ES2302224T3 - Proceso de desalinizacion por destilacion msf y aparato. - Google Patents
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Abstract
Un proceso de desalinización para la producción de agua potable que comprende los pasos de: a) extraer al menos una corriente de destilado (150) de al menos una etapa de alta temperatura (109) de un proceso de separación MSF (100) y; b) proporcionar dicha "al menos una corriente de destilado" a al menos una etapa (201) de un proceso de separación (200) que opera a una temperatura inferior que dicha temperatura superior para así maximizar la utilización de un calor sensible en dicha corriente de destilado mediante la transferencia de calor de dicha "al menos una etapa", para disminuir la entrada de calor externo de dicha "al menos una etapa" y del proceso en general.
Description
Proceso de desalinización por destilación MSF y
aparato.
La invención versa acerca de mejoras en el
proceso que tiene que ver en general con una destilación por
expansión brusca de múltiples etapas (multiple stage flash,
MSF) y en particular con la destilación MSF de agua de mar, o sea,
la desalinización para producir agua potable, y versa de manera
ventajosa acerca de procesos que incluyen la destilación MSF del
tipo en el que se puede conseguir una alta temperatura superior de
la salmuera (del orden de 120ºC o más).
Los procesos convencionales conocidos para la
desalinización de agua salada para producir agua potable incluyen,
por ejemplo, la destilación por expansión brusca de múltiples etapas
(MSF), la destilación de efecto múltiple (multiple effect
distillation, MED), la ósmosis inversa (reverse osmosis,
RO) y la destilación por compresión de vapor (vapour
compression, VC). Cada uno de estos procesos ya es una
tecnología bien establecida que tiene sus propias características y
limitaciones. Sin embargo, cada tecnología tiene una corriente de
entrada de energía independiente. Hasta la fecha, no se han llevado
a cabo estudios ni se han estudiado ni propuesto configuraciones de
procesos que tengan que ver con la interacción entre las corrientes
de procesos de energía de MSF y MED o MSF y RO aprovechando los
distintos regímenes de temperatura de funcionamiento para maximizar
la producción global para una entrada de energía dada.
Se fuerza en parte al flujo de destilación de
agua de mar condensado en un haz de tubos de MSF a una nueva
destilación por expansión brusca cuando se transfiere a una etapa
subsiguiente en un evaporador que opera a menor presión. El vapor
generado por la expansión brusca del destilado se mezcla con el
vapor generado por la expansión brusca de la salmuera y, por lo
tanto, utiliza parte de la superficie de transferencia de calor
instalada, no estando esa parte, por lo tanto, disponible para la
condensación de la salmuera de la expansión brusca.
Según se incrementa el número de etapa, se
incrementa la tasa de flujo de destilado recogido en el depósito
del destilado, y también lo hace la cantidad de la nueva destilación
del destilado por expansión brusca. Este fenómeno disminuye la
eficacia del mecanismo de transferencia de calor de la etapa, al
reducir la cantidad efectiva de destilado generada por la salmuera
de la expansión brusca, o sea, se ve incrementada la relación entre
la nueva destilación por expansión brusca del destilado y la
expansión brusca de la salmuera.
Se debería mencionar además que la disposición
conocida de recogida del depósito del destilado y la transferencia
del destilado desde la etapa de temperatura alta a la baja de la MSF
se vuelve cada vez más engorrosa y resta espacio a los
desempañadores y a las zonas de liberación de la salmuera de la
expansión brusca.
La sección "rechazo de calor" de una planta
típica de MSF utiliza un enfriamiento externo de agua de mar para
mantener una baja temperatura en las etapas de temperatura
mínima.
En esta sección de rechazo de calor la
superficie de transferencia de calor instalada se utiliza tanto para
producir un nuevo destilado por medio de la condensación de la
expansión brusca de la salmuera como para condensar el destilado
expandido bruscamente. Por lo tanto, la eficacia de esta sección de
la planta es menor que la recuperación de calor y normalmente algo
más del 18% de la zona de transferencia de calor se utiliza para
condensar el destilado que se ha vuelto a destilar mediante
expansión brusca.
