ES2197114T3

ES2197114T3 - Procedimiento de desalinacion del agua salada utilizando mebranas selectivas de iones.

Info

Publication number: ES2197114T3
Application number: ES00955587T
Authority: ES
Inventors: Leon Awerbuch
Original assignee: Leading Edge Technologies Ltd LET
Current assignee: Leading Edge Technologies Ltd LET
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2004-01-01
Anticipated expiration: 2020-08-16
Also published as: IL147905A0; WO2001014256A1; KR20020039333A; EP1206414B1; JP2003507183A; EP1206414A1; DE60003564T2; IL147905A; ATE243656T1; AU6776900A; KR100498583B1; DE60003564D1

Abstract

Procedimiento de desalinización mejorado para producir agua potable, que comprende: (a) el paso de una primera corriente de agua, que contiene una alta concentración de iones de dureza, a través de una membrana selectiva de iones para formar un agua ablandada que tiene un contenido reducido de iones de dureza; (b) la mezcla del agua ablandada con una segunda corriente de agua, que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada para formar un caudal para un sistema de desalinización; (c) la introducción del caudal en el sistema de desalinización para formar un producto de agua de calidad potable, en el que la mejora comprende la introducción de un caudal de proporciones variables de la segunda corriente del agua y de la corriente de agua ablandada en el sistema de desalinización para aumentar la temperatura superior de funcionamiento y aumentar la recuperación de agua potable.

Description

Procedimiento de desalinización del agua salada utilizando membranas selectivas de iones.

La presente invención se refiere a un procedimiento de purificación del agua y, más particularmente, se refiere a un procedimiento mejorado para la desalinización del agua mediante el uso estratégico de membranas selectivas de iones para formar un agua de reposición variable que se alimenta a una unidad de desalinización para producir un producto de agua de calidad potable.

Los procedimientos básicos para la desalinización de agua salada para producir un producto de agua de calidad potable incluyen, por ejemplo, la destilación súbita de múltiples etapas, la destilación de múltiples efectos, la ósmosis inversa y la destilación por compresión de vapor. Cada uno de estos procedimientos son tecnologías bien establecidas que tienen sus propias limitaciones y características únicas. El alto contenido de iones incrustantes, disoluciones salinas y otras impurezas encontradas en el agua salada no tratada tiene un impacto negativo en la eficacia, el consumo de energía y el mantenimiento de las plantas a gran escala que utilizan cualquiera de estos procedimientos de desalinización convencionales. Debido a estas grandes concentraciones de impurezas, es bien conocida la adición de agentes químicos antiincrustantes al caudal o al equipamiento, con el fin de minimizar las consecuencias adversas de los iones incrustantes.

Los dispositivos de destilación súbita de múltiples etapas, utilizados en todo el mundo para los proyectos de desalinización a gran escala, tienen un rendimiento limitado debido a la temperatura máxima de la salmuera (temperatura superior de la salmuera o TBT) que puede utilizarse en el procedimiento. A temperaturas superiores a la máxima, los antiincrustantes son ineficaces y rápidamente se producirán importantes obstrucciones de las superficies interiores. Esto puede resultar caro y se requeriría mucho tiempo para eliminarlas.

La tecnología por membranas se ha utilizado en el pretratamiento del agua salada para reducir el alto contenido iónico del agua salada con respecto al agua dulce. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. número 4.723.603 describe un procedimiento para eliminar los iones precursores a partir de agua de inyección, que forma precipitados de sales insolubles in situ cuando entran en contacto con iones residentes ya presentes en una plataforma subterránea de producción de hidrocarburos. Los iones precursores de los precipitados de sales insolubles se eliminan por medio de una membrana de RO.

Siendo más importante para la desalinización, el documento WO 99/16714 describe la combinación de la tecnología por membranas con los procedimientos básicos de desalinización para formar un producto de agua potable. Según este documento, el agua salina que contiene un alto contenido de iones incrustantes de dureza, se pasa a través de una membrana de nanofiltración para formar agua de reposición para un sistema de desalinización. Las membranas de nanofiltración para el ablandamiento se utilizan para la eliminación selectiva de los iones de dureza incrustantes y otras impurezas, con el fin de ablandar el agua del mar. Debido al tratamiento por nanofiltración, el agua de reposición tiene un reducido contenido iónico cuando pasa a través del sistema de desalinización. Se informa de que existe una reducción de la tendencia de las incrustaciones y obstrucciones cuando se utiliza esta combinación de sistemas de nanofiltración y desalinización. Sin embargo, el documento no sugiere ningún medio de aprovechar la interrelación entre ciertas condiciones, por ejemplo, presión, temperatura y agua de reposición, para obtener un sistema y recuperación óptimos.

Se observará que a pesar de estas descripciones, existe todavía una gran necesidad de un procedimiento que optimice la combinación de estas dos tecnologías para mejorar las condiciones de funcionamiento, eficacia y producción de este tipo de sistemas híbridos de desalinización.

Sumario de la invención

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un procedimiento de desalinización, tal como se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas. Este procedimiento permite reducir lo suficiente el contenido de los iones de dureza del agua de reposición para un sistema de desalinización, de manera que puede alcanzarse la temperatura superior de funcionamiento deseada, o la recuperación deseada del producto de agua potable de cualquier sistema de desalinización. Como un resultado directo, pueden obtenerse varias ventajas que incluyen un funcionamiento más rentable de las plantas de desalinización, una reducción en el consumo de energía de dichas plantas y un aumento de la producción de agua potable. Adicionalmente, el uso de agentes químicos antiincrustantes se minimiza ventajosamente o se elimina completamente. Estas y otras ventajas se obtienen con las mejoras específicas de sistemas híbridos de desalinización en base a tecnologías de membranas combinadas y a tecnologías convencionales de desalinización.

Tal como se ha utilizado durante toda la exposición anterior, la expresión ``agua salada'' se refiere a incluir agua que tiene una importante concentración de iones de dureza o incrustantes, por ejemplo, iones sulfato, calcio, magnesio y bicarbonato. Las fuentes de agua salada que se contemplan en la presente invención incluyen, sin limitación, agua oceánica, agua de los golfos, salmuera de rechazo, de purga y reciclada en disolución y agua alterada que contiene sales solubles que tiene un contenido iónico de iones de dureza en exceso de 1.500 mg/litro.

