ES2424170A1

ES2424170A1 - Sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación

Info

Publication number: ES2424170A1
Application number: ES201131306A
Authority: ES
Inventors: Arturo BUENAVENTURA POUYFAUCON
Original assignee: Befesa Water S L U; Abengoa Water SL
Current assignee: Abengoa Water SL
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-09-27
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: ES2424170B1

Abstract

Sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación. Se describe un sistema que aprovecha la energía de presión presente en la salmuera de salida de la unidad de recuperación de energía de la instalación de desalación, para la producción de electricidad, al hacer pasar dicha corriente presurizada a través de una turbina, instalada a tal efecto.

Description

Sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo del tratamiento de agua, más específicamente en el campo de la desalación y más concretamente en la desalación por el método de ósmosis inversa.

El objeto de la presente invención consiste en un sistema que aprovecha la energía de presión presente en la salmuera, tras su paso por el recuperador de energía de la desaladora, para la producción de energía eléctrica, haciendo pasar esta salmuera presurizada a través de una turbina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La desalación es un proceso mediante el cual se pretende reducir el contenido en sales del agua de mar o de aguas salobres, obteniéndose como resultado agua desalada cuyo uso va desde el consumo humano hasta el uso agrícola. De igual forma, este proceso genera un subproducto conocido como salmuera, consistente en un agua con una mayor concentración salina que el agua bruta y cuyo destino habitual es el vertido al medio receptor.

Uno de los procedimientos habituales para llevar a cabo la desalación es la ósmosis inversa. En este proceso, la corriente de agua se presuriza hasta valores superiores a la presión osmótica y se hace pasar a través de unas membranas, donde la corriente se separa en una corriente de rechazo, con una alta concentración salina, y una corriente de permeado o agua desalada. La corriente de rechazo o salmuera posee una presión del mismo orden de magnitud que el agua de entrada, y por tanto un alto poder energético, por lo que, generalmente, se utiliza para reducir el consumo energético de la planta. Para llevar a cabo esta misión es habitual el uso de equipos de recuperación de energía.

En este caso, se han considerado equipos de recuperación de energía basados en el intercambio de presión entre fluidos o en turbinas de reacción, puesto que en estos equipos la corriente de salmuera de salida mantiene cierta energía remanente, que es condición indispensable para el funcionamiento del sistema objeto de la presente invención

Tras su paso por el recuperador de energía, esta salmuera, que aún mantiene cierta energía de presión remanente, se conduce, habitualmente, hasta el emisario para su vertido.

En este punto cabe comentar, la existencia de diversas patentes centradas en los equipos y procesos de recuperación de energía de la corriente de rechazo de los módulos de membranas.

Sin embargo, no existen referencias a métodos o sistemas para el aprovechamiento de la energía de presión remanente en la salmuera de salida del equipo de recuperación de energía. En el estado de la técnica, la corriente de salmuera obtenida por el proceso de desalación es vertida y desechada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es un sistema, en una desaladora por ósmosis inversa, que permite aprovechar la energía en forma de presión presente en la salmuera que sale del recuperador de energía para la producción de energía eléctrica, haciendo pasar dicha salmuera a través de una turbina.

En la planta de desalación mediante ósmosis inversa de una única etapa de ósmosis se instala el citado equipo de recuperación de energía, basado en la transferencia directa de presión de un fluido a otro. De esta forma, una energía de presión presente en el rechazo del proceso de ósmosis, se transfiere a parte de una corriente de alimentación a unas membranas, y es introducida en estas, ayudado por una bomba del tipo Booster, que suministra la presión necesaria hasta alcanzar una presión previamente consignada. De este modo, se consigue reducir el consumo energético asociado al sistema de ósmosis inversa. El suministro de la presión de consigna al resto de la corriente de entrada a las membranas se realiza mediante la bomba de alta presión.