Los destiladores para la destilación por
expansión brusca de múltiples etapas son de uso habitual en el mundo
entero para proyectos de desalinización a gran escala. Su
rendimiento depende tanto de la máxima temperatura de la salmuera
(temperatura máxima de la salmuera o top brine temperature,
TBT) como de la mínima temperatura de la salmuera (temperatura
mínima de la salmuera o bottom brine temperature, BBT) que se
pueden utilizar en el proceso. Cuanto mayor es la diferencia entre
la TBT y la BBT (la temperatura de trabajo), mayor se vuelve la
productividad de la planta. Las plantas de MSF convencionales
modernas operan a una temperatura máxima de la salmuera que oscila
entre 105ºC y 112ºC; y la temperatura de la salmuera y del destilado
en la etapa base de la sección de recuperación de calor varía entre
los 65ºC y los 50ºC, y depende de la tasa de enfriamiento del agua
de mar y de la temperatura. Una planta MSF avanzada que emplea una
combinación de MSF y de tecnología de nanofiltración que permita
que la TBT exceda los 120ºC (como plantea Awerbuch en EP 1206414 (WO
0114256)) y esto proporciona una temperatura de trabajo aún mayor.
La invención propuesta versa acerca de una modificación al diseño
de la planta MSF que permite que se expanda bruscamente más salmuera
de la planta MSF en la sección de rechazo de calor del evaporador y
se condense en la mayor superficie de transferencia de calor
disponible para la condensación de la salmuera.
Como consecuencia, la temperatura mínima de la
salmuera es menor.
Debido a estos dos efectos, la modificación del
proceso propuesta permite un incremento de la productividad del
proceso.
\newpage
La tecnología MED se ha utilizado para
aplicaciones y operaciones relativamente pequeñas a temperaturas
relativamente bajas. La temperatura máxima adoptada por diseño para
los procesos MED varía entre los 60ºC y los 70ºC.
En el proceso de recuperación de ósmosis inversa
de agua de mar (sea water reverse osmosis, SWRO), la
relación entre la ósmosis inversa y el consumo de energía depende de
la temperatura del agua de entrada. Las temperaturas óptimas
oscilan entre los 30ºC y los 35ºC, con un límite técnico de 40ºC
para membranas estándar.
En el Oriente Medio durante la temporada de
invierno las temperaturas del agua de mar oscilan entre los 18ºC y
los 28ºC. En las zonas del norte de Africa la temperatura del agua
de mar en invierno es aún menor, alcanzando de 14ºC a 12ºC, y jamás
excede los 28ºC. La relación de recuperación de membrana se define
como la relación entre la filtración de las membranas y el flujo de
agua de entrada. Cuanto mayor sea la relación de recuperación,
menores serán tanto los requerimientos de la membrana como los
costes de operación. Hoy día existen limitaciones técnicas en
membranas de agua de mar estándar que evitan la operación de una
planta de ósmosis inversa a una temperatura por encima de los
39ºC.
Sin embargo, la entrada de agua óptima para la
membrana oscila entre los 28ºC y los 32ºC. A menores temperaturas,
la relación de recuperación de la membrana es baja; por lo tanto, se
puede obtener un menor filtrado de la membrana con un mayor consumo
de energía.
Hay una gran necesidad de un proceso que combine
las ventajas de MSF con las otras dos tecnologías, MED y SWRO para
así mejorar las condiciones operativas, la eficacia y la producción
de ambas; y que aproveche la diferencia en el perfil de la
temperatura de operación de cada tipo de sistema de desalinización.
La presente invención proporciona un calor sensible a partir del
vapor extraído del destilado MSF a una temperatura suficientemente
elevada para precalentar la alimentación del agua de mar para la RO
y/o la alimentación de agua para la MED.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención tiene por meta mejorar el
proceso de desalinizar agua salada en unas condiciones operativas
óptimas al combinar la MED, la RO u otros procesos, con la MSF.
La presente invención plantea un proceso de
desalinización para la producción de agua potable que comprende los
pasos de:
- a)
- extraer al menos una corriente de destilado de al menos una etapa de temperatura más elevada de un proceso de separación MSF y;
- b)
- proporcionar lo que se acaba de denominar "al menos una corriente de destilado" a al menos una etapa del proceso de separación que opera a una temperatura inferior que dicha temperatura más elevada para así maximizar el uso del calor sensible en dicha corriente de destilado por transferencia de calor en dicha "al menos una etapa", para reducir la entrada de calor externo en dicha "al menos una etapa" y del proceso en general.