Según la presente invención, se pasa una primera corriente de agua, que contiene una alta concentración de iones de dureza, a través de una membrana selectiva de iones para formar un producto de agua ablandada que tiene un contenido reducido de iones de dureza. El agua ablandada se mezcla con una segunda corriente de agua que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada, para formar un caudal para un sistema de desalinización. A continuación, el caudal se introduce al sistema de desalinización para formar un producto de agua de calidad potable. El contenido de agua ablandada del caudal es de al menos 5%. El sistema de desalinización puede ser uno o más procedimientos de desalinización que incluyen ósmosis inversa, la destilación súbita de múltiples etapas, la destilación de múltiples efectos y la destilación por compresión de vapor.

En una realización de la invención, se utiliza una membrana de nanofiltración (NF) como la membrana selectiva de iones. Se combina un sistema de ablandamiento de membrana de NF, que comprende una o más membranas de tipo de NF, con una planta de destilación súbita de múltiples etapas (MSF). El sistema de NF se introduce tras el desaireador de MSF. En una realización, en primer lugar se somete al agua salada no tratada a una etapa de pretratamiento de desaireación antes de introducirla al sistema de NF. Alternativamente, una corriente de agua salada ablandada sale del sistema de NF y a continuación, entra en el desaireador de MSF para la eliminación de gases no condensables del agua ablandada. Previamente, una parte de la corriente de agua salada no tratada se calienta por el calor de una corriente de rechazo que sale de la parte de rechazo de la planta de desalinización antes de que pase a través de un sistema de membrana de NF. El sistema de destilación MSF se hace funcionar con una TBT de 95-180ºC. El sistema por membrana de NF se hace funcionar a una presión variable de 5-60 bar. La capacidad para variar la presión de funcionamiento del sistema de NF proporciona un medio de control del contenido iónico y de la calidad del agua ablandada, lo que va a exponerse más detalladamente.

En otra realización de la invención, el agua ablandada se almacena en un sistema de almacenamiento desde donde se mezcla con una corriente de agua, que contiene una mayor concentración de iones de dureza que el agua ablandada, con el fin de formar el caudal para el sistema de desalinización. Alternativamente, el agua ablandada que se almacena en el sistema de almacenamiento se inyecta en el sistema de desalinización. Adicionalmente, este suministro reservado de agua ablandada se utiliza para formar un sistema de alimentación en lotes, en el que el agua se alimenta desde el sistema de almacenamiento a uno o más sistemas de desalinización con el fin de mezclarse con el agua que contiene una mayor concentración de iones de dureza que el agua ablandada.

Todavía en otra realización, se somete a una corriente parcial de salmuera de rechazo, reciclada o de purga producida durante el procedimiento de desalinización a una etapa de nanofiltración y se recicla a través del sistema de desalinización.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de un procedimiento integrado híbrido de desalinización, que utiliza un híbrido de sistemas de nanofiltración y desalinización según la invención.

La figura 2 es un diagrama de flujo esquemático de un procedimiento integrado híbrido de desalinización, tal como se aplica a la destilación súbita de múltiples etapas según la invención.

La figura 3 es un diagrama de flujo esquemático, que muestra la integración de una planta de nanofiltración con un dispositivo existente de destilación súbita de múltiples etapas que utiliza el procedimiento de la invención.

La figura 4 es un gráfico que muestra el aumento de porcentaje de la producción de destilado a partir de un híbrido de sistemas de nanofiltración y de destilación súbita de múltiples etapas.

La figura 5 es un gráfico que muestra la reducción de la salinidad por nanofiltración como una función de la presión aplicada.

Las figuras 6-9 muestran el índice de incrustación de anhidrita frente a los índices de mezcla del agua de reposición tratada con NF y con varios factores de concentración.

Descripción de las realizaciones preferidas

Los procedimientos de desalinización de la técnica anterior que están basados en la membrana selectiva de iones combinada con los sistemas convencionales de desalinización de agua, se mejoran significativamente con la presente invención. Habiendo leído y entendido las características y principios de la invención, tal como se han descrito y mostrado actualmente en las figuras, un ingeniero con experiencia en diseñar, fabricar y hacer funcionar sistemas de desalinización del tipo contemplado en esta invención sería capaz de poner en práctica la invención y darse cuenta de sus beneficios.

Según un aspecto de la invención, la mejora reside en el descubrimiento de que el agua de reposición para la planta de desalinización puede configurarse con determinación en cualquier etapa de funcionamiento, para obtener temperaturas de funcionamiento superiores y aumentar las producciones de agua potable. Sorprendentemente, se ha descubierto que incluso una eliminación parcial de los iones de sulfato y calcio del caudal mejorará ventajosamente el rendimiento de las plantas de desalinización. La técnica anterior no ha sugerido esta mejora. Específicamente, al utilizar un caudal que comprende proporciones variables de agua ablandada y agua, que contiene una mayor concentración de iones de dureza que el agua ablandada, la concentración de iones de dureza se ha reducido lo suficiente, permitiendo por tanto, un aumento beneficioso en la TBT del procedimiento de desalinización. Las temperaturas superiores de funcionamiento proporcionan un aumento de la productividad, la recuperación y el rendimiento con un consumo inferior de energía y de agentes químicos. Como resultado, se reduce enormemente el coste de la producción de agua desalinizada, incluyendo el funcionamiento y el mantenimiento, en comparación con los sistemas híbridos de la técnica anterior.

Según la presente invención, se introducen una o más membranas selectivas de iones en un sistema de desalinización para el propósito de proporcionar flexibilidad al manipular el contenido iónico del agua de reposición para la planta de desalinización. En la presente invención, puede utilizarse cualquiera de los sistemas de desalinización conocidos y reconocidos por la técnica. Los procedimientos de desalinización, tal como la ósmosis inversa, la destilación simultánea de múltiples etapas, la destilación de múltiples efectos y la destilación por compresión de vapor se conocen en la industria relevante y se han descrito lo suficiente en la bibliografía. El funcionamiento de cualquiera de estos sistemas convencionales se considera satisfactorio dentro del ámbito de los técnicos expertos.

