[发明专利]热蒸馏系统和工艺

说明书

发明领域

本发明大体上涉及工业规模可处理液体的处理，且特别地涉及处理来自工业过程的废水流。更特别地，本发明涉及通过蒸馏来自包含溶解固体的可处理液体流的液体来操作的设备和工艺。本发明的优选实施方式还采用相关的固体回收或分离工艺。

发明背景

工业制造工艺几乎无一例外地产生废液流。对于例如，仅举几个例子，涉及电力、矿物、纸、石油化学品、药物、食品处理和电子元件制造的工业的工业，情况尤其如此。从这样的工艺流出的大部分废液流是以具体的制造工艺所特有的各种杂质(和其浓缩物)为特征的废水流。例如，通过基于海水脱盐的过滤生产可饮用的水产生了以具有高浓度的各种盐为特征的废水流。

传统上，处理废水流的普遍方法是通过蒸发将固体杂质与水分离。这在工业规模上通常通过将废水流排入到大的蒸发池来实现。然而，这样做的主要缺点来自于该工艺是非常慢的事实，允许有毒杂质可以浸入土壤和/或进入地下水表的可能性。并且，在设计新的工业规模装置时，常常非常难以适应适宜地按尺寸制造的蒸发池的空间以满足工业过程的要求。

全世界许多国家已经执行符合环境关注的关于处理废水流的严格准则。所采取的一个措施是实现零液体排放(ZLD)政策以消除液体废物流或至少使其最少，且如果可能的话，回收液体(最常见的是水)用于重新使用或安全处置。

目前与ZLD相关联的技术包括通过反渗透、絮凝/凝结、基于树脂的分离技术和蒸馏以及这些技术的组合来处理废水。执行许多ZLD技术的主要问题之一涉及额外的资本支出和增加工厂占地。关于资本支出，应明白，任何ZLD系统将需要另外的能源，将这样的系统包括在现有工厂中又可能触动环境益处。

本发明设法克服已知的ZLD系统和工艺的一些缺点。

发明概述

在整个本说明书和以下权利要求中，除非上下文另外要求，否则词“包括(comprise)”和变化形式例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”将被理解为意指包括所述整数或步骤或整数或步骤的组但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。

根据本发明的第一方面，提供了一种热蒸馏系统，该热蒸馏系统包括：

用于传送可处理液体流的回路(“液体回路”)，液体从所述可处理液体流提取；

用于将可处理液体供应到所述液体回路的入口(“液体供应入口”)；

用于使所述可处理液体流通过所述液体回路循环的装置；

用于加热所述可处理液体流中的所述液体的加热装置，其被布置在所述液体回路上；和

用于冷却所述可处理液体流中的所述液体的冷却装置，其被布置在所述液体回路上，

其中所述液体回路包括被界定在所述加热装置的出口和所述冷却装置的入口之间的第一部分，和被界定在所述冷却装置的出口和所述加热装置的入口之间的第二部分，

所述系统还包括：

多个蒸馏级，每一个级包括蒸发器、冷凝器、回路(“载体回路”)和出口，所述蒸发器被布置在所述第一部分上以从所述可处理液体流汽化液体，所述冷凝器被布置在所述第二部分上以便与所述第二部分中的所述可处理液体流处于热交换关系以实现所述冷凝器中的冷凝和所述第二部分中的所述可处理液体流的加热，所述蒸发器和所述冷凝器布置在所述回路(“载体回路”)上，所述回路(“载体回路”)用于传送载气流，所述出口用于从所述冷凝器输出通过所述蒸馏级从所述可处理液体提取的液体；和

用于使所述载气通过每一个载体回路循环的装置，

其中所述级被布置成使得它们的蒸发器沿着所述第一部分以从所述加热装置至所述冷却装置的方向布置，且它们的冷凝器以相应的顺序沿着所述第二部分以从所述加热装置至所述冷却装置的方向布置。

用于使可处理液体流循环的装置将通常包括至少一个泵。同样地，用于使载气通过每一个载体回路循环的装置将通常包括至少一个泵。

在本发明的一个实施方式中，可处理液体包括水，且因此所提取的液体是水。所提取的水的性质可以是可饮用的或接近可饮用的，适合于灌溉或循环到工业过程中。

将载体回路配置成使得级中的每一种载气流在操作上独立于系统中的另一个级/每一个其他级中的载气流，非常利于优化系统的操作条件。操作独立性可以通过许多物理布局中的任一种例如物理上独立的回路和连通的嵌套回路来实现。

在本发明的优选实施方式涉及低温热蒸馏系统。特定地，优选实施方式涉及从加热装置输出的液体的温度不超过其沸点的系统。作为另外优选实施方式，本发明的系统是在环境压力下操作的低温热蒸馏系统。