\vskip1.000000\baselineskip
En conformidad con la invención, la energía
asociada con el destilado extraído de las últimas etapas de la
sección de recuperación de calor MSF se recupera en otro ciclo de
potencia o de desalinización (por ejemplo, MED o RO) que opere a
una temperatura menor.
En particular, la extracción del destilado del
depósito del destilado en las últimas etapas de la sección de
recuperación de calor de la MSF trae consigo una mejora en el
rendimiento en general de la MSF según se ve menos cargada la
superficie de transferencia de la sección de rechazo de calor por el
destilado, y puede tratar un mayor volumen de la expansión brusca
de la salmuera.
Preferiblemente, dicha "al menos una etapa"
es una etapa en la que el agua de entrada al proceso de separación
MSF está precalentada por dicha "al menos una corriente".
Es deseable que dicha "al menos una etapa"
sea una etapa de un segundo proceso de separación.
De manera ventajosa, el segundo proceso de
separación es la MED, que opera a menor temperatura, y es, al menos
en parte, accionada térmicamente por el calor extraído de dicha
"al menos una corriente" de destilado derivada de la MSF.
Dicha "al menos una corriente" de destilado se puede expandir
bruscamente en una serie de procesos de evaporación por expansión
brusca para proporcionar calor por transferencia directa de la
salmuera al proceso MED.
Cuando dicho segundo proceso de separación es la
MED, dicha "al menos una corriente" de destilado puede ser
expandida bruscamente para enfriar el destilado, y el vapor de
fluido es comprimido térmicamente por medio de eyectores a una alta
temperatura y luego alimentado para mayor efecto del proceso
MED.
También cuando dicho segundo proceso de
separación es la MED, dicha "al menos una corriente" de
destilado puede estar sujeta a una serie de pasos de intercambio de
calor en los que el calor se transfiere desde la corriente de
destilado al destilado de la MED.
Como alternativa, el segundo proceso de
separación puede ser un proceso de ósmosis inversa (RO) en el que
la corriente de destilado de la MSF se utiliza para precalentar la
entrada de agua de mar para el proceso de RO.
Al mismo tiempo, el calor extraído de la MSF en
la forma de destilado se puede utilizar como una fuente de energía
para un proceso de menor temperatura, como es la MED.
En particular, el destilado se puede utilizar
tanto en forma líquida para alimentar la MED, o puede ser expandido
bruscamente y comprimido de nuevo y ser introducido en la primera
etapa de la MED.
La aplicación de esta invención en procesos
híbridos de MSF/RO prevé la utilización del destilado extraído para
calentar la entrada de agua de mar a la planta de RO, por ejemplo
durante la temporada de invierno, para así obtener una mayor
relación de recuperación de la membrana de RO.
Como resultado directo, se materializan una
serie de ventajas que incluyen tanto una operación más rentable de
la desalinización MSF como una reducción en el consumo de energía de
las plantas de MED o de RO utilizando la corriente de energía en
cascada desde la MSF.
Se debería mencionar que la invención pone al
alcance energía de la planta MSF, con una mejora simultánea de los
rendimientos de la planta de MSF.
El sistema de extracción del destilado de la MSF
conlleva, de hecho, otras ventajas, especialmente en la
maquinaria/planta, debido a que el depósito del destilado en la
sección de rechazo de calor puede ser sustancialmente menor, y/o
puede haber un mayor espacio disponible para un desempañador. Este
espacio es particularmente útil en la sección de rechazo de calor
que opera con grado elevado de vacío, trata grandes volúmenes de
vapor y esto, por lo tanto, da como resultado unas altas
velocidades del vapor en los desempañadores.
Estos, a su vez, son responsables tanto de la
pérdida de eficacia como de una alta conductividad cuando se dan
las condiciones de inundación. Con respecto a esto, si se tiene en
cuenta que hay mayor espacio disponible para el desempañador debido
a la reducción del depósito del destilado, se puede conseguir una
mejora adicional en los rendimientos de la planta de la MSF. La
extracción de destilado de las etapas de destilación por expansión
brusca de múltiples etapas (MSF) proporciona los medios necesarios
para incrementar la producción de las plantas de desalinización. La
energía contenida en el destilado, dependiendo de la etapa de la
extracción del destilado, se puede recuperar mediante el proceso de
expansión brusca a uno o más ciclos efectivos apropiados del proceso
de destilación de efecto múltiple (MED), o precalentando la entrada
a otro proceso de desalinización como la RO.
