[发明专利]包括通过直接渗透来处理进料水的冷却塔运作方法

说明书

本发明涉及运作冷却塔的方法。

热交换器常用于从工业过程中除去多余的热量。典型的热交换器包括管壳式热交换器，这种热交换器具有部分地封闭在外罩或外壳内的一段管路。将携带多余热量的工业工艺流体引入所述管路，同时使例如水等冷却剂通过隔开的入口和出口流经所述外壳。水从所述工艺流体中除去多余的热量。这样，离开所述外壳的水的温度高于进入所述外壳的冷却剂的温度。将被加热的水流在冷却塔中冷却，然后将其再次引入所述外壳。由此可以连续进行除热。

大多数冷却塔中装有称为铺板(decking)的多孔填充材料。将水引入到冷却塔顶部并且使其滴落通过铺板，同时将空气吹过所述铺板，从而使部分水蒸发。蒸发导致的热量损失(蒸发冷却)降低了余下的水的温度。将经冷却的水再循环至热交换器。

随着蒸发的发生，例如溶解的固体等污染物在再循环的水中累积。由于例如生物生长、结垢、腐蚀和/或淤渣沉积，这样的污染物可能引起淤塞。可以通过从该系统中排出一部分再循环水来降低污染物水平。以这种方式进行的排水称为泄料。

为补偿系统的水量损失，将补给水引入冷却塔。已经进行了各种尝试来处理这种补给水以减少淤塞的风险。在WO 2005/120688中，例如，通过在海水与具有比海水更高的溶质浓度的氯化钠清洁溶液之间布置选择性渗透膜来生成补给水。渗透压差使水由所述膜的海水侧流过所述膜从而稀释氯化钠溶液。被稀释的该氯化钠溶液基本上不含通常存在于海水中的生物污染物，可以用抗腐蚀剂、防垢剂和防淤塞剂处理然后作为补给水用于系统。

根据本发明，提供一种运作冷却塔的方法，所述方法包括：

将进料液引入冷却塔中，

使溶剂从所述进料液中蒸发以形成浓缩液，

取出所述浓缩液的一部分作为泄料，

使所述泄料的至少一部分通过第一膜，以使所述泄料中的至少部分溶质作为浓缩的泄料溶液保留在所述第一膜的渗余物侧，

使所述浓缩的泄料溶液的至少一部分与第二膜的一侧接触，并使溶质浓度低于浓缩的泄料溶液的溶质浓度的溶液与所述第二膜的另一侧接触，使得溶剂通过直接渗透作用流过所述第二膜从而稀释所述浓缩的泄料溶液，和

将被稀释的所述泄料溶液再次引入所述冷却塔中。

在优选的实施方式中，所述方法还包括：

在源溶液与具有比所述源溶液更高的溶质浓度的吸取溶液之间布置膜，以致所述源溶液中的溶剂流过该膜而稀释所述吸取溶液，

将被稀释的所述源溶液作为所述进料液引入所述冷却塔中，

使溶剂从所述进料液中蒸发以形成浓缩的进料液，

和可选地将所述浓缩的进料液的至少一部分再次用作所述吸取溶液。

所述源溶液可以是水流。所述水流优选为含有杂质的水流，例如海水、河水、湖水、雨水、微咸水和来自工业过程流的水。合适的工业过程流可以来自例如淡化装置(例如热淡化装置和/或反渗透装置)的含盐残余物。也可以使用含水排出物，例如通常用作传统的冷却塔的补给水的那些。

具有比所述源溶液更高的溶质浓度的任何适宜的溶液都可以用作所述吸取溶液。所述吸取溶液可具有已知的组成。例如，在一个实施方式中，所述吸取溶液是通过将已知量的至少一种溶质引入已知量的溶剂中而形成。因此，所述吸取溶液可以基本上由溶解在所选溶剂(如水)中的所选溶质组成。通过以这种方式形成吸取溶液，可制得基本上清洁的溶液。因此，所述吸取溶液可具有较低浓度的可能导致冷却系统淤塞的悬浮颗粒、生物物质和/或其他成分。在优选的实施方式中，所述吸取溶液基本上不含可能导致冷却系统淤塞的悬浮颗粒、生物物质和/或其他成分。

在一个实施方式中，吸取溶液中包含例如防垢剂、缓蚀剂、抗微生物剂和/或分散剂等添加剂。通过使一部分吸取溶液再循环通过冷却系统，可以重复使用这些添加剂。优选的是，吸取溶液的主体在封闭环路中再循环，以使吸取溶液的大部分成分保留在所述环路中。因此，一旦形成吸取溶液，则可不必向该溶液中连续地添加新溶质和/或添加剂。

所述吸取溶液中的溶质(或渗透剂)优选为水溶性盐。适合的盐包括铵盐和金属盐，例如碱金属(例如，Li、Na、K)和碱土金属(例如，Mg和Ca)盐。所述盐可以是氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氮化物、磷酸盐、铝酸盐、硼酸盐、溴酸盐、碳化物、高氯酸盐、次氯酸盐、铬酸盐、氟硅酸盐、氟硅酸盐、氟硫酸盐、硅酸盐、氰化物和氰酸盐。可以使用一种以上的盐。在一个优选的实施方式中，所述第二溶液的溶质为处于水中的钾盐、镁盐或钠盐。