本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，屬于水合物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。水合物反應(yīng)器內(nèi)部合理布置多孔介質(zhì)，水合物生成條件為氣過(guò)飽和，分解條件主要是降壓分解，智能排水部分根據(jù)流量和鹽度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度和流向。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)使用，滿足大規(guī)模資源化利用二氧化碳的需要；采用兩級(jí)換熱器預(yù)冷，減少冷量損耗，提高能量利用率；水合物生成過(guò)程通過(guò)氣體鼓泡法提高反應(yīng)速率，恒壓進(jìn)氣保證較高水合物產(chǎn)量；排放物為常溫濃縮后海水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；淡水自動(dòng)檢測(cè)分離，各部分間歇式周期性工作，優(yōu)化運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能集中緊湊，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定可靠，成本低廉，節(jié)能環(huán)保。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供了一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，屬于水合物應(yīng)用
。水合物反應(yīng)器內(nèi)部合理布置多孔介質(zhì)，水合物生成條件為氣過(guò)飽和，分解條件主要是降壓分解，智能排水部分根據(jù)流量和鹽度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度和流向。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)使用，滿足大規(guī)模資源化利用二氧化碳的需要；采用兩級(jí)換熱器預(yù)冷，減少冷量損耗，提高能量利用率；水合物生成過(guò)程通過(guò)氣體鼓泡法提高反應(yīng)速率，恒壓進(jìn)氣保證較高水合物產(chǎn)量；排放物為常溫濃縮后海水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；淡水自動(dòng)檢測(cè)分離，各部分間歇式周期性工作，優(yōu)化運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能集中緊湊，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定可靠，成本低廉，節(jié)能環(huán)保。【專利說(shuō)明】一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置
本專利技術(shù)屬于水合物應(yīng)用
，涉及一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，由于淡水資源的缺乏，世界上許多國(guó)家都在進(jìn)行海水淡化技術(shù)的應(yīng)用研宄，中國(guó)在海水淡化領(lǐng)域也取得了許多技術(shù)成果。目前，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了幾種應(yīng)用水合物法進(jìn)行海水淡化的方法，有基于壓縮制冷循環(huán)的，也有基于二氧化碳捕集與海水淡化聯(lián)合的，但它們的系統(tǒng)冗余且相對(duì)比較復(fù)雜，能耗上仍然具有降低的潛力。基于二氧化碳水合物法的基本原理是利用二氧化碳水合劑生成水合物，由于排鹽效應(yīng)，海水中的鈉、鎂、氯等離子無(wú)法進(jìn)入水合物晶格，會(huì)一直留存在溶液中，因此單獨(dú)將水合物進(jìn)行分解，即可得到淡水。二氧化碳捕集技術(shù)應(yīng)用的很多，而封存技術(shù)應(yīng)用的卻很少，使用二氧化碳作為水合劑，一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，這同樣是一種資源化利用形式。目前，在已公開的專利文獻(xiàn)和研宄成果中，水合物法海水淡化技術(shù)中，產(chǎn)量和效率仍受水合物生成狀況的限制，本專利技術(shù)采用更為簡(jiǎn)便有效方案實(shí)現(xiàn)淡水產(chǎn)率和能量利用效率的提高。 