ITUB20155252A1 - Recharge plant for distilled and / or permeate water using calcium carbonate reactors and injection of carbon dioxide and strong acids - Google Patents
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Description
“Impianto di ricarbonatazione di acqua distillata e/o permeato mediante utilizzo di reattori a carbonato di calcio ed iniezione di anidride carbonica ed acidi forti", "Recarbonation plant for distilled and / or permeate water through the use of calcium carbonate reactors and injection of carbon dioxide and strong acids",
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un processo di remineralizzazione di acqua distillata o permeato proveniente da impianti di dissalazione ad osmosi inversa, nonché un impianto per il trattamento di detta acqua distillata o di detto permeato in reattori a carbonato di calcio con iniezione di anidride carbonica ed acido solforico o acido cloridrico. The present invention relates to a remineralization process of distilled or permeate water coming from reverse osmosis desalination plants, as well as a plant for the treatment of said distilled water or said permeate in calcium carbonate reactors with injection of carbon dioxide and sulfuric acid. or hydrochloric acid.
La remineralizzazione di acqua distillata proveniente da impianti di dissalazione di tipo termico o del permeato proveniente da impianti di dissalazione a membrana è una tecnologia usata ormai da molti anni per la produzione di acqua potabile. L’acqua prodotta dai processi termici, ha un contenuto in sali variabile fra 0 e 25 mg/l, mentre quella prodotta da impianti ad osmosi inversa può avere un contenuto di sali superiore ma in ogni caso non sufficiente a renderla potabile. The remineralization of distilled water from thermal desalination plants or of the permeate from membrane desalination plants is a technology that has been used for many years for the production of drinking water. The water produced by thermal processes has a salt content ranging between 0 and 25 mg / l, while that produced by reverse osmosis systems may have a higher salt content but in any case not sufficient to make it drinkable.
Pertanto quest’acqua deve essere ulteriormente trattata tramite impianti di remineralizzazione per ricostituire l’alcalinità e la durezza necessarie ad essere definita potabile. Therefore this water must be further treated through remineralization systems to restore the alkalinity and hardness necessary to be defined as drinkable.
Le tipologie di impianti più diffuse sono The most common types of systems are
1) Ricarbonatazione con iniezione di acqua di calce e anidride carbonica 2) Ricarbonatazione con filtri a carbonato di calcio ed anidride carbonica 3) Ricarbonatazione con filtri a carbonato di calcio ed acido solforico 4) Ricarbonatazione con cloruro di calcio e bicarbonato di sodio 1) Recarbonation with lime water and carbon dioxide injection 2) Recarbonation with calcium carbonate and carbon dioxide filters 3) Recarbonation with calcium carbonate and sulfuric acid filters 4) Recarbonation with calcium chloride and sodium bicarbonate
Il sistema di ricarbonatazione con iniezione di acqua di calce e anidride carbonica è regolato dalla seguente reazione: The recarbonation system with lime water and carbon dioxide injection is regulated by the following reaction:
Ca(OH)2+2 C02= Ca(HC03)2Ca (OH) 2 + 2 C02 = Ca (HC03) 2
Il sistema di ricarbonatazione con filtri a carbonato di calcio ed anidride carbonica è regolato dalla seguente reazione: The recarbonation system with calcium carbonate and carbon dioxide filters is regulated by the following reaction:
CaC03+ C02+ H20 = Ca(HC03)2CaC03 + C02 + H20 = Ca (HC03) 2
Il sistema di ri carbonatazione con filtri a carbonato di calcio ed acido solforico è regolato dalle seguenti reazioni: The re-carbonation system with calcium carbonate and sulfuric acid filters is regulated by the following reactions:
CaC03+ H2S04— C02+ H20+ CaS04CaC03 + H2S04— C02 + H20 + CaS04
CaC03+ C02+ H20 = Ca(HC03)2CaC03 + C02 + H20 = Ca (HC03) 2
che sommate danno: which add up to give:
2 CaC03+ H2S04= CaS04+ Ca(HC03)22 CaC03 + H2S04 = CaS04 + Ca (HC03) 2
Un analogo sistema di reazioni è ottenibile impiegando acido cloridrico al posto dell’acido solforico: A similar system of reactions can be obtained by using hydrochloric acid instead of sulfuric acid:
CaC03+ 2 HCI= C02+ H20+ CaCI2CaC03 + 2 HCI = C02 + H20 + CaCI2
CaC03+ C02+ H20 = Ca(HC03)2CaC03 + C02 + H20 = Ca (HC03) 2
che sommate danno: which add up to give:
2 CaC03+ 2 HCI = CaCI2+ Ca(HC03)22 CaC03 + 2 HCI = CaCI2 + Ca (HC03) 2
Il sistema di ricarbonatazione con cloruro di calcio e bicarbonato di sodio consiste nell’aggiunta di questi due reattivi che reagiscono fra di loro secondo la seguente reazione: The recarbonation system with calcium chloride and sodium bicarbonate consists in the addition of these two reagents which react with each other according to the following reaction:
CaCI2+ 2 NaHC03= Ca(HC03)2+2 NaCI CaCl2 + 2 NaHC03 = Ca (HC03) 2 + 2 NaCl
Tutti i sistemi utilizzati hanno come finalità l’aumento del tenore di bicarbonati del prodotto finale. All the systems used have the purpose of increasing the bicarbonate content of the final product.
