有效解决了气体水合物法海水淡化的水合物高效分离问题，实现了水合物的生成-分离-分解的连续式循环过程，提高了气体水合物法海水淡化效率。

本发明的技术方案：

一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，包括生成区、分离区和分解区；

生成区包括圆柱形多孔介质11、进气口2、进水口4、冷却管5和出水口10；上盖14盖装在不锈钢容器3上，其上开有进气口2，一定压力的气体由进气口2进入到不锈钢容器3内，用于水合物的生成；不锈钢容器3内部放置有圆柱形多孔介质11，圆柱形多孔介质11上表面固定圆形金属筛网12，圆形金属筛网12的筛孔尺寸小于砂粒的尺寸，以防止砂粒从筛孔中出来；圆柱形多孔介质11右上方开有进水口4，进水管横穿分解区，海水经预冷由进水口4进入圆柱形多孔介质11，充满多孔介质的孔隙，准备和气体生成水合物，多孔介质内残留的浓盐水由出水口10排出；圆柱形多孔介质11内部水平安装有冷却管5，冷却管5中通有冷却剂，用于控制海水温度，促使水合物生成；

分离区包括刮片13和电机1；在圆柱形多孔介质11上方安装刮片13，刮片13贴合圆柱形多孔介质11表面的圆形金属筛网12，低温海水与气体生成水合物，水合物出现在圆柱形多孔介质11表面，毛细作用促使水合物向气体区生长，透过圆形金属筛网12聚集并不断增厚；刮片13与外部的电机1连接，拆装方便，刮片13在电机1的带动下一起旋转，分离生成的水合物，水合物向下聚集；

分解区包括加热套9、液位计8、截止阀7和水槽6；加热套9套装在不锈钢容器3的下部，控制温度满足水合物分解条件，聚集的水合物分解为淡水和气体；加热套9下方安装液位计8和控制阀7，储存水合物产物的淡水，一定液面高度后向下排出，简单方便；控制阀7下方放置水槽6，收集得到海水淡化后的淡水。

电机1和刮片13构成分离结构，分离时，电机1带动刮片13水平旋转，刮片13旋转搅动圆形金属筛网12表面的水合物，水合物离心力作用被水平甩出，再重力作用下向下落入分解区；每次分离的时间间隔由圆形金属筛网12上水合物的生长速度决定，生长速度越快，分离的间隔时间越短，水合物生长速度通过圆柱形多孔介质11内海水的温度和生成区内气体的压力控制。

筛网12和刮片13不仅可以水平放置刮取水平平面，还可以竖直放置刮取竖直平面，并且可以多个侧面同时刮取。

本发明的有益效果：旋转刮片将表面生成的水合物刮走，实现简易分离收集水合物；水合物分解产生的气体不排出，保持生成区压力稳定，实现气体循环利用，节约能源；水合物分解过程吸热，预冷通入圆柱形多孔介质的海水，提高能量利用率。系统结构合理，功能集中紧凑，满足工业生产要求，运行过程稳定可靠，成本低廉，节能环保。

本发明提出的一种基于旋进机构分离气体水合物法的海水淡化装置，有效解决了气体水合物法海水淡化的水合物高效分离问题，多孔介质的低温海水与高压气体在筛网表面上生长水合物，通过旋转电机和刮片构成分离机构，周期性分离筛网表面上不断生长聚集的水合物，并能根据水合物实际生长速度，调整旋进机构分离水合物的速度和周期，实现了水合物的生成-分离-分解的连续式循环过程，极大提高了气体水合物法海水淡化的效率。本发明还能针对多孔介质分布和海水填充特点，选用竖直表面生成水合物并双侧刮片分离水合物，对运行过程使用的温度、压力、多孔介质的适用性较高，具有较强的应用价值。

附图说明

图1为基于旋转分离气体水合物法的海水淡化的装置的示意图。

图中：1电机；2进气口；3不锈钢容器；4进水口；5冷却管；6水槽；7控制阀；8液位计；9加热套；10出水口；11圆柱形多孔介质(圆柱外表面包裹金属薄膜)；12圆形金属筛网；13刮片；14上盖。

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，本实施例提出了一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，按所述的装置结构连接，具体步骤如下：

