SU755755A1

SU755755A1 - Способ опреснения воды1

Info

Publication number: SU755755A1
Application number: SU711714678A
Authority: SU
Inventors: Leonard F Smirnov
Original assignee: Od T I Kholodilnoj Promyshlenn
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к способам опреснения воды и может быть использовано в процессах опреснения воды ,вымораживанием. 5

Известен способ опреснения воды путем смешения воды и гидратообразующего газообразного агента с образованием кристаллогидратов и плавления кристаллогидратов с образованием пре-ю сной воды и выделения газообразного агента [1] .

Недостатком'известного способа является то обстоятельство, что для сжатия кристаллогидратной суспензии, привода насоса подачи, а также для перемешивания суспензии при гидратообраэовании все-таки расходуется электроэнергия, и таким образом опреснитель не может быть автономным.

Цель изобретения — обеспечение автономности процесса путем рекуперации тепла и повышения экономичности, плавление кристаллогидратов осуществляют в состоянии влажного пара, имею~25 щего степень сухости 0,6-0,9, а, выделенный газообразный агент подвергают адиабатическому расширению.

На чертеже изображена фазовая диаграмма зависимости давления от темпе2

ратуры для системы хлор-вода и кристаллогидратный опреснительный цикл.

Кривая А-.Б-В, представляет собой кривую упругости хлора, Г-Б-Д — гидратная кривая для пресной воды,, левее которой гидраты хлора образуются', а правее ее плавятся. В точке Б (верхней инвариантной точке) существу ют 4 фазы: жидкий хлор и вода, твердый гидрат и газообразный хлор. Пунктирная кривая Е-Ж-3 представляет гидратную кривую для соленого раствора .

В качестве гидратообразующего агента помимо хлора возможно использовать любые другие гидратообразователи, температура которых в точке Б превышает температуру окружающей среды. Хлор с давлением 4,14 бар при степени сухости, равной 0,935 (точка И) , поступает в кристаллизатор и смешивается в нем с исходной соленой водой. При перемешивании хлора и соленой воды образуются кристаллогидраты при температуре около 19°С. А — точка образования гидратов. Теплота образования частично отводится жидким хлором, кипящим непосредственно в объеме жидкой фазы (процесс И-К) при·

755755

4^вС, частично газообразным хлором и частично водой окружающей среды, охлаждающей кристаллизатор. Температура этой воды для обеспечения разности температур на теплопередачу должна быть ниже, чем температура образования гидратов, т.е. ниже 19°С. Теплоту, сброшенную в воду окружающей (среды обозначим через . Холодопро-’ изводительность процессов кипения хлора и подогрева газа незначительна и в основном вся теплота гидратообразования отводится водой окружающей среды, представляющей холодный источник.

Кристаллогидратная суспензия (смесь 15-20% по массе твердых гидратов хлора и рассола) сжимается до давления 10,35 бар. В сепарационном устройстве производится отделение и промывка гидратов от рассола. Рассол выводится из опреснителя, а промытые гидраты вследствие подвода низкопотенциального тепла горячего источника с температурой около 50°с сначала изобарически нагреваются до температуры плавления (около 34,5°С), а затем плавятся при этой температуре, образуя жидкий хлор и пресную воду. Жидкий хлор при дальнейшем подводе тепла выкипает до состояния влажного пара, имеющего степень сухости 0,6-0,9. Пресная вода выводится из опреснителя. Пары хлора направляют в турбину, в которой они адиабатически расширяются с производством внешней работы. Жидкий агент из плавителя поступает в кристаллизатор, минуя турбину. В точке И образуется влажный хлор, направляемый на рециркуляцию в кристаллизатор.

При расширении влажного пара хлора вырабатывается полезная механическая работа ?_раст которая либо не- \ посредственно через механическую передачу , либо при промежуточной выработке электроэнергии в электрогенераторе расходуется на сжатие ?_сжаткристаллогидратной суспензии. Произведенная электроэнергия потребляется и на другие собственные нужды опреснительного цикла: на подачу исходного соленого раствора при его сжатии от атмосферного давления до давления образования гидратов (} на перемешивание суспензии при гидратообразрвании (?₂ ) , а также на

'5 подачу промывочной воды ( ?_а) .

Таким образом, в результате осуществления прямого цикла вырабатывается пресная вода и производится полезная работа К » ς -ς = 1««*

·}« ί ’ г

Эта работа превышает собственные энергетические нужды опреснительно25 го цикла (см.табл.), т.е.К,>1, + Ц +1₃и опреснитель, работающий по данному способу не потребляет электроэнергии из сети и может быть полностью автономен. В этом случае для опреснения

30 соленой воды необходимо только низкопотенциальное тепло, всегда более дешевое по сравнению с электроэнергией и часто бросовое.

Пример. Расчет теплоисполь,, зующего цикла, параметры которого

³ приведены на чертеже. (Расчеты выполнены в удельных величинах, т.е. на 1 кг получаемой продуктовой пресной воды).

Величины	Результаты расчета
1	г

Количество продуктовой пресной воды

Коэффициент извлечения пресной воды

Расход пресной воды на промывку

Состав гидратов хлора

Теплота образования гидрата хлора из газа и воды &Н

Массовый состав гидратов хлора в суспензии

1 кг

60%

10% от производительности

по пресной воде

6,2 моль Н^О/моль хлора

67000кДж/кмоль хлора

15%

455755

Продолжение таблицы

Количество циркулирующего хлора

Количество циркулирующей суспензии

Принятая температура воды окружающей среды

Принятые КПД турбины и насосов

Теплоемкость гидратов

принята равной теплоемкости льда

Теплота подведенная от горячего источника при 50°С,ς Работа расширения в турбине

Работа сжатия суспензии Р ~ _ сжат

Расход энергии на подачу исходного раствора

Принятый расход энергии на перемешивание суспензии

Расход энергии на подачу промывочной воды

2

0,698 кг

12 кг

15°С (при повышении температуры среды цикл смещается в сторону более высоких давлений)

0,8

2,9 кДж/кг·град
1236	, 5 кДж
15,2	кДж·
9,32
0,65	кДж
4,31	кДж
0,25	кДж

Итого: е_с>ат + +Р₂ +е*

Е расч^^сжат ^{+ +}

Claims

Формула изобретения Способ опреснения воды путем смешения воды и гидратообразующего газообразного агента с образованием кристаллогидратов и плавления кристаллогидратов с образованием пресной воды и выделения газообразного агента, отличающийся тем, что с целы$ обеспечения автономности процесса 50 путем рекуперации тепла и повышения экономичности, плавление кристаллоги= 14,53 кДж, Г_ра1ш= ^1ь,2 кДж + V*

дратов осуществляют в состоянии влаж ного пара, имеющего степень сухости 0,6-0,9, а выделенный газообразный агент подвергают адиабатическому- рас ширенню.