用以減少催化海水脫氧單元的結(jié)垢的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及用以減少催化海水脫氧單元的結(jié)垢的系統(tǒng)以及方法。具體來說，本發(fā)明涉及使用納濾膜系統(tǒng)或反滲透膜系統(tǒng)以便在脫氧進行之前去除經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分的系統(tǒng)以及方法，該經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分來自海水導(dǎo)致發(fā)生結(jié)垢。本發(fā)明還涉及使用微濾或超濾以便在脫氧進行之前去除有機成分的系統(tǒng)以及方法，該有機成分來自海水導(dǎo)致發(fā)生結(jié)垢。
[0002]基于催化劑床的海水脫氧單元通過使經(jīng)溶解氧氣與氫氣發(fā)生反應(yīng)來從海水去除經(jīng)溶解氧氣。此反應(yīng)在催化劑床的開放區(qū)域上進行。然而，海水內(nèi)的某些經(jīng)溶解無機鹽可以通過從溶液沉淀且在該床上形成沉積物而使催化劑床結(jié)垢。這些被稱為水垢的沉積物減少了在可以進行脫氧反應(yīng)的床上的開放區(qū)域的量。海水中的有機成分中的一些也可能聚集在催化劑上，從而進一步減少了該床的反應(yīng)區(qū)域。因此，脫氧單元的處理能力降低，催化脫氧系統(tǒng)必須更頻繁地離線以用于清潔，并且催化劑使用壽命減少。
[0003]多介質(zhì)過濾或筒式過濾器都不能夠去除來自海水導(dǎo)致發(fā)生結(jié)垢的成分的全部。去除結(jié)垢的典型的方式是使系統(tǒng)離線并且用一種或多種化學(xué)清潔劑洗滌催化劑。檸檬酸通常用于水垢，而次氯酸鈉可以用于控制有機成分。然而，使用次氯酸鈉還導(dǎo)致氯氣的產(chǎn)生，氯氣像氧氣一樣與供應(yīng)到脫氧單元中的氫氣發(fā)生反應(yīng)。因此，需要更多的氫氣以及更大的催化劑體積來實現(xiàn)相同水平的氧氣去除。氫氧化鈉或殺生物劑等其它化學(xué)清潔劑也可以用于從催化劑去除有機成分。然而，使用任何化學(xué)清潔劑都增加化學(xué)消耗、操作成本以及系統(tǒng)停工時間。在化學(xué)處理操作、儲存操作以及處置操作、特別地在離岸操作中可能出現(xiàn)其它問題。另外，因為試劑不能始終去除水垢以及有機成分的全部，所以催化劑不可能完全再生。在催化劑上結(jié)垢的量還隨時間推移而增加。為了補償用于結(jié)垢的催化劑損耗，催化脫氧系統(tǒng)可以經(jīng)設(shè)計以具有比所需用于待處理的水的數(shù)量以及質(zhì)量更多的催化劑?；蛘撸梢愿l繁地更換催化劑。這兩種選擇方案都導(dǎo)致了操作上的挑戰(zhàn)、處理效率降低以及成本增加。
[0004]因此，需要可以在海水進入脫氧單元之前從海水去除無機以及有機結(jié)垢的主要組分的系統(tǒng)以及方法。這些系統(tǒng)以及方法將基本上消除催化劑的水垢以及有機結(jié)垢，從而形成脫氧單元更長的運行時間以及更加可靠的操作。其它優(yōu)點包含增加催化劑使用壽命、減少催化劑體積連同在處理容器大小以及成本上的對應(yīng)減少、以及減少化學(xué)清潔劑的消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結(jié)垢的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含具有多個可選擇性滲透膜的過濾系統(tǒng)，所述可選擇性滲透膜經(jīng)布置以接觸未經(jīng)處理海水供給。所述未經(jīng)處理海水供給穿過可選擇性滲透膜以提供由海水供給的一部分組成的膜滲透物，經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分等污染物已經(jīng)從所述一部分去除。所述系統(tǒng)還包含接收所述膜滲透物的基于催化劑床的脫氧單元。所述過濾系統(tǒng)可以是納濾膜系統(tǒng)、微濾膜系統(tǒng)、超濾膜系統(tǒng)或反滲透膜系統(tǒng)。所述過濾系統(tǒng)可以具有一級或兩級。
[0006]一種用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結(jié)垢的方法包含以下步驟:提供具有多個可選擇性滲透膜的過濾系統(tǒng)，所述可選擇性滲透膜經(jīng)布置以接觸未經(jīng)處理海水供給；使所述未經(jīng)處理海水供給的一部分穿過所述可選擇性滲透膜以產(chǎn)生膜滲透物，污染物已經(jīng)從所述膜滲透物去除；并且將所述膜滲透物導(dǎo)引到基于催化劑床的脫氧單元。所述過濾系統(tǒng)可以是納濾膜系統(tǒng)、微濾膜系統(tǒng)、超濾膜系統(tǒng)或反滲透膜系統(tǒng)，并且所述污染物可以是經(jīng)溶解無機鹽和/或有機成分。所述過濾系統(tǒng)可以具有一級或兩級。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結(jié)垢的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。圖1中的過濾系統(tǒng)是兩級納濾膜系統(tǒng)。
[0008]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結(jié)垢的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。圖2中的過濾系統(tǒng)是單級反滲透膜系統(tǒng)。
[0009]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明用于減少基于催化床的脫氧單元的有機結(jié)垢的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。圖3中的過濾系統(tǒng)是單級微濾膜系統(tǒng)或超濾膜系統(tǒng)。
