一种复合多效蒸馏系统的制作方法
【专利摘要】集成反向供给MED系统和正向供给MED系统的复合多效蒸馏（MED）系统。来自反向供给MED系统的最热效的热浓缩物被作为进料传送到正向供给MED系统中的最热效，以产生比可能使用任何单独的系统更浓的盐水。此外，结合所述系统产生了额外的操作优势并提高了蒸馏效率。
【专利说明】一种复合多效蒸馏系统
[0001]背景
[0002]1.【技术领域】
[0003]本发明涉及脱盐领域，并且更具体地，涉及多效蒸馏(MED)。
[0004]2.相关技术讨论
[0005]多效蒸馏(图1A和IB中的MED80和90)利用水蒸气97的冷凝热来使进料水95蒸发并从而将其蒸馏成产品水93和产生的盐水94。热交换在串联布置的效(effect)91中进行，每个效91接收来自前一个效的作为水蒸气的蒸发的进料水。连续的蒸发和冷凝过程在从最热效101、111到最冷效109、119的梯度内进行，并且被用于最大化热投入的蒸馏。
[0006]进料水在进入效91之前在冷凝器98中被加热(从95A到95B)，以提高过程的效率。冷凝器98通常包括用于加热进料水的降膜冷凝器，以及用于冷凝来自MED的残余蒸气的强制循环冷凝器。
[0007]已知几种进料水的供应方法:同时供应-(i)同时向所有效中引入温的进料水；(?)反向供给(图1A中的MED80)-经加热的进料盐水95B被引入最冷效109，并从每个效至较热的效(经由95E)，导致最浓的进料水进入最热效101 ;以及(iii)正向供给(图1B中的MED90)-经加热的进料盐水95B (由进料加热器99利用来自效91-99A的蒸气加热)被引入到最热效111，并从每个效至最冷效(经由95E)，导致最浓的进料盐水进入最冷效119(参见，例如W02006/095340)。闪蒸室96可以被增加以从盐水94提取再多一些蒸气到效91中。
[0008]此外，效91可以被分组以增强进料水和盐水流的泵送效率，使得进料水被逐组地引入效。
[0009]英国专利GB1174423公开了混合进料设备，在该混合进料设备中来自反向供给级的第一效的热盐水流出物由管线运送至中间级热交换器，流出物穿过中间级热交换器，并且从而由管线输送至正向供给部分的第一效，并且在该混合进料设备中反向供给级的最后效中产生的蒸气被用于加热正向供给级的第一效。
[0010]简述
[0011]本发明的实施方式提供了复合多效蒸馏(MED)系统，其包括:反向供给MED系统，其包括被布置成加热进料水并将经加热的进料水传送到反向供给MED系统的最冷效的冷凝器，其中反向供给MED系统中的每个效被布置成从接收到的进料水蒸发水并向较暖的效传送经加热的浓缩物，以从反向供给MED系统的最热效产生最热浓缩物；以及正向供给MED系统，其被布置成将从反向供给MED系统的最热效获得的最热浓缩物传送到正向供给MED系统中的最热效，其中正向供给MED系统中的每个效被布置成从接收到的浓缩物蒸发水并向较冷的效传送冷却的浓缩物，以从正向供给MED系统的最冷效产生最冷且最浓的盐水。
[0012]附图简述
[0013]从结合附图进行的本发明的实施方式的详细描述，本发明将更容易被理解，在附图中:
[0014]图2A和2B是根据本发明的一些实施方式的复合多效蒸馏(MED)系统的高水平示意性框图；
[0015]图3是根据本发明的一些实施方式的复合多效蒸馏(MED)系统的示意图；以及
[0016]图4是阐明根据本发明的一些实施方式的蒸馏方法的高水平流程图。
[0017]详细描述
[0018]在详细解释本发明的至少一个实施方式之前，应理解，本发明在其应用上不限于在下面的描述中阐述的或在附图中说明的部件的构建和布置的细节。本发明适用于其他实施方式或以各种方式来实践或进行。并且，应理解，在此使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应被视为限制性的。
[0019]图2A和2B是根据本发明的一些实施方式的复合多效蒸馏(MED)系统100的高水平示意性框图。图3是根据本发明的一些实施方式的复合多效蒸馏(MED)系统100的示意图。
[0020]复合MED系统100包括与正向供给MED系统90集成的反向供给MED系统80。
