一种气驱分离海水‑水合物浆的淡水制备装置的制作方法

本发明属于水合物基础研究领域，涉及一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置，尤其适用于CO₂水合物法海水淡化工艺流程中水合物淡水与残余海水的高效分离。

背景技术：

水合物(气体水合物)是一种由气体分子和水分子在低温高压的环境中生成的冰状固态物质，而水合物生成过程具有排盐效应(盐离子不会进入水合物固体中)，因此用海水生成水合物进而分解水合物，得到的就是淡水。然而，气体水合物生成过程是一个气、液两相变成气、液、固三相的相变不完全反应的过程，生成后的产物是一种含有气-水-水合物的三相混合物，本领域称之为水合物浆，单独将水合物(也就是淡水)从海水-水合物浆中分离出来的问题一直是水合物法海水淡化领域亟待解决的关键技术。如果能实现这一技术，对于水合物法海水淡化的应用具有极大的现实意义。本发明采用简便有效的方案，实现水合物浆中残余海水的高效脱除，分解水合物制备淡水。

本发明拟提供一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置，其目的是采用简单高效的方案脱除水合物浆中的残余海水，实现水合物淡水的快速分离，进一步提高水合物法海水淡化的效率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置，采用气驱法高效脱除水合物浆中残留海水，实现水合物的快速分离与淡水制备，有效提高水合物法海水淡化的效率。

一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置，包括本体1、升降阀3、推压器4、透水层5和透气层6；

所述的本体1具有支撑整个装置、保温保压的作用，包括一个顶盖2，本体1以透水层5为界分为内室11和外室12，以透气层6为界分为内室11和气室15，即从内至外依次为气室15、透气层6、内室11、透水层5和外室12，气室15内圈为内壁10；

所述的外室12上部设有排气阀13，下部分设有排水阀14；排气阀13将外室12压力维持在设定值，排出多余气体并回收使用；排水阀14处于外室12最底部，具有通水阻气的特点，自动将积聚在本淡水制备装置底部的水排出外室12，同时保证气体不随水逸出；

所述的内室11正上方是顶盖2，起到整体的密封作用，顶盖2上布置进料口16，用于通入水合物浆；

所述的气室15竖立于内室11的中心位置，被升降阀3分为两个部分，上部与顶盖2相连密封，下部与本体1底部相连密封，中间分别被升降阀3和柱头30密封，气室15的上部和下部均设有进气口17，用于控制驱气压力；

所述的升降阀3自身具有快速加热功能，促使水合物快速分解，升降阀3上部设有一固连定位杆32，可控制升降阀3沿滑道31上下移动，控制升降阀3的开度，进而控制水合物分解淡水的流出速度；升降阀3的底座是气室15的柱头30，柱头30和滑道30分别密封所在位置的气室15，从而控制气体只能够径向流动，气体由底部或上部进入，由透气层6均匀向四周流出；

所述的推压器4由升降台40和升降腿41一体连接组成，均用光滑密实固体材料制成，升降台40具有承载流体而不下漏的作用，其内圈紧贴透气层6，外圈紧贴透水层5；升降腿41穿过本体1底部，采用动密封连接，通过控制升降腿可带动升降台40上下滑动；

所述的透水层5采用粉末烧结材料，具有自由通水通气、过滤水合物防止流出的功能；

所述的透气层6由只允许气体分子通过的极密材料制成，形成由气室15向内室11的单向流动。

一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置具有耐高压CO₂和浓海水腐蚀。水合物法海水淡化的产物海水-水合物浆，所用气驱气依旧选用CO₂气体，CO₂在水中具有较大的溶解度，与水有较好的润湿性，可携带出大量水离开水合物浆，干燥后又可循环使用；同时压缩除水后的水合物到上部集中加热分解，减少本体的冷能损失，利于本装置的下一周期的循环使用。

本发明的有益效果是：使用循环的CO₂气体驱出海水-水合物浆中夹杂的高浓度海水，将纯净的水合物压缩集中加热分解，结构简单、系统紧凑，冷能损失少，周期性工作性能好，提高水合物法海水淡化纯净淡水产量，大大提高水合物法海水淡化效率。

附图说明

图1是一种气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置图。

图2是升降式推压器仰视图。

图中：1本体；10内壁；11内室；12外室；13排气阀；14排水阀；

15气室；16进料口；17进气口；2顶盖；

3升降阀；30柱头；31滑道；32定位杆；

4推压器；40升降台；41升降杆；5透水层；6透气层。

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。

如图1所示，使用具有所述结构和功能的装置，对海水淡化工艺中得到的海水-水合物浆进行气驱分离制备淡水，实施例如下：

复位：进气口17保持关闭，整个装置维持温度在4℃，当外室12内压力高于2.5MPa时排气阀13自动运行排气(此温度和压力下，CO₂水合物不会分解)，排水阀14运行保持外室12内液位处于近排空状态，推压器4位于最底部，升降阀3处于闭合状态；

气驱：通过进料口16向内室11灌满含海水水合物(4℃)，进气口17打开，3MPa的CO₂气体从透气层6的柱壁向外均匀逸出到内室11，然后携带水合物中夹杂的海水一起穿过透水层5进入外室12，排水阀14自动工作持续排出流出到外室12的海水，排气阀13控制外室12的压力为2.5MPa防止水合物分解，不断排出新增的气体，气体干燥后循环回进气口17使用；

压缩：当大部分的海水已被气驱方式驱离水合物，推压器4开始运作，升降杆41带动升降台40缓慢上升，开始压缩蓬松水合物的体积，在水合物压缩的过程中保持气驱，直至升降台40上升到柱头30的高度以上，停止气驱和压缩，准备加热分解；

分解：升降阀3开始快速加热至6℃，促使水合物分解，同时定位杆32带动升降阀2沿滑道31向上开启，水合物分解得到的淡水即可从柱头30流出，待水合物全部分解完后升降阀3和推压器4落回原位，本轮工作循环结束。

上述实施例中的复位-气驱-压缩-分解过程是一个典型的海水-水合物浆分离水合物制备淡水过程，实现了CO₂水合物法海水淡化工艺过程中残余海水与CO₂水合物的高效分离，并且气驱条件可随实际效果(排水量)调整，灵活便利、能够轻松实现水合物浆中残余海水的快速脱除，极大提高水合物法海水淡化效率。

以上仅为本发明构思下的基本说明，所涉及的气驱分离海水-水合物浆的淡水制备装置并不仅仅限于以上实施例中所述的结构和步骤，本领域技术人员可以据此设计出类似的装置或者用于分离其他类似的固液混合物，这些都是依据本发明的技术方案所作的等效变换或者使用，均应属于本发明的保护范围。