En el caso de la extracción del destilado de la
última etapa de la sección de recuperación antes de la sección de
rechazo, el calor producido con la expansión brusca en las últimas
etapas no es nada beneficioso, necesario ni requerido para el
proceso de destilación de la MSF, pero se podría utilizar para
precalentar los procesos de entrada a las membranas, como se
propone.
En general, el calor de la nueva destilación del
destilado se condensa en las superficies de transferencia de calor
(heat transfer surfaces, HTS) y requiere una zona de tubo
para la condensación, que podría ser utilizada para condensar nuevo
vapor adicional producido con la expansión brusca de la salmuera. La
zona adicional, no ocupada por un canal colector de destilado, se
puede utilizar para incrementar la zona de los desempañadores,
particularmente en las etapas inferiores de la MSF.
El calor eliminado de las etapas de la MSF al
tomar destilado de la MSF se puede usar para proceder a una nueva
expansión brusca a menores temperaturas de etapas MED, tanto para
proporcionar un calor sensible para precalentar la entrada en
contacto directo, como a través de calentadores de la entrada de
agua de la MED.
El resultado de la extracción de destilado de
todas o de algunas etapas ubicadas estratégicamente de la planta de
MSF proporcionará una salida adicional de agua destilada de las
plantas existentes o futuras MSF. El calor contenido y el potencial
térmico del destilado se recuperan mediante la hibridación con
procesos MED, VC o RO. Esto permite una maximización de la
producción, tanto en MSF, como al incrementar la eficacia de otros
procesos de desalinización. El proceso preferido es extraer
destilado cada pocas etapas y transferir el calor disponible
mediante expansión brusca en los tanques para la expansión brusca de
la MED que proporcionan vapor para precalentar la entrada en
contacto directo con la entrada de aspersión subenfriada, o
proporcionan vapor a un calentador de agua de entrada.
La Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático de
un proceso de desalinización integrado híbrido
MSF-MED que utiliza una corriente de destilado de
una etapa de alta temperatura de una destilación MSF como entrada
directa a un proceso MED.
La Fig. 2 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra un segundo proceso de desalinización híbrido
MSF-MED en el que el destilado se expande bruscamente y el vapor se alimenta al proceso MED.
MSF-MED en el que el destilado se expande bruscamente y el vapor se alimenta al proceso MED.
La Fig. 3 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra un tercer proceso de desalinización perfectamente
integrado MSF-MED que utiliza destilado del proceso
MSF y recicla la salmuera y gases no condensables para mejorar el
rendimiento MED.
La Fig. 4 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra un cuarto proceso de desalinización híbrido
MSF-RO que utiliza destilado de la planta MSF para
precalentar la entrada de agua al proceso de RO.
La Fig. 5 es un gráfico que muestra el
incremento porcentual en la producción de destilado con respecto a
la extracción de destilado.
El estado previo de la especialidad de los
procesos de desalinización MSF se ve mejorado significativamente
por medio de la presente invención. Habiendo leído y entendido las
características y principios de la invención como se describe en el
presente documento y como se muestra en las figuras, un ingeniero
versado en el diseño, fabricación y operación de los sistemas de
desalinización de agua del tipo contemplado por esta invención
sería capaz de poner la invención en práctica y de darse cuenta de
sus beneficios.
En conformidad con un aspecto de la invención,
la mejora reside en el descubrimiento de que la extracción del
destilado MSF se puede utilizar para proporcionar energía a otro
ciclo del proceso que opere a una menor temperatura. Además, se ha
descubierto que la extracción trae consigo mejoras sustanciales en
el rendimiento de la planta de desalinización MSF de la que se
extrae el destilado. Estas mejoras no se sugerían en el estado
previo de la especialidad.
En cada uno de los ejemplos de realización de
las Figuras de la 1 a la 4 se proporciona un MSF, mostrado
normalmente como 100, que comprende etapas de rechazo de calor 110
y etapas de recuperación de calor 120.
Los principios de la destilación MSF son
sencillos. La entrada de agua de mar (sea water, SW) está
presurizada y calentada hasta la temperatura máxima de la planta.
