[go: up one dir, main page]

EA004968B1 - Process and plant for multi-stage desalination of water - Google Patents

Process and plant for multi-stage desalination of water Download PDF

Info

Publication number
EA004968B1
EA004968B1 EA200300493A EA200300493A EA004968B1 EA 004968 B1 EA004968 B1 EA 004968B1 EA 200300493 A EA200300493 A EA 200300493A EA 200300493 A EA200300493 A EA 200300493A EA 004968 B1 EA004968 B1 EA 004968B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
heating
desalination
feed stream
brine
Prior art date
Application number
EA200300493A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200300493A1 (en
Inventor
Пауль Майкл Уильсон
Георг Эндрью Аткинсон
Original Assignee
Парсонс Бринкерхофф Лтд.
Пбс Интернэшэнэл, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB0025833A external-priority patent/GB0025833D0/en
Priority claimed from GB0107379A external-priority patent/GB0107379D0/en
Priority claimed from GB0112578A external-priority patent/GB0112578D0/en
Application filed by Парсонс Бринкерхофф Лтд., Пбс Интернэшэнэл, Инк. filed Critical Парсонс Бринкерхофф Лтд.
Publication of EA200300493A1 publication Critical patent/EA200300493A1/en
Publication of EA004968B1 publication Critical patent/EA004968B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06Flash distillation
    • B01D3/065Multiple-effect flash distillation (more than two traps)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/06Flash evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

1. A process for the desalination of salt water comprising the steps of: (a.) providing a brine heater; (b.) providing at least one desalination zone comprising a condenser and means for collecting condensate from the condenser; (c.) providing a heat exchanger; (d.) supplying a feed stream comprising salt water as a coolant to the condenser to pre-heat the feed stream; (e.) supplying the pre-heated feed stream to the brine heater; (f.) supplying a first heating stream comprising steam to the brine heater further to heat the pre-heated feed stream; (g.) optionally recovering at least a portion of the first heating stream from the brine heater; (h.) supplying the heated feed stream from the brine heater to the at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone to provide an evaporate comprising water vapor and condensing the evaporate on the condenser in the desalination zone; (i.) recovering from the desalination zone a product stream comprising the condensate and a depleted feed stream comprising salt water; (j.) supplying as a thermal recycle stream a portion of the product stream to the heat exchanger; (k.) supplying a second heating stream, optionally comprising at least a portion of the recovered first heating stream, to the heat exchanger to heat the thermal recycle stream; and (l.) supplying the heated thermal recycle stream to the at least one desalination zone. 2. A process for the desalination of salt water comprising the steps of: (a.) providing a brine heater; (b.) providing at least one desalination zone comprising a condenser and means for collecting condensate from the condenser; (c.) providing a heat exchanger; (d.) supplying a feed stream comprising salt water as a coolant to the condenser to pre-heat the feed stream; (e.) supplying the pre-heated feed stream to the brine heater; (f.) supplying a first heating stream comprising steam to the brine heater further to heat the pre-heated feed stream; (g.) optionally recovering at least a portion of the first heating stream from the brine heater; (h.) supplying the heated feed stream from the brine heater to the at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone to provide an evaporate comprising water vapor and condensing the evaporate on the condenser in the desalination zone; (i.) recovering from the desalination zone a product stream comprising the condensate and a depleted feed stream comprising salt water; (j.) supplying as a thermal recycle stream a portion of the depleted feed stream to the heat exchanger; (k.) supplying a second heating stream, optionally comprising at least a portion of the recovered first heating stream, to the heat exchanger to heat the thermal recycle stream; and (1.) supplying the heated thermal recycle stream to the at least one desalination zone. 3. A process for the desalination of salt water comprising the steps of: (a.) providing a brine heater; (b.) providing at least one desalination zone comprising a condenser and means for collecting condensate from the condenser; (c.) providing a heat exchanger; (d.) supplying a feed stream comprising salt water as a coolant to the condenser to pre-heat the feed stream; (e.) supplying a first portion of the feed stream as a pre-heated feed stream to the brine heater; (f.) supplying as a thermal recycle stream a second portion of the feed stream to the heat exchanger; (g.) supplying a first heating stream comprising steam to the brine heater further to heat the pre-heated feed stream; (h.) optionally recovering at least a portion of the first heating stream from the brine heater; (i.) supplying a second heating stream, optionally comprising at least a portion of the recovered first heating stream, to the heat exchanger to heat the thermal recycle stream; (j.) supplying the heated feed stream from the brine heater and the heated thermal recycle stream from the heat exchanger to the at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream and the heated thermal recycle stream in the desalination zone to provide an evaporate comprising water vapor and condensing the evaporate in the desalination zone; (k.) recovering from the desalination zone a product stream comprising the condensate and a depleted feed stream comprising salt water. 4. A process according to claim 1, wherein the heated thermal recycle stream is supplied to the condensate collecting means of the desalination zone. 5. A process according to claim 4, wherein the ratio of thermal recycle stream to condensate in the collecting means of the desalination zone is from about 0.85: 1 to about 1.15: 1. 6. A process according to any one of claims 1 to 5, wherein there is provided a plurality of desalination zones connected in series. 7. A process according to claim 6, wherein the thermal recycle stream is taken from a first desalination zone and the heated thermal recycle stream is supplied to a second desalination zone. 8. A process according to claim 7, wherein the second desalination zone is nearer in the series of desalination zones to the brine heater than is the first desalination zone. 9. A process according to claim 8, wherein the first desalination zone is maintained at a lower pressure than the second desalination zone. 10. A process according to any one of claims 1 to 9, wherein the thermal recycle stream is supplied to the heat exchanger at a pressure greater than that of the second heating stream supplied to the heat exchanger. 11. A process according to any one of claims 1 to 10, wherein the feed stream is supplied to the brine heater at a pressure greater than that of the first heating stream supplied to the brine heater. 12. A process according to any one of claims 1 to 11, wherein the temperature of the thermal recycle stream is not more than 5 degree C greater than the saturation temperature of water in the at least one desalination zone. 13. A process according to any one of claims 1 to 12, comprising recovering at least a portion of the first heating stream from the brine heater. 14. A process according to claim 13, wherein the second heating stream comprises at least a portion of the recovered first heating stream. 15. A process according to any one of claims 1 to 14, wherein a plurality of heat exchangers for heating the thermal recycle stream are provided. 16. A plant for the desalination of salt water comprising means for operating a process according to any one of claims 1 to 15.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для опреснения соленой воды, в частности, морской воды.

Известные опреснительные установки работают с использованием процесса многоступенчатого мгновенного испарения (ММИ). Мгновенное испарение представляет собой процесс, при котором водяной пар испаряется из соленой воды и, затем, образующийся водяной пар конденсируется и собирается. Воду можно довести до кипения, например, путем снижении давления. В процессе ММИ соленая вода последовательно подается в ряд зон мгновенного испарения и в каждой зоне производится сбор в основном не содержащего соль конденсата.

В настоящее время во многих регионах мира, где ощущается нехватка пресной воды, возрастает необходимость в эффективной технологии опреснения соленой воды. Необходимость в такой технологии, вероятно, будет существенно возрастать ввиду возросшего дефицита воды, вызванного глобальным потеплением и увеличивающимся спросом на пресную воду.

Технологии опреснения путем многоступенчатого мгновенного испарения в настоящее время используются в промышленном масштабе для снабжения пресной водой в засушливых районах мира, где имеется доступ к солоноватой и/или морской воде. Тем не менее, капитальные и эксплуатационные издержки установок такого типа являются высокими, главным образом, ввиду большого объема воды, необходимого для осуществления процесса, и энергетических затрат, требующихся для испарения больших объемов водяного пара при достаточно высокой скорости. С целью сокращения до минимума потребления энергии, технология ММИ применялась в промышленном масштабе в сочетании с энергоблоками с целью использования вырабатываемой тепловой энергии.

Несмотря на повышение энергетического КПД опреснительных установок, до сих пор существует необходимость в создании усовершенствованного способа и устройства для опреснения соленой воды, которые позволят повысить энергетический КПД и, таким образом, снизить издержки и уменьшить ущерб окружающей среде в связи с эксплуатацией известных опреснительных установок.

При таких способах опреснения требуется низкий удельный расход пара для процесса опреснения с целью сокращения до минимума потребляемой из топлива энергии, а также для производства энергии и воды при минимальных затратах.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ опреснения соленой воды, включающий следующие стадии:

а) обеспечение средством для нагрева рассола;

b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и устройство для сбора конденсата из конденсатора;

c) обеспечение теплообменником;

ά) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды в качестве хладагента, в конденсатор для предварительного нагрева питающего потока;

е) подачу предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;

ί) подачу первого нагревающего потока в устройство для нагрева рассола для дополнительного нагрева предварительно нагретого питающего потока;

д) выборочное извлечение по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;

11) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарение по меньшей мере части нагретого питающего потока в опреснительной зоне с целью получения пара, содержащего водяной пар, и конденсацию пара на конденсаторе в опреснительной зоне;

ί) извлечение из опреснительной зоны потока продукта, содержащего конденсат, и отработанного питающего потока, содержащего соленую воду;

_)) подачу части потока продукта в теплообменник в качестве теплового рециркулирующего потока;

k) подачу второго нагревающего потока, необязательно включающего по меньшей мере часть извлеченного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока; и

l) подачу нагретого теплового рециркулирующего потока по меньшей мере в одну опреснительную зону.

