JPS603841B2 - 塩水の脱塩装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は不混和性の冷煤による冷凍方法によって不純
の水の不純物含有物を分離するのに使用されるプラント
に関する。

前記冷凍方法は、処理すべき不純の水の中で不混和性の
冷煤を沸騰させる工程、形成された氷結晶を分離する工
程及び許容できる低い無機塩濃度にまで精製された水を
生成するために氷結晶を融解する工程から成る。前記冷
凍方法のためのプラントは多数のプラント構成要素から
成り、各々の構成要素は１つ或いはそれ以上の処理工程
を行ない、従って１つの構成要素と次の構成要素との間
に処理材料を移送する対策がなされなければならない。
資本費用を下げるために、設計者の注意はプラントの一
体的構造の成形に向けられており、そこで隙直されたプ
ラント構成要素間に処理流体を尊びく必要を避け、しか
も同時に断熱問題を軽減している。しかしながら、この
一体的な着想は、これまでのところ、プラント構成要素
のうちの１方又は他方の作動効率を全体の性能の損失に
対してある程度まで妥協することないこは達成これなか
つた。これはこの種のプラントに於いては従釆の設計の
プラント構成要素の外形とプラントがとりうる最終的外
形に制限を与えるような構成要素の効率的な機能との間
には一定の関係があるから、一定化する意欲を失なわれ
る。この発明は、作動効率に関してほとんど或は全く悪
影響を及ぼさない一体のプラントを提供することである
。

今、不混和性の冷煤による冷凍分離プラントの特定のプ
ラント構成要素を考慮すると、これら構成要素は、処理
すべき液体中で液体冷煤を沸騰させることによって液体
中に氷結晶を形成する結晶器、詰った氷結晶から氷コラ
ムを形成する洗浄コラム、冷煤蒸気を凝縮し且つ氷コラ
ムの頂部から削り取られた氷を融解する融解器／凝縮器
、並びに凝縮された冷媒を生成水から分離し且つ下に位
置する水の頂部から流出させるデカンターから成る。

かくして、洗浄コラムと融解器／凝縮器は高さが合理的
に一致するような垂直方向に向いたプラント構成要素で
あるのに対して、結晶器は高さに関して厳密に制限され
なければならない。実際に、深すぎると、結晶器の流体
流量により、非常に低い冷嬢入口圧力を使用しない限り
、不純な液体の静水頭のために、不純な液体中に注入す
るとき二次冷媒液体を蒸発させることができない。また
、デカンターは水平軸線の方に向いており、その結果流
体は速度を失ない、分離し、そして密度の低い液体をう
まく分離することができる。この発明によれば、不混和
性の袷媒による冷凍方法によって不純な水の不純含有物
を減少させるプラントは、水中で不混和性の冷媒を沸騰
させることによって氷結晶を生成する結晶器構成要素を
含んでおり、該結晶器構成要素は複数の層の形をなし、
その結果結晶器要素の全局さが垂直方向の輪郭形状に向
いているプラント構成要素の全高ごと一致し、これによ
ってプラント構成要素を一定の輪郭の単一容器内で一体
化することができる。結晶器形状の改良によって結晶器
が不純な水の中で不混和性の冷煤を沸騰させることによ
って氷結晶スラリーを生成する多数の層の形成をなした
冷凍部分と、同伴した冷媒を氷結晶から分離する遊離部
分とからなるプラント構造の有利な細分割が図れる。各
々の層はほぼ水平方向に延びる無端環状通路から成り、
通路の隔層した部分に処理液体入口、冷煤ガス入口、氷
スラリ出口を配置して不純な液体を前記通路に沿って循
環させることができる。結晶器を層に細分割することに
よって、重なり合った環状通路がダクトや配管を収容す
るための中央導管を取り囲むことができるようにする。
好ましくは、中央導管はその基部が、プラントの補助装
置を収容する外側環状部の一端部に中央導管を相互に連
結する一本或いはそれ以上の半径方向導管と蓮適する。
配管はこれらの相互に連結用の半径方向導管の一部を占
める。遊離部分は、環状通路の下で、環状通路と同軸の
螺旋トレイから成る。

単一容器は、一体のプラントの断熱格納部として役に立
ち、しかも直立の円筒体を有し、この円筒体はこれと同
軸に延びる中央ダクトを形成している構造上複数の重な
り合った環状通路として多層式結晶器を収容し、容器は
洗浄コラムを収容する外側環状部及び融解器／凝縮器を
収容する中間環状部を有している。

デカンターは容器の下方区域を占める。容器はスチール
で構成することができるが、しかしコンクリートを使用
することが好ましく、この場合、結晶器の冷凍部分の通
路は塊状コンクリートに芯穴として形成されるか或いは
ブロック形状のプレキャスト部材に形成される。