La salmuera, procedente de la salida del equipo recuperador de energía, se conduce hasta una o varias turbinas, donde se aprovecha la presión residual de dicha salmuera para hacer funcionar dichas turbinas y así producir electricidad a partir de dicha presión residual.

La presión de la corriente de salida del equipo de recuperación de energía estará habitualmente comprendida entre 1,0 y 1,5 bar, en función de las características del equipo utilizado.

Finalmente la salmuera procedente de la salida de dicha turbina se conecta con el emisario de la planta para proceder al vertido de la misma, una vez ha servido para generar energía eléctrica al hacer funcionar las turbinas

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra un esquema del sistema de aprovechamiento de la energía residual de la salmuera de un proceso de desalación, para producción de electricidad mediante turbinas objeto de la invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de la figura se describe a continuación un modo de realización preferente del sistema objeto de esta invención, en este ejemplo se hace referencia a caudales y corrientes como aquellos flujos que circulan por sus correspondientes canalizaciones, asimismo el término vinculada comprende conexiones necesarias para permitir el paso de flujos de fluidos entre los distintos elementos del objeto de la invención.

Tal y como se observa en la figura 1, el sistema dispone de al menos una bomba de alta presión (1) para presurizar una primera corriente de entrada (8) de agua bruta antes de su entrada en el equipo de ósmosis inversa (2) , de este modo nos aseguramos una presión suficiente para que una segunda corriente de entrada (11) al equipo de ósmosis inversa (2), ya presurizada, se filtre a su paso por unas membranas de dicho equipo de ósmosis inversa (2).

A su paso por el equipo de ósmosis inversa (2) se genera un caudal de rechazo (6) procedente de dicho equipo de ósmosis inversa (2) que entra en una de las dos entradas de un equipo recuperador (3) de energía, el cual está basado en transferencia directa de presión entre fluidos, estando la otra entrada vinculada a una corriente de suministro (7) procedente de la primera corriente de entrada (8).

De este equipo recuperador (3) parten dos salidas: una vinculada a una corriente de recirculación (9) y la otra vinculada a una corriente de salida de recuperación (10). La corriente de recirculación (9) está conectada a la segunda corriente de entrada

(11) al equipo de ósmosis inversa (2), hallándose el caudal que llega a la segunda corriente de entrada (11) sometido a una presurización ejercida por al menos una bomba de presión (4), que se encuentra ubicada entre la corriente de recirculación (9) y la segunda corriente de entrada (11), destinada a suministrar la presión de consigna a dicha corriente de recirculación (9) antes de su llegada a la segunda corriente de entrada (11) al equipo de ósmosis inversa (2). La corriente de salida de recuperación (10) procedente de la otra salida dicho equipo recuperador (3) se hace llegar a una turbina (5) destinada a generar energía eléctrica a partir de la presión de dicha corriente de salida de recuperación (10).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación que comprende:

-

al menos una bomba de alta presión (1) encargada de presurizar una primera corriente de entrada (8) antes de su entrada en un equipo de ósmosis inversa (2),

5 - un equipo recuperador (3) de energía, basado en transferencia directa de presión de fluidos, que comprende al menos:

-

dos entradas, respectivamente conectadas a un caudal de rechazo (6) procedente del equipo de ósmosis inversa (2) y a una corriente de suministro (7) procedente de la primera corriente de entrada (8), y

10 - dos salidas a las que se encuentran respectivamente conectadas una corriente de recirculación (9) y una corriente de salida de recuperación (10), y

-

al menos una bomba de presión (4), adaptada para suministrar una presión de consigna a dicha corriente de recirculación (9) antes de su llegada a una segunda corriente de entrada (11) conectada a la bomba de alta presión (1) y al equipo de ósmosis inversa (2),

15 caracterizado porque adicionalmente comprende:

-

al menos una turbina (5) que se encuentra ubicada a continuación de la corriente de salida de recuperación

(10) procedente de dicho equipo recuperador (3) y destinada a generar energía eléctrica a partir de una presión de dicha corriente de salida de recuperación (10).