Способ по настоящему изобретению позволяет повысить термический кпд процессов опреснения по сравнению с КПД известных опреснительных установок. Подача нагретого теплового рециркулирующего потока в опреснительную зону является эффективным средством возврата тепловой энергии (которая иначе может расходоваться бесполезно) в опреснительную зону, благодаря чему сокращается общее потребление энергии, необходимое для работы установки.

При другом способе в соответствии с настоящим изобретением рециркуляция тепла может быть обеспечена за счет отработанного питающего потока, а не потока продукта. Питающий поток для рециркуляции тепла может быть извлечен из опреснительной зоны. Таким образом, в соответствии с изобретением предлагается еще один способ опреснения соленой воды, включающий следующие ступени:

а) обеспечение средством для нагрева рассола;

b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и устройство для сбора конденсата из конденсатора;

c) обеспечение теплообменником;

й) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды, в качестве хладагента в конденсатор для предварительного питающего нагрева потока;

е) подачу предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;

ί) подачу первого нагревающего потока в устройство для нагрева рассола для дополнительного нагрева предварительно нагретого питающего потока;

д) выборочное извлечение по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;

11) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарение по меньшей мере части нагретого питающего потока в опреснительной зоне с целью получения пара, состоящего из водяного пара, и конденсацию пара на конденсаторе в опреснительной зоне;

ί) извлечение из опреснительной зоны потока продукта, содержащего конденсат, и отработанного потока, содержащего соленую воду;

_)) подачу части потока продукта в теплообменник в качестве теплового рециркулирующего потока;

k) подачу второго нагревающего потока, выборочно состоящего по меньшей мере из части отобранного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока; и

l) подачу нагретого теплового рециркулирующего потока по меньшей мере в одну опреснительную зону.

Кроме того, (или также) тепловой рециркулирующий поток может быть извлечен из питающего потока до того, как он будет подан в устройство для нагрева рассола. Соответственно, согласно настоящему изобретению также предлагается способ опреснения соленой воды, включающий следующие стадии:

a) обеспечение средством для нагрева рассола;

b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и устройство для сбора конденсата из конденсатора,

c) обеспечение теплообменником;

й) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды, в качестве хладагента в конденсатор для предварительного нагрева питающего потока;

е) подачу первой части питающего потока в качестве предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;

ί) подачу второй части питающего потока в качестве теплового потока рециркулирующего продукта в теплообменник;

д) подачу первого нагревающего потока в устройство для нагрева рассола для дополнительного нагрева предварительно нагретого питающего потока;

1) выборочное извлечение по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;

ί) подачу второго нагревающего потока, выборочно включающего по меньшей мере часть отобранного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока;

_)) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола и нагретого теплового рециркулирующего потока из теплообменника по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарения по меньшей мере части нагретого питающего потока и нагретого теплового рециркулирующего потока в опреснительной зоне с целью получения пара, включающего водяной пар, и конденсации пара в опреснительной зоне;

к) извлечение из опреснительной зоны потока продукта, включающего конденсат, и оставшегося питающего потока, включающего соленую воду

Если на стадии _) имеется более чем одна опреснительная зона, то опреснительная зона, в которую соответственно подается нагретый питающий поток и нагретый тепловой рециркулирующий поток, может быть одной и той же зоной либо иной зоной.

В соответствии со способом опреснения согласно настоящему изобретению обеспечивается существенное повышение энергетического КПД известных опреснительных установок, например установок ММИ. Способ опреснения по настоящему изобретению заключается в нагреве соленой воды и затем в мгновенном испарении нагретой соленой воды в опреснительной зоне.

Предпочтительным является создание нескольких последовательно расположенных опреснительных зон, благодаря чему обеспечивается последовательное мгновенное испарение соленой воды по мере прохождения через ряд опреснительных зон. Предпочтительно, чтобы в нескольких последовательно расположенных опреснительных зонах поддерживалось последовательно более низкое давление. В каждой опреснительной зоне мгновенно испаряющийся пар конденсируется на конденсаторе и производится сбор конденсата. Конденсатор предпочтительно включает по меньшей мере одну трубу, по которой подается хладагент, а устройство для сбора включает лоток для пресной воды, в котором расположена труба конденсатора. В этом случае лоток для пресной воды соединяет все опреснительные зоны, и полученная вода каскадно подается из одной ступени в другую параллельно с потоком сырья, и на каждой ступени происходит ее мгновенное испарение, при этом в лотке регенерируется вода из пара, образовавшегося при мгновенном испарении.

Предпочтительно, чтобы первый нагревающий поток, подаваемый в устройство для нагрева рассола, содержал пар. Пар может подаваться из подсоединенной парогенераторной установки.

В соответствии со способом по настоящему изобретению может быть использован один теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока. В соответствии с другим вариантом может быть использовано несколько теплообменников. В этом случае, при необходимости, несколько теплообменников могут быть соединены последовательно или параллельно.

Предпочтительно, чтобы хладагентом, подаваемым в трубки конденсатора, являлся не нагретый питающий поток. Питающий поток, как таковой, может включать подпиточную воду, например, морскую воду и рециркулирующий продукт из опреснительной зоны. В этом случае конденсационные трубки в каждой секции опреснительной зоны охлаждаются путем рециркуляции и/или дополнительной подачи питающего потока, протекающего через зоны в направлении, противоположном питающему потоку, подвергающемуся мгновенному испарению. Таким образом, происходит предварительный подогрев рециркулирующего питающего потока до его подачи в устройство для нагрева рассола. После прохождения через устройство для нагрева рассола питающий поток подается через регулирующий клапан для мгновенного испарения в первой опреснительной зоне. С помощью регулирующего клапана давление питающего потока поддерживается предпочтительно выше давления пара в устройстве для нагрева рассола с целью предотвращения вскипания питающего потока внутри зоны теплообмена, а также с целью избежания возможных утечек пара в питающий поток, так как пар может быть загрязнен примесями токсичных химических веществ, используемых для обработки котловой воды. В противном случае, это привело бы к загрязнению воды, полученной на установке ММИ, при возникновении утечек из труб устройства для нагрева рассола.

В соответствии с одним из предпочтительных способов конденсационные трубки в наиболее холодной ступени установки ММИ, в секции отвода тепла, охлаждаются за счет циркуляции морской воды для отвода использованного тепла из цикла и повышения производства пресной воды до максимального уровня. Для рециркуляции через установку охлажденного питающего потока в результате мгновенного испарения на стадии с минимальным давлением используются мощные насосы. Полученная вода заменяется подпиткой, поступающей из выпускного трубопровода морской воды и подаваемой из ступени отвода тепла, имеющей наиболее высокую температуру, которая проходит деаэрацию и возвращается в ступень с наиболее низким давлением. Концентрация рециркулирующего и/или подпиточного питающего потока регулируется путем постоянного продувания небольшого количества рассола из ступени с наиболее низким давлением в сливной трубопровод морской воды.

На каждой ступени мгновенного испарения питающего потока может произойти образование некоторых неконденсируемых газов. Эти газы могут быть отведены через систему вентиляционных отверстий и вакуумных эжекторов с целью предотвращения снижения эффективности конденсационных поверхностей ступеней из-за их изоляции такими газами, что приводит к снижению производительности установки ММИ. Аналогичные системы в устройстве для нагрева рассола обеспечивают поддержание эффективности теплообмена за счет удаления неконденсируемых газов. Использование таких систем обеспечивает исключительно низкий уровень растворенных газов в полученной воде и втором нагревающем потоке.

Конструкция опреснительных установок ММИ включает другие варианты создания схемы каждой ступени теплообмена и опреснения и выбора нескольких ступеней, образующих части всей установки. Направление движения питающего потока, подвергающегося мгновенному испарению, может быть параллельно потоку рециркулирующего и/или подпиточного потока, что представляет собой так называемую длиннотрубную конструкцию, либо может быть перпендикулярно этому потоку, представляя собой так называемую конструкцию поперечного потока. Количество ступеней в опреснительной установке не ограничено. Например, в соответствии со способом по настоящему изобретению, установка может включать около 20 или более опреснительных зон, при этом конденсаторы в первых последовательно расположенных зонах охлаждаются питающим потоком, который последовательно нагревается в каждой зоне по мере движения к устройству для нагрева рассола, а конденсаторы последних зон охлаждаются холодной морской водой с целью обеспечения максимальной конденсации.

Трубы теплообменника могут быть изготовлены из любого приемлемого материала, например, мельхиора, латуни, титана и нержавеющей стали различных сортов и спецификаций с целью обеспечения стойкости против химически агрессивной горячей морской воды, протекающей со скоростью, необходимой для поддержания оптимального теплообмена. Необходимо предотвращать отложение накипи на

Ί теплопередающей поверхности, образующей нерастворимые минералы из горячей морской воды, путем дозированной подачи химических веществ и циркуляции мягких резиновых сфер в водном потоке. Выбор диаметра труб ограничен такими способами механической очистки, ограничивающими оптимизацию эффективности теплообмена и издержек. Кроме того, могут быть использованы способы химической очистки.