De manera similar, las membranas selectivas de iones son conocidas en la técnica. Tal como se ha contemplado en la presente invención, preferiblemente, la membrana es de tipo que evita selectivamente los iones endurecedores que pasan por ella, mientras que, simultáneamente, permite que el agua y los iones inocuos pasen a través de ella. A efectos de expresión de la invención, la membrana se utiliza para la extracción selectiva de iones de dureza con el fin de ablandar el agua. La selectividad de una membrana es una función de las propiedades particulares de la membrana, que incluyen el tamaño del poro o la carga eléctrica de la membrana. Por consiguiente, puede utilizarse con la invención cualquiera de las membranas selectivas de iones conocidas y comercialmente disponibles que cumplen estos criterios. Por ejemplo, una membrana de poliamida es particularmente eficaz para evitar selectivamente que los iones bicarbonato, magnesio, calcio y sulfato pasen a través de ella. Se prefiere una membrana de poliamida que tiene la marca SR90-400 (Film Tec Corporation) o Hydranautics CTC-1. En la tabla 1 se muestra una comparación de los elementos de membrana de Filmtec SR90 400 y Hydranautics CTC-1:

TABLA 1 Comparación de los elementos de membrana

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
  \+ Filmtec SR90 400 \+ Hydranautics CTC  -  1 \\\hline
 Presión máxima  \+ 600 psig (4,16 Mpa) \+ 600 psig (4,16 Mpa) \\ 
aplicada \+ \+ \\\hline  Temperatura máxima de  \+ 45ºC  \+ 45ºC \\ 
funcionamiento \+ \+ \\\hline  Velocidad máxima de  \+ 72 gpm (16,4
m ^{3} /h)  \+ 75 gpm (17 m ^{3} /h) \\  flujo \+ \+ \\\hline  SDI
máximo del caudal  \+ 5  \+ 5 \\\hline  Área de la membrana  \+ 3,72
x 10 ^{5}  cm ^{2}  (400  \+ 3,72 x 10 ^{5}   cm ^{2}  (400 \\   \+
pies ^{2} )  \+ pies ^{2} ) \\\hline  Longitud/diámetro del  \+
101,6 cm x 20,32 cm  \+ 101,6 cm x 20,32 cm \\  elemento  \+ (40'' x
8'')  \+ (40'' x 8'')
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

La siguiente serie de tablas 2-5, demuestra que el uso de membranas selectivas de iones eliminará una gran parte de los componentes incrustantes más importantes del agua de reposición de agua del mar para una unidad de desalinización. En la siguiente tabla 2, se muestra la composición química normal del reciclado MSF y el caudal medio de agua del mar del Golfo Arábigo. Sin embargo, según la invención, se pasa una primera corriente de agua que tiene una alta concentración de iones de dureza a través de una membrana selectiva de iones para formar un agua ablandada. A continuación, el agua ablandada se mezcla con agua que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada, con el fin de rebajar el potencial incrustante del agua de reposición. Los datos de la tabla 3 representan el rendimiento de una membrana de NF. Adicionalmente, la tabla 3 muestra la eliminación de iones bicarbonato, calcio, magnesio y sulfato en porcentajes mucho mayores que los iones monovalentes de sodio, potasio y cloro. Las reducciones normales de iones de bicarbonato, calcio, magnesio y sulfato se muestran en la tabla 4 cuando se utiliza una membrana de NF Filmtec SR90. La tabla 4 demuestra la capacidad de utilizar la tecnología de NF para obtener un mayor rechazo del sistema de iones incrustantes en la primera etapa frente a las etapas posteriores de nanofiltración. Finalmente, la figura 5 muestra el rendimiento de las membranas de nanofiltración, tal como se han desarrollado por Hydranautics.

TABLA 2 Composición química del reciclado MSF y caudal medio de agua del mar

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline\multicolumn{2}{|l|}{Reciclado
} \+\multicolumn{2}{|l|}{Calidad del agua del mar en Doha}
\\\multicolumn{2}{|l|}{MSF normal del Golfo }
\+\multicolumn{2}{|l|}{  } \\\hline  Fuerza iónica  \+ 1,4078
\+ \+ \\\hline   \+ ppm  \+ Concentración  \+ mg/l \\\hline  Sodio 
\+ 21.013  \+ 12.300  \+  \pm  20 \\\hline  Calcio  \+ 786  \+ 570 
\+  \pm  45 \\\hline  Magnesio  \+ 2.627  \+ 1.700  \+  \pm  150
\\\hline  Bicarbonato  \+ 209  \+ 185  \+  \pm  18 \\\hline  Cloruro
 \+ 37.190  \+ 24.000  \+  \pm  700 \\\hline  Sulfato  \+ 5.229  \+
3.400  \+  \pm  300 \\\hline  Carbonato  \+ 21  \+ 14  \+  \pm  8
\\\hline  TDS  \+ 67.075  \+ 47.000  \+  \pm  2000
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 3 Rendimiento de la membrana de nanofiltración

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Iones  \+ Agua del mar  \+ Permeabilización  \+ % De rechazo \\  
\+(ppm)  \+ de NF  \+ del sistema \\\hline  Sodio  \+ 11.200  \+
10.050  \+ 10 \\\hline  Potasio  \+ 370  \+ 320  \+ 14 \\\hline 
Calcio  \+ 400  \+ 309  \+ 23 \\\hline  Magnesio  \+ 1.400  \+ 330 
\+ 76 \\\hline  Cloruro  \+ 19.750  \+ 19.000  \+ 4 \\\hline 
Sulfato  \+ 2.650  \+ 48  \+ 98 \\\hline  Bicarbonato  \+ 140  \+ 20
 \+ 86 \\\hline  Total  \+ 35.910  \+ 30.715 \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 4 Ablandamiento de la membrana de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
  \+ Caudal de agua  \+ Primera etapa  \+ Segunda etapa \\   \+ del
mar \+ \+ \\\hline  Sulfato  \+ 2700  \+ 22  \+ 90 \\\hline  Calcio 
\+ 410  \+ 108  \+ 204 \\\hline  Magnesio  \+ 1310  \+ 440  \+ 690
\\\hline  Bicarbonato  \+ 150  \+ 29  \+ 72
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 5 Rendimiento de la membrana de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Iones  \+ Agua del mar  \+ Permeabilización  \+ % De rechazo \\  
\+ (ppm)  \+ de NF  \+ del sistema \\\hline  Sodio  \+ 12.100  \+
10.442  \+ 13,7 \\\hline  Magnesio  \+ 1.100  \+ 713  \+ 35,2
\\\hline  Cloruro  \+ 18.100  \+ 16.073  \+ 11,2 \\\hline  Sulfato 
\+ 2.580  \+ 21  \+ 99,2
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Sin embargo, tal como se describe en el documento WO 99/16714, las ventajas y mejoras de la presente invención no residen en la mera combinación de una membrana selectiva de iones y un procedimiento de desalinización para la producción de agua potable. En su lugar, la ventaja anteriormente no reconocida de la presente invención reside, en parte, en la introducción de un caudal de proporciones variables de agua ablandada y no tratada en un sistema de desalinización, para aumentar la temperatura superior de funcionamiento del sistema y aumentar la producción de agua potable. Por el contrario, el documento WO 99/16714 enseña un procedimiento híbrido en el que el 100% del caudal se somete a un procedimiento de pretratamiento de nanofiltración antes de alimentarse a una unidad de desalinización. Además, la membrana selectiva de iones puede hacerse funcionar ventajosamente, según la invención, a una presión variable como una función de los costes energéticos para obtener una mejora importante de la rentabilidad de la planta de desalinización. No existe ilustración o sugerencia alguna en el documento WO 99/16714, de que un porcentaje variable de agua de reposición y/o presión de funcionamiento mejore ventajosamente el rendimiento de las plantas de desalinización.

