專利名稱：一種低溫海水淡化工藝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)，特別是用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝方法及裝置。
背景技術(shù)：
蒸餾法海水淡化技術(shù)是一個蒸餾過程，即通過蒸餾將海水加熱蒸發(fā)出來的蒸汽冷凝，制造淡水，并同時將海水濃縮的過程。海水淡化蒸餾方法主要有多級閃蒸和多效蒸餾兩種工藝方法。其中，多級閃蒸是先利用蒸汽將海水預(yù)熱，然后逐級降壓，使海水快速蒸發(fā)而獲取淡水的海水淡化工藝。多效蒸餾是利用蒸汽在冷凝管內(nèi)冷凝使海水在冷凝管外逐級多效蒸發(fā)而獲取淡水的海水淡化工藝。目前，利用多級閃蒸方法和現(xiàn)有的多效蒸餾方法的海水淡化裝置，能耗大，從而限制了降低海水淡化的成本；此外，現(xiàn)有的蒸餾法海水淡化過程所產(chǎn)淡水用于鍋爐用除鹽水時需要進行后處理；現(xiàn)有低溫多效蒸餾的方法，操作溫度較低，不能充分利用加熱蒸汽的熱能，提高操作溫度，則將發(fā)生嚴重的結(jié)垢。低溫多效海水淡化技術(shù)是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度低于70°C的淡化技術(shù)。低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)，可利用電廠、化工廠或低溫核反應(yīng)堆提供的低品位蒸汽，將海水多次蒸發(fā)和冷凝達到較高的造水比(10左右)，特別適合于利用低位余熱的大中型海水淡化使用。 低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)生產(chǎn)的蒸餾水純度極高(鹽度< 5mg/L)，可作為鍋爐的補充用水、生產(chǎn)過程的工藝用水或者大規(guī)模的市政飲用水供水。低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)以明顯的技術(shù)優(yōu)勢及裝置組合的靈活性，使它可以利用各種形式的低位熱源。雖然低溫多效蒸餾法在技術(shù)上有許多優(yōu)點，但是鹽水蒸發(fā)溫度不能超過70°C也成了該技術(shù)進一步提高熱效率的制約因素。冷凝和蒸發(fā)過程的傳熱系數(shù)隨其操作溫度提高而提高，另外由于低溫操作時蒸汽的比容較大，使得設(shè)備的體積較大，無形中增加了設(shè)備的投入。因此，盡可能地提高低溫多效過程的操作溫度，使之達到更高的造水比，是近幾年國際海水淡化界努力解決的問題，也是我國今后海水淡化技術(shù)研究和發(fā)展的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用低品位余熱的低溫多效海水淡化工藝方法及裝置。 利用工業(yè)低品味余熱為熱源，在低溫下進行海水淡化，生產(chǎn)適合于鍋爐用除鹽水，實現(xiàn)工業(yè)余熱的再利用。強化預(yù)處理工藝，經(jīng)脫碳脫氧處理，有效地減輕和抑制污垢生長，降低腐蝕速率，提高首效溫度，充分利用熱能，增加裝置的使用壽命，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行。本發(fā)明所述的低溫海水淡化工藝方法，包括以下步驟(1)進料海水通過劑量泵加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺后，經(jīng)海水提升泵將壓力提升到0. 6MPa,進入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器采用自動反洗，設(shè)反洗水罐和反洗水泵，多介質(zhì)過濾器出水作為反洗用水；(2)多介質(zhì)過濾器過濾后的海水，先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱到43°C，加硫酸調(diào)節(jié)PH值至 4. 