В известных установках ММИ площадь поверхности труб теплообменника в каждой ступени и количество ступеней определяют количество пара, необходимого для производства единицы продукта, производимого установкой ММИ. Существенное увеличение теплопередающей поверхности необходимо для сокращения удельного расхода пара, так, например, для достижения 5% сокращения удельного расхода пара необходимо увеличить теплопередающую поверхность на 15%, что приведет к существенным дополнительным издержкам.

Известные установки включают устройство для нагрева рассола, в котором используется тепловая энергия насыщенного пара низкого давления и температуры (обычно температура насыщения не превышает 115°С) для нагрева питающего потока до процесса мгновенного испарения в первой ступени установки ММИ. Вода, сконденсированная в устройстве для нагрева рассола из подаваемого пара, перекачивается насосом в парогенераторную установку при температуре, близкой к температуре насыщения пара в устройстве для нагрева рассола.

Согласно способу по настоящему изобретению первый нагревающий поток может включать пар из парогенераторной установки, и в этом случае в соответствии со способом изобретения может быть включена дополнительная ступень утилизации второго нагревающего потока из теплообменника и возврата утилизированного потока в парогенератор. В этом случае температура конденсата, возвращаемого в парогенераторную установку, определяет наиболее низкую температуру, до которой установка может охладить топочные газы. В применяемых на практике рекуперационных парогенераторах разница в пределах 15-20°С между топочными газами и температурой воды возвращенного конденсата является стандартной. В результате этого температура топочных газов в такого типа установках для производства энергии и воды превышает 130°С. В тех случаях, если газ используется в качестве топлива в таких установках для производства энергии и воды, температура топочных газов ниже 100°С была бы допустимой, но при более высокой температуре воды в обратном трубопроводе. Более высокая температура топочных газов приводит к снижению эффективности использования тепловой энергии во всем процессе, в результате чего требуется повышение на несколько процентов количества подводимого тепла, что ведет к значительным издержкам и расходу топлива в течение всего срока эксплуатации установки.

Таким образом, в соответствии со способом по настоящему изобретению предлагается способ повышения эффективности использования энергии в опреснительной установке и комбинированной энергетической и многоступенчатой опреснительной установке. Согласно способу по настоящему изобретению предлагается энергетическая и опреснительная установка с пониженным расходом топливной энергии при сравнительно незначительном увеличении общей стоимости. Настоящее изобретение обеспечивает сокращение потребления пара опреснительной установкой ММИ для данного производства пресной воды, при этом обеспечивается снижение мощности, габаритов и стоимости парогенераторной установки и любых связанных с ней паровых турбин, паротрубопроводов, вентилей и опорных конструкций. В соответствии со способом по настоящему изобретению обеспечивается сокращение расхода пара установкой ММИ без увеличения количества ступеней в установке ММИ или изменения технических требований к теплопередающим поверхностям, находящимся в установке ММИ. В соответствии со способом настоящего изобретения обеспечивается сокращение потребления пара при более низких затратах, чем при других вариантах увеличения теплопередающей поверхности или количества ступеней. Настоящее изобретение лишь в незначительной мере изменяет эксплуатацию установки ММИ, конструкция которой может быть стандартно модифицирована для монтажа соединений для теплового потока рециркулирующего продукта и соединений теплообменника в выпускном трубопроводе второго нагревающего потока, или выпускном трубопроводе. Таким образом, настоящее изобретение может быть легко использовано в существующих установках ММИ при их минимальной модификации. Теплообменник во втором нагревающем потоке обладает небольшой площадью поверхности, необходимой для достижения требуемых преимуществ и, в том случае, когда полученная вода используется в качестве теплового потока рециркулирующего продукта, теплообменник может быть изготовлен из более дешевых и технологичных материалов, не обладающих стойкостью к морской воде, так как вода, протекающая по внутреннему и внешнему контуру теплообменника, является пресной водой, содержащей исключительно малое количество растворенного кислорода. Настоящее изобретение позволяет избежать любого возможного загрязнения полученной воды токсичными химическими веществами для обработки котла во втором нагревающем потоке за счет обеспечения изолирования конденсата от полученной воды даже при выходе из строя труб теплообменника путем создания более вы9 сокого давления полученной воды в теплообменнике по сравнению с давлением в устройстве для нагрева рассола прежде, чем будет обеспечена рециркуляция полученной воды в установке ММИ. В соответствии с настоящим изобретением предлагается тепловой поток рециркулирующего продукта, не влияющий на эксплуатацию установки ММИ, за исключением потребления пара. Остановка или выход из строя любой части вспомогательного водяного контура влияет только на потребление пара и не оказывает негативного воздействия на непрерывность производства установки ММИ, что нередко является важным требованием.

Рекуперация тепла из второго нагревающего потока в теплообменнике может быть максимизирована за счет использования теплообменника с малой среднелогарифмической разностью температур (СРТ). В тех случаях, когда тепловой рециркулирующий поток содержит полученную воду, то чистая вода, используемая в процессе теплообмена, позволяет использовать пластинчато-рамный теплообменник с целью достижения высокой эффективности теплообмена с низкой СРТ при экономически выгодной цене. В других вариантах трубчатый теплообменник небольших габаритов, имеющий приемлемую площадь поверхности, обеспечивает эффективную рекуперацию тепла. Оптимальный диапазон СРТ для теплообменника составляет от 3 до 20°С.

Теплообменник может быть расположен с внешней стороны устройства для нагрева рассола, при этом рекупирированный первый нагревающий поток (который может являться конденсатом) отводится или перекачивается в теплообменник в качестве второго нагревающего потока полностью или частично. Второй нагревающий поток может содержать горячую воду из иных источников или из иных устройств, используемых в процессе. В соответствии с другим вариантом теплообменник может быть объединен с устройством для нагрева рассола в приемлемом корпусе. При схеме внутреннего расположения не требуется монтаж трубных соединений и отдельного кожуха для теплообменника, за счет чего упрощается конструкция и монтаж установки.

Движение теплового рециркулирующего потока относительно второго нагревающего потока влияет на рекуперацию тепла из второго нагревающего потока. Отношение этих потоков предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 1,15, более предпочтительно от 0,7 до 1,15 и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,85 до 1,15.

В тех случаях, когда тепловой рециркулирующий поток подается из опреснительной зоны, ступень отбора потока из зоны определяет минимальную температуру второго нагревающего потока в обратном трубопроводе. При использовании более чем одной опреснительной зоны, как в случае с предпочтительным способом в соответствии с изобретением, минимальной точкой для отбора является опреснительная зона установки ММИ с минимальным давлением. Максимальной точкой является следующая ступень, на которой давление ниже, чем на ступени, на которую возвращается тепловой поток рециркулирующего продукта. Отбор теплового рециркулирующего потока со ступени с более высоким давлением позволяет повысить минимальную температуру второго нагревающего потока в обратном трубопроводе, что может представлять собой преимущество при оптимизации эффективности и стоимости комбинированной энергетической и водно-опреснительной установки, хотя при этом снижается эффективность расходования пара установкой ММИ.

В соответствии с предпочтительным способом изобретения, в котором используется несколько опреснительных зон, зона установки ММИ, в которую возвращается тепловой рециркулирующий поток, влияет на эффективность переноса тепла в опреснительную зону. Оптимальная ступень работает при давлении ниже давления насыщенного пара воды, соответствующего температуре теплового рециркулирующего потока.

Желательным является предотвращение смешивания второго нагревающего потока, который может быть загрязнен примесями химических веществ для обработки котловой воды, с тепловым рециркулирующим потоком. Теплообменник обеспечивает разделение этих потоков при нормальных условиях. Разделение может быть обеспечено даже при наличии утечки в теплообменнике, если давление в контуре теплового рециркулирующего потока поддерживается выше давления в контуре второго нагревающего потока. Это может быть обеспечено с помощью устройства для поддержания давления, установленного на максимальное давление устройства для нагрева рассола в контуре теплового рециркулирующего потока между выпускным отверстием теплообменника и отверстием для оборотного потока на установке ММИ. Это устройство может представлять собой регулирующий клапан и соединенное с ним контрольно-измерительное оборудование, или может представлять собой водослив в резервуаре, сообщающемся с рециркуляционной ступенью и расположенном в контуре циркуляции воды на высоте, достаточной для обеспечения того, чтобы сумма давления рециркуляционной ступени и статического напора воды ниже кромки водослива всегда превышала давление устройства для нагрева рассола.

Изобретение описано более подробно со ссылкой на следующие чертежи, на которых фиг. 1 - блок-схема известной опреснительной установки многоступенчатого мгновенного испарения;

фиг. 2 - первое поперечное сечение известной установки ММИ с потоком в двух направлениях;

фиг. 2а - второе поперечное сечение по линии А-А на фиг. 2;

фиг. 3 - блок-схема опреснительной установки многоступенчатого мгновенного испарения, преназначенной для работы в соответствии с первым способом по настоящему изобретению;

фиг. 4 - поперечное сечение, иллюстрирующее один пример конструкции для отбора полученной воды из лотка в качестве теплового рециркулирующего потока;

фиг. 5 - один пример внешней компоновки теплообменника;

фиг. 6 - другой пример компоновки теплообменника внутри корпуса устройства для нагрева рассола;

фиг. 7 - конструкция трубопроводного соединения для возврата рециркулированного высокотемпературного теплового рециркулирующего потока в ступень с более высокой температурой;

фиг. 8 - блок-схема опреснительной установки многоступенчатого мгновенного испарения, имеющей конструкцию для работы в соответствии со вторым и третьим способом настоящего изобретения;

фиг. 9 - другой пример трубопроводных соединений для отбора отработанного питающего потока для теплового рециркулирования;

фиг. 10 - внешнее расположение теплообменника при рециркуляции питающего потока;

фиг. 11 - конструкция для возврата высокотемпературного рециркулированного питающего потока в ступень с более высокой температурой.