Según los aspectos generales de la invención, se pasa una primera corriente de agua, que contiene una alta concentración de iones de dureza, a través de una membrana selectiva de iones para formar un agua ablandada que tiene una concentración reducida de iones de dureza. El agua ablandada se mezcla con una segunda corriente de agua, que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada para formar un caudal para un sistema de desalinización. A continuación, el caudal se introduce en un sistema de desalinización para formar un producto de agua de calidad potable. El porcentaje de agua ablandada es al menos el 5% del agua de reposición. Debería reconocerse que la fuente de agua ablandada también puede suministrarse por cualquier corriente de agua que ya haya pasado a través de la membrana selectiva de iones y/o del sistema de desalinización y que se recicla a través del sistema de desalinización. Es la concentración reducida de iones de dureza lo que determina lo apropiado del agua ablandada para la mezcla, con el fin de formar el agua de reposición para un sistema de desalinización, tal como se ha contemplado en la presente invención.

Una protección adicional frente a los iones incrustantes, en particular al incrustante de hidróxido de magnesio y carbonato, es la adición de cantidades estoiquiométricas de ácido, por ejemplo, 10-100 ppm de caudal de agua del mar, antes de pasar el agua del mar a través de una membrana selectiva de iones. Ejemplos de ácidos que son apropiados para este propósito incluyen ácido sulfúrico e clorhídrico. La adición de ácido protege a la membrana selectiva de iones, mejora el rechazo y la filtración, y reduce la alcalinidad. Además, la combinación del ácido y del tratamiento por membranas ofrece una protección adicional a la planta de desalinización al reducir o eliminar opcionalmente el uso de antiincrustantes.

La figura 1 ilustra un diagrama de flujo básico de un procedimiento integrado híbrido de desalinización, que utiliza un híbrido de membrana selectiva de iones y sistemas de desalinización, que incluyen la destilación súbita de múltiples etapas, la destilación de múltiples efectos, la destilación de comprensión por vapor y la destilación por ósmosis inversa. Tal como se muestra en la figura 1, se mezcla una corriente de agua salada de entrada con una parte de corriente de agua de reposición procedente de la sección de eliminación de calor de la planta de destilación. La corriente de agua de reposición procedente de la sección de eliminación de calor está caracterizada por un contenido reducido de iones de dureza. La corriente de agua del mar que va a someterse al tratamiento de NF sufre un pretratamiento para eliminar los sólidos suspendidos por medio de un equipamiento de micro o ultrafiltración o de filtración por medios fijados. Se presuriza la corriente de agua del mar con un índice de densidad de sedimentos (SDI) de 5 o más entre 5-80 bares por debajo de la presión osmótica de la disolución y se introduce en la unidad de la membrana de NF. El conjunto de membrana de NF está compuesto de varios grupos con una relación de dos a uno normal. Cada uno de los módulos de NF contiene de 4-8 elementos de NF. A continuación, la corriente de agua del mar ablandada y tratada, se mezcla con agua del mar no tratada, con el fin de formar agua de reposición para cualquiera de las unidades de destilación mostradas.

Otro aspecto importante y ventajoso de la invención es el reconocimiento de que la membrana selectiva de iones puede hacerse funcionar a presión variable, como una función del coste eléctrico para maximizar la eficacia y producción de la energía de la planta de desalinización. Generalmente hablando, la membrana selectiva de iones se hace funcionar a presiones de 5-80 bar, pero en todos los casos, por debajo de la presión osmótica de la corriente de agua del mar que va a tratarse. En el intervalo superior de presiones de funcionamiento, existe una reducción aumentada de los iones incrustantes y de la salinidad total. Sin embargo, el funcionamiento del sistema de membrana selectiva de iones en tales presiones superiores, requiere una demanda superior de uso de energía. Además, la variabilidad de las presiones de funcionamiento como una función del coste eléctrico optimiza la eficacia de la energía y la producción de la planta de desalinización.

Esta opción es particularmente ventajosa en zonas como Oriente Medio donde existen amplias variaciones diarias y estacionarias con respecto al uso energético. Por ejemplo, en verano, cuando existe una demanda de pico máximo de energía con un coste superior asociado, el sistema de membrana selectiva de iones se hace funcionar a la presión más baja posible, minimizando por tanto, el consumo energético sin realizar desfavorablemente una reducción del contenido de iones incrustantes. A la inversa, durante el invierno, con una demanda de potencia en las horas que no son puntas, el sistema de membrana selectiva de iones se hace funcionar en el intervalo superior de presiones de funcionamiento, para aumentar la productividad y eficacia de la planta de desalinización. La capacidad para controlar la presión de funcionamiento de tales sistemas está dentro de los conocimientos de un operario de planta con experiencia. Esta ventaja permite al operario de la planta determinar el contenido iónico y la calidad del producto de agua ablandada con las condiciones energéticas más rentables en el momento del funcionamiento.

La invención también proporciona una opción para reciclar una parte de una corriente de salmuera a través del sistema de membrana selectiva de iones. A continuación, la corriente tratada se combina con el flujo reciclado, con una reducción suficiente de los iones incrustantes para permitir un aumento de las altas temperaturas de funcionamiento del sistema de desalinización. De manera similar, en otra realización, se introduce un sistema de membrana selectiva en el punto de purga de la salmuera donde la concentración de iones incrustantes es la más alta. A continuación, se somete a una parte de la purga a una etapa de nanofiltración y se recicla en el sistema de desalinización.

Una realización ventajosa de la presente invención es la combinación de un sistema de membrana de NF con una destilación MSF. Los principios de la destilación MSF son simples. El caudal de agua del mar se presuriza y se calienta a la temperatura máxima de la planta. Cuando el líquido calentado se descarga a la cámara mantenida ligeramente por debajo de la presión de vapor de saturación del líquido, una parte de este contenido de agua se convierte en vapor. A continuación, el vapor libera gotas suspendidas de salmuera a medida que pasa a través de un eliminador de vaporización y se condensa en la superficie exterior del tubo portador de calor. El líquido condensado gotea en bandejas como producto de agua caliente.