Le tecnologie maggiormente utilizzate per il trattamento del prodotto uscente dai dissalatori di tipo termico sono quelle riassunte ai punti 1) e 2) perché risultano essere quelle economicamente più convenienti. The technologies most commonly used for the treatment of the product coming out of the thermal desalinators are those summarized in points 1) and 2) because they are the most economically advantageous ones.
Negli impianti di dissalazione di tipo termico operanti ad alta temperatura (dai 90 ai 115 °C) il processo generalmente più utilizzato prevede la ricarbonatazione mediante carbonato di calcio ed anidride carbonica. In thermal desalination plants operating at high temperatures (from 90 to 115 ° C), the generally most used process involves recarbonation using calcium carbonate and carbon dioxide.
L’anidride carbonica può essere prodotta dalla combustione di metano o olio combustibile in eccesso d’aria. L’anidride carbonica così prodotta viene recuperata sia tramite delle colonne di assorbimento, o più comunemente utilizzando i gas incondensabili estratti dall’impianto di dissalazione che vengono separati dalle impurità presenti per essere successivamente ri compressi ed iniettati nel distillato prodotto. Carbon dioxide can be produced by the combustion of methane or fuel oil in excess of air. The carbon dioxide thus produced is recovered either through absorption columns, or more commonly by using the incondensable gases extracted from the desalination plant which are separated from the impurities present to be subsequently compressed and injected into the distillate produced.
Generalmente l’anidride carbonica proveniente dall’impianto di dissalazione è in quantità sufficiente alla reazione di ricarbonatazione che avviene in colonne riempite di carbonato di calcio dove viene alimentata la corrente di distillato preventivamente arricchita di anidride carbonica. Generally, the carbon dioxide coming from the desalination plant is in sufficient quantity for the recarbonation reaction that takes place in columns filled with calcium carbonate where the distillate stream previously enriched with carbon dioxide is fed.
La C02, sviluppata nei primi stadi di un dissalatore di tipo termico, viene estratta attraverso il gruppo vuoto e all'uscita del condensatore finale del gruppo vuoto stesso viene ricompressa e fatta assorbire nel distillato in una colonna a riempimento in pressione (4 - 5 bar). The C02, developed in the first stages of a thermal-type desalinator, is extracted through the vacuum group and at the outlet of the final condenser of the vacuum group itself is recompressed and made to be absorbed in the distillate in a pressurized filling column (4 - 5 bar ).
La corrente in uscita, che rappresenta circa il 10% del distillato totale, viene miscelata in uscita dalle colonne con un'altra porzione di distillato (circa il 20%) e la corrente risultante (circa il 30% del totale) viene immessa in alcuni reattori contenenti carbonato di calcio in pezzatura dove avviene la reazione di ricarbonatazione. The outgoing stream, which represents about 10% of the total distillate, is mixed at the exit of the columns with another portion of distillate (about 20%) and the resulting stream (about 30% of the total) is fed into some reactors containing calcium carbonate in size where the recarbonation reaction takes place.