Блок-схема многоступенчатого процесса опреснения показана на фиг. 1. Предварительно нагретый рециркулирующий питающий поток подогревается в устройстве 1 для нагрева рассола до его подачи через клапан 3 для поддержания давления для мгновенного испарения в первой опреснительной ступени питающий поток подвергается мгновенному испарению, проходя через ряд опреснительных зон 4, при этом пар конденсируется на трубках 5, охлаждаемых рециркулирующим и подпиточным питающим потоком. Полученная вода собирается в лотке 6 и происходит ее последовательное мгновенное испарение между ступенями вплоть до ступени отвода тепла 7. Опреснительные зоны могут быть снабжены несколькими каскадно расположенными ступенями отвода тепла. Рециркуляция питающего потока производится с помощью насосов 8 через опреснительные зоны и ступени отвода тепла.

Неконденсируемые газы отводятся, последовательно проходят через ступени и экстрагируются с помощью эжектора 9 из ступени с наиболее низким давлением, снабженной охла ждаемым морской водой конденсатором 10. Конденсационные секции ступеней отвода тепла охлаждаются морской водой 11. Возврат теплой морской воды используется для обеспечения подпитки цикла через деаэратор 12 и подпиточный насос 13.

На фиг. 2 и 2а показан внешний вид опреснительной ступени известной установки ММИ. Питающий поток подается в ступень через водослив 14. Пар отгоняется под вакуумом, проходит через пароулавливающие подушки 15 и конденсируется на пучке труб 16, охлаждаемых питающим потоком. Полученная вода собирается в поддоне 17 и стекает в лоток 18, из которого она течет через водослив в лоток следующей ступени. Неконденсируемые газы, выделяющиеся из мгновенно испаряющегося питающего потока, отводятся через вентиляционный трубопровод 19 в эжекторную систему.

На фиг. 3 показан цикл ММИ, модифицированный в соответствии с настоящим изобретением, когда полученная вода используется в качестве теплового рециркулирующего потока. Конденсат из устройства 1' для нагрева рассола протекает через теплообменник 147 прежде, чем он будет возвращен в парогенератор. Часть полученной воды рециркулируется путем ее отбора из водяного лотка опреснительной ступени установки ММИ 3' с более низким давлением. Эта вода перекачивается с помощью насоса 145 во вторичный контур теплообменника 147. Поток из выпускного отверстия теплообменника подается под давлением с помощью клапана 150 для поддержания давления, или водосливного устройства 151 (при этом альтернативные трубопроводы показаны пунктирными линиями) прежде, чем он будет обратно подан в лоток ступени с более высоким давлением опреснительной зоны 121 установки ММИ.

На фиг. 4 показано подсоединение к каналу 18 транспортировки полученной воды к колодцу для горячего конденсата 20, из которого производится отвод полученной воды.

На фиг. 5 показана схема устройства 126 для нагрева рассола, расположенного выше уровня земли и примыкающего к опреснительной секции установки ММИ 120. Теплообменник 147 имеет форму трубчатого теплообменника 21, располагается на уровне земли, примыкая к устройству 126 для нагрева рассола, и с помощью труб подсоединен к колодцу для горячего конденсата 22 второго подогревающего потока, при этом второй подогревающий поток протекает через кожух теплообменника прежде, чем он будет отведен в связанный с установкой парогенератор (на фиг. не показан). Тепловой рециркулирующий поток из опреснительной зоны с относительно более низким давлением подается по трубе к торцу 146 теплообменника 147 и нагревается, проходя через теплообменник 147, а затем по трубе подается в трубопровод 148 на водяной лоток опреснительной зоны с относительно более высоким давлением. Пластинчато-рамовый теплообменник монтируется по аналогичной схеме.

На фиг. 6 показана конструкция устройства 126 для нагрева рассола, в корпусе которого размещен теплообменник 147'. Пучок труб расположен внутри внешнего трубчатого кожуха, направляющего второй нагревающий поток из впускного отверстия 23 теплообменника в выпускное отверстие 24, из которого второй нагревающий поток по трубам протекает через корпус устройства для нагрева рассола. Рециркулированный тепловой поток рециркулирующего продукта перекачивается в теплообменник через выпускную трубку с торца 146' второго нагревающего потока, в то время как высокотемпературный тепловой рециркулирующий продукт подается по трубе с противоположного торца 148' в обратный трубопровод, а затем в лоток.

На фиг. 7 показано трубопроводное соединение, через которое горячеводный продукт возвращается в лоток 25 питающего потока высокотемпературной ступени устройства ММИ. Полученная рециркулирующая вода подается по внешнему соединительному патрубку 154 к распределительному колодцу и водосливу 151 или к разбрызгивателю, из которого она отводится выше уровня полученной воды в лотке.

На фиг. 8 показан модифицированный цикл ММИ в соответствии с настоящим изобретением, в котором рециркулируется питающий поток. Конденсат из устройства 1' для нагрева рассола, в который добавляется горячая вода из теплового цикла 154', протекает через теплообменник до того, как будет возвращен в парогенератор (на фиг. не показан). Частичная рециркуляция питающего потока из опреснительной ступени 3' производится либо путем отбора из канала питающего потока ступени с более низким давлением и дальнейшей его перекачки, либо путем отбора из основного рециркулирующего и/или подпиточного потока между комплектами конденсационных труб ступеней, на схемах которых другие варианты трубопроводных соединений показаны пунктирной линией.

Независимо от способа отбора питающего потока из ступени с более низким давлением, он подается по трубопроводу во вторичный контур теплообменника. Поток из выпускной трубы вторичного контура теплообменника подается под давлением с помощью клапана 150' для поддержания давления прежде, чем он будет возвращен в канал 149' питающего потока ступени с более высоким давлением опреснительной секции установки ММИ

На фиг. 9 показан другой вариант отбора питающего потока из опреснительной ступени установок ММИ. Отбор питающего потока производится из канала 26 питающего потока через колодец для горячего конденсата 27. В соответ ствии с другим вариантом отбор питающего потока производится из главного кольцевого трубопровода для рециркулирующего или подпиточного потока или из патрубков 28, подсоединенных к нему.

На фиг. 10 приведена схема устройства 29 для нагрева рассола, расположенного выше уровня земли и размещенного рядом с опреснительной секцией установки ММИ 30. Многоходовой кожухотрубный теплообменник 31 расположен на уровне земли рядом с устройством для нагрева рассола, и из него жидкость перекачивается в колодец для горячего конденсата 32 второго нагревающего потока. При этом конденсат течет поочередно через ходы каждого кожуха теплообменника прежде, чем будет отведен в парогенератор (на фиг. не показан). Охлажденный рециркулирующий питающий поток подается по трубопроводу в трубчатый контур первого хода теплообменника смежного с выходным трубопроводом 33 конденсата, и, выходя из выпускного отверстия последнего хода трубчатого контура теплообменника 34, подается в возвратный патрубок в канал питающего потока.

На фиг. 11 показан возвратный патрубок для подачи питающего потока в канал 35 питающего потока. С помощью разбрызгивателя или распределительного колодца 36 высокотемпературный питающий поток возвращается в канал и производится его распределение по части ширины канала питающего потока.

Следует понимать, что конструкции установки, трубопроводов регулирующих клапанов, насосов, выпускных клапанов, регуляторов потока и иных элементов показанного стандартного оборудования приводятся только в качестве примеров, и что способ и устройство по настоящему изобретению не ограничиваются приведенной конструкцией.

Ниже приведено более конкретное описание изобретения со ссылками на следующие примеры. В примере 1 приведен способ в соответствии с настоящим изобретением, в котором часть полученной воды рециркулируется в качестве теплового потока рециркулирующего продукта.

Пример 1.

Как видно на фиг. 3, поток морской воды подается в трубопровод 100 при расходе 6638,9 кг/с и при температуре 35°С. Соленость морской воды составляет 4,45%. Часть морской воды, текущей по трубопроводу 100, подается в трубопровод 101 в качестве хладагента воздушного эжектора 102. Воздушный эжектор/конденсатор 102 установлен на трубопроводе 103, в который подается смесь водяного пара и неконденсируемых газов (в основном, воздуха), отведенных с помощью экстрактора 104 из ступени 105 отвода тепла. Неконденсируемые газы отводятся в трубопровод 106а, и любые остаточные конденсируемые материалы отво15 дятся из воздушного эжектора/конденсатора 102 в трубопровод 106. В этом примере расход морской воды в трубопроводе 101 составляет 250 кг/с.

Оставшаяся морская вода из трубопровода 100 (при расходе 6388,9 кг/с) подается в трубопровод 107 в качестве хладагента ступени 105 отвода тепла. Охлаждающая морская вода в трубопроводе 107 нагревается, проходя через ступень 105 отвода тепла, до температуры 42,68°С, и ее часть (при расходе 1819,5 кг/с) подается в трубопровод 108 в качестве подпиточной воды. Оставшаяся часть морской воды в трубопроводе 107 отводится из установки по трубопроводу 109.