La salmuera no vaporizada se introduce en una segunda cámara, o etapa, donde se convierte en vapor a una temperatura inferior, produciendo de este modo una cantidad adicional de producto de agua. Simultáneamente, el destilado de la primera etapa pasa a la bandeja de destilación en la segunda etapa y libera un poco de calor. El procedimiento de enfriamiento súbito se repite de etapa a etapa hasta que, tanto la salmuera enfriada como el destilado enfriado, se han descargado finalmente desde la planta como salmuera de purga y agua de producto, respectivamente.

La corriente de reciclado que fluye a través del interior de los tubos que condensan el vapor en cada etapa sirve para eliminar el calor latente de condensación. Al hacer esto, la salmuera de circulación se calienta previamente prácticamente hasta la temperatura máxima de funcionamiento del procedimiento, recuperando simultáneamente la energía del vapor de condensación. Esta parte de la planta de destilación súbita de múltiples etapas se denomina parte de ``recuperación del calor''. Finalmente, la salmuera previamente calentada se lleva a la temperatura máxima de funcionamiento en un calentador de salmuera suministrado con vapor procedente de una fuente externa. En el extremo frío de la planta, se instala un conjunto separado de tubos en varias de las etapas en una parte de ``eliminación del calor'' para eliminar el calor sobrante. Una pequeña parte de este refrigerante se convierte en agua de reposición previamente calentada.

Según una realización de la invención, se introduce un sistema de ablandamiento de membrana de NF en un sistema de destilación MSF tras la unidad de desaireación MSF. Como resultado de esta disposición, se eliminan el oxígeno, el cloro residual, y la corrosión reducida de la corriente de agua antes de que entre en el sistema de membrana de NF. Específicamente, la corriente de agua que va a ser sometida al tratamiento de NF, se somete a una etapa de pretratamiento de desaireación antes de pasar a través del sistema de membrana de NF. Alternativamente, una corriente de agua ablandada existente en el sistema de NF se mezcla con una segunda corriente de agua que contiene una mayor concentración de iones de dureza que el agua ablandada. La mezcla pasa a través de la unidad de desaireación MSF antes de entrar en la unidad de destilación. Una parte de la corriente de agua no tratada se calienta previamente por el calor de una corriente de rechazo del sistema de desalinización antes de pasar a través del sistema de membrana de NF. En contraste con las plantas de desalinización MSF convencionales que se hace funcionar a temperaturas entre los 95-112ºC, el sistema de destilación MSF de la invención se hace funcionar a una temperatura de 95-180ºC. Esta alta temperatura se encuentra más allá de lo que actualmente se logra mediante los sistemas existentes y, específicamente, mediante el uso de aditivos químicos.

La figura 2 proporciona una representación esquemática del procedimiento de la invención, tal como se aplica al MSF. En la figura 3 se representa un funcionamiento comercial proyectado que utiliza la NF y MSF. Los números de referencia que aparecen en la figura 3 se refieren a las condiciones de funcionamiento, tal como se han expuesto en las tablas 8-11, en las etapas identificadas del sistema. Tal como se muestra en la figura 3, la unidad de NF se introduce como un sistema en el caudal templado que forma parte del sistema de enfriamiento del agua del mar antes de entrar al desaireador de MSF. La recuperación del calor del agua y del templado de la corriente de agua del mar que entra en el sistema de nanofiltración, aumenta significativamente los flujos y productividad de los elementos de NF. Con esta disposición, es posible eliminar el oxígeno, el cloro residual y el dióxido de carbono de la corriente del caudal y reducir su corrosión antes de que la corriente entre en la unidad de MSF. El dióxido de carbono liberado en el sistema de NF puede recuperarse para usos beneficiosos, por ejemplo, el tratamiento posterior del producto de agua recuperado.

La figura 4 muestra que el sistema de NF y que la unidad de procesamiento permiten un aumento seguro de la TBT, por ejemplo, hasta 125ºC. Esta misma figura demuestra un aumento del porcentaje en la producción destilada de las plantas MSF que utilizan sistemas de NF de la presente invención. Tal como se muestra en la figura 5, una reducción de la salinidad total mediante el sistema de NF de la invención como una función de la presión aplicada, no sólo permite una reducción de los compuestos incrustantes, sino también una reducción parcial de la salinidad total. La reducción de la salinidad total obtenida por la invención tiene el beneficio de reducir la elevación del punto de ebullición, mejorando las propiedades termodinámicas de la salmuera, mejorando el coeficiente de transferencia de calor y optimizando los requisitos del agua de reposición. El uso de la presente invención también reducirá los factores de obstrucción, tal como se muestran en la tabla 6:

TABLA 6 Factores de obstrucción con NF en comparación con el rendimiento MSF convencional

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|}\hline
 Factor de obstrucción  \+ 125ºC  \+ 120ºC  \+ 110ºC  \+ 90ºC e \\ 
temp @ ºC en m ^{2}  K/W  \+  \+  \+  \+ inferior  < \\\hline 
Calentador de salmuera  \+ 0,000210  \+ 0,000200  \+ 0,000180  \+
0,000180 \\  w/ NF \+ \+ \+ \+ \\\hline  Calentador de salmuera  \+
NA  \+ NA  \+ 0,00258  \+ 0,000260 \\  w/o NF \+ \+ \+ \+ \\\hline 
Parte de recuperación  \+ NA  \+ NA  \+ 0,000120  \+ 0,000105 \\ 
w/NF \+ \+ \+ \+ \\\hline  Parte de recuperación  \+ NA  \+ NA  \+
0,000150  \+ 0,000150 \\  w/o NF \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Según otra realización de la invención, el agua ablandada se almacena en un sistema tamponante. Este suministro almacenado de agua ablandada está disponible para el mezclado con agua que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada, para formar el agua de reposición que se introduce en el sistema de desalinización. En ausencia de mezclado, el agua ablandada que se almacena en el sistema tamponante puede inyectarse directamente en el sistema de desalinización. El suministro de agua ablandada reservada puede utilizarse para formar un sistema de alimentación en grupos, en el que el agua ablandada se alimenta a dos o más sistemas de desalinización para mezclar con el agua que contiene una mayor concentración de iones de dureza que el agua ablandada. La ventaja implícita de esta disposición es la capacidad de determinar el contenido iónico del caudal que finalmente pasa al sistema de desalinización. Por consiguiente, es posible ajustar las condiciones de funcionamiento de la planta para controlar el consumo energético. Además, el sistema tamponante permite el cierre del sistema de membrana selectiva de iones sin efectuar el funcionamiento continuo de la unidad de desalinización.