本專利技術(shù)擬提供一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，其目的是采用更為便利有效的方案進(jìn)行海水淡化，提高能量利用效率和淡水產(chǎn)量，同時(shí)二氧化碳循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的資源化利用，有效降低大氣中二氧化碳含量，可最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海水淡化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，其目的是采用更為便利有效的方案進(jìn)行海水淡化，自動(dòng)檢測(cè)淡化效果并智能分離淡水，提高能量利用效率和淡水產(chǎn)量，同時(shí)二氧化碳循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的資源化利用。 本專利技術(shù)核心是水合物反應(yīng)器，其內(nèi)部空間合理布置多孔介質(zhì)，水合物生成條件為氣過(guò)飽和狀態(tài)，水合物分解條件是降壓分解，水合劑0)2循環(huán)使用。使用兩級(jí)換熱器預(yù)冷進(jìn)入水合物反應(yīng)器的海水，減少冷量耗散，提高能量利用率。 一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，該裝置包括反應(yīng)器本體部分、海水進(jìn)料預(yù)冷部分、反應(yīng)器溫度控制部分、二氧化碳循環(huán)控制部分和智能排水部分； 反應(yīng)器本體部分與其他四個(gè)部分均直接相連，反應(yīng)器本體上部的進(jìn)水口與海水預(yù)冷部分連通，反應(yīng)器本體外圈的夾層與反應(yīng)器溫度控制部分相連，通過(guò)其前后的進(jìn)氣聯(lián)箱、排氣聯(lián)箱與二氧化碳循環(huán)控制部分連接，反應(yīng)器本體底部的排水口與智能排水部分相通。 反應(yīng)器本體部分提供水合物生成和分解環(huán)境，包括進(jìn)水噴灑裝置、多孔介質(zhì)管束、細(xì)孔濾網(wǎng)和出水口。反應(yīng)器本體的頂部是噴灑裝置，海水由其上部進(jìn)水口進(jìn)入，通過(guò)噴灑裝置海水可以快速均勻進(jìn)入反應(yīng)器中；底部設(shè)置一個(gè)排水口，自帶過(guò)濾裝置，防止水合物固體流出。反應(yīng)器本體的中間的大部分空間，均勻布置前后排布、方形錯(cuò)列的多孔介質(zhì)管束，用于填充促進(jìn)水合物生成的多孔介質(zhì)，管束使用微孔耐壓耐腐蝕硬質(zhì)材料，兩端用帶致密材料的堵頭封閉，只允許氣體通過(guò)，堵頭可自由拆卸充填多孔介質(zhì)；每層多孔介質(zhì)管束下方都緊接著布置一層細(xì)孔濾網(wǎng)，將水合物逐層留住，防止水合物沉聚在底部，阻塞排水口影響分離效果。 海水進(jìn)料預(yù)冷部分包括海水澄清池、抽水泵、第一級(jí)容積式換熱器和第二級(jí)容積式換熱器。海水澄清池與抽水泵經(jīng)過(guò)閘閥相連，抽水泵直接連通第一級(jí)容積式換熱器的器管，第一級(jí)容積式換熱器與第二級(jí)容積式換熱器相通，第二級(jí)容積式換熱器水平位置高于反應(yīng)器本體噴灑裝置的進(jìn)水口，并通過(guò)蝶形閥將第二級(jí)容積式換熱器的出口與反應(yīng)器本體噴灑裝置的進(jìn)水口連接。海水澄清池用于存儲(chǔ)預(yù)處理過(guò)雜質(zhì)的海水，帶有過(guò)濾器的抽水泵可將海水從海水澄清池直接抽送到第二級(jí)容積式換熱器的器池內(nèi)。第一級(jí)容積式換熱器器池內(nèi)用暫存的低溫濃海水做冷質(zhì)，海水流經(jīng)第一級(jí)容積式換熱器器管被初步預(yù)冷，然后進(jìn)入第二級(jí)容積式換熱器器池中暫存，進(jìn)一步被預(yù)冷后充入反應(yīng)器中，第二級(jí)容積式換熱器器管用溫度控制循環(huán)液做冷質(zhì)，可將海水冷卻到較低溫度。 反應(yīng)器溫度控制部分包括夾層和循環(huán)制冷器。反應(yīng)器外圈的夾層包圍反應(yīng)器本體，循環(huán)液只能在夾層中流動(dòng)以控制反應(yīng)器本體溫度；循環(huán)制冷器通過(guò)管路和夾層相連，循環(huán)制冷器流出的循環(huán)液從夾層下部的入口流進(jìn)，由夾層上部的出口流出；制冷循環(huán)器出口管路設(shè)置三向閥，分別連通夾層出口、循環(huán)制冷器入口和第二級(jí)容積式換熱器入口。