3，加硫酸后海水進入脫氣塔，脫除海水中的二氧化碳和溶解氧，使氧氣含量小于3ppb，二氧化碳含量小于3ppm，脫除的二氧化碳和氧氣以及與塔壓成平衡的水蒸氣通過蒸汽噴射器抽走，維持脫氣塔的真空操作；(3)脫氣塔出來的海水經(jīng)加氫氧化鈉(NaOH)、還原劑亞硫酸鈉(Na2SO3)、有機硅系消泡劑后進入微濾器，除去多介質(zhì)過濾器透過的小分子有機物質(zhì)；(4)微濾器出來的海水加入有機磷系緩蝕阻垢劑后被引入預(yù)熱器管程，海水被廢熱水加熱到72. 4°C，進入蒸發(fā)器管程的液體分布器，海水在蒸發(fā)器中吸收殼程廢熱水的熱量，進行蒸發(fā)操作；(5)蒸發(fā)出來的低溫蒸汽作為低溫多效蒸發(fā)塔的第一效熱源進入首個多效蒸發(fā)塔第一效的殼程，蒸發(fā)器下部出口的海水被打入首個多效蒸發(fā)塔的第一效管程中；(6)進入首個多效蒸發(fā)塔的海水經(jīng)液體分布器均勻分布到各蒸發(fā)管內(nèi)表面，呈薄液膜向下流動，其中部分海水由于吸收了管外蒸汽冷凝的潛熱而汽化，經(jīng)氣液分離后，這部分蒸汽進入首個多效蒸發(fā)塔第二效殼程作為熱源；被輕微濃縮的海水進入到多效蒸發(fā)器的第二效管程中受熱蒸發(fā)；產(chǎn)生的蒸汽和略微濃縮的海水分別進入第三效的殼程和管程，使海水繼續(xù)濃縮；首個多效蒸發(fā)塔第三效出口海水被引入第二個多效蒸發(fā)塔第四效管程，三效出口的二次蒸汽靠壓差進入第四效的殼程，在第二個蒸發(fā)塔的四 六效中，進一步完成海水濃縮，在第二個多效蒸發(fā)塔第六效管程出口得到濃海水排放到海水排放系統(tǒng)；在第二個多效蒸發(fā)塔第六效殼程出口得到淡水經(jīng)冷凝器冷凝后進入產(chǎn)品水罐。本發(fā)明所述的低溫海水淡化工藝方法，提供了一種高效、節(jié)能的低溫多效海水淡化工藝方法，用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水。本發(fā)明加強了預(yù)處理過程，將脫氧脫碳過程由海水淡化后處理段提至預(yù)處理段，使氧氣含量小于3ppb，二氧化碳含量小于3ppm。這樣既達到了鍋爐用除鹽水的要求，在蒸發(fā)淡化之前進行脫氣處理，還有效地減輕和抑制了污垢生長的可能。本發(fā)明低溫多效的海水淡化工藝同時減緩或抑制了海水對材料的腐蝕速率，使用材料有更多的選擇；保證了系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行；減少了有機磷系緩蝕阻垢劑的使用；提高了首效蒸發(fā)的操作溫度(72. 40C )，從而充分地利用蒸汽的熱能，提高了海水淡化裝置的熱效率，降低了海水淡化的成本。利用本發(fā)明的低溫多效海水淡化裝置進行海水淡化，可用于生產(chǎn)合格的鍋爐用除鹽水，并且避免了腐蝕、結(jié)垢和化學(xué)處理所產(chǎn)生的問題。本發(fā)明所述的低溫多效海水淡化工藝裝置包括依次連接的多介質(zhì)過濾器、脫氣塔、微濾器、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、首個多效蒸發(fā)塔、第二個多效蒸發(fā)塔、冷凝器。本發(fā)明低溫多效海水淡化工藝裝置中還包括不凝氣抽取裝置和蒸汽噴射器；冷凝器接脫氣塔出口，冷凝器的出口通過接管與蒸汽噴射器接口相連，蒸汽噴射器與首個多效蒸發(fā)塔蒸汽入口連接。工作過程中，冷凝器上方的不凝氣即會被不凝氣抽取裝置抽出。蒸汽噴射器同時保證了脫氣塔及多效蒸發(fā)塔內(nèi)的負壓狀態(tài)。經(jīng)脫氣處理后的海水引入預(yù)熱器中進行預(yù)熱，而后進入蒸發(fā)器。由于在預(yù)熱蒸發(fā)前的脫氣處理，減緩或抑制了海水對材料的腐蝕速率，使用材料有更多的選擇。本發(fā)明低溫多效海水淡化工藝裝置的關(guān)鍵設(shè)備是多效蒸發(fā)塔(見圖7)。每塔內(nèi)包括由殼程和位于殼程內(nèi)的管程4構(gòu)成的三效蒸發(fā)結(jié)構(gòu)，每效蒸發(fā)結(jié)構(gòu)中安裝有捕沫裝置3和液體分布器5。捕沫裝置可以在較大程度上去除蒸汽中的液滴，保證冷凝水的水質(zhì)，同時蒸汽的阻力損失小，從而提高淡化設(shè)備的效率。本發(fā)明所述的蒸發(fā)塔為零效蒸發(fā)塔(見圖8)由殼程、蒸發(fā)管7、捕沫裝置8和液體分布器6構(gòu)成。