そのとき結晶器の遊離部分は冷凍部分の通路の下方のコ
ンクリートに形成された特定の空所に設けられる。この
発明をより良く理解することができるようにするために
、塩水の脱塩プラントに適用されたこの発明の一実施例
を、以下図面を参照した例示として説明する。第１図を
参照すると、冷凍プラントが以下の方法で単一の直立円
筒状鉄筋コンクリート容器１の中に組込まれている。結
晶器２は内側環状部の中に収容されており、洗浄器４は
外側環状部の中に配置されており、融解器／凝縮器３は
これら２つの環状部の中間の環状部に配置されている。

製品から液体冷嬢を分離するためのデカンター５は結晶
器２と融解器／凝縮器３の下に配置されている。以下で
説明するコンパクトな配列に於いて、外径が２７．４ｍ
（９０フィート）より短かく、全局ごが約１８．３凧（
６０フィート）の円筒状容器が、脱塩水の２すＭＩＧＤ
（１１．３７×１びリツトル／日）の出力を有するプラ
ントに適している。このコンパクトさは、少くとも一部
が、“かきまぜ式タンク”の形式で動作でき、洗浄器及
び融解器／凝縮器の各々の高さに相当する高さに作られ
た結晶器を設けることに起因し、結晶器は、引込処理用
配管に有用な中央軸線のガスダクト７を構成する。

多数の半径方向アクセスダクト８はダクト７の底部と連
絡し、そして洗浄器４の下の環状部６に通じている。第
２図を参照すると、通常水平な形になりがちである結晶
器２が、垂直環状部に鉄まるようにどのように構成され
ているかが図示されている。

図示されているように、円筒状容器１は鉄筋コンクリー
トであり、そして大部分のコンクリートと−体のコンク
リート壁９によって形成された鞠方向中央ダクト７を有
しており、そのコンクリート壁９の中に３層に形成され
た別々の水平通路２ａが結晶器の冷凍部分を形成する。
各々の層は一対の同Ｄの水平トラック（第３図）から成
り、トラックは塩水の循環する無端通路を形成するよう
に符号２ｂの位置で連絡しており、塩水は液体冷媒、本
例ではブタンの沸騰によって冷却される。各々の通路２
ａは、その基部に液体ブタン入口２ｃ、上部近くに蒸気
出口２ｄを有し、更に通路の接線方向の塩水入口２ｅ及
び氷／塩水スラリ出口２ｆを有している。ブタン蒸気は
中央ダクト７に直接放出されるが、その他の出口／入口
にはダクト７内を延びるパイプが配される。ダクト７か
らの蒸気は半径方向ダクト８の１つを経て−次コンブレ
ッサ２７ａに引き取られる。結晶器の遊離部分は通路２
ａの最も下層の下の空所に収容され、出口２ｆからの氷
／塩水スラリを受ける。

この遊離部分は３つの平行な流れ通路を構成するように
ダクト７のまわりに出発点が３つの螺旋として配置され
た３つの螺旋トレイ１０から成り、こられの通路内で氷
結晶が成長し、そしてブタン蒸気がスラリーから遊離す
る。原料塩水は３つの別々の供給パイプ（これらの供給
パイプのうちの１つは番号１１で示されている）を通し
て各々の塩水入口２ｅに至るまでポンプで圧送され、且
つ共通の垂直平面に横たわるように配置された分岐パイ
プ１２を経て別々の層の各々に平行に供給される。液体
ブタンは、パイプ１３のような各層毎に一つある３つの
パイプを通してポンプで圧送され、入口２ｃと通じてい
るリング本管１４へ送られる。更に、各々の層からのス
ラリ−用の出口２ｆは共通の垂直平面に横たわっおり、
出口パイプ（そのうちの１つだけを番号１５で示す）は
、この形状に適合するように丸く曲げられている。トレ
イ１０からの流出物はスラリー状の氷と塩水の混合物で
ある。

