专利名称：低成本海水淡化技术与装置的制作方法
地球上的地表水约有13．57亿立方米；覆盖着地球面积的70％以上，但大部分水都不能使用；因为约97．2％的水是海水，海水含盐量高达3～3．5％，不能饮用；不能作生活用水，也不能作农业用水。这对于海湾国家；海边地区；海岛等就面临无水可用的严重问题。人类从古代就知道采用海水淡化来解决，公元4世纪发明了蒸馏法，7世纪末发明了过滤和分类装量，1650年；世界上第一个海水淡化站(厂)在突尼斯迠成。目前，沙特阿拉伯在海水淡化生产方面居世界第一位，日淡化水总量达525万立方米，约占世界海水淡化总量的25．9％，沙特阿拉伯海水淡化站是使用过滤技术装置。对于海湾国家来说，淡水问题是个战略问题，它比油(汽油)还重要，因为没有油，人能活；若没有淡水，人无法生存。所以为油而战被为水而战所代替，可见海水淡化技术的重要性和迫切性。
目前的海水淡化技术为蒸馏法和过滤法，成本高，能耗大，难以满足有关地区工农业发展和人口增加对淡水的需要。对于远洋轮船来说，船浮在盐水海洋上，更迫切需要淡水。
本发明的目的，在于发明一种成本极低，耗能低，甚至能发出电力的海水淡化新技术与装置。
本发明原理特征[1]采用特殊技术，以低成本从海水中提取中间产物，[2]中间产物再通过助产剂最终生成超级纯净淡水，[3]反应过程中并产生强大电力可出售，便大幅度降低淡化水成本。主要技术指标(1)1吨海水生产0．95吨淡水(2)平均每生产1吨淡水能发电1．5千瓦，(3)淡水产量8～800万吨／日，(4)淡水生产成本每吨≤0．3元。
图1为海水淡化设备总图，图2为海水制氢装置，图3为制氢反应炉，图4为微波等离子发生器，图5为制氢的NO2再生器，图6为产品水蒸汽冷凝装置。
本发明由制氢反应炉2，微波等离子发生器12，通氢分子筛4，氢燃烧室6，燃气轮发电机7和水蒸汽冷凝装置8等组成(见图1)。
本发明海水淡化过程分两步骤进行(1)低成本海水制氢，(2)氢燃烧产生蒸汽再冷凝成淡水(超级纯净水)。
所述的低成本海水制氢，过程如下大自然空气从入口1进入制氢反应炉2，空气约含N280％O220％，是取之不尽又廉价的原材料，空气(N2+O2)由进气口1进入(见图1，2)，在驱动风机5驱动下往前流去，经过由微波发生器12所产生的高频微波电场，使N2和O2均成为等离子状态，又在反应炉内约300℃条件下，快速反应生成NO，在反应网17上放有催化剂硅化钼(大小φ10×40)16，见图2，由喷汽管13(多支)喷出细雾汽，在300℃条件下又有催化剂的作用，NO和水(蒸汽)反应由于氢分子直径很小，而NO2分子直径较大；经专用的通氢分子筛4的过筛分离出氢气由管道送到下一步工序。分离后剩下的NO2在驱动风机的作用下进入NO2再生器10，10分三格，各格装有水(淡水)作为吸收液15(见图2，图5)，30为总进水管，31为每格进水分管，32为分管开关，34为排液总管，35为排液分管。
再生器10又称吸收器，在其中NO2被水吸收，反应生成硝酸。
上述反应(1)为主反应，反应(2)为副反应，为放热反应，所生成的NO，由支管33送回制氢反应炉重复使用，不足的部分仍由空气进口1补充。副反应(2)为放热反应，送回来的NO温度约90℃，这对降低制氢电耗有利，29为NO2输送管。
由34排出的硝酸浓度较低，只有50％左右，可用硝酸镁(或浓硫酸)作为吸水剂，将稀硝酸蒸馏浓缩，便可得到96％以上的浓硝酸作为副产品出售，这将进一步降低制氢成本。
所述的制氢反应炉2(图1，3)，3为水蒸汽发生器，内装海水，为防止海水的腐蚀，3的材料为防腐不锈钢，由喷管13喷入水蒸汽，18为水标，19为加水管(均用防腐不锈钢)。20为生成气体(H2+NO2)出口，21为加热管(陶瓷)，22为电加热的电阻丝(φ4的镍铬丝)，自动控温恒定300℃，23为保温材料，24为氢出口。
所述的微波发生器12(见图2，4)，24为反应炉外壳，微波发生器由磁控管26电源变压器25等元件和波导空腔27等组成。28为一块耐高温塑料或石棉板，以便微波电场磁力线能发射到进气管1内。当空气中的N2和O2经过微波电场时，气体的自由电子被微波高频能量所激发，自由电子运动急剧加速并获得足够的能量，这时气体的原子被电离，则气体被微波电场击穿而电离成等离子体，等离子体为物质第四态，在该态下极快完成如下反应反应温度为300℃。
所述的氢燃烧产生蒸气再冷凝成淡水(超级纯净水)其过程如下前述所制得的氢气经管道进入氢气燃烧室6，经点燃氢气和空气中的氧进行燃烧化学反应，此反应为放热反应，所生成的高温气流(1800～2100℃)进入燃气轮发电机7，它的特点是不用蒸气锅炉及蒸气轮机便能直接发电，并且效率较高。发电后由燃气轮发电机排出的气体，其成份为水蒸气，再通入装有蛇形管36的冷凝器8(图6)冷凝器内有冷却水(海水)不断的流动，38为进水管，37为出水管，整个冷凝器包括蛇形管都用耐腐蚀的不锈钢制成，从蛇形管出口9流出的便是纯净淡水(图6)，储存在淡水池11中(图1)。淡水日产量；8～800万立方米。
权利要求
1．低成本海水淡化技术与装置，主要包括制氢反应炉，微波等离子发生器，专用通氢分子筛，二氧化氮再生器，氢燃烧室，燃气轮发电机和蒸气冷凝装置等。其特征是所述的制氢反应炉2，内装催化剂硅化钼，使水蒸汽与NO反应生成H2和NO2。
2．根据权利要求1所述的低成本海水淡化技术与装置，其特征是(1)在反应炉入口处的微波装置12使进入的空气发生电离而产生NO；(2)通氢分子筛4将混合气体中的氢分离出来；(3)在再生器10内，NO2溶于水生成硝酸和NO，再生的NO又送回反应炉重复使用。
3．根据权利要求1、2所述的低成本海水淡化技术与装置，其特征是氢气在燃烧室6内燃烧，产生的高温气流驱动燃气轮机7进行发电输出，
4．根据权力要求3所述的低成本海水淡化技术与装置，其特征是从燃气轮机排出气体通到内装蛇形管的冷凝器8，在其出口9流出产品淡水。
全文摘要
本发明低成本海水淡化技术与装置，适用于海湾国家，海边城市，海岛和远洋轮船的淡水大规模生产。本发明原理特征:(1)采用特殊技术，以低成本从海水中提取中间产物,(2)中间产物再通过助产剂最终生成超级纯净淡水,(3)反应过程中并产生强大电力可出售,便大幅度降低淡化水成本。主要技术指标:(1)1吨海水生产0.95吨淡水(2)平均每生产1吨淡水能发电1.5千瓦,(3)淡水产量:8～800万吨/日,(4)淡水生产成本每吨≤0.3元。
文档编号C02F1/00GK1292356SQ9912160
公开日2001年4月25日 申请日期1999年10月8日 优先权日1999年10月8日
发明者黎英豪 申请人:黎英豪