Cuando el líquido calentado se descarga dentro de la cámara 123
mantenida ligeramente por debajo de la presión de saturación del
vapor del líquido, una parte de su contenido de agua se expande
bruscamente en vapor. Entonces se quitan las gotas en suspensión de
salmuera del vapor de la expansión brusca según pasa a través de un
desempañador y se condensa en la superficie exterior de la tubería
de transferencia de calor. El líquido condensado gotea hasta unas
bandejas (105) como agua caliente producida.
La salmuera que no ha sido objeto de expansión
brusca entra dentro de una segunda cámara, o etapa, donde se
expande bruscamente hasta convertirse en vapor a una temperatura
menor, produciendo por lo tanto una cantidad adicional de agua
producida. De manera simultánea, el destilado de la primera etapa
(101) pasa a la bandeja del destilado en la segunda etapa y entrega
parte de su calor. El proceso de enfriamiento por medio de la
expansión brusca se repite de etapa en etapa hasta que tanto la
salmuera enfriada como el destilado enfriado se han descargado por
fin de la planta como salmuera purgada y agua producida,
respectivamente.
La corriente de salmuera que recircula (21) y
que fluye a través del interior de los tubos que condensan el vapor
en cada etapa sirve para eliminar el calor latente de la
condensación. Al hacerlo, la salmuera que recircula se precalienta,
recuperando simultáneamente la energía del vapor que se está
condensando. Esta parte de la planta de destilación por expansión
brusca de múltiples etapas se conoce como la sección de
"recuperación de calor". La salmuera precalentada se calienta
por fin hasta la temperatura máxima de operación en un calentador
de salmuera (122) provisto de vapor de una fuente externa (S). El
extremo frío de la planta, llamado sección de "rechazo de
calor" tiene la función tanto de eliminar el calor residual por
medio de agua de mar fría externa como de producir destilado al
condensar parte de la salmuera restante del proceso de expansión
brusca de la sección de recuperación de calor. Una fracción (111)
de esta corriente de enfriamiento, ramificada corriente abajo de la
sección de rechazo de calor, está precalentada y se convierte en
agua de reposición.
Específicamente, con la presente invención, al
extraer una corriente 150 de destilado en las últimas etapas de
recuperación de calor 109 (y opcionalmente 108 en línea discontinua)
del evaporador MSF, la producción MSF se ve incrementada sin un
descenso sustancial de la relación de rendimiento y, por lo tanto,
sin ningún requerimiento de un incremento del vapor externo.
Además, en los aparatos para el proceso de una
nueva construcción se puede dejar disponible un mayor espacio para
los desempañadores permitiendo, por lo tanto, un mejor
aprovechamiento del rendimiento de la planta.
La energía de la corriente de destilado se
utiliza como fuente de energía para un separador MED diferenciado,
mostrado generalmente como 200, que comprende una serie de etapas
201, 202, 203.
La utilización del destilado como fuente de
calor para un proceso MED permite que la MED opere con un consumo
muy bajo de calor (externo) suministrado e incrementa la eficacia
energética del sistema.
Se debería mencionar que, además de la mejora en
el rendimiento, la invención concede algunos beneficios al medio
ambiente. Como se indica en la tabla 1 más abajo, con la misma tasa
de flujo de agua de mar a través de la sección de rechazo de calor,
tanto la temperatura mínima de la salmuera (BBT) como la temperatura
de salida de rechazo de calor es menor. De manera alternativa, se
puede reducir la tasa de flujo de agua refrigerante a través de la
sección de rechazo de calor, o se puede conseguir una combinación de
las dos. Ambos aspectos traen consigo una mejora del impacto
medioambiental.
La tabla 1 resume las ventajas obtenidas con la
presente invención en la opción de implementación del concepto en
una ubicación ya existente o en la de introducirlo como una
característica de diseño para una nueva planta.
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Si la invención se implementa en una planta MSF
ya existente, hay unas restricciones inevitables que vienen dadas
por el diseño existente que pueden evitar el incremento de la zona
de desempañadores. En este caso, como se indica en la tabla 1, la
producción de la planta se incrementará. El incremento porcentual de
la planta está indicado en la Figura 5 y en la Tabla 2. Si la
invención se aplica a una planta MSF nueva, la misma puede implicar
un rediseño de la disposición interna del evaporador en la última
etapa de la sección de rechazo de calor, que deja disponible más
espacio para los desempañadores y, por lo tanto, permite un
incremento en la relación de rendimiento.