各々の３つのトレイ１０からのパイプ１５ａのようなパ
イプがスラリーポンプ１６に通じる。スラリーポンプ１
６はスラリーを洗浄器４へ圧送する。洗浄器は、従来周
知の構造体でありそして第３回のィンタナショナル・シ
ンポジウムでの議事録である“海水から得る淡水”１９
７０年Ｖｏ１３ページ５１〜５９に記載された構造と同
様である。従って、ここでは垂直方向に隔直された水平
な一対の環状壁１９ａと１９ｂとの間に形成された環状
入口充満チャンバ１９がポンプ１６からのスラリを受け
入れるということにとどめておくことにする。下方壁１
９ｂは細長い垂直なドレインチューブ２０の基部を支持
しており、ドレィンチューブ２０は上端部が閉鎖され、
上端部に向って、チューブ壁は塩水用ドレィンスクリー
ンを形成する小孔を備えている。チューブ２０は、間隙
２１をもって上部壁１９ａの孔を貫通し、半径方向フィ
ン（図示せず）によって心出しされている。壁１９ｂの
下で、チューブ２０は降水管２３に通じるへッダーパイ
プ２２と運通している。降水管２３は氷結晶から洗い落
とされた塩水を、パイプ１１を経て再循環させるために
塩水ポンプ２４の入口へ導び〈。補給塩水が供給管２５
から加えられる。理解されるように、塩水／氷の混合物
は壁１９ａの上方の環状スペース１７内を上昇し、氷は
多孔性固体の形で環状コラムとして詰まり、そして塩水
はこのコラムを通って上向きに流れ、最後にはドレィン
チューブ２０の小孔を通って流れ出る。それから、塩水
はチューブ２０のボアを通ってへツダーパイプ２２に流
れ込む。環状スクレーパブレード組立体を形成する多数
の同一平面のスクレーパブレード２６が環状スペース１
７の上方に取付けられており、環状スクレーパブレード
組立体の機能は外側環状都内の洗浄器４の頂部から氷を
収穫しそしてその氷を融解器／凝縮器３の上方で中間の
環状部に配置された上方の環状室３１へ移動させること
である。融解させるための大きな表面積を作るために、
中間環状部の大部分を占める融解器／凝縮器３はサドル
形状の小さなプラスチック製加工品で満されている。容
器の外側の一次コンブレッサ２７ａからのブタン蒸気は
、中央ダクト７から隔絶されかつプラスチックで内張り
された環状ダクト２９と相互に連結されている半径方向
ダクト８の一つの半径方向外方部分へ送出される。環状
ダクト２９は、融解器／凝縮器３と洗浄器４とを分離す
る仕切壁の下方部丙で上方に延び、そして環状ダクト２
９の上端部は仕切壁を通って融解器／凝縮器３に通じて
いる。融解器／凝縮器の上方の上方環状室３１に於いて
、氷はパイプ３１ａ（第２図参照）から送出される生成
水と混合され、その結果氷は生成水との混合によって再
びスラリーにされ、室３１の全断面にわたって均一に分
布するに充分な液体のスラリーを形成する。再び作られ
たスラリーは、降下管を下方に流れてトレイ３０１こよ
って分配され、次いでブタン蒸気と共に融解器／凝縮器
３内の上述したプラスチック加工品上を流れ、融解器／
凝縮器内でスラリーは融解しそしてブタンは凝縮する。
その結果、脱塩された生成水とブタン液体との混合物は
出口３２を通って、床から直立した円形壁３３をもつ環
状デカンター５の中へはいる。デカンター５内での流体
の循環流れにより密度の低い液体ブタンが上昇して密度
の高い水の上に上層を形成する。その結果ブタンは壁３
３を越えて内側容積３４の中へ流れ込み、それ故にブタ
ンはいま生成水から分離されて二次ブタンポンプ２７ｂ
に通じる出口パイプ３５を通って引出される。他方、生
成水はデカンターから降水管３６を通って生成水本管３
７に流れ込む。デカンター５から液体として送出された
ブタンは結晶器で再度使用するためにポンプ２７ｂによ
ってパイプ１３へ圧送される。スクレーパブレード組立
体は６個の螺旋ブレード２６から成る。共通のキャリッ
ジ４０によって支持されるブレードは円形レール４２上
を走行する円錐ホイール４１を有している。一連の反動
板４３はキャリッジ４０の上部に取付けられており、反
動板４３は容器１のルーフの下側に隔直して支持された
りニアモータのスター夕４４に関してアーマチヤとして
働く。モータには容器の外側の電源Ｓから容器の屋根を
密封的に貫通するケーブル４６を介して電力が供ｖ給さ
れる。反動板へのりニア駆動は、トラックとスクレーパ
ブレードキャリジの大きい直径によって、可能である。

リニアモータの使用によって、回転モータを容器の中心
に支持する必要が回避され、しかもモータ駆動用の回転
シールを設ける必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は塩水から塩分を除去するプラントの諸要素が単
一円筒状容器の中にいかにして組込まれているかを図示
する構成図、第２図は好ましい実施例についての概略図
、第３図は第２図の線ｍ−皿こ於ける断面図、並びに第
４図は前記プラントの内部を図示するために一部分を削
除した前記プラントについての斜視図である。 ２・・・・・・結晶器、３・・・・・・融解器／凝縮器
、４・・・・・・洗浄器、７，８・・・・・・ダクト、
２６・・・・・・スクレーパブレード。 〆７Ｚ乙〆 〃広〆 Ｆスね．タ′ 行ね〆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１段で不純な水の中で不混和性冷媒を沸騰させ、
   第２段で蒸気を分離することによって不純な水の中に氷
   結晶を生成するための２段結晶器と、洗浄器と、融解器
   ／凝縮器と、を有する不混和性の冷媒による冷凍工程に
   よって不純な水の不純含有物を減少させるプラントにお
   いて、結晶器の第１段は多数の層の通路として構成され
   かつ各層を構成する通路の中の不純な水に冷媒を導入す
   るための装置と、氷結晶スラリーを第１段から、蒸気の
   分離を行なう第２段へ導く導管装置と、を有しているこ
   とを特徴とする装置。