本發(fā)明所述的脫氣塔(見圖6)由預(yù)熱器1和填料段2構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置具有以下優(yōu)越性1.本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置中，強化了海水預(yù)處理過程，將脫氧脫碳過程由海水淡化后處理段提至預(yù)處理段。2.由于在本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置中，在蒸發(fā)淡化之前進行脫氣處理，既達到了鍋爐用除鹽水的要求，氧氣含量小于3ppb，二氧化碳含量小于3ppm，在預(yù)熱蒸發(fā)過程中，還減輕或抑制了污垢生長的可能。3.本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置中，減緩或抑制了海水對材料的腐蝕速率，使用材料有更多的選擇。4.本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置，能保證系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行。5、本發(fā)明將微濾操作置于脫氣塔之后，可以減少微濾膜反洗的頻率，延長了微濾膜的使用壽命。6.本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置中，減少了有機磷系緩蝕阻垢劑的使用。7.本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝及裝置中，提高了首效蒸發(fā)的操作溫度。


圖1是本發(fā)明用于生產(chǎn)鍋爐用除鹽水的低溫多效海水淡化工藝方法的工作流程圖。圖2是本發(fā)明海水預(yù)處理系統(tǒng)的工藝流程圖。圖3多介質(zhì)過濾器外部結(jié)構(gòu)圖示意圖。圖4多介質(zhì)過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖示意圖。圖5冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖。圖6脫氣塔示意圖。圖71-2效蒸發(fā)塔示意圖。圖8零效蒸發(fā)塔示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所述的低溫多效海水淡化工藝裝置包括依次連接的多介質(zhì)過濾器、脫氣塔、微濾器、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、首個多效蒸發(fā)塔、第二個多效蒸發(fā)塔、冷凝器構(gòu)成；第二個多效蒸發(fā)塔蒸汽出口通過接管與蒸汽噴射器接口相連，蒸汽噴射器出口與首個多效蒸發(fā)塔蒸汽入口連接。
海水總線與冷凝器連接，冷凝器分別與多介質(zhì)過濾器、第二個多效蒸發(fā)塔連接。冷凝器接脫氣塔出口，冷凝器的出口通過接管與蒸汽噴射器接口相連。多介質(zhì)過濾器與脫氣塔預(yù)熱器連接。取自海水總線的原海水先經(jīng)冷凝器換熱后，進入海水緩沖罐中，緩沖罐出來的海水被分成兩股，一股進入預(yù)處理工序，另一股直接排入海水排放系統(tǒng)中。47t/h的進料海水通過劑量泵加入PAC (聚合氯化鋁)和聚丙烯酰胺后，經(jīng)海水提升泵將壓力提升到0. 6MPa,進入多介質(zhì)過濾器O備1開)，多介質(zhì)過濾器采用自動反洗，設(shè)反洗水罐和反洗水泵，多介質(zhì)過濾器出水作為反洗用水。多介質(zhì)過濾器過濾后的海水，控制其流量穩(wěn)定在47t/h，先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱到43°C，加酸調(diào)節(jié)pH值至4. 3，加酸后海水進入脫氣塔，脫除海水中的(X)2和溶解氧。脫除的(X)2和&以及與塔壓成平衡的水蒸氣通過蒸汽噴射器抽走，以維持脫氣塔的真空操作。脫氣塔出來的海水經(jīng)加氫氧化鈉(NaOH)、還原劑亞硫酸鈉(Na2SO3)、有機硅系消泡劑后進入微濾器(1備1開)，除去多介質(zhì)過濾器透過的小分子有機物等雜質(zhì)。從微濾器出來的海水加入有機磷系緩蝕阻垢劑經(jīng)預(yù)熱后進入蒸發(fā)器，再進入多效蒸發(fā)塔。