La tabla 2 muestra un análisis comparativo de
una planta de MSF de 5 MIGD (millones de galones imperiales por día
[million imperial gallons per day]) de 17 etapas que opera bajo las
mismas condiciones de temperatura máxima de la salmuera,
temperatura del agua de mar y tasa de flujo de recirculación de la
salmuera con la extracción del flujo de destilado (en conformidad
con la invención) de la etapa 14ª.
El aparato de desalinización concebido incluye
la extracción de destilado de la MSF para ser expandido bruscamente
en un tanque para enfriar el destilado, que, junto con el vapor
expandido bruscamente, se comprime térmicamente a través de los
eyectores a una temperatura superior, siendo alimentado en una etapa
posterior de la MSF.
Uno de los beneficios del aparato inventado
incluye la extracción de destilado de la MSF para ser expandido
bruscamente en un tanque para la expansión brusca para enfriar el
destilado, y los destilados y el vapor expandido bruscamente se
condensan en un proceso que opera a menor temperatura para conseguir
un producto doblemente destilado de una pureza extremadamente alta
por debajo de 0,01 ppm TDS.
La Figura 1 ilustra un diagrama de flujo básico
de un sistema integrado MSF-MED con una primera
etapa de MED calentada por el destilado extraído de la MSF en vez de
por vapor condensado.
La planta MED es en todos los aspectos similar a
una planta MED convencional, con la diferencia de que la primera
etapa se alimenta por medio del destilado desde la MSF en vez de
vapor. El destilado se enfría en la primera etapa mediante la
transferencia de calor al agua de mar fresca en la etapa de la
MED.
En la Figura 2 se indica un patrón alternativo
en el que el destilado de la MSF se transporta hasta un tanque para
la expansión brusca, y el vapor generado por la expansión brusca del
destilado se comprime térmicamente hasta la primera etapa del
evaporador.
El aparato de desalinización concebido incluye
la transferencia de calor en una serie de tanques para la expansión
brusca que proporcionan vapor expandido bruscamente mediante el
contacto directo del destilado con la MED. El aparato de
desalinización en conformidad con la invención suministra el
destilado extraído de la MSF a un tanque para la expansión brusca
para enfriar el destilado, que, junto con el vapor expandido
bruscamente, se comprime térmicamente por medio de eyectores hasta
una temperatura superior antes de entrar en una etapa superior de
la MED.
Un aparato de desalinización alternativo en
conformidad con la invención propicia que la transferencia de calor
se conduzca en una serie de intercambiadores de calor entre el
destilado MSF y el destilado de la MED.
- a)
- En la Figura 3 se muestra una opción totalmente integrada MED-MSF. En conformidad con un ejemplo de realización de la presente invención, se extraen tres corrientes de la MSF y se llevan hasta la MED: destilado, ventilación no condensable de la primera etapa, y salmuera purgada. La salmuera se utiliza como agua de entrada a la MED, y el destilado caliente se utiliza en vez de vapor. El paso de la invención incluye la extracción de corrientes de salmuera de la MSF hasta un proceso MED al direccionar la extracción de la salmuera hasta un segundo proceso que opera a menor temperatura para así utilizar el calor sensible de la corriente de salmuera. En este caso el aparato de desalinización inventado comprende un aparato para la transferencia de calor en una serie de tanques para la expansión brusca que proporcionan vapor expandido bruscamente mediante el contacto directo de la salmuera con la MED. Un aparato de desalinización alternativo en conformidad con la invención incluye la salmuera extraída de la MSF expandida bruscamente en un tanque para la expansión brusca para enfriar el destilado, que, junto con el vapor expandido bruscamente, se comprime térmicamente por medio de eyectores a temperatura superior entrando en una etapa superior de la MED. Otra alternativa del aparato inventado proporciona la transferencia de calor en una serie de intercambiadores de calor entre la salmuera de MSF y la entrada de la MED.
A la temperatura operativa de la planta MED, se
evitaría el riesgo de precipitación de hidróxido de magnesio con la
inyección en la etapa de CO_{2} de la MSF, con la ventaja de que
la planta MED siempre tendrá unas condiciones más limpias.
