[发明专利]一种利用LNG气化冷能的水合物法海水淡化装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及到一种利用LNG冷能的水合物法海水淡化装置与方法。

技术背景

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。

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)被公认为是地球上最清洁的能源之一，随着世界经济的发展，LNG项目已成为全球投资的热点。LNG除了用作发电厂、工厂及家用燃料外，其中所含的甲烷可用于生产肥料、甲醇及合成醋酸等化工原料；另外其所含的乙烷和丙烷可经裂解生成乙烯及丙烯，是塑料产品的重要原料。LNG在大气压下转变为常温气态的过程中，可提供大量的冷能，将这些冷能回收利用，可以用在多种低温用途上。因为我国目前LNG使用规模较小，LNG冷能的利用还没有得到重视和推广，随着LNG使用规模的不断扩大，LNG冷能的利用市场前景巨大。

由于我国大部分LNG接收站大都位于沿海，而且用来加热的媒体通常是海水，这样一来，冷能随海水排放就有可能导致海水温度异常，对海洋生态环境，海洋运输事业等会有一定的影响。利用LNG的冷能进行海水淡化不仅可以解决LNG的冷能利用问题，还可以缓解沿海地区的淡水资源短缺问题，应用前景十分广阔。

本发明针对上述问题，发明了一种利用LNG气化冷能的水合物法海水淡化装置与方法。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种利用LNG气化冷能的水合物法海水淡化装置。

本发明的另一个目的是提供一种利用LNG气化冷能的水合物法海水淡化方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明中的一种利用LNG气化冷能的水合物法海水淡化装置，包括城市燃气输配系统、城市淡水供给系统、水合物制备及分解系统、LNG供给及气化系统。

本发明中的水合物制备及分解系统一端与城市淡水供给系统相连接，由水合物制备及分解系统生产的淡水进入城市淡水供给系统。水合物制备及分解系统另一端与LNG供给及气化系统相连，生成二氧化碳水合物所需的低温环境由LNG气化获得的冷能提供，LNG气化后进入城市燃气输配系统。

本发明中的水合物制备及分解系统包括二氧化碳进气单元、海水提取进液单元、管道式水合物生成单元、水合物分离分解单元。

本发明中的二氧化碳进气单元、海水提取进液单元分别通过气体增压泵、海水泵与管道式水合物生成单元相连接，二氧化碳气体和海水充分混合后进入管道式水合物生成单元生成具有流动性的二氧化碳水合物浆液。管道式水合物生成单元与水合物分离分解单元相连接，生成的二氧化碳水合物浆液首先进入固液分离器分离出浓海水，然后水合物进入分解器发生分解，分解出二氧化碳气体和淡水。水合物分离分解单元与城市淡水供给系统相连接，生产的合格淡水进入城市淡水供给系统，否则通过水合物生成单元液相进口进入水合物生成管道再次形成水合物进行淡化。