Per avere tempi di permanenza accettabili la C02 è in largo eccesso rispetto al valore stechiometrico. La corrente in uscita, che contiene quindi C02, viene degassata in uno stripper a riempimento e successivamente unita, in una camera di miscelazione, alla residua parte di distillato (70%) per ottenere il prodotto finale con la richiesta alcalinità. In order to have acceptable residence times, the C02 is in large excess with respect to the stoichiometric value. The outgoing stream, which therefore contains C02, is degassed in a filled stripper and subsequently joined, in a mixing chamber, to the residual part of distillate (70%) to obtain the final product with the required alkalinity.
Il pH, che risulta leggermente acido per la presenza di C02 residua, viene quindi corretto iniettando NaOH. The pH, which is slightly acidic due to the presence of residual C02, is then corrected by injecting NaOH.
Il processo di ricarbonatazione può essere utilizzato anche nel caso di permeati prodotti con processo a membrana. In questo caso l’anidride carbonica deve essere approvvigionata dall’esterno o prodotta mediante un impianto di combustione di gas naturale o combustibile liquido. The recarbonation process can also be used in the case of permeates produced with a membrane process. In this case, the carbon dioxide must be supplied from the outside or produced through a natural gas or liquid fuel combustion plant.
La presente invenzione riguarda un processo di remineralizzazione del distillato o del permeato proveniente da un impianto di dissalazione tramite l’iniezione di anidride carbonica e di un acido forte in combinazione con l’iniezione di anidride carbonica, come rivendicato nella rivendicazione 1 . The present invention relates to a process of remineralization of the distillate or permeate from a desalination plant through the injection of carbon dioxide and a strong acid in combination with the injection of carbon dioxide, as claimed in claim 1.
Questo processo permette di ottenere un’acqua di qualità conforme alle normative internazionali anche in carenza di anidride carbonica proveniente dal recupero dei gas estratti da un dissalatore di tipo termico. This process makes it possible to obtain quality water that complies with international standards even in the absence of carbon dioxide from the recovery of gases extracted from a thermal water maker.
Secondo la tecnica nota, il processo di ricarbonatazione comprende le seguenti fasi: According to the known art, the recarbonation process comprises the following steps:
a) L’anidride carbonica recuperata dal condensatore finale del gruppo vuoto di un impianto di dissalazione di tipo termico e ricompressa o in alternativa proveniente da un sistema di stoccaggio della stessa, viene iniettata nella parte inferiore di una colonna di assorbimento in controcorrente con un frazione dell’acqua distillata proveniente dal dissalatore. a) The carbon dioxide recovered from the final condenser of the vacuum group of a thermal desalination plant and recompressed or alternatively coming from a storage system of the same, is injected into the lower part of an absorption column in countercurrent with a fraction distilled water from the desalinator.
b) L’acqua distillata resa in tal modo sovra satura di anidride carbonica viene miscelata con un’altra parte del distillato proveniente dal dissalatore e la corrente risultante viene inviata ad una colonna riempita di carbonato di calcio (carbonato di calcio) in pezzatura dove avviene la reazione di dissoluzione del carbonato stesso e la formazione di bicarbonato di calcio. b) The distilled water thus made over-saturated with carbon dioxide is mixed with another part of the distillate coming from the desalinator and the resulting stream is sent to a column filled with calcium carbonate (calcium carbonate) in size where it occurs the dissolution reaction of the carbonate itself and the formation of calcium bicarbonate.
c) Poiché la reazione di dissoluzione non è completa e parte dell’anidride carbonica resta disciolta nell’acqua la corrente in uscita dalla colonna di carbonato di calcio viene successivamente inviata ad un colonna degassatrice dove, per azione di aria inviata in controcorrente, si rimuove quasi integralmente l’anidride carbonica dall’acqua, inviandola all’atmosfera. c) Since the dissolution reaction is not complete and part of the carbon dioxide remains dissolved in the water, the stream leaving the calcium carbonate column is subsequently sent to a degassing column where, by the action of air sent in countercurrent, it is removed almost all of the carbon dioxide from the water, sending it to the atmosphere.
d) La corrente finale di acqua così remi nera lizzata è inviata ad una camera di miscelazione dove viene unita al distillato residuo per l'ottenimento del prodotto finale. d) The final stream of water thus remixed is sent to a mixing chamber where it is combined with the residual distillate to obtain the final product.