三向閥用于控制循環(huán)液是否流經(jīng)第二級(jí)容積式換熱器預(yù)冷海水；循環(huán)制冷器有兩種工作方式，對(duì)應(yīng)的循環(huán)液的兩種回路，方式一是循環(huán)制冷狀態(tài)，循環(huán)液不流經(jīng)第二級(jí)容積式換熱器，方式二是循環(huán)不制冷狀態(tài)，循環(huán)液流經(jīng)第二級(jí)容積式換熱器器管，完成熱交換后回到循環(huán)管路中繼續(xù)循環(huán)。 二氧化碳循環(huán)控制部分包括高壓氣源、低壓集氣罐和氣體增壓泵。高壓氣源通過(guò)減壓閥與進(jìn)氣聯(lián)箱連接；排氣聯(lián)箱通過(guò)單向閥與低壓集氣罐相連。當(dāng)海水原料充滿反應(yīng)器后，通過(guò)減壓閥將二氧化碳以恒定壓力由多孔介質(zhì)鼓泡式充進(jìn)反應(yīng)器中；水合物生成過(guò)程中保持減壓閥開啟，以保證足夠反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力，提高水合物產(chǎn)量；水合物生成后，通過(guò)單向閥排氣，進(jìn)行降壓分解，二氧化碳排入到低壓集氣罐中。低壓集氣罐與高壓氣源通過(guò)氣體增壓泵和單向閥相連，維持集氣罐低壓，保證高壓氣源氣量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)利用；另外，高壓氣源設(shè)有補(bǔ)氣口，以補(bǔ)充二氧化碳部分損失。 智能排水部分包括海水流量表、自動(dòng)鹽度計(jì)、廢液罐和淡水罐。其中，海水流量表與反應(yīng)器底部出水口相連，海水流量表通過(guò)單向閥與三向閥的進(jìn)口和自動(dòng)鹽度計(jì)連接，三向閥的兩個(gè)出口分別通向淡水出口和海水回收口 ；智能排水部分只允許流經(jīng)液體，氣體無(wú)法逃出。單向閥由海水流量表控制，開度與流量成正比，三向閥由自動(dòng)鹽度計(jì)控制，低溫廢液通入第一級(jí)容積式換熱器器池內(nèi)預(yù)冷新海水，鹽度達(dá)到淡水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)三向閥轉(zhuǎn)向淡水出口，否則一直處在海水回收口。最終常溫廢液回收到廢液罐；達(dá)標(biāo)淡水直接通入淡水罐儲(chǔ)存。 水合物反應(yīng)器本體內(nèi)接有多個(gè)溫度傳感器，進(jìn)氣聯(lián)箱和排氣聯(lián)箱均連有壓力傳感器，高壓氣源和低壓集氣罐本身均帶壓力傳感器，第一級(jí)容積式換熱器和第二級(jí)容積式換熱器自帶有溫度傳感器。 各傳感器和儀表分別通過(guò)數(shù)據(jù)線與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線與工控機(jī)相連；管路中各閥門為手/自動(dòng)閥門，均可與相應(yīng)設(shè)備聯(lián)鎖，由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 其中，水合物反應(yīng)器本體為不銹鋼加工，耐壓值多20MPa;氣體聯(lián)箱為不銹鋼加工，耐壓值多20MPa ;溫控夾層為保溫隔熱材料；容積式換熱器均為耐腐蝕不銹鋼加工，耐壓值彡20MPa ;制冷循環(huán)器控溫范圍-10-50°C ;高壓氣源為大型儲(chǔ)罐，耐壓值彡30Pa。 本專利技術(shù)的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于二氧化碳水合物法的分層式海水淡化裝置，其特征在于，該海水淡化裝置包括反應(yīng)器本體部分、海水進(jìn)料預(yù)冷部分、反應(yīng)器溫度控制部分、二氧化碳循環(huán)控制部分和智能排水部分；反應(yīng)器本體部分與其他四個(gè)部分均直接相連，反應(yīng)器本體上部的進(jìn)水口與海水預(yù)冷部分連通，反應(yīng)器本體外圈的夾層與反應(yīng)器溫度控制部分相連，反應(yīng)器本體前后的進(jìn)氣聯(lián)箱、排氣聯(lián)箱與二氧化碳循環(huán)控制部分連接，反應(yīng)器本體底部的排水口與智能排水部分相通；反應(yīng)器本體部分提供水合物生成和分解環(huán)境，包括進(jìn)水噴灑裝置、多孔介質(zhì)管束、細(xì)孔濾網(wǎng