Подпиточная морская вода в трубопроводе 108 проходит через деаэратор 110. Отведенный воздух возвращается по трубопроводам 111, 112 и 113 в экстрактор 104, а затем по трубопроводу 103 в эжектор/конденсатор 102.

Деаэрированная подпиточная морская вода отводится из деаэратора 110 по трубопроводу 114 и перекачивается насосом 115 в трубопровод 116 и смешивается в трубопроводе 117 с рециркулирующим потоком рассола из трубопровода 143. В этом примере комбинированный подпиточный и рециркулирующий поток протекает по трубопроводу 117 при расходе 6194,4 кг/с при температуре 42,057°С и солености 6,28%.

Комбинированный подпиточный и рециркулирующий поток в трубопроводе 117 представляет собой питающий поток.

Питающий поток по трубопроводу 117 подается в качестве хладагента на трубы 118 конденсатора в опреснительной зоне 119. Опреснительная зона 119 является последней в ряде опреснительных зон. На фиг. 3 первая опреснительная зона в ряде обозначена позицией 120, вторая опреснительная зона в ряде - 121, а разделительные линии 122 указывают на наличие других аналогичных опреснительных зон, фактически не показанных на фиг. 3.

Питающий поток, проходящий через трубки 118 конденсатора, подается в трубки 123 конденсатора опреснительной зоны 121, а затем в трубки 124 конденсатора опреснительной зоны 120. Предварительно нагретый питающий поток проходит по трубопроводу 125 при температуре 102,829°С и подается в устройство 126 для нагрева рассола. Устройство 126 для нагрева рассола установлено на трубопроводе 127, по которому подается пар при расходе 76,356 кг/с, температуре 130°С и давлении 2 бара. Нагретый питающий поток подается из устройства 126 для нагрева рассола по трубопроводу 128 и через регулятор расхода 129 при температуре 110°С и давлении 2 бара. Нагретый питающий поток по трубопроводу 128 подается в первую опреснительную зону 120.

Первая опреснительная зона 120 включает нижнюю зону 130 для приема мгновенно испа ряющегося рассола, влагопоглотителя 131, через который проходит пар, полученный за счет мгновенного испарения рассола, прежде, чем он сконденсируется на трубах 124 и будет собран в лотках 132 для пресной воды. Рассол, подвергающийся мгновенному испарению, и полученная вода каскадно подаются через опреснительные зоны по параллельным трубопроводам 133 и 134, соответственно. После выхода из последней опреснительной зоны 119 рассол подается по трубопроводу 135 в ступень 105 отвода тепла. Полученная вода подается по трубопроводам 136 и 136а в лоток 137 для сбора полученной воды ступени 105 отвода тепла.

Как и опреснительные зоны, ступень 105 отвода тепла может включать несколько последовательно расположенных аналогичных зон.

В ступени 105 отвода тепла морская вода, подаваемая по трубопроводу 107, используется в качестве хладагента, и конечный продукт, собираемый в лотке 137, подается по трубопроводу 138 в резервуар-хранилище. Оставшийся в ступени 105 отвода тепла рассол отводится по трубопроводу 139, и его часть рециркулируется далее с помощью насоса 140 по трубопроводам 141 и 143 в качестве рециркулирующего потока и подается в трубопровод 117. Оставшаяся часть перекачивается насосом 140 по трубопроводу 141 и трубопроводу 142.

Из последней опреснительной зоны 119 тепловой поток рециркулирующего продукта отводится в соответствии с настоящим изобретением. Часть полученной воды из трубопровода 136 (расход 76 кг/с в этом примере) отводится с помощью рециркуляционного насоса 145 в трубопровод 144 и в трубопровод 146 при температуре 48,20°С и солености 0%. Тепловой рециркулирующий поток, проходящий по трубопроводу 146, подается в трубки теплообменника 147 и далее по трубопроводам 148 и 149 в лоток для пресной воды опреснительной зоны 121. Нагретый тепловой рециркулирующий поток подается под давлением с помощью клапана 150 для поддержания давления в данном примере. В другом варианте, показанном пунктирной линией на фиг. 3, водосливное устройство 151 может быть использовано для поддержания давления нагретого теплового рециркулирующего потока.

Нагревающий поток подается по трубопроводам 152 и 153 в теплообменник 147 из нижней части устройства 126 для нагрева рассола. В соответствии с другим вариантом нагревающий поток из внешнего источника (например, парогенераторной установки) может подаваться по трубопроводу 154. Пар или горячая вода отводятся из системы по трубопроводу 155.

В табл. 1 приведен ряд параметров в соответствии с данным примером 1 в каждой из 20ти ступеней способа ступеней в соответствии со способом настоящего изобретения. В этом при17 мере 20 ступеней включают устройство для нагрева рассола, 16 опреснительных зон и 3 ступени отвода тепла. Ниже приведены измеряемые параметры:

А - температура питающего потока (в °С ) на входе каждой ступени;

В - температура питающего потока (в °С ) на выходе каждой ступени;

С - расход питающего потока, проходящего через каждую ступень, (кг/с);

Ό - расход рассола (кг/с), подвергающегося мгновенному испарению, отводимого из каждой ступени;

Р - давление (абсолютная величина в барах) в каждой ступени;

т - производительность (кг/с) каждой ступени по производству пресной воды;

М - общая производительность (кг/с) после выхода конечного продукта на каждой последовательной ступени.

Таблица 1

Ступень Температура грубо- Температура рассола вы пускном проводе охлаждающего потока в трубчатом контуре Расход рассола, подвергающегося мгновенному испарению, из каждой ступени Давление в ступени Производи -тельностъ Совокупная А В С ϋ Р т М С С кг/с кг/с бар кг/с кг/с Ус г рои- 102,83 110, 00 6194,4 6194, 4 1, 668 0 0 нагрева рассола 1 98,97 102,83 6194,4 6153,2 1,210 41,15 41,15 2 95,11 98,97 6194,4 6112,9 1,059 40,37 1 157,52 3 91,27 95,1 6194,4 6073,1 0,924 39,80 197,32 4 87,41 91,27 6194,4 6033,1 0, 802 39,97 237,29 5 83,56 87,41 6194,4 5993,7 0,659 39,38 276,67 6 79,72 83,56 6194,4 5954,9 0,601 38,83 315,49 7 75,90 79,72 6194,4 5916,8 0,519 38,10 353,60 8 72,08 75,90 6194,4 5878,9 0,446 37,90 391,50 9 68,26 72,08 6194,4 5842,0 0,382 36,90 428,4 10 64,49 68,26 6194,4 5806,1 0,328 35,91 464,31 11 60,61 64,49 6194,4 5769,4 0,278 36,69 501,00 12 56,72 60,61 6194,4 5733,1 0,235 36,32 537,32 13 52,94 56,72 6194,4 5698,4 0,198 34,70 572,02 14 49,32 52,94 6194,4 5665,5 0,168 32,87 604,89 15 45,60 49,32 6194,4 5630,3 0,140 35,19 640,08 16 42,06 45,60 6194,4 5597,8 0,117 32,55 672,63 17 39, 94 42,68 6388,9 5571,5 0,102 26,25 622,88 18 37,38 39,94 6388,9 5547,3 0,089 24,23 647,11 19 35,00 37,38 6388,9 5524,9 0,078 22,36 669,47

В целом, в данном примере коэффициент производительности (килограмм конечного продукта (пресной воды), произведенного на килограмм поданного в систему пара) составляет 8,795. Технологическая установка, работающая в соответствии с данным примером, способна производить 12,75 миллионов британских галлонов пресной воды в день (приблизительно 60 миллионов литров воды в день)

Пример 2.

Как видно на фиг. 8, поток морской воды подается по трубопроводу 100' при расходе 6638,9 кг/с и температуре 35°С. Соленость морской воды составляет 4,45%. Часть морской воды, подаваемой по трубопроводу 100', подается в качестве хладагента через трубопровод 101' в воздушный эжектор 102'. Воздушный эжектор/конденсатор 102' установлен на трубопроводе 103', при этом смесь водяного пара и неконденсируемых газов (главным образом, воздух) отводится с помощью экстрактора 104' из ступени 105' отвода тепла. Неконденсируемые газы подаются в трубопровод 106а', а любые остаточные конденсируемые материалы отводятся из воздушного эжектора/конденсатора 102' в трубопровод 106'. В этом примере расход морской воды в трубопроводе 101' составляет 250 кг/с.

Оставшаяся морская вода из трубопровода 100' (при расходе 6388,9 кг/с) подается через трубопровод 107' в качестве хладагента в ступень 105' отвода тепла. Охлаждающая морская вода в трубопроводе 107' нагревается, проходя через ступень 105' отвода тепла, до температуры 42,68°С, и часть этой воды (при расходе 1822 кг/с) подается в трубопровод 108' в качестве подпиточной воды. Оставшаяся морская вода в трубопроводе 107' отводится из установки по трубопроводу 109'.

Подпиточная морская вода по трубопроводу 108' подается в деаэратор 110'. Отведенный воздух возвращается по трубопроводам 111',112' и 113' в экстрактор 104', а затем по трубопроводу 103' в воздушный эжектор/конденсатор 102'.