[0021]反向供给MED系统80包括被布置成加热进料水95A并向反向供给MED系统80中的最冷效109传送经加热的进料水95B的冷凝器98。反向供给MED系统80中的每个效91被布置成从接收到的进料水95蒸发水并向较暖的效91传送经加热的浓缩物(参见图2A和2B中的右虚箭头95)，以从反向供给MED系统80的最热效101产生最热浓缩物95C。
[0022]正向供给MED系统90被布置成将从反向供给MED系统80的最热效101获得的最热浓缩物95C传送到正向供给MED系统90中的最热效111。因为进料水被反向供给MED系统80加热，所以正向供给MED系统90不需要冷凝器98和不需要进料加热器99。正向供给MED系统90中的每个效91被布置成从接收到的浓缩物蒸发水并向较冷的效91传送冷却的浓缩物(参见图2A和2B中的左虚箭头95)，以从正向供给MED系统90的最冷效119产生最冷且最浓的盐水95D。
[0023]在实施方式中，降膜冷凝器98A被用来加热至反向供给MED系统80的进料水，而因为最热浓缩物95C被供应至正向供给MED系统90，在反向供给MED系统80中省去了强制循环冷凝器98B。
[0024]在实施方式中，使用冷却水89的强制循环冷凝器98B被用来冷凝来自正向供给MED系统90的残余蒸气。可选择地，残余蒸气可以例如通过蒸气传送单元110 (参见下文)被提供至反向供给MED系统80。
[0025]使用降膜冷凝器98A来加热供应至反向供给MED系统80和强制循环冷凝器98B的进料水以冷凝来自正向供给MED系统90的残余蒸气，代替了在两种MED类型中都使用两种冷凝器的现有技术。因此，本发明的该实施方式为每个MED子系统省去了一个冷凝器。
[0026]正向供给MED系统90还可以包括多个串联布置的闪蒸室96，闪蒸室96被布置成将来自产生的最冷最浓的盐水95D的额外的蒸气传送到正向供给MED系统90的效91 (图2A)或反向供给MED系统80的效91 (图2B)。后者可能将蒸气97返回至系统80，代替来自现有技术的反向供给MED系统80 (图1A)供应的盐水94的蒸气。最冷最浓的盐水95D随后从系统100作为盐水94被去除。
[0027]系统100还包括用于以所阐明的方向泵送流体的泵(不出，未编号)。系统100还包括用于引导系统中的流的管道。这些管道可以由表示流动的实际流体的相同数字确定(参见，例如图3)，例如，如在图2A和2B中表示的，比如在浓缩物95、产品水93、盐水94、水蒸气97、冷却水89、进料水95A、经加热的进料水95B、最热浓缩物95C、以及最冷最浓的盐水95D中的流体。相应的管89、93、94、97、95、95A、95B、95C、以及95D因此是系统100的一部
分，并且将相应的流从相应的入口传送至相应的出口。
[0028]效91可以被分组(如在图3中阐明的)以优化泵的数目和至效91的供应的进料水的量。在分组的效91的情况下，最热效101、111和最冷效109、119可以被相应的最热效组和最冷效组替换。例如，图3中，最热组由101、111指定，且最冷组由109、119指定。另外的效91和效组在这些最热组和最冷组之间构建，并且仅仅由于清楚的原因在图3中未示出。大的蒸馏设备可以包括根据操作考虑因素而不同地分组的数十个效91。图2A、2B通过系统80、90的中间部分阐明了这些中间的效。
[0029]另外地或可选择地，复合MED系统100还可以包括蒸气传送单元110，蒸气传送单元110被布置成把来自正向供给MED系统90中指定的效91的指定量的蒸气传送到反向供给MED系统80中的指定效91，以优化两个系统80、90中的蒸气量。蒸气传送单元110可以平衡效组以在最佳的温度和压力条件下操作。
[0030]正向供给MED系统90和反向供给MED系统80可以被布置成(分别地)在它们相应的最热效111、101的相同的最高温度，例如70°C下操作。可选择地，正向供给MED系统90可以被布置成(分别地)关于它们相应的最热效111、101，在比反向供给MED系统80更高的最高温度(例如80°C)下操作。以比最后的最冷且最浓的盐水％D更低的浓度向最热效111供应最热浓缩物95C，避免了一些潜在的腐蚀和结垢损坏。
