JPS59102492A - 蒸発型海水淡水化装置のスケ−ル防止法 - Google Patents

蒸発型海水淡水化装置のスケ−ル防止法

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JPS59102492A
JPS59102492A JP57212778A JP21277882A JPS59102492A JP S59102492 A JPS59102492 A JP S59102492A JP 57212778 A JP57212778 A JP 57212778A JP 21277882 A JP21277882 A JP 21277882A JP S59102492 A JPS59102492 A JP S59102492A
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JP
Japan
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line
seawater
brine
scale
heat
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JP57212778A
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English (en)
Inventor
Tadatsugu Hamada
浜田 忠嗣
Yoshiyuki Takeuchi
善幸 竹内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

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  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸発型海水淡水化装置のスケール防止法に関し
、特に遣水効率を上げるべくプラインの温度を高めても
伝熱管内のノ・−トスクールの析出を効果的に防止する
ことのできる方法に関する。
海水を加熱、濃縮すれば、スケールが伝熱面、装置内面
あるいは配管内に析出し、析出する場所によって伝熱抵
抗の増加などの支障が著しく、安定した装置の運転に支
障が起こる。従って、スケール防止の対策は蒸発型海水
淡水化装置には不可欠である0 海水全原料とする場合、条件によりソフトスケールとハ
ードスケールの析出が起る0ソフトスケールの析出防止
には、海水に5A+lF2を加えてcaco3スケール
の原因となるHOO,−・co3?、 Co、を脱ガス
装置で除去し、かつMg(OH) !スケールの生成を
防止するためにプラインのpH奮75〜7.81Cコン
トロールするpHコントロール法があるが、これらの方
法によっては海水中に溶存するカルシウムは減少せず、
caso4゜CaSO4−’/zH10および0a80
4−2 H2O等の71−トスケールの析出防止には゛
無力である。
そこで−・−トスケールの析出防止には、プラインの濃
度、温度を制御して海水中に溶存する−・−トスケール
成分の飽和溶解度以下に保つ(例えば、プラインの濃縮
度を2とした時(プライン2容を1容に濃縮した時)、
その最高加熱温度を121℃以下に設定する)方法によ
り、伝熱管におけるハードスケールの析出防止を行って
いるが、この方法では海水の最高加熱温度をより高い値
とすることができな、いので、造水効率の向上に限度が
ある。
本発明は、上記の点に鑑み、ブラインの猾”高加熱温度
を従来よシ高ぐして造水効率を上げ、この場合において
も伝熱管内におけるハードスケールの析出を防いで蒸発
型海水淡水化装置の連続運転を可能にするスケール析出
防止法全提供するものである。
例えば、前記した濃縮度2でフリインの最高加熱温度を
121℃以上に上昇させるには、ハードスケールの1種
である(! a SO4・’AHzOの発生を防止する
ようカルシウム分あるいは硫酸イオン分を系外に除去す
る以外に、スケールトラブルを防止する手段はない。
このカルシウム分あるいは硫醍イオン分を系外に除去す
る方法として、本発明者らは、既に特願昭56−724
55号、同56−73027号、同56−159238
号方法?提案している。
コレラバいずれも循環ブライン中のカルシウム分を加熱
器出口で”aC”3 # Ca (PO4J 2゜Ca
1o−Z (H”04)Z (”04) 6−z (O
H) t−z nH20(水H7ハタイト)、CaF2
  として固液分Mlするものである。
本発明は、その原理については、これら既出類のものと
同様であるが、カルシウム分ケ除去する海水(ブライン
)′(l−循環ブラインと混合する前の補給海水とする
点において相違するものである。
すなわち本発明は、補給海水に酸を添加してこれを脱炭
酸塔に導入し、炭酸ガス會脱ガスし、次に該脱ガス後、
該補給海水にアルカリ金属塩を添加し、これを固液分離
装置に導入し、該補給海水中に含有するカルシウムを沈
澱分離除去した後、該補給海水を蒸発型海水淡水化装置
に供給することを特徴とする蒸発型海水淡水化装置のス
ケール析出防止法に関するものである。
本発明方法では、カルシウム分の必要除去量は前記した
既出願方法のものと同じであるが、50℃以下で固液分