Деаэрированная подпиточная морская вода подается из деаэратора 110' в трубопровод 114' и затем перекачивается с помощью насоса 115' в трубопровод 116' и смешивается в трубопроводе 117' с рециркулирующим потоком рассола из трубопровода 143'. В данном примере расход комбинированного подпиточного и рециркулирующего потока в трубопроводе 117' составляет 6194,4 кг/с при температуре 42,057 °С и солености 6,28%.

Комбинированный подпиточный и рециркулирующий поток в трубопроводе 117' теперь будет обозначаться термином «питающий поток».

Питающий поток по трубопроводу 117' подается в качестве хладагента на трубы 118' конденсатора в опреснительной зоне 119'. Опреснительная зона 119' является последней в ряде опреснительных зон. На фиг. 8 первая опреснительная зона в ряде обозначена позицией 120', вторая опреснительная зона в ряде - 121', а разделительные линии 122' указывают на наличие других аналогичных опреснительных зон, фактически не показанных на фиг. 8.

Питающий поток сырья, проходящий через трубки 118' конденсатора, подается в трубки 123' конденсатора опреснительной зоны 121', а затем в трубки 124' конденсатора опреснительной зоны 120'. Предварительно нагретый питающий поток проходит по трубопроводу 125' при температуре 102,807°С и подается в устройство 126' для нагрева рассола. Устройство 126' для нагрева рассола установлено на трубопроводе 127', по которому подается пар при расходе 76,597 кг/с, температуре 130°С и давлении 2 бара. Нагретый питающий поток подается из устройства 126' для нагрева рассола по трубопроводу 128' и через регулятор расхода 129' при температуре 110°С и давлении 2 бара. Нагретый питающий поток по трубопроводу 128' подается в первую опреснительную зону 120'.

Первая опреснительная зона 120' включает нижнюю зону 130' для приема мгновенно испаряющегося рассола, влагопоглотителя 131', через который проходит выпар, полученный за счет мгновенного испарения рассола, прежде, чем он сконденсируется на трубах 124' и будет собран в лотках 132' для пресной воды. Рассол, подвергающийся мгновенному испарению, и полученная вода каскадно подаются через опреснительные зоны по параллельным трубопроводам 133' и 134', соответственно. После выхода из последней опреснительной зоны 119' рассол подается по трубопроводу 135' в ступень 105' отвода тепла. Полученная вода подается по трубопроводу 136' в лоток 137' для сбора полученной воды ступени 105' отвода тепла.

В ступени 105' отвода тепла морская вода, подаваемая по трубопроводу 107', используется в качестве хладагента, и конечный продукт, собираемый в лотке 137', подается по трубопроводу 138' в резервуар-хранилище. Оставшийся в ступени 105' отвода тепла рассол отводится по трубопроводу 139', и часть его рециркулируется далее с помощью насоса 140' по трубопроводам 141' и 143' в качестве рециркулирующего потока и подается в трубопровод 117'. Оставшаяся часть перекачивается насосом 140' по трубопроводу 141' и трубопроводу 142'.

Из последней опреснительной зоны 119' тепловой поток рециркулирующего продукта отводится в соответствии с настоящим изобретением. Часть рассола в опреснительной зоне 119' (в данном примере расход составляет 85,49 кг/с) отводится в трубопровод 144' (показанный пунктирной линией на фиг. 8, так как на фиг. 8 также приведен другой вариант тепловой рециркуляции, что будет описано в примере 3) с помощью рециркуляционного насоса 145' и в трубопровод 146' при температуре 49,89°С и солености 6,94%. Тепловой рециркулирующий поток, подаваемый по трубопроводу 146', проходит через трубопровод 146а' и подается в трубки теплообменника 147' и далее по трубопроводам 148' и 149' в нижнюю часть опреснительной зоны 121'. Нагретый тепловой рециркулирующий поток подается под давлением с помощью клапана 150' для поддержания давления в данном примере.

Нагревающий поток подается по трубопроводам 152' и 153' в теплообменник 147' из нижней части устройства 126' для нагрева рассола. В соответствии с другим вариантом нагревающий поток из внешнего источника (например, парогенераторной установки) может подаваться по трубопроводу 154'. Пар или горячая вода отводятся из системы по трубопроводу 154' и 155'.

В табл. 2 приведен ряд параметров в соответствии с данным примером 2 в каждой из 20ти ступеней способа ступеней в соответствии со способом по настоящему изобретению. В этом примере 20 ступеней включают устройство для нагрева рассола, 16 опреснительных зон и 3 ступени отвода тепла. Ниже приведены изме ряемые параметры:

А - температура питающего потока (в °С ) на входе каждой ступени;

В - температура питающего потока (в °С ) на выходе каждой ступени;

С - расход питающего потока, проходящего через каждую ступень, (кг/с);

Ό - расход рассола (кг/с), подвергающегося мгновенному испарению, отводимого из каждой ступени;

Р - давление (абсолютная величина в барах) в каждой ступени;

т - производительность (кг/с) каждой ступени по производству пресной воды,

М - общая производительность (кг/с) после выхода конечного продукта на каждой последовательной ступени.

Таблица 2

Ступень тура рассола проноле Температур а рассола в проводе Расход охлаждаю те го потока в трубчатом контуре подвергающегося мгновенному испарению, отводимого Давление Цроизноли- производительность послслова- ступени степени А В С О р т м С с кг/с кг/с бар кг/с кг/с Устнагрева I 102,81 110,00 6194,4 6194,4 1,669 0 0 98,94 102,81 6194,4 6153,1 1,210 41,30 41,30 2 95,08 98,94 6194,4 6197,4 1,057 40,20 82,50 3 91,25 95,08 6194,4 6157,1 0,923 40,25 122,75 4 87,39 91,25 6194,4 6116,7 0,801 40,44 163,18 5 83,55 87,39 6194,4 6076,9 0,694 38,85 203,03 6 79,71 83,55 6194,4 6037,6 0,601 39,29 242,32 7 75,91 79,71 6194,4 5999,0 0,519 38,57 280,89 8 72,08 75,91 6194,4 5960,6 0,446 38,37 319,26 9 68,27 72,08 6194,4 5923,3 0, 383 37,37 356,63 10 64,50 68,27 6194,4 5886,9 0,328 36,35 392,98 11 60,63 64,50 6194,4 5849,8 0,278 37,15 430,13 12 56,73 60,63 6194,4 5812,9 0,235 36,81 466,94 13 52,96 56,73 6194,4 5777,6 0,196 35,16 502,10 14 49,34 52,96 6194,4 5744,5 0,168 32,28 535,39 15 45,61 49,34 6194,4 5708,8 0,140 35,65 571,04 16 42,07 45,61 6194,4 5675,8 0,118 33,01 604,05 17 39,96 42,70 6389,9 5564,1 0,102 26,30 630,35 18 37,39 39,96 6388,9 5639,8 0,089 24,26 654,61 19 35,00 37,39 6388,9 5517,4 0,078 22,39 677,00

В целом, в данном примере коэффициент производительности (килограмм конечного продукта (пресной воды), произведенного на килограмм поданного в систему пара) составляет 8,865. Технологическая установка, работающая в соответствии с данным примером, способна производить 12,90 млн британских галлонов пресной воды в день (приблизительно 60 миллионов литров воды в день).

Пример 3.

Пример 3 аналогичен примеру 2. Тем не менее, в соответствии с фиг. 8, тепловой рециркулирующий поток из опреснительной зоны 119' не отбирается в виде части мгновенно испаряющегося рассола в указанной зоне, а в виде питающего потока (рассола) в трубках 118' конденсатора. Тепловой рециркулирующий поток отбирается в трубопроводе 144 (показанном пунктирной линией на фиг. 8 для иллюстрации того, что он является альтернативным вариантом отбора рециркулирующего продукта из мгновенно испаряющегося рассола в трубопро21 воде 144', как описано в примере 2). Затем, рециркулирующий поток подается в трубопровод 146а' и далее по схеме, как описано в примере 2.

В табл. 3 приведен ряд параметров в соответствии с данным примером 3 в каждой из 20ти ступеней в соответствии со способом по настоящему изобретению. В этом примере 20 ступеней включают устройство для нагрева рассола, 16 опреснительных зон и 3 ступени отвода тепла. Ниже приведены измеряемые параметры:

А - температура питающего потока (в °С ) на входе каждой ступени;

В - температура питающего потока (в °С ) на выходе каждой ступени;

С - расход питающего потока, проходящего через каждую ступень, (кг/с);

Ό - расход рассола (кг/с), подвергающегося мгновенному испарению, отводимого из каждой ступени;

Р - давление (абсолютная величина в барах) в каждой ступени;

т - производительность (кг/с) каждой ступени по производству пресной воды;

М - общая производительность (кг/с) после выхода конечного продукта на каждой последовательной ступени.

