[发明专利]气体水合物法海水淡化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海水淡化实验装置，尤其涉及一种实验室内用气体水合物法对海水进行淡化的实验装置。

背景技术

我国淡水资源量的缺乏，已经成为制约经济发展和社会进步的瓶颈。能否成功找到一条水资源补充和可持续利用的有效途径，意义重大。海水淡化技术作为一种解决淡水资源匮乏的有效手段，越来越受到沿海地方政府的广泛关注。

目前海水淡化的方法主要有蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法、离子交换法以及新兴能源海水淡化法等。蒸馏法是应用最早的淡化方法，其原理是采用加热或减压蒸馏的方法，冷凝得到二次蒸馏的蒸汽，依次蒸馏得到淡化水。其缺点是设备较复杂、蒸汽压缩机造价较高、结垢、电耗大。膜法是将海水加压、使淡水透过选择性渗透膜的淡化方法。它的缺点是对预处理的要求严格，膜的寿命较短，需定期更换，在海水温度较低的情况下需加热处理，高压压缩海水能量回收率低，增大了制水成本。核能海水淡化是利用核反应堆作为能量来源，从海水中生产淡水的方法。投入成本非常巨大，一旦发生事故，会对生态及民众造成伤害。太阳能海水淡化技术具有环保无害、直接开发、无须运输、量大长久等特点，但是该方法存在光照分散、季节性和地域性不稳定、效率较低、占地偏大等缺点。

水合物法海水淡化是根据水合物生成的排盐效应，选择合适的水合剂在一定的压力和温度条件下，同海水中的水分子生成水合物晶体，经过清洗或者过滤分离后，分解水合物即可得到纯净的淡水。分解的水合剂仍然可以循环利用，实现了节能环保。20世纪40年代，Parker提出利用水合物技术从海水中提取淡水，但是这一技术一直没有得到重视。进入21世纪后，这种方法才重新进入人们的视野。水合物法海水淡化技术的最大优点是能耗低、设备简单、紧凑；工质在水或盐水中溶解度低；无毒，价廉易得，无爆炸危险。根据计算，生产1m³淡水仅需2.64度的电能。另外，根据McCormack的研究报告，使用HCFC-141b作为海水淡化的工质，生产1m³淡水的成本在0.5美元左右，得到的淡水中固体可溶物质的含量在100ppm以下，显示了良好的应用前景。目前，国外在水合物法海水淡化技术的促进剂选择方面已有一些研究，急需研制新的技术手段来推进水合物法海水淡化产业。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种气体水合物法海水淡化实验装置，其提高了海水淡化的效率、降低了海水淡化成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括反应釜I、反应釜II，反应釜I、反应釜II皆置于水浴槽内，反应釜I通过阀门2、阀门1与储气瓶连通，反应釜II通过阀门14、阀门1与储气瓶连通；反应釜I的底端依次通过阀门3、平流泵I、阀门4、阀门7、阀门9与反应釜II连通，反应釜II的底端依次通过阀门8、平流泵II、阀门5与反应釜I连通；平流泵II通过阀门12与贮液罐连通；反应釜I、反应釜II皆在顶端设置磁力搅拌仪，反应釜I、反应釜II分别与数据采集系统连接。

本发明的装置为一套双反应釜海水淡化实验装置，装置的两釜之间实现了气体、液体的相互流通，可以对海水生成水合物，进而生成淡化水的过程进行循环重复，逐级淡化，极大地提高淡化程度。同时，在装置上设计了液体采样口，可在海水淡化过程中连续采样分析，计算淡化效率。本技术理论是完全有别于目前较为流行的海水淡化理论的，在国内属于全新的海水淡化技术。

本项发明的实验装置包括两个带有可视窗的反应釜，反应釜容积为500ml，承受压力20MPa，带磁力搅拌。恒温控制系统采用双视窗低温精密恒温水浴槽，控温精度±0.02K。气体循环系统由增压泵、空气压缩机、管道和阀门组成。液体循环系统由两台高压输液泵组成，输液泵最大工作压力42MPa。

本装置可由CO₂钢瓶向反应釜注气、通过控制温度及压力，并在搅拌子的搅拌作用下，使反应釜中的海水不断生成水合物，将剩余海水排出釜外之后，可将生成的水合物分解，产生淡化水。装置上安装采样阀门，在实验过程中可随时取样检测盐水的离子和盐度的变化，以计算淡化率。

数据采集系统包括温度传感器和压力传感器。储气瓶上设有加压装置。反应釜I通过取样管道I连接阀门6，反应釜II通过取样管道II连接阀门10。反应釜I、反应釜II分别通过阀门与气体循环泵连通。

由于是双反应釜设计，因此可以对海水生成水合物进而生成淡化水的过程进行循环重复，逐级淡化，极大提高淡化程度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述：

图1为本发明的外形结构示意图。