Il processo sopra descritto è realizzabile nella maggior parte degli impianti di dissalazione di tipo termico ove l’anidride carbonica è generalmente prodotta in quantità sufficiente ad assicurare la ricarbonatazione del distillato prodotto mediante evaporazione. The process described above is achievable in most thermal desalination plants where carbon dioxide is generally produced in sufficient quantities to ensure the recarbonation of the distillate produced by evaporation.
Esistono però dei casi in cui l’anidride carbonica non è sufficiente alla effettuazione del processo ed è quindi necessario integrare il quantitativo di anidride carbonica da impiegare nella reazione di dissoluzione del carbonato di calcio al fine di raggiungere il contenuto di bicarbonati richiesto. However, there are cases in which carbon dioxide is not sufficient to carry out the process and it is therefore necessary to integrate the amount of carbon dioxide to be used in the calcium carbonate dissolution reaction in order to reach the required bicarbonate content.
Lo scopo principale della presente invenzione è pertanto fornire un sistema di remineralizzazione dell’acqua distillata proveniente dal dissalatore in grado di produrre un prodotto finale con un adeguato tenore di bicarbonati anche nel caso in cui la disponibilità di anidride carbonica sia insufficiente. The main purpose of the present invention is therefore to provide a system for remineralizing the distilled water coming from the desalinator capable of producing a final product with an adequate bicarbonate content even if the availability of carbon dioxide is insufficient.
Questo ed altri scopi vengono raggiunti dalla presente invenzione tramite un impianto come rivendicato nella rivendicazione 1. This and other purposes are achieved by the present invention by means of a plant as claimed in claim 1.
Ulteriori caratteristiche della presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione della stessa, eseguita con riferimento al disegno allegato, nel quale: Further characteristics of the present invention will become clearer from the following description of an embodiment thereof, carried out with reference to the attached drawing, in which:
La fig.1 illustra un diagramma schematico di un impianto di ricarbonatazione secondo una forma esecutiva preferita della presente invenzione. Fig. 1 illustrates a schematic diagram of a recarbonation plant according to a preferred embodiment of the present invention.
Con riferimento al disegno, con 1 è indicata una linea di alimentazione dei gas estratti dall’evaporatore dell’impianto di dissalazione dell’acqua marina. With reference to the drawing, 1 indicates a supply line for the gases extracted from the evaporator of the seawater desalination plant.
Questi gas dopo essere stati compressi mediante un compressore meccanico (non illustrato), vengono separati dall’ umidità presente e fatti passare attraverso ad un filtro a carboni attivi per la rimozione di eventuali impurità. These gases, after being compressed by a mechanical compressor (not shown), are separated from the humidity present and passed through an activated carbon filter to remove any impurities.
Dopo aver subito questi trattamenti preliminari, questi gas contenenti una percentuale di anidride carbonica pari al 20 - 25% della portata totale dei gas vengono alimentati ad una colonna di assorbimento 2 alimentata in controcorrente da una corrente di distillato attraverso la linea 3. After undergoing these preliminary treatments, these gases containing a percentage of carbon dioxide equal to 20 - 25% of the total gas flow are fed to an absorption column 2 fed in countercurrent by a distillate stream through line 3.
Proseguendo nel processo di assorbimento la corrente di distillato all’interno della colonna 2 si arricchisce di anidride carbonica proveniente dalla linea 1 fino ad un contenuto compatibile con la pressione della colonna che è generalmente pari a 4 - 5 bar assoluti. I gas esausti vengono scaricati all’esterno della colonna 2 attraverso la linea 4. Continuing with the absorption process, the distillate stream inside column 2 is enriched with carbon dioxide from line 1 up to a content compatible with the pressure of the column which is generally equal to 4 - 5 absolute bars. The exhaust gases are discharged outside the column 2 through line 4.