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201131306

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 28.07.2011

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : B01D61/06 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

Y

US 2009110563 A1 (TAKITA et alt.) 30.04.2003, 1

figura 4; párrafos [0118-0121].

Y

WO 2009144335 A1 (MARRERO MARTIN LUIS SERGIO) 03.12.2009, 1

página 21, líneas 1-25; figura 2.

Y

US 2011108484 A1 (LIBERMAN et alt.) 01.07.2007, 1

figura 2A; párrafos [0029-0031].

Y

ES 2152824 B1 (TECNOHOLDING S A) 01.02.2001, 1

columna 6, líneas 46-68; figura 1.

A

US 2007289904 A1 (OKLEJAS JR ELI) 20.12.2007, 1

columna 4, línea 52 – columna 5, línea 12; figura 8.

A

ES 488583 A1 (BUCKAU WOLF MASCHF R) 01.10.1980, 1

página 3, línea 8 – página 5, línea 2; figura 1.

A

ES 2277509 A1 (MIXTA DE AGUAS DE LAS PALMAS S) 01.07.2007, 1

columna 7, líneas 1-66; figura 4.

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 27.05.2013

Examinador F. Jara Solera Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201131306

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B01D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201131306

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.05.2013

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201131306

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 2009110563 A1 (TAKITA et alt.) 30.04.2003

D02

WO 2009144335 A1 (MARRERO MARTIN LUIS SERGIO) 03.12.2009

D03

US 2011108484 A1 (LIBERMAN et alt.) 01.07.2007

D04

ES 2152824 B1 (TECNOHOLDING S A) 01.02.2001

D05

US 2007289904 A1 (OKLEJAS JR ELI) 20.12.2007

D06

ES 488583 A1 (BUCKAU WOLF MASCHF R) 01.10.1980

D07

ES 2277509 A1 (MIXTA DE AGUAS DE LAS PALMAS S) 01.07.2007
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

La invención consiste en un sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación que comprende un equipo recuperador de energía conectado a la salida de un equipo de ósmosis inversa, con recuperación basada en transferencia directa de presión de fluidos, al que se le añade a la salida de baja presión una turbina conectada a un generador eléctrico. El preámbulo de la única reivindicación recoge características conocidas en el estado de la técnica. En todos los documentos citados, D01 a D07, se describen sistemas de aprovechamiento energético en procesos de desalación que comprenden equipos recuperadores de energía en los cuales se aprovecha la presión con la que sale del equipo de ósmosis inversa el caudal de rechazo para presurizar parte de la corriente de entrada en el equipo de ósmosis inversa. En unos (los sistemas descritos en D03, y D07) el sistema de transferencia de presión es mediante cilindros y émbolos y en otros (los descritos en D02, D04, D05 y D06) mediante turbinas acopladas a bombas; en el documento D01 se utilizan ambos tipos conectados en paralelo. Por otra parte, también es conocido el aprovechar la presión residual de la corriente de salida, de salmuera para accionar una turbina y producir energía eléctrica. Esto se menciona en los documentos D02, D04 y D05. Sin embargo, en estos documentos se conecta la turbina a la salida del equipo de ósmosis inversa, y no a continuación del recuperador de energía. Un experto en la materia, partiendo de un sistema de desalación con las características descritas en el documento D01, ante el problema de obtener un mejor rendimiento del sistema, vería obvia la solución de colocar en la salida del recuperador de energía una turbina con un generador eléctrico, tal como los descritos en D02. También podría obtener estas características combinando las de los sistemas de desalación descritos en D03 y D04, por ejemplo. Por tanto, a la vista del estado de la técnica, la reivindicación 1 carece de actividad inventiva en el sentido del artículo 8 de la Ley 11/1986 de 20 de marzo, de patentes de invención y modelos de utilidad.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4