離が行えるため、100〜130℃で固液分離しなけれ
ばならない前記既出願方法に比し、固液分離装置の断熱
構造を簡単なものとすることができ、低コストにて実施
できるばかりでなく、補給水量は一定でも、固液分離装
置それ自体は成る程度の自由度をもったものにすること
ができる。
以下、本発明方法を詳細に説明する。
第1図は本発明方法の一実施態様例を示す図である。
第1図において、ライン101から導入された補給海水
は、蒸発型海水淡水化装置の熱放出部3に送られ、該熱
放出部3のフラッシュ蒸気(後述する)の凝縮に利用さ
れる。これにより温度上昇した海水は大部分が2イン1
1.ライン15を経て系外へ放出されるが、一部は補給
海水としてライン12へ分岐され、脱炭酸塔4へ流入さ
れる。この時、ライン102から硫酸が添加される。脱
炭酸塔4では、ポンプ5により空気を吹込み、炭酸ガス
をライン106へ放出する。炭酸ガスの除去が終了した
補給海水は、ライン104からのアルカリ金属塩が添加
されて固液分離装置6へ送られる。該固液分離装置6に
おいて、補給海水中に含有するカルシウム分が沈澱分離
され、ライン17から系外へ排出される。カルシウム分
除去後の補給海水はライン16から上記の熱放出部3の
フラッシュ室へ導入され、蒸発型海水淡水化装置内を循
環している循環プラインと混合される。
この補給海水と混合された循環プラインは、ライン10
5から蒸発型海水淡水化装置の熱回収部2の伝熱管内を
通り、該熱回収部2のフラッシュ蒸気(後述する)を凝
縮させ、同時に該蒸気の熱を回収してブラインヒータ1
に至り、ライン106から供給される蒸気によシ所定の
温度に加熱される。一方、上記ブラインの加熱に使用さ
れ降温した蒸気もしくは水は復水ライン107から抜出
される。
プラインヒータ1で加熱されたブラインは、上記の熱回
収部2のフラッシュ室へ導入される〇核熱回収部2のフ
ラッシュ室はブラインの流れ方向に複数段に分かれてお
り、各フラッシュ室では、フラッシュ室のいずれか若し
くは複数室に抽気口を持つエゼクタにより、加熱されl
cブラインの流れ方向に順次真空度が高められておシ、
加熱されたブラインは各フラッシュ室でその飽和温度ま
でフラッシュ蒸発を繰返し、温度が低下すると共に、塩
分濃度は蒸発の繰返しにより上昇する。次いで、このブ
ラインは上記の放熱部3のフラッシュ室に入る。該放熱
部3のフラッシュ室も上記の熱回収部2のフラッシュ室
と同様ブラインの流れ方向に複数段に分れ、エゼクタに
より順次真空度が高められており、上記のブラインは該
放熱部3の各フラッシュ室において6ラツシユ蒸発を繰
返し、更に温度が低がり、塩分濃度が上昇して最終段の
フラッシュ室に達する。
低温となり、塩分濃度の上昇したブラインは、上記した
ように補給海水と混合されて、ライン105へ取出さh
1再度上記の杼作に循環使用され、一部はライン13か
ら系外へ抜出され、一定の濃縮度に保たねる。
一方、熱回収部2の各フラッシュ室で蒸発したブライン
のフラッシュ蒸気は、上記のライン105から送られて
くる補給海水とブラインとの混合物により冷却され、C
11,縮し、また放熱部3の各フラッシュ室で蒸発した
ブラインのフラッシュ蒸気は、上記したライン101か
ら送られてくる補給海水によシ冷却され、凝縮する0こ
の凝縮水、すなわち淡水は、各7ラツシユ室を順次流れ
て、ライン14から採取される。
以上の本発明方法による操作態様において、ライン10
2から硫酸全添加する理由、およびライン104からア
ルカリ金属塩全添加する理由について説明する0 先ず、ブラインヒータ1でソフト、ハード両スケールが
発生しない許容水質は、次の通りである。
例えば、ブラインの加熱温度が140℃で、濃縮度が2
(O4規準Jの場合、0aSO4・% H2Oが析出し
ないCa濃度は、次式で示される0pOCa = pK
Ca804  peso4fllここで、pC804”
” 1−258 (C804= 2.65X2に9/T
JpKCaSO4=5.26 であるから、(1)式より、 pc(4=  2.002 となり、カルシウム濃度c(、: + 0−2°”” 
mo 1 / 1= 0.398 f/l =398ppm が求め られる。
140℃、Oa  =398 ppmで、OaC!03
が析出しないアルカリ度(Alk )は、次式で示され
る0 pKCaCO3” pH−pCCm−pCAlk   
  ””ここで、pKC3Co3=2.2 pCCa =  2.002 pH= 7.0 (at 25℃)(腐食防止の点から
設定λ であるから、(2)式より、 pC!Alk= 2.798 となり、アルカリ度OA1に= 79.6 ppm  
aeOacO3が求められる。
上記のカルシウム濃度CC,とアルカリ度C^1kを満
足させるのに必要なCO,分圧PCO2は、次式%式% ここで、Kv = 1.55 X10−’(−〕(炭酸
の見かけの第1平衡定数] K2 = 5.5 X l O−’(−) (炭酸の見
かけの第2平衡定数) H0= C75X I O−” [Kmol/T、at
m ](C02ガスの水に対する溶 解度λ OAlに= 1.588 X I 0−3(Keq/ 
T’l(アルカリ度) αH,O= (L962(−) (水の活1)CI  
= I O−70−7(K/ T ) (水素イオン濃
度) であるから、(3)式より、co、分圧pCo、 = 
