[发明专利]一种喷射式水合物法海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明属于水合物应用技术领域，涉及到一种喷射式水合物法海水淡化装置。

背景技术

全球淡水资源仅占水资源的2.5％-3％，随着世界经济的增长及人口的增加，淡水资源短缺问题日益严重。海水淡化作为一种比较有效的获取淡水的方法备受关注。目前世界公认的海水淡化技术主要有三种：低温多效蒸馏、多级闪蒸及反渗透海水淡化。这三种方法有各自的优势及未解决的问题。水合物法海水淡化作为一种新的方法，在成本和安全方面显示了良好的应用前景，但水合物法海水淡化发展还不成熟，还未达到工业化程度。

水合物法海水淡化的原理是利用较易生成水合物的气体分子与海水中的水生成水合物，然后分解水合物，得到淡水。水合物法海水淡化有很多优点：结构紧凑、设备简单、能耗低，安全无毒；但水合物法海水淡化存在结晶粒子易形成压缩性结块，分离、洗涤结晶比较困难的问题。

20世纪40年代，Parker等就提出利用水合物技术从海水中得到淡水的方法，理论上说明其可行性；20世纪60年代初，Knox等开发了水合物法海水淡化实验装置，实现了从理论到实验的转变；到21世纪，水合物法海水淡化装置才被重视，Javanmardia等研制了一套水合物法海水淡化实验装置，并进行了能耗和经济性分析；美国TESI公司估算水合物法海水淡化的成本，发现只有＄0.53/m³，由此可看，水合物法海水淡化有很好的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种喷射式水合物法海水淡化装置，为基于水合物法海水淡化提供了一种可实现工业化的装置，并且可以缓解水合物法海水淡化分离、洗涤结晶比较困难的问题。

本发明的技术方案：

一种喷射式水合物法海水淡化装置，该海水淡化装置包括反应器、分层喷淋装置、水合物储箱和低温水箱；

反应器由耐高压不锈钢制成，其与高压气瓶之间设有第一阀门，反应器中水合物客体分子气体与海水在低温高压下生成水合物，反应器上设有第二压力表；海水经过低温水箱降温，一部分被水泵输送到喷射器，再由分层喷射装置将其喷淋到反应器中，分层喷射装置将海水分多层喷入反应器中，并且每层有多个喷水口，保证反应器内水分布均匀，低温水箱与水泵间设有第二阀门；在喷淋过程中，由高处下来的海水一直喷淋生成的水合物，实现水合物表面浓盐水的去除和自洗，缓解洗涤结晶比较困难的问题；低温水箱中另一部分低温海水被输送至反应器，位于反应器底部；距离反应器底部四分之一位置处与水合物储箱间通过倾斜的不锈钢管路连接，反应器底部海水的作用是液位控制，当海水液位高于不锈钢管路的管口底部时，水合物将进入水合物储箱中，不会堵塞出口；

水合物储箱上连接有第一压力表和减压阀，通过减压阀控制压力，进而控制水合物分解，产生水合物客体分子气体和淡水，水合物客体分子气体经过气体压缩机后重新进入反应器参与反应，实现连续性海水淡化过程，水合物储箱的出口处设有第三阀门控制淡水流出。

低温水箱提供低温海水，反应器内的低温海水还可以进行温度控制，减少了反应器的低温控制装置。

本发明的有益效果：分层次喷水系统，保证反应器内水均匀分布，使反应充分进行；反应器底部海水进行液位控制，实现水合物与海水分离，并且保证水合物悬浮不堵塞出口，改善了水合物法海水淡化结晶分离难的问题；海水一直喷淋水合物，实现浓盐水去除，使海水淡化效果更优，减缓了水合物法海水淡化结晶洗涤困难的问题；海水淡化生成水合物，可以实现连续海水淡化过程。

附图说明

图1是喷射式海水淡化装置原理框图。

图2是一种喷射式水合物法海水淡化装置结构示意图。

图中：1反应器；2分层喷射装置；3喷射器；4水泵；5低温水箱；6减压阀；7水合物储箱；8-1第一压力表；8-2第二压力表；9气体压缩机；10高压气瓶；11-1第一阀门；11-2第二阀门；11-3第三阀门。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

图1所示为喷射式水合物法海水淡化的工作原理框图，其工作过程为：海水进入低温水箱经过冷却，打开分层喷淋装置，海水进入到反应器内。打开进气口，水合物客体分子进入到反应器内，在低温高压下，生成水合物，水合物进入水合物储箱，在该水合物储箱内分解产生水合物客体分子气体和淡水，水合物客体分子进入气体压缩机循环使用，淡水产出。

图2所示为喷射式海水淡化装置示意图。