La configuración operativa de la Figura 4
ilustra una planta híbrida MSF/RO con la entrada de agua de la RO
calentada por el destilado extraído de la MSF como se ha indicado
anteriormente.
En conformidad con un ejemplo de realización de
la invención, la membrana de entrada de agua se calienta hasta los
28-30 grados centígrados por medio del calor
sensible del destilado con el beneficio de mantener una mayor
relación de recuperación de filtrado, un menor consumo de potencia
específico y una temperatura de funcionamiento más constante de la
membrana de entrada, todo lo cual se ve reflejado en una mayor vida
de la membrana.
El aparato de desalinización en conformidad con
esta invención proporciona el aparato para la transferencia de
calor en una serie de tanques para la expansión brusca que
proporcionan vapor expandido bruscamente por contacto directo con
el destilado y la entrada de RO. Un ejemplo de realización
alternativo de esta invención proporciona la extracción de
destilado de la MSF para ser expandido bruscamente en un tanque para
la expansión brusca para enfriar el destilado, que, junto con el
vapor expandido bruscamente, se comprime térmicamente por medio de
eyectores a una temperatura superior para calentar la entrada de la
RO. Otra alternativa proporciona aparatos de desalinización para la
transferencia de calor que sean intercambiadores de calor entre el
destilado MSF y la entrada de RO.
El gráfico mostrado en la Figura 5 está basado
en una producción nominal de 5 millones de galones imperiales por
día (MIGD). Con las producciones actuales superando los 15 MIGD, el
incremento en producción se vería incrementado
proporcionalmente.
Claims (11)
1. Un proceso de desalinización para la
producción de agua potable que comprende los pasos de:
- a)
- extraer al menos una corriente de destilado (150) de al menos una etapa de alta temperatura (109) de un proceso de separación MSF (100) y;
- b)
- proporcionar dicha "al menos una corriente de destilado" a al menos una etapa (201) de un proceso de separación (200) que opera a una temperatura inferior que dicha temperatura superior para así maximizar la utilización de un calor sensible en dicha corriente de destilado mediante la transferencia de calor de dicha "al menos una etapa", para disminuir la entrada de calor externo de dicha "al menos una etapa" y del proceso en general.
2. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 1, en el que dicha "al menos una
etapa" es una etapa en la que el agua de entrada al proceso de
separación de MSF está precalentada por dicha "al menos una
corriente".
3. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el
que dicha "al menos una etapa" (201) es una etapa de un segundo
proceso de separación (200).
4. El proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 3 en el que dicho segundo proceso
de separación es la MED (200), que opera a temperatura inferior, que
es, al menos en parte, accionada térmicamente por medio de calor
extraído de dicha "al menos una corriente" de destilado
derivada de la MSF.
5. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 4, en el que dicha "al menos una
corriente" de destilado está expandida bruscamente en una serie
de procesos de evaporación por expansión brusca (Fig 2) para
proporcionar calor por medio de transferencia directa de la salmuera
al proceso MED.
6. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 4 o en la reivindicación 5, en el
que dicha "al menos una corriente" de destilado está expandida
bruscamente para enfriar el destilado, y el vapor del fluido se
comprime térmicamente por medio de eyectores (Fig 2) a una alta
temperatura y luego se introduce en una etapa superior del proceso
MED.
7. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 4 o en la reivindicación 5, en el
que dicha "al menos una corriente" de destilado está sujeta a
una serie de pasos de intercambio de calor en los que el calor se
transfiere desde la corriente de destilado al destilado de la
MED.
8. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 3, en el que el segundo proceso de
separación es un proceso de ósmosis inversa (RO) en el que se
utiliza la corriente de destilado de la MSF para precalentar la
entrada de agua del mar al proceso de RO.
9. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
las que el calor extraído de la MSF en forma de destilado se
utiliza como fuente de energía para un proceso de menor temperatura
como la MED.
10. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 9, en el que el destilado se utiliza
en forma líquida para alimentar la MED.
11. Un proceso de desalinización, como se
reivindica en la reivindicación 9, en el que el destilado es
expandido bruscamente y se vuelve a comprimir y se alimenta a la
primera etapa de la MED.
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