1.279X I O−” atm  が求められる。
上記の結果から、ブラインヒータ1内のブライン最高加
熱温度i+40tl:にした場合、ブラインの許容水質
は、次のようになる。
カルシウム濃度Oc、 = 398 ppmアルカリ度
CAlk= 79.6 ppm asoao03002
分圧”CO2中1.28 X I O−20−2at 
 = 7.0  (at 25℃)次いで、この許容水
質を保つのに必要な補給海水中のカルシウム濃度とアル
カリ度は、次の通りである。
WM == WB + WF            
(41w(3= Wc、 −WB−Wp       
  (5)WMCM ” WB”B         
    (6)ここで、W:流量(T/h) C:濃度(Kmol/ T ) これらの(4)〜(8〕式に、 Cc、 (asoaJ = 598ppm = 0.3
98Kq/TCC1(asAIJ=   7 9.6 
 ppm   =   0.[l  7 9 6Kg/
TCcJCy = 2.0  (濃縮度2)WCI= 
5WF (設定λ WM=2WF WF = A T/h(設定ン の値を入れると、(7)式より となり、次式が成立する〇 cM=  1.194−2CC3に9/TCM=  Q
C3/2.OKv/T これより、 QC,(asoa) = 0.477 Kg/ TCM
 (asoa) = o、2ga Kg7rが求められ
る。
同様にアルカリ濃度については、 CC3(a8Alk) = 0.0955 ppm a
scthco3CM(as Alk ) = Olo 
477 ppm as CaCO3が求められる。
そして上記のカルシウム濃度とアルカリ度を保つために
は、補給海水中のカルシウム濃度とアルカリ度ケ、それ
ぞれ 0a=400(原海水)−238=I62ppmAnc
 =  +oo (原海水) −47,7= 52.3
 ppm aeoaoo3のように減少させる必要があ
り、この減少のために本発明方法では前記したようにラ
イン+02から硫酸k GS加し、ライン104がらア
ルカリ金篇塩を添加するのである。
すなわち、ライン102からの硫酸添加により、海水中
のアルカリ度(Alk )  = HCO3−+200
3”−+ OH−−H+が CO,”−+ H”  (硫酸)  −*  HCO3
−HCO3−+H”  (硫酸) → co、’ + 
H2Oのように反応して、炭酸ガスとして脱ガスされ、
ライン104からのアルカリ全屈塩添加により、海水中
のカルシウム分が該アルカリ金属塩と反応してカルシウ
ム塩(例えば、リン酸カルシウム、水酸アパタイト)と
して析出されるのである0 なお、アルカリ金稿塩としては、リン酸ナトリウム、リ
ン酸カリウム、フン化ナトリウム、フン化カリウム、シ
ュウ酸ナトリウム、シュウ酸カリウム、硫化ナトリウム
、硫化カリウム等が使用され、またライン102からは
上記硫酸の他に塩酸、その他の強酸が添加される。
また、第1図の70−では脱ガスを最終段脱気方式とし
て示したが、充填塔方式とすることもできる。
以上は、ブラインの加熱温度140℃、濃縮度2の場合
で説明したが、本発明方法は、これらに限定されるもの
ではなく、本発明方法の思想を逸脱しない範囲で適用で
きるものであることはいうまでもない。
実施例 第1図に示すフローに沿って、表1に示1−条件で実施
した。結果も、表1中に合わせて示す。
表   1 なお、固液分離装置6では410 ppm asCaC
O3(= + 64 ppm )のカルシウムがリン酸
カルシウムとして分離除去され、また放熱部6からライ
ン105へ抜出される濃縮された循環プラインはカルシ
ウム分477ppm、アルカリ&95.5ppm as
 0aO03であり、該循環プラインと2イ/16から
の脱アルカリ、脱カルシウムされた補給海水との混合液
(すなわちプラインヒータ1へ供給される液Jはカルシ
ウム分398ppmxアルカリ度79.6 ppm a
scac03のスケール析出のない良好な水質となって
いた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施態様例を示すフローシート
である。 復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 補給海水に酸を添加してこれを脱炭酸塔に導入し、炭酸
    ガス金脱ガスし、次に該脱ガス後、該補給海水にアルカ
    リ金属塩を添加し、これ全固液分離装置に導入し、該補
    給海水中に含有するカルシウム全沈澱分離除去した後、
    該補給海水を蒸発型海水淡水化装置に供給すること全特
    徴とする蒸発型海水淡水化装置のスケール析出防止法。
JP57212778A 1982-12-06 1982-12-06 蒸発型海水淡水化装置のスケ−ル防止法 Pending JPS59102492A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4956157A (en) * 1989-02-20 1990-09-11 Atsushi Nasu Process for separating salts in seawater
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