[0031]例如，来自反向供给MED系统80的最热效101的最热浓缩物95C可以具有相对于进料水95A的两倍的浓度，例如，相对于在海水情况下的4% (A%)的8% (B%)。来自正向供给MED系统90的最冷效119的最浓的盐水％D可以具有相对于进料水95A的三倍的浓度，例如，相对于在海水情况下的4% (A%)的12% (C%)。这样高的浓度在现有技术的MED系统中是不可达到的，并且可用于减少回流的盐水94，提高蒸馏效率，以及增强盐水94的可用性，相比于现有技术的MED设备，所有三个方面全都具有大的经济效益。进料水可以包括废水或微咸水，在这些情况下可以进行高效的产品水提取，由于其较高的浓度，产生的盐水的量显著更少。
[0032]在另一个实例中，在工业排污或废水的情况下，进料水可以以3-5% (A%)或甚至更低被供应，并且分别以30-50°C被供应，在反向供给MED系统80中在60_80°C的范围内的温度下被浓缩至约4-6% (B%),作为热浓缩物95C被传送至正向供给MED系统90，在正向供给MED系统90中其被冷却回40-50°C的范围并且被进一步浓缩至8-12% (C%)以作为盐水95D离开系统(可能在另外的闪蒸之后)。
[0033]有利地，系统80、90的耦合比使用反向或正向供给MED系统(分别是80、90)在下面的方面允许更有效的蒸馏:(i)最浓的盐水95D、94的产生，最浓的盐水95D、94分别比离开系统80、90的盐水更浓，允许作为系统100的产物的盐水94的更好的利用，以及相对于进料水95A，增加了产品水93的量，这在进料水和盐水处置可能性受限制的系统100中尤其有用；(ii)通过用最热浓缩物95C供应最热效111，相对于反向供给MED系统80，腐蚀和结垢的减少。可选择地，最热效111的温度可以被提高到超过现有技术中可以达到的温度。
(iii)加热最热浓缩物95C可以由反向供给MED系统80进行，并且不需要额外的能量投入。最后，(iv)由于从系统80、90的相对强度受益同时避免了它们的相对缺点的可能性，所以蒸气管理可以被更有效地进行。
[0034]图4是阐明根据本发明的一些实施方式的蒸馏方法150的高水平流程图。蒸馏方法150包括下面的阶段:将反向供给MED系统与正向供给MED系统集成(阶段155);通过将来自反向供给MED系统的最热效的最热浓缩物传送到正向供给MED系统的最热效(阶段160);以产生比来自反向供给MED系统的经加热的浓缩物的浓度更高浓度的盐水(阶段165)。蒸馏方法150还可以包括将来自盐水的蒸气传送到反向供给MED的效(阶段170)，以及将来自正向供给MED的效的指定量的蒸气传送至反向供给MED的效(阶段175)以优化集成系统中的蒸气生产(阶段180)。
[0035]有利地，本发明向正向供给MED90传送热浓缩物95C，并且向两个MED单元(图3中的109和119)并行传送蒸气。这与向正向供给MED传送冷却的盐水并在MED单元之间连续地传送蒸气的现有技术GB1174423形成了对比。使用热浓缩物代替冷却的盐水允许达到更高的最终盐水浓度，并且并行地传送蒸气允许使用系统中更多数目的效。两个方面都有助于获得更高的回收率。附加的优势是用冷凝器中的较温的冷水源工作的能力，这使系统能够在比采用现有技术的可能的区域更热的区域操作(因为离开的蒸气更温热)。
[0036]作为上述的结果，本发明中的正向供给MED90在相对于现有技术更大的温度范围内操作，因为其接收较热的浓缩物和较热的蒸气(例如，达到60-80°C，比如约70°C)。相比于现有技术，更高的温度允许使用更多效，具有更高回收率和更浓的产生的盐水，以及使用更高的传热系数。
[0037]所述系统和方法可以被用来使海水脱盐，以及处理来自其他源的水，比如微咸水、工业流出物、废水、从不同过程产生的污水等等。准确的操作条件可以根据进料水的准确特性和从中提取水的需要的水平来调整。
[0038]在上面的描述中，实施方式是本发明的实例或实现。“一个实施方式”、“实施方式”、“一些实施方式”的各种出现不一定全都指同样的实施方式。
[0039]虽然本发明的各个特征可以在单个实施方式的上下文中描述，但是这些特征也可以被单独提供或以任何合适的组合提供。相反地，虽然为了清楚，本发明在此可以在分开的实施方式的上下文中被描述，但是本发明也可以在单个实施方式中实现。