Se realizó una simulación para evaluar la viabilidad técnica y económica del pretratamiento de NF del agua de reposición a un destilador de MSF normal según el procedimiento de la invención. La planta de referencia es un destilador MSF de 5 migd existente en Oriente Medio. La planta de referencia se eligió por ser relativamente nueva (antigüedad inferior a cuatro años) y comprende dos unidades idénticas de 5 migd. La planta está situada en el Golfo Arábigo y funciona como parte de una planta de desalinización y energía. La planta funciona con una TBT entre 106ºC y 112ºC. La tasa de calor garantizada procedente de la unidad a una TBT de 106ºC y el agua del mar a 38ºC (condiciones veraniegas) es de 7,5 kg de destilado por 2326 kJ de entrada de calor.

El diseño de NF del estudio se basó en la coagulación y en la filtración por múltiples medios para el pretratamiento con membranas Dow Filtec, que se hacen funcionar en condiciones recomendadas por el fabricante con una tasa de recuperación del sistema del 75%. Los cálculos de mezcla se ejecutaron utilizando proporciones variables de agua de producto de NF con agua del mar calentada para producir un agua de reposición MSF modificada mezclada. Los resultados se muestran en la siguiente tabla 7. A continuación, el agua de reposición de MSF mezclada resultante se utilizó como agua de entrada a efectos de simulación.

TABLA 7 Cálculo de la calidad del agua de reposición MSF mezclada (proporciones variables del agua marina & producto de membrana de NF)

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 %  \+ 100  \+ 90  \+ 80  \+ 70  \+ 60  \+ 50  \+ 40  \+ 30  \+ 20 
\+ 10  \+ 0 \\  producto \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\  NF \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  % de  \+ 0  \+ 10  \+ 20  \+
30  \+ 40  \+ 50  \+ 60  \+ 70  \+ 80  \+ 90  \+ 100 \\  agua del \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\  mar \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline   \+ ppm  \+ ppm  \+ ppm  \+ ppm  \+ ppm  \+ ppm  \+ ppm
 \+ ppm  \+ Ppm  \+ ppm  \+ ppm \\\hline  Na  \+ 13935  \+ 14026  \+
14117  \+ 14208  \+ 14299  \+ 14389  \+ 14480  \+ 14570  \+ 14660 
\+  14750  \+ 14840 \\\hline  K  \+ 336  \+ 352,5  \+ 369  \+ 385,5 
\+ 401,9  \+ 418,3  \+ 434,8  \+ 451,1  \+ 467,4  \+ 483,7   \+ 500
\\\hline  Mg  \+ 687  \+ 773,9  \+ 860,7  \+ 947,4  \+ 1033,9  \+
1120,3  \+ 1206,5  \+ 1292,6  \+ 1378,5   \+ 1464,3  \+ 1550
\\\hline  Ca  \+ 226  \+ 263,7  \+ 301,3  \+ 338,8  \+ 376,3  \+
413,8  \+ 451,1  \+ 488,4  \+ 525,7  \+  62,9  \+ 600 \\\hline  Sr 
\+ 7  \+ 8,1  \+ 9,2  \+ 10,3  \+ 11,4  \+ 12,5  \+ 13,6  \+ 14,7 
\+ 15,8  \+ 16,9  \+ 18 \\\hline  Ba  \+ 0,03  \+ 0,034  \+ 0,038 
\+ 0,042  \+ 0,046  \+ 0,05  \+ 0,054  \+ 0,058  \+ 0,062  \+  0,066
 \+ 0,07 \\\hline  Cl  \+ 24089  \+ 24307  \+ 24525  \+ 24742  \+
24959  \+ 25175  \+ 25392  \+ 25608  \+ 25823  \+ 26038  \+ 26253
\\\hline  SO4  \+ 106  \+ 441,9  \+ 777,2  \+ 1112  \+ 1446  \+
1779,9  \+ 2113  \+ 2445,6  \+ 2777,6  \+  3109,1  \+ 3440 \\\hline 
-CO3  \+ 0  \+ 3,8  \+ 7,7  \+ 11,5  \+ 15,3  \+ 19,1  \+ 22,9  \+
26,7  \+ 30,5  \+ 34,2  \+ 38 \\\hline  HCO3  \+ 80  \+ 84,8  \+
89,7  \+ 94,5  \+ 99,3  \+ 104,1  \+ 108,9  \+ 113,7  \+ 118,5  \+
123,2   \+ 128 \\\hline  OH  \+ 0  \+ 0  \+ 0  \+ 0  \+ 0  \+ 0  \+
0  \+ 0  \+ 0  \+ 0  \+ 0 \\\hline  TDS*  \+ 39466  \+ 40262  \+
41057  \+ 41850  \+ 42642  \+ 43432  \+ 44223  \+ 45011  \+ 45797  
\+ 46582  \+ 47367 \\\hline  pH  \+ 7,8  \+ 7,92  \+ 8  \+ 8,05  \+
8,09  \+ 8,12  \+ 8,15  \+ 8,16  \+ 8,18  \+ 8,19  \+ 8,2
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

*TDS = sólidos disueltos totales

A continuación, se calculó el índice de incrustación (SI) de anhidrita frente a las proporciones de mezcla del agua de reposición tratada con NF y se representó con varios factores de concentración (CF). En cada una de las cuatro posibles temperaturas de funcionamiento (115ºC, 120ºC, 125ºC y 130ºC), el límite máximo en el índice de incrustación (SI) permisible se muestra en las figuras 6-9. A partir de estos datos, es evidente que el factor de concentración (CF) afecta significativamente a la proporción de mezcla de NF requerida. Por ejemplo, un aumento del CF de 1,4 a 1,5 requiere un aumento en la proporción de mezcla de NF de aproximadamente 10%.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo del procedimiento, que ilustra una integración propuesta de una planta de NF y una planta de MSF, tal como la planta MSF de referencia utilizada en la simulación. Como resultado de la integración según el procedimiento de la invención, es posible aumentar la TBT de la planta de MSF, es decir, una típica instalación de destilación súbita de múltiples etapas de 5 migd que funciona a 106ºC, a 125ºC con 25% de nanofiltración, y aumentar la producción en el 33,8%. De manera similar, la TBT de la misma planta MSF puede aumentarse a una TBT 121ºC con el 10% de nanofiltración y una producción aumentada del 25%.

Las tablas 8-11 son diagramas de flujo del balance de masa y calor para distintas alternativas (TBT de 125ºC y 121ºC) que funciona según la invención. Los diagramas de flujo de las tablas 8 y 10 están dirigidos para las condiciones veraniegas cuando la temperatura del agua del mar está en la zona de 38ºC, mientras que las tablas 9 y 11 están dirigidas para las condiciones invernales cuando la temperatura del agua del mar es de 15ºC. El número de referencia 13 de la figura 3 y la columna 13 correspondiente de las tablas 8-11 se refieren a la producción destilada del sistema NF-MSF según la invención.