Таблица 3

Расход пассола, подвергающегося мгновенному испарению, отводимого

А В С О Р т кг/с _М _ кг/с С С кг/с кг/с бар Устройство 102,80 110,00 6121,45 6121,45 1,665 0 0 нагрева рассола 1 98,91 102,80 6121,45 6080,4 1,209 41,05 41,05 95,03 98,91 6121,45 6112,5 1,056 40,83 81,87 91,17 95,03 6121,45 6072,5 0,920 40,02 ^21,89 87,29 91,17 6121,45 6032,4 0,798 40,15 162,04 83,43 87,29 6121,45 5992,8 0,691 39,53 201,57 6 79,58 83,43 6121,45 5953,9 0,598 38,94 240,51 7 75,77 79,58 6121,45 5915,7 0,515 38,18 278,69 8 71,94 75,77 6121,45 5877,8 0,445 37,95 316,64 9 68,12 71,94 6121,45 5840,8 0,380 36,92 353,56 10 64,35 68,12 6121,45 5804,9 0,325 35,89 389,45 1 1 60,48 64,35 6121,45 5768,3 0,276 36,62 426,07 ‘2 56,60 60,48 6121,45 5733,1 0,233 36,28 462,35 ^13 52,84 56,60 6121,45 5697,4 0,197 34,62 496,97 14 49,23 52,84 6121,45 5664,7 0,167 32,75 529,72 15 145,52 49,23 6121,45 5629,6 0,139 35,05 564,77 16 42,00 45,52 6121,45 5597,2 0,117 32,43 597.20 1 7 39,90 42,61 6388,9 5571,2 0,101 26,03 623,23 18 37,37 39,90 6388,9 5547,1 0,088 24,03 647,26 ΐ1’ ! 35,00 37,37 6388,9 5524,9 0,078 22,19 669,45

В целом, в данном примере коэффициент производительности (килограмм конечного продукта (пресной воды), произведенного на килограмм поданного в систему пара) составляет 8,868. Технологическая установка, работающая в соответствии с данным примером, способна производить 12,75 миллионов британских галлонов пресной воды в день (приблизительно 60 миллионов литров воды в день).

The present invention relates to a method and apparatus for the desalination of salt water, in particular, sea water.

Known desalination plants operate using a multistage flash evaporation process (MMI). Instant evaporation is a process in which water vapor evaporates from saline water and then the water vapor that forms is condensed and collected. Water can be brought to a boil, for example, by reducing the pressure. In the MMI process, salt water is successively fed to a series of flash zones and in each zone, salt-free condensate is collected.

Currently, in many regions of the world where there is a shortage of fresh water, there is a growing need for effective salt water desalination technology. The need for such technology is likely to increase significantly due to the increasing water deficit caused by global warming and the increasing demand for fresh water.

Desalination technologies using multistage flash evaporation are currently used on an industrial scale to supply fresh water in arid regions of the world where access to brackish and / or seawater is available. However, the capital and operating costs of installations of this type are high, mainly due to the large volume of water required to carry out the process and the energy costs required to evaporate large volumes of water vapor at a sufficiently high rate. In order to reduce energy consumption to a minimum, the MMI technology was used on an industrial scale in conjunction with power units in order to use the generated thermal energy.

Despite the increase in the energy efficiency of desalination plants, there is still a need to create an improved method and device for desalination of salt water, which will increase energy efficiency and, thus, reduce costs and reduce damage to the environment due to the operation of known desalination plants.

With such methods of desalination, low specific steam consumption is required for the desalination process in order to minimize the energy consumed from the fuel, as well as to produce energy and water at minimal cost.

In accordance with the present invention, a method for the desalination of salt water is proposed, comprising the following steps:

a) providing a means for heating the brine;

b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and a device for collecting condensate from the condenser;

c) provision of a heat exchanger;

) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for preheating the feed stream;

e) supplying a preheated feed stream to a brine heating device;

ί) supplying the first heating stream to the brine heating device for additional heating of the pre-heated feed stream;

d) selectively removing at least part of the first heating stream from the brine heating device;

11) supplying the heated feed stream from the brine heating device to at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone in order to produce steam containing steam, and condensing steam on the condenser in the desalination zone;

) removing from the desalination zone a stream of product containing condensate and a waste feed stream containing salt water;

_)) feeding part of the product stream to the heat exchanger as a heat recycle stream;

k) supplying a second heating stream, optionally including at least a portion of the extracted first heating stream, to a heat exchanger for heating the heat recycle stream; and

l) feeding the heated thermal recycle stream to at least one desalination zone.

The method according to the present invention allows to increase the thermal efficiency of the desalination process in comparison with the efficiency of the known desalination plants. The supply of a heated thermal recycle stream to the desalination zone is an effective means of returning thermal energy (which could otherwise be wasted) to the desalination zone, thereby reducing the total energy consumption required for the operation of the plant.

In another method according to the present invention, the heat recirculation can be achieved by the spent feed stream rather than the product stream. The feed stream for heat recycling can be removed from the desalination zone. Thus, in accordance with the invention, another method for the desalination of salt water is proposed, comprising the following steps:

a) providing a means for heating the brine;

b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and a device for collecting condensate from the condenser;

c) provision of a heat exchanger;

d) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for a pre-feed heating stream;

e) supplying a preheated feed stream to a brine heating device;

ί) supplying the first heating stream to the brine heating device for additional heating of the pre-heated feed stream;

d) selectively removing at least part of the first heating stream from the brine heating device;

11) supplying the heated feed stream from the brine heating device to at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone in order to produce steam consisting of water vapor, and condensing the steam on the condenser in the desalination zone;

) removing from the desalination zone a stream of product containing condensate and a waste stream containing salt water;

_)) feeding part of the product stream to the heat exchanger as a heat recycle stream;

k) feeding a second heating stream, selectively consisting of at least a portion of the selected first heating stream, to a heat exchanger for heating the heat recycle stream; and

l) feeding the heated thermal recycle stream to at least one desalination zone.

In addition, (or also) the thermal recycle stream can be removed from the feed stream before it is fed to the brine heating device. Accordingly, according to the present invention, there is also provided a method for desalination of salt water, comprising the following steps:

a) providing a means for heating the brine;

b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and a device for collecting condensate from the condenser,

c) provision of a heat exchanger;

d) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for preheating the feed stream;

e) feeding the first part of the feed stream as a pre-heated feed stream to a brine heating device;

) supplying the second part of the feed stream as the heat flow of the recirculating product to the heat exchanger;

d) the supply of the first heating stream in the device for heating the brine for additional heating of the pre-heated feed stream;

1) selectively removing at least a portion of the first heating stream from the brine heating device;

) feeding the second heating stream, selectively including at least a portion of the selected first heating stream, to a heat exchanger for heating the heat recycle stream;

_)) supplying a heated feed stream from a device for heating brine and a heated heat recycle stream from a heat exchanger to at least one desalination zone, evaporating at least part of the heated feed stream and a heated heat recycle stream in the desalination zone in order to produce steam that includes water steam, and steam condensation in the desalination zone;

K) extraction from the desalination zone of the product stream, including condensate, and the remaining feed stream, including salt water

If at stage _) there is more than one desalination zone, then the desalination zone, to which the heated feed stream and the heated recycle stream are respectively supplied, may be the same zone or another zone.

In accordance with the method of desalination according to the present invention provides a significant increase in the energy efficiency of known desalination plants, such as installations MMI. The method of desalination according to the present invention consists in heating the salt water and then in the instantaneous evaporation of the heated salt water in the desalination zone.

It is preferable to create several consecutive desalination zones, thereby ensuring consistent instantaneous evaporation of salt water as it passes through a series of desalination zones. Preferably, in several successive desalination zones, a lower pressure is consistently maintained. In each desalination zone, instantly evaporating steam condenses on a condenser and collects condensate. The condenser preferably includes at least one pipe through which the refrigerant flows, and the collection device includes a tray for fresh water in which the condenser pipe is located. In this case, the fresh water tray connects all the desalination zones, and the resulting water is cascaded from one stage to another along with the raw material flow, and at each stage instantaneous evaporation occurs, and water from the vapor generated by instant evaporation is regenerated in the tray.

Preferably, the first heating stream supplied to the brine heating device comprises steam. Steam may be supplied from a connected steam generator.

In accordance with the method of the present invention, a single heat exchanger can be used to heat the heat recycle stream. Alternatively, several heat exchangers may be used. In this case, if necessary, several heat exchangers can be connected in series or in parallel.

Preferably, the refrigerant supplied to the condenser tubes is an unheated feed stream. The feed stream, as such, may include makeup water, for example, seawater and recycled product from the desalination zone. In this case, the condensation tubes in each section of the desalination zone are cooled by recirculation and / or additional supply of the feed stream flowing through the zones in the direction opposite to the feed stream subjected to flash evaporation. Thus, preheating of the recirculating feed stream occurs prior to its supply to the brine heating device. After passing through the brine heating device, the feed stream is fed through a control valve for instant evaporation in the first desalination zone. Using a control valve, the feed pressure is preferably maintained above the vapor pressure in the device for heating the brine in order to prevent boiling up of the feed stream inside the heat exchange zone, as well as to avoid possible leakage of steam into the feed stream, since the steam can be contaminated with toxic chemicals used for the treatment of boiler water. Otherwise, this would lead to contamination of the water obtained at the MMI installation, if leakages from the pipes of the brine heating device occur.