[0010]圖式以及【具體實施方式】中使用的元件以及元件編號
[0011]10過濾系統(tǒng)
[0012]20兩級納濾膜系統(tǒng)
[0013]30基于催化劑床的脫氧單元
[0014]40未經(jīng)處理海水供給
[0015]50第一級納濾膜單元
[0016]60第一級納濾膜單元
[0017]70膜滲透物
[0018]80膜廢棄物
[0019]90膜滲透物
[0020]95來自第一級的組合膜滲透物流
[0021]98來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流
[0022]100膜廢棄物
[0023]105組合膜廢棄物流
[0024]110第二級納濾膜單元
[0025]120膜滲透物
[0026]130經(jīng)濃縮膜廢棄物
[0027]140氫氣供應(yīng)
[0028]150組合膜滲透物以及氫氣流
[0029]160經(jīng)脫氧海水產(chǎn)物
[0030]165過濾系統(tǒng)
[0031]170單級反滲透膜系統(tǒng)
[0032]180反滲透膜單元
[0033]190反滲透膜單元
[0034]200膜滲透物
[0035]210膜廢棄物
[0036]220膜滲透物
[0037]225組合膜滲透物流
[0038]230膜廢棄物
[0039]240經(jīng)濃縮膜廢棄物
[0040]250組合膜滲透物以及氫氣流
[0041]255過濾系統(tǒng)
[0042]260微濾系統(tǒng)或超濾系統(tǒng)
[0043]265膜滲透物
[0044]270靜態(tài)混合器
[0045]275組合膜滲透物以及氫氣流
[0046]280反洗水流
[0047]285反洗水供應(yīng)
[0048]290反洗到水中的排出裝置
[0049]295壓縮空氣流
[0050]300空氣沖洗供應(yīng)
【具體實施方式】
[0051]根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的系統(tǒng)以及方法在未經(jīng)處理海水供給進入基于催化床的脫氧單元之前從未經(jīng)處理海水供給去除經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分等污染物，以便減少脫氧單元的結(jié)垢。污染物被發(fā)送到處置處。該系統(tǒng)可以由納濾膜系統(tǒng)、微濾膜系統(tǒng)、超濾膜系統(tǒng)或反滲透膜系統(tǒng)組成。每個膜系統(tǒng)可以具有一級或多級。
[0052]首先參考圖1，過濾系統(tǒng)10的優(yōu)選實施例包含兩級納濾膜系統(tǒng)20。含有經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分的未經(jīng)處理海水供給40被引導(dǎo)到兩個第一級納濾膜單元50、60中的一個。盡管圖1中示出兩個膜單元，但第一級膜單元的數(shù)目可以隨待處理的未經(jīng)處理海水的數(shù)量以及質(zhì)量、可用空間的量以及其它因素而改變。每個第一級納濾膜單元50、60含有接觸未經(jīng)處理海水供給的多個可選擇性滲透膜。未經(jīng)處理海水供給的一部分穿過該膜，形成膜滲透物70、90，該膜滲透物70、90大體上不含經(jīng)溶解無機鹽，該經(jīng)溶解無機鹽是造成有機結(jié)垢的水垢以及有機成分的主要成分。來自第一級納濾膜單元50、60的膜滲透物70、90的流經(jīng)混合以形成組合膜滲透物流95。剩余的未經(jīng)處理海水供給被濃縮成膜廢棄物80、100的流，該剩余的未經(jīng)處理海水供給含有經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分，該經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分太大以至于不能穿過膜。
[0053]來自第一級納濾膜單元50、60的膜廢棄物80、100的流經(jīng)混合以形成組合膜廢棄物流105且被導(dǎo)引到第二級納濾膜單元110。圖1示出了單一第二級膜單元。然而，第二級中的膜單元的數(shù)目可以隨待處理的未經(jīng)處理海水的數(shù)量以及質(zhì)量、可用空間的量以及其它因素而改變。此納濾膜單元110還含有多個可選擇性滲透膜。這些膜接觸組合膜廢棄物流105并且允許該流的一部分穿過該膜，從而形成膜滲透物120，該膜滲透物120大體上不含經(jīng)溶解無機鹽，該經(jīng)溶解無機鹽是造成有機結(jié)垢的水垢以及有機成分的主要成分。剩余的未經(jīng)處理海水供給形成可以發(fā)送到處置處的經(jīng)濃縮膜廢棄物130的流，該剩余的未經(jīng)處理海水供給含有經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分，該經(jīng)溶解無機鹽以及有機成分太大以至于不能穿過膜。
[0054]來自第二級納濾膜單元110的膜滲透物120的流可以與來自第一級納濾膜單元50,60的組合膜滲透物流95混合以形成來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流98。來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流98隨后與來自氫氣供應(yīng)140的氫氣混合以形成組合膜滲透物以及氫氣流150，該組合膜滲透物以及氫氣流150被供應(yīng)到基于催化劑床的脫氧單元30?；诖呋瘎┐驳拿撗鯁卧?0通過使經(jīng)溶解氧氣與氫氣反應(yīng)來從海水去除經(jīng)溶解氧氣，從而產(chǎn)生經(jīng)脫氧海水產(chǎn)物160。
[0055]盡管圖1描繪了兩級系統(tǒng)，但過濾膜系統(tǒng)中的級的數(shù)目可以根據(jù)待脫氧的未經(jīng)處理海水的特征、可用空間的量、處理未經(jīng)處理海水所必須用的速率以及其它因素而改變。在單級系統(tǒng)中，未經(jīng)處理海水供給可以進入一個過濾膜單元或并行操作的多個過濾膜單元。來自每個膜單