(1)准备：打开不锈钢容器3的上盖14，向不锈钢容器3内填充或清洗圆柱形多孔介质11，残液从出水口10排出，安装刮片13停留在初始位置，即贴和圆形金属筛网5表面；

(2)进水进气：装置抽真空并检漏后，将适量的海水通入圆柱形多孔介质11内，至孔隙饱和状态，并将冷却剂通入冷却管5内，为水合物生成提供低温待温度稳定后，进气口2通入气体至水合物相平衡之上；

(3)反应：水合物的生成会消耗大量气体，待压降速率低于10KPa/min，可认为水合物生成结束，水合物生长出圆柱形多孔介质11，在圆形金属筛网12表面上不断聚集增厚，等待被刮离；

(4)分离：启动电机1，刮片13在其带动下运动旋转，刮片13搅动水合物离心力作用甩出，后重力作用落入分解区中；

(5)分解：通过升高加热套9温度，将收集的水合物分解，分解产生的气体向上聚集回到生成区，分解得到淡水收集到液位计8设定高度，打开控制阀7，向下排出到水槽6。

实施例一中圆形金属筛网12是水平单侧布置，实际还可以竖直放置，并且布置成多边形侧面，增加圆形金属筛网12和刮片13数量，同时刮取多侧表面水合物，极大提高水合物收集量。

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 (3)

1.一种基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，其特征在于，该基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置包括生成区、分离区和分解区；

生成区包括圆柱形多孔介质(11)、进气口(2)、进水口(4)、冷却管(5)和出水口(10)；上盖(14)盖装在不锈钢容器(3)上，其上开有进气口(2)，一定压力的气体由进气口(2)进入到不锈钢容器(3)内，用于水合物的生成；不锈钢容器(3)内部放置有圆柱形多孔介质(11)，圆柱形多孔介质(11)上表面固定圆形金属筛网(12)，圆形金属筛网(12)的筛孔尺寸小于砂粒的尺寸，以防止砂粒从筛孔中出来；圆柱形多孔介质(11)右上方开有进水口(4)，进水管横穿分解区，海水经预冷由进水口(4)进入圆柱形多孔介质(11)，充满多孔介质的孔隙，准备和气体生成水合物，多孔介质内残留的浓盐水由出水口(10)排出；圆柱形多孔介质(11)内部水平安装有冷却管(5)，冷却管(5)中通有冷却剂，用于控制海水温度，促使水合物生成；

分离区包括刮片(13)和电机(1)；在圆柱形多孔介质(11)上方安装刮片(13)，刮片(13)贴合圆柱形多孔介质(11)表面的圆形金属筛网(12)，低温海水与气体生成水合物，水合物出现在圆柱形多孔介质(11)表面，毛细作用促使水合物向气体区生长，透过圆形金属筛网(12)聚集并不断增厚；刮片(13)与外部的电机(1)连接，拆装方便，刮片(13)在电机(1)的带动下一起旋转，分离生成的水合物，水合物向下聚集；

分解区包括加热套(9)、液位计(8)、控制阀(7)和水槽(6)；加热套(9)套装在不锈钢容器(3)的下部，控制温度满足水合物分解条件，聚集的水合物分解为淡水和气体；加热套(9)下方安装液位计(8)和控制阀(7)，储存水合物产物的淡水，一定液面高度后向下排出，简单方便；控制阀(7)下方放置水槽(6)，收集得到海水淡化后的淡水。

2.根据权利要求1所述的基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，其特征在于，所述的电机(1)和刮片(13)构成分离结构，分离时，电机(1)带动刮片(13)水平旋转，刮片(13)旋转搅动圆形金属筛网(12)表面的水合物，水合物离心力作用被水平甩出，再重力作用下向下落入分解区；每次分离的时间间隔由圆形金属筛网(12)上水合物的生长速度决定，生长速度越快，分离的间隔时间越短，水合物生长速度通过海水的温度和生成区内气体的压力控制。

3.根据权利要求1或2所述的基于旋转分离气体水合物法的海水淡化装置，其特征在于，所述的圆形金属筛网(12)和刮片(13)水平放置刮取水平平面或竖直放置刮取竖直平面，并且可多个侧面同时刮取。

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