[0040]此外，应理解，本发明可以以各种方式来进行或实践，并且本发明可以在除上面描述中列出的那些实施方式以外的实施方式中实现。
[0041]本发明不限于那些图或相应的描述。例如，流不需通过每个示出的框或状态，或依照示出或描述的完全相同的顺序。
[0042]除非另外定义，否则在此使用的技术和科学术语的意义是通常如由本发明所属的领域的普通技术人员理解的意义。
[0043]虽然已经关于有限数目的实施方式描述了本发明，但是这些不能被理解为对本发明的范围的限制，而相反作为一些优选实施方式的示例。其他可能的变化形式、修改、以及应用也落入本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种复合多效蒸馏(MED)系统，包括: 反向供给MED系统，其包括被布置成加热进料水并向所述反向供给MED系统中的最冷效传送所述经加热的进料水的冷凝器，其中所述反向供给MED系统中的每个效被布置成从接收到的进料水蒸发水并向较暖的效传送经加热的浓缩物，以从所述反向供给MED系统的最热效产生最热浓缩物；以及 正向供给MED系统，其被布置成将从所述反向供给MED系统的所述最热效获得的所述最热浓缩物传送到所述正向供给MED系统中的最热效，其中所述正向供给MED系统中的每个效被布置成从接收到的浓缩物蒸发水并向较冷的效传送冷却的浓缩物，以从所述正向供给MED系统的最冷效产生最冷且最浓的盐水。
2.如权利要求1所述的复合MED系统，其中所述正向供给MED系统还包括被布置成从所产生的最浓的盐水传送额外的蒸气的多个串联布置的闪蒸室。
3.如权利要求2所述的复合MED系统，其中所述闪蒸室被布置成向所述正向供给MED系统的效传送所述额外的蒸气。
4.如权利要求2所述的复合MED系统，其中所述闪蒸室被布置成向所述反向供给MED系统的效传送所述 额外的蒸气。
5.如权利要求1所述的复合MED系统，其中所述正向供给MED系统和所述反向供给MED系统被布置成在它们相应的最热效的相同的最高温度下操作。
6.如权利要求1所述的复合MED系统，其中所述正向供给MED系统被布置成关于它们相应的最热效，在比所述反向供给MED系统更高的最高温度下操作。
7.如权利要求1所述的复合MED系统，其中: 来自所述反向供给MED系统的所述最热效的所述最热浓缩物具有相对于所述进料水的两倍的浓度；且 来自所述正向供给MED系统的最冷效的所述最冷最浓的盐水具有相对于所述进料水的三倍的浓度。
8.如权利要求1所述的复合MED系统，其中所述反向供给MED系统的所述冷凝器是降膜冷凝器。
9.如权利要求1所述的复合MED系统，其中所述正向供给MED系统还包括被布置成接收并冷凝来自所述正向供给MED系统的所述最冷效的残余蒸气的强制循环冷凝器。
10.如权利要求1所述的复合MED系统,还包括蒸气传送单元,所述蒸气传送单元被布置成从所述正向供给MED系统中的指定效向所述反向供给MED系统中的指定效传送指定量的蒸气，以优化所述正向供给MED系统和所述反向供给MED系统中的蒸气量。
11.如权利要求1到10中任一项所述的复合MED系统，其中所述进料水是海水。
12.如权利要求1到10中任一项所述的复合MED系统，其中所述进料水是废水或微咸水。
13.一种蒸馏方法，包括:将反向供给MED系统与正向供给MED系统集成，通过将来自所述反向供给MED系统的最热效的最热浓缩物传送到所述正向供给MED系统的最热效，以产生比来自所述反向供给MED系统的所述最热浓缩物的浓度更高浓度的盐水。
14.如权利要求13所述的蒸馏方法，还包括将来自所述反向供给MED系统的最热效的最热浓缩物传送至所述正向供给MED的最热效。
15.如权利要求13所述的蒸馏方法，还包括将来自所述正向供给MED的效的指定量的蒸气传送至所述反向供给MED的效。`
【文档编号】B01D1/26GK103458981SQ201280014368
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月19日 优先权日:2011年3月21日
【发明者】亚尼夫·施密特, 约瑟夫·纽曼, 赫尔曼·维斯 申请人:I.D.E.技术有限公司