微濾器出來的海水加入有機磷系緩蝕阻垢劑后被引入預(yù)熱器管程，海水被廢熱水加熱到72. 4°C，進入蒸發(fā)器管程的液體分布器，海水在蒸發(fā)器中吸收殼程廢熱水的熱量，進行蒸發(fā)操作，蒸發(fā)出來的低溫蒸汽作為低溫多效蒸發(fā)的第一效熱源，進入首個蒸發(fā)塔第一效的殼程。蒸發(fā)器下部出口的海水被打入首個蒸發(fā)塔的第一效管程中。進入首個蒸發(fā)塔的海水經(jīng)液體分布器均勻分布到各蒸發(fā)管內(nèi)表面，呈薄液膜向下流動，其中部分海水由于吸收了管外蒸汽冷凝的潛熱而汽化。經(jīng)氣液分離后，這部分蒸汽進入首個蒸發(fā)塔第二效殼程作為熱源；被輕微濃縮的海水進入到蒸發(fā)器的第二效管程中受熱蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽和略微濃縮的海水分別進入第三效的殼程和管程，使海水繼續(xù)濃縮。首個蒸發(fā)塔第三效出口海水被引入第二個蒸發(fā)塔第四效管程。三效出口的二次蒸汽靠壓差進入第四效的殼程。在第二個蒸發(fā)塔的四 六效中，進一步完成海水濃縮。最終第二個蒸發(fā)塔第六效出口的濃海水被排放到海水排放系統(tǒng)。來自蒸發(fā)器熱源蒸汽首先進入進入到首個蒸發(fā)器的第一效殼程，在殼程冷凝，放出熱量使管內(nèi)的海水部分蒸發(fā)。冷凝得到的淡水進入首個蒸發(fā)塔的第二效殼程；首個蒸發(fā)塔的第一效管程海水被加熱產(chǎn)生二次蒸汽，經(jīng)效間捕沫器除去氣相中夾帶的霧沫后，進入首個蒸發(fā)塔的第二效殼程作為熱源，使管內(nèi)的海水部分蒸發(fā)，同時本身被冷凝成淡水，得到的淡水進入首個蒸發(fā)塔第三效殼程。首個蒸發(fā)塔的一、二和三效產(chǎn)生的淡水被送至第二個蒸發(fā)塔的第四效殼程。首個蒸發(fā)塔第三效管程產(chǎn)生的蒸汽引入到第二個蒸發(fā)塔的第四效殼程作為加熱蒸汽。同樣，在第二個蒸發(fā)塔的四 六效同樣進行多級冷凝和蒸發(fā)，最終在第二個蒸發(fā)塔的第六效得到蒸汽和產(chǎn)品淡水。淡水進入產(chǎn)品水罐，第二個蒸發(fā)塔的第六效管程產(chǎn)生的蒸汽進入冷凝器全部冷凝所得淡水一并進入產(chǎn)品水罐。本發(fā)明在預(yù)熱蒸發(fā)前進行了脫氣處理，減緩了海水對材料的腐蝕，材料的選擇更靈活。在海水溫度為70°C 75°C，溶氧量小于5ppb，添加Na2SO3的實驗條件下，運行67小時，海水對鋁黃銅的年腐蝕深度為0. 0046mm/a，而對碳鋼的年腐蝕深度為0. 0660mm/a。而沒經(jīng)過脫氣處理的海水對鋁黃銅的年腐蝕深度約為0. 045mm/a，而對碳鋼的年腐蝕深度約為0. 15mm/a。極大地減小了海水對材料的腐蝕，提高了材料的使用周期。
6
本發(fā)明的關(guān)鍵設(shè)備多效蒸發(fā)段采用雙塔、六效技術(shù)，每一個塔中有三效，每效安裝捕沫器，可以較大程度地除去蒸汽中的液滴，保證冷凝水的水質(zhì)，測得生產(chǎn)的產(chǎn)品水的電導(dǎo)小于10 μ S/cm，符合鍋爐用水的要求。同時經(jīng)過捕沫器的蒸汽壓力損失小，提高了淡化設(shè)備的效率。本發(fā)明克服了常用海水淡化首效海水的蒸發(fā)溫度低于70°C的缺點，測得首效海水的蒸發(fā)溫度提高到了 72. 4°C，提高了海水淡化裝置的熱效率。表1給出了低溫多效海水淡化效果表2給出了實施實例-大連石化500t/d低溫多效海水淡化中試裝置正常運行時的數(shù)據(jù)表1 效果數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種低溫海水淡化工藝方法，其特征在于包括以下步驟(1)進料海水通過劑量泵加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺后，經(jīng)海水提升泵將壓力提升到0. 