一种内溢式连续水合物法海水淡化装置的制作方法

本发明属于水合物法海水淡化技术领域，涉及一种内溢式连续水合物法海水淡化装置。

背景技术：

随着世界各地淡水资源的消耗加剧，淡水问题逐渐成为很多国家与地区所要面临的严峻问题。海水资源的丰富，使得海水淡化成为一个行之有效的解决方法。海水淡化比较常用的有低温多效蒸馏法、多级闪蒸、薄膜反渗透法和水合物法海水淡化，其中水合物法海水淡化有能耗低、无毒无害、设备简单、紧凑等优点，有良好的应用前景。

水合物法海水淡化的原理是利用水合物生成时盐离子不会进入水合物晶体中的排盐效应，此法的技术特点之一就是要将生成后的水合物从海水中分离出来，然而水合物固液分离技术一直是本领域的技术瓶颈，水合物分离程度不够、清洗技术不成熟等缺点,会导致淡化水的水质的降低。

本发明采用便利有效的方案，设计一种内溢式连续水合物法海水淡化装置，连续实现水合物生成、分离、清洗、分解一体化全过程，对水合物法海水淡化的应用发展具有推动作用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种内溢式连续水合物法海水淡化装置，目的是实现水合物法海水淡化过程中，水合物生成、分离与分解一体化，实现淡水的连续产出；同时考虑经济性与环保性，进行二氧化碳气体的循环使用；引进计算机控制系统，从而实现淡水自动化生成。

本发明的核心为双层反应器，均为耐高压容器，为水合物生成提供低温高压环境，外层用于水合物生成，内层用于水合物分解，通过水位变化完成分离过程，脱离低温区后进行分解；其中二氧化碳气体进行循环，减少能耗，提高经济性。

一种内溢式连续水合物法海水淡化装置，包括双层反应器部分、气体循环部分、海水重置部分、喷淋清洗部分和水合物智能分离部分；

双层反应器部分包括外层反应器1和内层反应器2，均为圆柱状保温耐高压容器；外层反应器1为高压反应釜，在内壁上设有制冷盘管3，为水合物的生成提供低温高压的反应条件，外层反应器1分别与气体循环部分以及海水重置部分连接；内层反应器2嵌套在外层反应器1内部，内层反应器2底部为倒锥形，便于收集淡水，通过液体单向阀C7-33输送到淡水收集器9；内层反应器2中设有滤网5和隔板6，滤网5和隔板6均可翻转开合，滤网5用于清洗过程中过滤水合物，隔板6用于分离海水和淡水；内层反应器2与隔板6的边缘设有排液口，目的是将海水通过液体单向阀B7-32排到海水收集器8；

气体循环部分包括气源11、进气装置13、减压阀7-1、低压气体收集装置10、气体单向阀A7-21、气体单向阀B7-22；气源11通过进气装置13向外层反应器1底部通入气体水合剂，并通过气体单向阀B7-22控制，外层反应器1顶部设有减压阀7-1，通入外部的低压气体收集装置10，实现气体的循环使用，降低成本；

海水重置部分包括浓海水排出和新海水通入两小部分；在外层反应器1下部分别设有液体单向阀D7-34、液体单向阀E7-35，用于新海水的通入与浓海水的排出；在水合物晶体与海水分离进入内层反应器2进行分解的同时，外层反应器1内进行海水的重置，排出浓海水，通入新海水，从而进行下一次水合物的生成；

喷淋清洗部分设置在外层反应器1顶部，喷头4连接外部海水收集器8，当水合物晶体内溢到滤网5上，低温海水开始喷淋，将水合物晶体中掺杂的海水洗涤掉；

水合物智能分离部分通过外层反应器1中液位高低变化来实现，在反应物晶体生成之后，外层反应器1底部开始通入海水使液面升高，因为水合物密度小于海水，水合物晶体内溢到内层反应器2中。

本发明的有益效果：本发明提出的内溢式连续水合物法海水淡化装置，实现水合物法海水淡化工艺中水合物生成、分离、清洗与分解连续操作，实现淡水的连续产出；采用海水喷淋洗涤，水合剂循环使用，成本低廉。

附图说明

图1是一种内溢式连续水合物法海水淡化装置结构框图。

图2是一种内溢式连续水合物法海水淡化装置结构示意图。

图中：1外层反应器；2内层反应器；3制冷盘管；4喷头；5滤网；6隔板；7-1减压阀；7-21气体单向阀A；7-22气体单向阀B；7-31液体单向阀A；7-32液体单向阀B；7-33液体单向阀C；7-34液体单向阀D；7-35液体单向阀E；8海水收集器；9淡水收集器；10低压气体收集装置；11气源；12液位传感器；13进气装置。

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是一种内溢式连续水合物法海水淡化装置结构框图，以二氧化碳水合物为例，其工作过程为：进气口通入二氧化碳，使反应开始进行，当水合物晶体生成之后，继续向外层反应器1通入海水，使液面上升到内层反应器2开口高度；掺杂海水的水合物落入滤网5，喷淋装置进行喷淋，过滤水从隔板6排出的位置排出；同时，外层反应器1排出浓海水，通入新海水准备下一轮水合物生成；喷淋结束后，滤网5和隔板6同时快速打开，水合物落入内层反应器2底部进行分解，淡化水从排出到淡水收集器9。

按所述的装置结构连接，使用该装置进行二氧化碳水合物法海水淡化的方法，步骤如下

1.检查：阀门关闭，海水和气体准备就绪；

2.进水：液体单向阀D7-34开启，海水通入外层反应器1，由液位传感器12控制液面高度；

3.制冷：外层反应器1内壁的制冷盘管3开始制冷，为水合物晶体生成提供低温环境；

4.进气：开启气体单向阀B7-22通入二氧化碳，同时开启减压阀7-1自动调节反应器内压力，二氧化碳气体循环使用；

5.反应：在外层反应器内，进行水合物晶体的生成，由于密度小于海水，水合物晶体上升到海水的上层；

6.分离：水合物晶体生成结束之后，外层反应器1底部的通入海水的液体单向阀D7-34开启，使外层反应器1内液面缓慢上升，使得水合物晶体内溢进入内层反应器2内，关闭液体单向阀D7-34；

7.清洗：水合物晶体落入内层反应器2内，掉落在滤网5上，此时，喷头4打开，对水合物晶体进行低温海水喷淋，喷淋后的海水由隔板6位置排出到海水收集器8；

8.分解：喷淋结束之后，滤网5和隔板6同时快速翻转，使水合物晶体落入内层反应器2底部，由于隔板6起到保温的作用，分解区的温度高于生成区和清洗区的温度，使水合物晶体分解得到淡化水，开启液体单向阀C7-33将淡化水排入淡水收集器9；

9.在分离结束之后，内层反应器2内进行喷淋操作的同时，外层反应器1内开始进行海水的重置，将浓海水排出、并通入新海水，准备进行下一轮的海水淡化；

10.循环：外层反应器1海水准备就绪之后，从步骤5-8开始进行循环工作，达到连续得到淡化水的效果。

本发明所涉及的一种内溢式连续水合物法海水淡化装置并不仅仅限于以上实施例中所述的结构和步骤。以上仅为发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换或者组合使用，均应属于本发明的保护范围。