La corrente di distillato satura di CO2 in uscita dalla colonna 2 attraverso la linea 5 viene miscelata ad un’altra corrente di distillato, precedentemente portata in pressione mediante una pompa (non illustrata), e viene alimentata attraverso la linea 6 -106 e la linea 7 ad un reattore 8 contenente carbonato di calcio in pezzatura. The CO2 saturated distillate stream leaving column 2 through line 5 is mixed with another distillate stream, previously pressurized by a pump (not shown), and is fed through line 6 -106 and line 7 to a reactor 8 containing calcium carbonate in size.
In questa corrente di distillato viene immessa una certa quantità di un acido forte, quale l’acido cloridrico o l’acido solforico, alimentato attraverso la linea 9 ed il miscelatore 10 alla linea 106, al fine di abbassare il pH della soluzione e ridurre i tempi di permanenza nel reattore 8 contenente carbonato di calcio. A certain amount of a strong acid, such as hydrochloric acid or sulfuric acid, is introduced into this stream of distillate, fed through line 9 and mixer 10 to line 106, in order to lower the pH of the solution and reduce the residence times in the reactor 8 containing calcium carbonate.
Nel reattore 8 avviene la reazione di formazione dei bicarbonati mediante le due seguenti reazioni: In reactor 8 the reaction of formation of bicarbonates takes place by means of the following two reactions:
CaC03+ C02+ H20 = Ca(HC03)2CaC03 + C02 + H20 = Ca (HC03) 2
CaC03+ 2 HCI <→ CaCI2+ H20 C02CaC03 + 2 HCI <→ CaCI2 + H20 C02
che sommate danno: which add up to give:
2 CaC03+ 2 HCI = CaCI2+ Ca(HC03)22 CaC03 + 2 HCI = CaCI2 + Ca (HC03) 2
La corrente in uscita dal reattore 8 a carbonato di calcio viene alimentata tramite la linea 10 al deaeratone linei quale viene sottoposta ad un flusso di aria di strippaggio proveniente dalla linea 12, con scarico all’esterno tramite la linea 13 dei gas esausti. The current outgoing from the calcium carbonate reactor 8 is fed through the line 10 to the line deaeratone which is subjected to a stream of stripping air coming from the line 12, with exhaust to the outside through the exhaust gas line 13.
L’acqua cosi remineralizzata viene estratta tramite la linea 14 dal deaeratore 11. The remineralized water is extracted through line 14 from deaerator 11.
Per quanto nel presente esempio si sia descritto l’impiego di acido cloridrico, resta inteso che questo può essere sostituito egualmente dall’acido solforico. Although the use of hydrochloric acid has been described in this example, it is understood that this can also be replaced by sulfuric acid.
Resta anche inteso che l'impianto descritto ed illustrato in Figura 1 è dato unicamente ad esempio di una forma esecutiva di attuazione della presente invenzione, restando inteso che a tale impianto possono essere apportate numerose varianti e modifiche, nell’ambito del concetto innovativo della presente invenzione, come a seguito rivendicato. It is also understood that the system described and illustrated in Figure 1 is given only as an example of an embodiment of the present invention, it being understood that numerous variants and modifications can be made to this system, within the scope of the innovative concept of the present invention. invention, as claimed below.
Cosi, ad esempio, attraverso la linea 3 si può alimentare invece del distillato, una corrente di permeato alla colonna 2. Thus, for example, through line 3, instead of the distillate, a permeate stream can be fed to column 2.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITUB2015A005252A ITUB20155252A1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Recharge plant for distilled and / or permeate water using calcium carbonate reactors and injection of carbon dioxide and strong acids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| ITUB2015A005252A ITUB20155252A1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Recharge plant for distilled and / or permeate water using calcium carbonate reactors and injection of carbon dioxide and strong acids |
Publications (1)
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| ITUB2015A005252A ITUB20155252A1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Recharge plant for distilled and / or permeate water using calcium carbonate reactors and injection of carbon dioxide and strong acids |
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Citations (3)
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| EP0187432A1 (en) * | 1985-01-10 | 1986-07-16 | Sasakura Engineering Co. Ltd. | Aftertreatment of distilled water |
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-
2015
- 2015-11-03 IT ITUB2015A005252A patent/ITUB20155252A1/en unknown
Patent Citations (3)
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| Title |
|---|
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