)和出水口；反應(yīng)器本體的頂部是噴灑裝置，海水由其上部進(jìn)水口進(jìn)入，通過(guò)噴灑裝置海水快速均勻進(jìn)入反應(yīng)器中；反應(yīng)器本體的底部設(shè)置排水口，自帶過(guò)濾裝置，防止水合物固體流出；反應(yīng)器本體的中間均勻布置多層前后排布、方形錯(cuò)列的多孔介質(zhì)管束，用于填充促進(jìn)水合物生成的多孔介質(zhì)，兩端用帶致密材料的堵頭封閉，只允許氣體通過(guò)，堵頭可自由拆卸充填多孔介質(zhì)；每層多孔介質(zhì)管束下方都緊接著布置一層細(xì)孔濾網(wǎng)，將水合物逐層留住，防止水合物沉聚在底部，阻塞排水口影響分離效果；海水進(jìn)料預(yù)冷部分包括海水澄清池、抽水泵、第一級(jí)容積式換熱器和第二級(jí)容積式換熱器；海水澄清池與抽水泵經(jīng)過(guò)閘閥相連，抽水泵直接連通第一級(jí)容積式換熱器的器管，第一級(jí)容積式換熱器與第二級(jí)容積式換熱器相通，第二級(jí)容積式換熱器水平位置高于反應(yīng)器本體的進(jìn)水口，并通過(guò)蝶形閥將第二級(jí)容積式換熱器的出口與反應(yīng)器本體的進(jìn)水口連接；海水澄清池用于存儲(chǔ)預(yù)處理過(guò)雜質(zhì)的海水，帶有過(guò)濾器的抽水泵將海水從海水澄清池抽送到第二級(jí)容積式換熱器的器池內(nèi)；第一級(jí)容積式換熱器器池暫存的低溫濃海水做冷質(zhì)，海水流經(jīng)第一級(jí)容積式換熱器器管被初步預(yù)冷，然后進(jìn)入第二級(jí)容積式換熱器器池中暫存，進(jìn)一步被預(yù)冷后充入反應(yīng)器中，第二級(jí)容積式換熱器器管用溫度控制循環(huán)液做冷質(zhì)，將海水冷卻到較低溫度；反應(yīng)器溫度控制部分包括夾層和循環(huán)制冷器；反應(yīng)器外圈的夾層包圍反應(yīng)器本體，循環(huán)液只能在夾層中流動(dòng)以控制反應(yīng)器本體溫度；循環(huán)制冷器通過(guò)管路和夾層相連，循環(huán)制冷器流出的循環(huán)液從夾層下部的入口流進(jìn)，從夾層上部的出口流出；制冷循環(huán)器的出口管路設(shè)置三向閥，分別連通夾層出口、循環(huán)制冷器入口和第二級(jí)容積式換熱器入口；二氧化碳循環(huán)控制部分包括高壓氣源、低壓集氣罐和氣體增壓泵；高壓氣源通過(guò)減壓閥與進(jìn)氣聯(lián)箱連接；排氣聯(lián)箱通過(guò)單向閥與低壓集氣罐相連；當(dāng)海水原料充滿反應(yīng)器后，通過(guò)減壓閥將二氧化碳以恒定壓力由多孔介質(zhì)鼓泡式充進(jìn)反應(yīng)器中；水合物生成過(guò)程中保持減壓閥開啟，以保證足夠反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力，提高水合物產(chǎn)量；水合物生成后，通過(guò)單向閥排氣，進(jìn)行降壓分解，二氧化碳排入到低壓集氣罐中；低壓集氣罐與高壓氣源通過(guò)氣體增壓泵和單向閥相連，維持集氣罐低壓，保證高壓氣源氣量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)利用；另外，高壓氣源設(shè)有補(bǔ)氣口，以補(bǔ)充二氧化碳部分損失；智能排水部分包括海水流量表、自動(dòng)鹽度計(jì)、廢液罐和淡水罐；其中，海水流量表與反應(yīng)器底部出水口相連，海水流量表通過(guò)單向閥與三向閥的進(jìn)口和自動(dòng)鹽度計(jì)連接，三向閥的兩個(gè)出口分別通向淡水出口和海水回收口；智能排水部分只允許流經(jīng)液體，氣體無(wú)法逃出；單向閥由海水流量表控制，開度與流量成正比，三向閥由自動(dòng)鹽度計(jì)控制，低溫廢液通入第一級(jí)容積式換熱器器池內(nèi)預(yù)冷新海水，鹽度達(dá)到淡水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)三向閥轉(zhuǎn)向淡水出口，否則一直處在海水回收口；最終常溫廢液回收到廢液罐；達(dá)標(biāo)淡水直接通入淡水罐儲(chǔ)存。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋永臣，楊明軍，鄭嘉男，劉瑜，趙越超，蔣蘭蘭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧;21
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