TABLA 8 TBT 125ºC; AM 38ºC; 20% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 1  \+ 2  \+ 3  \+ 4  \+ 5  \+ 6  \+ 7  \+ 8  \+ 9  \+
10  \+ 11 \\\hline  Flujo  \+ 49,504  \+ 1,76  \+ 51,263  \+ 51,263 
\+ 49,504  \+ 3024  \+ 3024  \+ 7  \+ 3024  \+  857  \+ 0 \\  (Kg/s)
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Temp (ºC)  \+ 195  \+
132,42  \+ 130  \+ 132  \+ 132  \+ 115,7737  \+ 125  \+ 120  \+
51,203  \+  49,87  \+ 62,84 \\\hline  Presión  \+ 13,73 \+ 5  \+ 3 
\+ 2,9  \+ 4  \+ 2,35  \+ 2  \+ 1,9  \+ 6,86 \+ \+ \\ (bar g) \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad  \+  \+  \+  \+  \+ 
\+ 6,73  \+ 6,73 \+ \+ \+ \+ \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 8 (continuación)

TBT 125ºC; AM 15ºC; 20% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 12  \+ 13  \+ 14  \+ 15  \+ 16  \+ 17  \+ 18  \+ 19 
\+ 20  \+ 21  \+ 22  \+ 23* \\\hline  Flujo (Kg/s)  \+ 2278  \+ 352 
\+ 505  \+ 1801  \+ 236  \+ 1115  \+ 241  \+ 241  \+ 229  \+ 171  \+
 58  \+ 660 \\\hline  Temp (ºC)  \+ 38  \+ 50,09  \+ 51,73  \+ 38 
\+ 38  \+ 52,84  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+  38 \\\hline 
Presión (bar g)  \+ 4,25  \+  \+  \+ 3,4  \+ 4,25  \+ 2,8  \+ 4,25 
\+ 4,25  \+ 2  \+  \+ 1,5  \+ 1 \\\hline  Salinidad (ppm)  \+ 4737 
\+  \+  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+
3950  \+  7100  \+ 4737 \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline\multicolumn{4}{|l|}{ * Flujos intermitentes
normales} \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 9 TBT 125ºC; AM 15ºC; 20% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 1  \+ 2  \+ 3  \+ 4  \+ 5  \+ 6  \+ 7  \+ 8  \+ 9  \+
10  \+ 11 \\\hline  Flujo  \+ 56,177  \+ 2  \+ 58,177  \+ 58,177  \+
56,177  \+ 3024  \+ 3024  \+ 7  \+ 3024  \+ 932   \+ 651 \\  (Kg/s)
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Temp (ºC)  \+ 195  \+
133,56  \+ 130  \+ 132  \+ 132  \+ 114,5188  \+ 125  \+ 120  \+
42,102  \+  41,75  \+ 42,68 \\\hline  Presión  \+ 13,73  \+ 3  \+ 3 
\+ 2,9  \+ 4  \+ 2,2  \+ 2  \+ 1,9  \+ 6,88  \+  \+ 2,8 \\  (bar g)
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad  \+  \+  \+  \+
 \+  \+ 6,74  \+ 6,74 \+ \+ \+ \+ \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 9 (continuación)

TBT 125ºC; AM 15ºC; 20% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 12  \+ 13  \+ 14  \+ 15  \+ 16  \+ 17  \+ 18  \+ 19 
\+ 20  \+ 21  \+ 22  \+ 23* \\\hline  Flujo (Kg/s)  \+ 1426  \+
391,19  \+ 540  \+ 1801  \+ 236  \+ 182  \+ 40  \+ 262  \+ 250  \+
186   \+ 63  \+ 660 \\\hline  Temp (ºC)  \+ 15  \+ 39,84  \+ 42,26 
\+ 25  \+ 15  \+ 42,68  \+ 15  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+  15
\\\hline  Presión (bar g) \+ 4,25  \+   \+   \+ 3,4  \+ 4,25  \+ 2,8
 \+ 4,25  \+ 4,25  \+ 2  \+  \+ 1,5  \+ 1 \\\hline  Salinidad  \+
4737  \+  \+   \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737 
\+ 3950  \+ 7100   \+ 4737 \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \+ \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\multicolumn{9}{|l}{ * Flujos intermitentes normales }
\+\multicolumn{4}{l|}{  }
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 10 TBT 121ºC; AM 38ºC; 10% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 1  \+ 2  \+ 3  \+ 4  \+ 5  \+ 6  \+ 7  \+ 8  \+ 9  \+
10  \+ 11 \\\hline  Flujo  \+ 46,359  \+ 1,63  \+ 47,992  \+ 47,992 
\+ 46,359  \+ 3024  \+ 3024  \+ 7  \+ 3024  \+  818  \+ 0 \\  (Kg/s)
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Temp (ºC)  \+ 195  \+
128,03  \+ 130  \+ 128  \+ 128  \+ 112,1674  \+ 121  \+ 115,5  \+
51,508   \+ 51,22  \+ 52,68 \\\hline  Presión  \+ 13,73  \+ 5  \+ 3 
\+ 2,5  \+ 4  \+ 2,2  \+ 2  \+ 1,9  \+ 6,99 \+ \+ \\  (bar g) \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad  \+  \+  \+  \+  \+ 
\+ 6,91  \+ 6,91 \+ \+ \+ \+ \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 10 (continuación)

