[发明专利]一种基于水合物法的两级式海水淡化方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于气体水合物技术应用领域，具体涉及到一种海水淡化方法与装置，其 主要用于沿海地区的海水淡化以弥补淡水资源的不足，同时也可用于其他液体浓度提纯及高 含盐污水脱盐净化处理领域。

背景技术

地球上水的总量为14亿立方千米，不过淡水储量仅占全球总水量的2.53%，而且 其中的68.7%又以固体冰川的形式分布在难以开采的高山和南、北两级地区。在过去的一个 世纪里，由于人口增长、工业发展和灌溉农业的发展，水资源需求量猛增，水资源供需矛盾 突出。据统计，全世界约有1/3的人生活在中度和高度缺水的地区，约有80个国家，40%的 世界人口严重缺水。而我国有2000万人饮水困难，400多座城市严重缺水。在2009年末至 2010年在中国的云南、贵州、广西、重庆、四川等地发生了百年一遇的特大干旱事件，预计 在2030年我国将会出现缺水高峰。此外，由于工业及生活污水的大量排放，水域污染严重， 淡水水质恶化。目前，我国大部分城市和地区的淡水资源都已受到不同程度的破坏。

所谓海水淡化就是脱除海水中多余的盐份和其他矿物质得到淡水的工程。我国海 水淡化技术已经发展了近半个世纪,发展到目前为止，主要的海水淡化技术包括蒸馏法、膜法、 结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等。其中高效蒸馏法（MED）、多级闪蒸法（MSF）和反 渗透膜法(RO)是当今海水淡化三大主流淡化技术,并且已经成功开展了大规模的生产应用。但 是这些技术分别存在能耗高，腐蚀速度快，结垢情况严重，操作条件苛刻，不够环保等局限 性，因而需要更为高效，低耗能，经济环保的海水淡化技术。

基于水合物法的海水淡化是一种冷冻法海水淡化技术，该技术利用水合剂与海水 中的水形成水合物晶体，通过固态水合物与液体分离，再将水合物分解，最终得到淡水的方 法。这种水合物法能从原理上避免海水淡化过程中的结垢，沉淀等问题，由于水合物合成的 温压条件适中，水合剂能循环利用，因此能耗较低，成本也较低。水合物海水淡化技术具有 消耗能源少，环境影响小，设备简单易操作等优势，是一种环境友好型的海水淡化技术，具 有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于实现一种基于水合物法的两级式海水淡化方法，并公开一种海 水淡化装置，通过各种设备的系统组合，实现了沿海地区高效海水淡化的完整工艺流程，该 方法效率高、易于实现。本发明主要解决以下几个问题：1.第一级海水淡化系统利用二氧化 碳水合物的分解得到脱除钠、钾、钙等离子的液相，第二级海水淡化系统则利用丙烷水合物 的分解进一步脱除液相中的镁、硼等离子，得到合格的淡水。2.发明了海水喷淋气液混合工 艺，使生成水合物的气液两相充分混合，从而起到强化水合物生成的目的；2.发明了海水热 量利用工艺，提高了系统效率；3.发明了管道式水合物生成方法，保证水合物连续生成及其 流动性；4.发明了水合物分解和冷能利用工艺，节约了能源。

本发明所述的一种基于水合物法的海水淡化方法，包括下述步骤：

a.第一级海水淡化系统利用二氧化碳与海水生成二氧化碳水合物，然后分解得到淡水。

1）气液混合步骤：（1）由离心泵从大海中抽出的常温海水经过过滤器去除其中的泥土、 沙石等固体杂质后，进入海水储液罐，然后通过海水输送管道到达绕在水合物分离分解器上 的海水换热盘管，将其热量释放后，经过海水配给管道的输送到达安装在气液混合器上部的 雾化器中，经过雾化的海水以雾滴的形式喷淋进气液混合器。（2）与此同时，储气瓶中的二 氧化碳气体经过压缩机从气液混合器下部的进气口进入气液混合器，与雾化的海水充分混合， 为水合物的生成提供了有利条件；

2）水合物生成及输送步骤：（1）水合物生成管道置于海底，利用海底的低温环境促使水 合物快速生成。（2）在气液混合器中充分混合的二氧化碳和海水进入水合物生成管道，管道 内温度由恒温控制系统提供的冷却水控制在2～6℃，管道内压力为1～5MPa。（3）生成的水 合物浆液具有流动性，在气液混合器海水进口前设置一加药口，根据水合物浆液的生成情况， 加入适量的水合物生成促进剂，保证水合物以较高的速率生成。（4）在管道内生成的水合物 浆液通过水合物输送管道输送到水合物分离分解器，水合物浆液的管内流速控制在1.0～ 3.5m/s；