6MPa,進入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器采用自動反洗，設(shè)反洗水罐和反洗水泵，多介質(zhì)過濾器出水作為反洗用水；(2)多介質(zhì)過濾器過濾后的海水，先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱到43°C，加酸調(diào)節(jié)pH值至4.3，加酸后海水進入脫氣塔，脫除海水中的二氧化碳和溶解氧，使氧氣含量小于3ppb，二氧化碳含量小于3ppm，脫除的二氧化碳和氧氣以及與塔壓成平衡的水蒸氣通過蒸汽噴射器抽走，維持脫氣塔的真空操作；(3)脫氣塔出來的海水經(jīng)加氫氧化鈉、還原劑亞硫酸鈉、有機硅系消泡劑后進入微濾器，除去多介質(zhì)過濾器透過的小分子有機物質(zhì)；(4)微濾器出來的海水加入有機磷系緩蝕阻垢劑后被引入預(yù)熱器管程，海水被廢熱水加熱到72. 4°C，進入蒸發(fā)器管程的液體分布器，海水在蒸發(fā)器中吸收殼程廢熱水的熱量，進行蒸發(fā)操作；(5)蒸發(fā)出來的低溫蒸汽作為低溫多效蒸發(fā)塔的第一效熱源進入首個多效蒸發(fā)塔第一效的殼程，蒸發(fā)器下部出口的海水被打入首個多效蒸發(fā)塔的第一效管程中；(6)進入首個多效蒸發(fā)塔的海水經(jīng)液體分布器均勻分布到各蒸發(fā)管內(nèi)表面，呈薄液膜向下流動，其中部分海水由于吸收了管外蒸汽冷凝的潛熱而汽化，經(jīng)氣液分離后，這部分蒸汽進入首個多效蒸發(fā)塔第二效殼程作為熱源；被輕微濃縮的海水進入到多效蒸發(fā)器的第二效管程中受熱蒸發(fā)；產(chǎn)生的蒸汽和略微濃縮的海水分別進入第三效的殼程和管程，使海水繼續(xù)濃縮；首個多效蒸發(fā)塔第三效出口海水被引入第二個多效蒸發(fā)塔第四效管程，三效出口的二次蒸汽靠壓差進入第四效的殼程，在第二個蒸發(fā)塔的四 六效中，進一步完成海水濃縮，在第二個多效蒸發(fā)塔第六效管程出口得到濃海水排放到海水排放系統(tǒng)；在第二個多效蒸發(fā)塔第六效殼程出口得到淡水經(jīng)冷凝器冷凝后進入產(chǎn)品水罐。
2.—種權(quán)利要求所述的低溫海水淡化工藝裝置，包括依次連接的多介質(zhì)過濾器、脫氣塔、微濾器、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、首個多效蒸發(fā)塔、第二個多效蒸發(fā)塔、冷凝器，其特征在于冷凝器接脫氣塔出口，冷凝器的出口通過接管與蒸汽噴射器接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫海水淡化工藝裝置，其特征在于每一多效蒸發(fā)塔是由殼程和管程構(gòu)成的三效蒸發(fā)結(jié)構(gòu)，內(nèi)置液體分布器、捕沫裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫海水淡化工藝方法及裝置；海水加聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺后進入多介質(zhì)過濾器；海水經(jīng)預(yù)熱到43℃，調(diào)節(jié)pH值至4.3，加酸后進入脫氣塔，脫除海水中的二氧化碳和溶解氧；海水經(jīng)加氫氧化鈉、還原劑亞硫酸鈉、有機硅系消泡劑后進入微濾器，除去小分子有機物質(zhì)；加入有機磷系緩蝕阻垢劑后入預(yù)熱器管程加熱到72.4℃，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)；蒸發(fā)器出口的海水入首個多效蒸發(fā)塔使海水濃縮；入第二個多效蒸發(fā)塔進一步完成海水濃縮，在第二個多效蒸發(fā)塔第六效殼程出口得到淡水經(jīng)冷凝器冷凝后進入產(chǎn)品水罐；本工藝獲鍋爐用除鹽水，氧氣含量小于3ppb，二氧化碳含量小于3ppm，在預(yù)熱蒸發(fā)過程中，還減輕或抑制了污垢生長的可能。
文檔編號C02F9/10GK102531256SQ20101062174
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者于志家, 蘭忠, 姚慶, 朱林劍, 李林, 王利, 田衛(wèi)國, 白濤, 趙宗昌, 閆萍, 閻雪峰, 馬學(xué)虎 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大連理工大學(xué)