TBT 121ºC; AM 38ºC; 10% agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 12  \+ 13  \+ 14  \+ 15  \+ 16  \+ 17  \+ 18  \+ 19 
\+ 20  \+ 21  \+ 22  \+ 23* \\\hline  Flujo (Kg/s)  \+ 2152  \+
331,1  \+ 485  \+ 1801  \+ 236  \+ 1065  \+ 115  \+ 115  \+ 109  \+
82 \+  28  \+  330 \\\hline  Temp (ºC)  \+ 38  \+ 49,96  \+ 51,62 
\+ 38  \+ 38  \+ 52,68  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+  38
\\\hline  Presión (bar g) \+ 4,25  \+  \+  \+ 3,4  \+ 4,25  \+ 2,8 
\+ 4,25  \+ 4,25  \+ 2 \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad (ppm) \+ 4737 
\+  \+  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+
3950  \+  7100  \+ 4737 \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline\multicolumn{9}{|l}{ * Flujos intermitentes normales
} \+\multicolumn{4}{l|}{  }
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 11 TBT 121ºC; AM 16ºC; 10% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 1  \+ 2  \+ 3  \+ 4  \+ 5  \+ 6  \+ 7  \+ 8  \+ 9  \+
10  \+ 11 \\\hline  Flujo  \+ 53,45  \+ 1,89  \+ 55,337  \+ 55,337 
\+ 53,45  \+ 3024  \+ 3024  \+ 7  \+ 3024  \+ 900   \+ 683 \\ 
(Kg/s) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Temp (ºC)  \+ 195 
\+ 129,22  \+ 130  \+ 129  \+ 129  \+ 110,8144  \+ 121  \+ 115,5  \+
41,817   \+ 41,75  \+ 42,17 \\\hline  Presión  \+ 13,73  \+ 5  \+ 3 
\+ 2,6  \+ 4  \+ 2,2  \+ 2  \+ 1,9  \+ 6,98 \+ \+ \\  (bar g) \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad  \+  \+  \+  \+  \+ 
\+ 6,91  \+ 6,91 \+ \+ \+ \+ \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 11 (continuación)

TBT 121ºC; AM 16ºC; 10% de agua de reposición de NF

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Corriente  \+ 12  \+ 13  \+ 14  \+ 15  \+ 16  \+ 17  \+ 18  \+ 19 
\+ 20  \+ 21  \+ 22  \+ 23* \\\hline  Flujo (Kg/s)  \+ 1376  \+
374,6  \+ 525  \+ 1801  \+ 236  \+ 202  \+ 20  \+ 126  \+ 120  \+ 90
 \+  30  \+ 330 \\\hline  Temp (ºC)  \+ 15  \+ 39,39  \+ 41,84  \+
25  \+ 15  \+ 42,17  \+ 15  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+ 38  \+  15
\\\hline  Presión (bar g)  \+ 4,25  \+  \+  \+ 3,4  \+ 4,25  \+ 2,8 
\+ 4,25  \+ 4,25  \+ 2 \+ \+ \+ \\\hline  Salinidad  \+ 4737  \+  \+
 \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 4737  \+ 3950  \+
7100   \+ 4737 \\  (ppm) \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline  \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\multicolumn{9}{|l}{ * Flujos intermitentes normales }
\+\multicolumn{4}{l|}{  }
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Los datos de las tablas 8-11 demuestran que la TBT y la producción de una planta MSF han aumentado sustancialmente con el uso de un pretratamiento de NF y del mezclado del agua de reposición. Estas mejoras se obtienen mezclando una corriente de agua salada ablandada y agua salda no tratada para formar un caudal para el sistema de desalinización. Como resultado, es posible hacer funcionar la planta de MSF a una TBT superior. Ventajosamente, la producción aumentada se obtiene con costes de funcionamiento inferiores para las plantas de MSF y NF.

Aunque la invención se ha descrito en términos de realizaciones preferidas, hay que entender que la presente invención puede cambiarse o modificarse sin apartarse del alcance de la invención, tal como se ha reivindicado.

Claims

1. Procedimiento de desalinización mejorado para producir agua potable, que comprende:

(a) el paso de una primera corriente de agua, que contiene una alta concentración de iones de dureza, a través de una membrana selectiva de iones para formar un agua ablandada que tiene un contenido reducido de iones de dureza;

(b) la mezcla del agua ablandada con una segunda corriente de agua, que contiene una concentración superior de iones de dureza que el agua ablandada para formar un caudal para un sistema de desalinización;

(c) la introducción del caudal en el sistema de desalinización para formar un producto de agua de calidad potable, en el que la mejora comprende la introducción de un caudal de proporciones variables de la segunda corriente del agua y de la corriente de agua ablandada en el sistema de desalinización para aumentar la temperatura superior de funcionamiento y aumentar la recuperación de agua potable.

2. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que el contenido del agua ablandada del caudal es de al menos un 5%.

3. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que el caudal pasa a través de al menos un sistema de desalinización seleccionado del grupo consistente en ósmosis inversa, destilación súbita de múltiples etapas, destilación de múltiple efecto y destilación por compresión de vapor.

4. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 3, en el que el sistema de desalinización se acciona de manera térmica y se selecciona de un grupo que consiste en la destilación súbita de múltiples etapas y la destilación de múltiples efectos.

5. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 3, en el que el sistema de desalinización se acciona de manera eléctrica y se selecciona de un grupo que consiste en la ósmosis inversa y en la destilación por compresión de vapor.

6. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 3, en el que el sistema de desalinización es destilación súbita de múltiples etapas.

7. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 6, en el que el sistema de destilación súbita de múltiples etapas se hace funcionar a una temperatura de 95-180ºC.

8. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1 ó 6, en el que la membrana selectiva de iones es una membrana de nanofiltración.

9. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 8, en el que la primera corriente de agua se somete a una etapa de tratamiento previo de desaireación tras el paso por un sistema de ablandamiento que comprende una o más membranas de nanofiltración.

10. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 9, en el que la primera corriente de agua se calienta previamente por el calor de una corriente de rechazo del sistema de desalinización antes de la desaireación.

11. Procedimiento de desalinización según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 4-7, en el que la membrana selectiva de iones se hace funcionar a una presión variable de 5-80 bares.

12. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 11, en el que el contenido iónico y la cantidad de agua ablandada varían con la presión de funcionamiento de la membrana selectiva de iones.

13. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que el agua ablandada se almacena en un sistema tamponante.

14. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 13, en el que el agua ablandada almacenada en el sistema tamponante se mezcla con la segunda corriente de agua para formar el caudal para el sistema de desalinización.

15. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1 ó 14, en el que la membrana selectiva de iones se hace funcionar a una presión variable como una función del coste de electricidad para formar el agua ablandada que se mezcla en proporciones variables con la segunda corriente para aumentar la temperatura de funcionamiento del sistema de desalinización y aumentar la recuperación de agua potable.

16. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 13, en el que el agua ablandada almacenada en el sistema de tamponante se inyecta en el sistema de desalinización.

17. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que el agua ablandada se alimenta por un sistema en grupos a dos o más sistemas de desalinización y se mezcla con la segunda corriente de cada sistema.

18. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que el sistema de desalinización produce salmuera que contiene agua seleccionada del grupo consistente en salmuera de rechazo, de purga y reciclada que se somete parcialmente a una etapa de nanofiltración y se recicla a través del sistema de desalinización.

19. Procedimiento de desalinización según la reivindicación 1, en el que se añade una cantidad estoiquiométrica de ácido a la primera corriente antes de que la corriente pase a través de la membrana selectiva de iones.