In accordance with one of the preferred methods, condensation tubes in the coldest stage of the MMI installation, in the heat removal section, are cooled by circulating seawater to remove used heat from the cycle and increase the production of fresh water to the maximum level. For recirculation through the installation of a cooled feed stream as a result of instantaneous evaporation, powerful pumps are used at the stage with minimal pressure. The resulting water is replaced by the feed coming from the seawater outlet pipe and supplied from the heat removal stage, which has the highest temperature, which passes deaeration and returns to the lowest pressure stage. The concentration of the recirculating and / or feed flow is regulated by continuously blowing a small amount of brine from the stage with the lowest pressure to the seawater drain line.

At each stage of instantaneous evaporation of the feed stream, the formation of some non-condensable gases can occur. These gases can be removed through a system of vents and vacuum ejectors in order to prevent a decrease in the efficiency of the condensation surfaces of the stages due to their isolation with such gases, which leads to a decrease in the performance of the MMI unit. Similar systems in the brine heating device ensure the maintenance of heat transfer efficiency by removing non-condensable gases. The use of such systems provides an extremely low level of dissolved gases in the resulting water and the second heating stream.

The design of desalination plants MMI includes other options for creating a scheme for each stage of heat exchange and desalination and the choice of several stages, forming part of the entire installation. The direction of movement of the feed stream undergoing instantaneous evaporation may be parallel to the flow of the recirculating and / or feed flow, which is the so-called long-tube design, or it may be perpendicular to this flow, representing the so-called cross-flow design. The number of steps in the desalination plant is not limited. For example, in accordance with the method of the present invention, the installation may include about 20 or more desalination zones, with the capacitors in the first consecutive zones being cooled by the supply stream, which is subsequently heated in each zone as it moves to the device to heat the brine, and the condensers last zones are cooled with cold sea water to ensure maximum condensation.

Heat exchanger tubes can be made of any acceptable material, for example, nickel silver, brass, titanium and stainless steel of various grades and specifications to ensure resistance to chemically aggressive hot seawater flowing at the rate necessary to maintain optimum heat transfer. It is necessary to prevent scale buildup.

Heat transfer surface forming insoluble minerals from hot seawater by metered delivery of chemicals and circulation of soft rubber spheres in the water flow. The choice of pipe diameter is limited by such methods of mechanical cleaning, limiting the optimization of heat exchange efficiency and costs. In addition, chemical cleaning methods can be used.

In the well-known MMI installations, the surface area of the heat exchanger tubes in each step and the number of steps determine the amount of steam needed to produce a unit of product produced by the MMI installation. A significant increase in the heat transfer surface is necessary to reduce the specific steam consumption, for example, to achieve a 5% reduction in the specific steam consumption, it is necessary to increase the heat transfer surface by 15%, which will lead to significant additional costs.

Known installations include a device for heating brine, which uses thermal energy of low-pressure saturated steam and temperature (usually the saturation temperature does not exceed 115 ° C) for heating the feed stream before the process of instant evaporation in the first stage of the MMI installation. Water condensed in the device for heating the brine from the supplied steam is pumped to the steam-generating unit at a temperature close to the saturation temperature of the steam in the device for heating the brine.

According to the method of the present invention, the first heating stream may include steam from the steam generator installation, in which case, in accordance with the method of the invention, an additional step of utilizing the second heating stream from the heat exchanger and returning the recovered stream to the steam generator may be included. In this case, the temperature of the condensate returned to the steam generator installation determines the lowest temperature to which the installation can cool the flue gases. In practical heat recovery steam generators, the difference in the range of 15-20 ° C between flue gases and the temperature of the water of the returned condensate is standard. As a result, the temperature of the flue gases in this type of plants for the production of energy and water exceeds 130 ° C. In those cases, if gas is used as fuel in such installations for the production of energy and water, the temperature of the flue gases below 100 ° C would be acceptable, but at a higher temperature of water in the return pipe. A higher temperature of the flue gases leads to a decrease in the efficiency of using thermal energy in the whole process, as a result of which a few percent increase in the amount of heat supplied is required, which leads to significant costs and fuel consumption during the entire service life of the installation.

Thus, in accordance with the method of the present invention, a method is proposed for increasing energy efficiency in a desalination plant and a combined energy and multistage desalination plant. According to the method of the present invention, an energy and desalination plant is proposed with a reduced consumption of fuel energy with a relatively slight increase in the total cost. The present invention provides a reduction in steam consumption by the MMI desalination plant for a given fresh water production, while reducing the power, size and cost of the steam generating plant and any associated steam turbines, steam pipelines, valves and supporting structures. In accordance with the method of the present invention, steam consumption is reduced by installing an MMI without increasing the number of stages in an MMI installation or changing the technical requirements for heat transfer surfaces in an MMI installation. In accordance with the method of the present invention, steam consumption is reduced at lower costs than with other options for increasing the heat transfer surface or the number of stages. The present invention only slightly changes the operation of the MMI installation, the design of which can be modified as standard for mounting connections for the heat flow of the recirculating product and heat exchanger connections in the exhaust pipe of the second heating stream, or the exhaust pipe. Thus, the present invention can be easily used in existing installations MMI with minimal modifications. The heat exchanger in the second heating stream has a small surface area required to achieve the required benefits and, in the case when the produced water is used as the heat flow of the recycled product, the heat exchanger can be made of cheaper and more technologically advanced materials that are not resistant to seawater, since the water flowing through the internal and external circuits of the heat exchanger is fresh water containing only a small amount of dissolved oxygen. The present invention avoids any possible contamination of the produced water with toxic chemicals to treat the boiler in the second heating stream by insulating the condensate from the produced water even if the heat exchanger tubes fail by creating a higher pressure of the produced water in the heat exchanger compared to the pressure in the device for heating the brine before recirculation of the produced water in the MMI installation is ensured. In accordance with the present invention, a heat flow of the recirculating product is proposed that does not affect the operation of the MMI installation, with the exception of steam consumption. Stopping or failure of any part of the auxiliary water circuit only affects steam consumption and does not adversely affect the continuity of production of the MMI installation, which is often an important requirement.

Heat recovery from the second heating stream in the heat exchanger can be maximized by using a heat exchanger with a low log-average temperature difference (CPT). In cases where the thermal recycle stream contains the produced water, the pure water used in the heat exchange process allows the use of a plate-shaped heat exchanger in order to achieve high heat exchange efficiency with low CPT at an economically advantageous price. In other embodiments, the tubular heat exchanger of small dimensions, having an acceptable surface area, provides effective heat recovery. The optimal range of CPT for the heat exchanger is from 3 to 20 ° C.

The heat exchanger may be located on the outside of the brine heating device, with the recovered first heating stream (which may be condensate) being withdrawn or pumped into the heat exchanger as a second heating stream in whole or in part. The second heating stream may contain hot water from other sources or from other devices used in the process. Alternatively, the heat exchanger may be combined with a device for heating the brine in an acceptable package. The internal layout does not require the installation of pipe connections and a separate housing for the heat exchanger, thereby simplifying the design and installation of the installation.

The movement of the thermal recycle stream relative to the second heating stream affects the heat recovery from the second heating stream. The ratio of these flows is preferably in the range from 0.5 to 1.15, more preferably from 0.7 to 1.15, and most preferably in the range from 0.85 to 1.15.

In cases where the thermal recirculated flow is supplied from the desalination zone, the degree of discharge from the zone determines the minimum temperature of the second heating stream in the return pipeline. When using more than one desalination zone, as is the case with the preferred method in accordance with the invention, the minimum point for selection is the desalination zone of the MMI installation with minimal pressure. The maximum point is the next stage at which the pressure is lower than at the stage to which the heat flux of the recirculating product returns. Selecting a thermal recycle stream from a higher pressure stage allows to increase the minimum temperature of the second heating stream in the return pipeline, which may be an advantage in optimizing the efficiency and cost of the combined energy and water desalination plant, although this reduces the efficiency of steam consumption by the MMI unit.

In accordance with the preferred method of the invention in which several desalination zones are used, the MMI installation zone to which the thermal recycle stream is returned affects the efficiency of heat transfer to the desalination zone. The optimum stage operates at a pressure below the pressure of saturated steam of water, corresponding to the temperature of the heat recycle stream.

It is desirable to prevent the second heating stream from mixing, which may be contaminated with chemical impurities for treating the boiler water, with the thermal recycle stream. The heat exchanger ensures the separation of these streams under normal conditions. Separation can be ensured even if there is a leak in the heat exchanger, if the pressure in the heat recycle loop is maintained above the pressure in the second heat flow path. This can be achieved using a device for maintaining pressure, installed on the maximum pressure of the device for heating the brine in the heat recycle loop between the outlet of the heat exchanger and the outlet for the circulating flow in the MMI installation. This device may be a control valve and monitoring equipment connected to it, or it may be a spillway in a tank connected to a recirculation stage and located in a water circuit at a height sufficient to ensure that the sum of pressure of the recirculation stage and static pressure water below the edge of the weir always exceeded the pressure of the brine heating device.

The invention is described in more detail with reference to the following drawings, in which FIG. 1 is a block diagram of a known multi-stage flash evaporation desalination plant;

FIG. 2 - the first cross section of a known installation of MMI with a flow in two directions;

FIG. 2a shows a second cross section along the line A-A in FIG. 2;

FIG. 3 is a block diagram of a desalination plant for multi-stage flash evaporation, intended for operation in accordance with the first method of the present invention;

FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating one example of a structure for withdrawing produced water from a tray as a heat recycle stream;

FIG. 5 is one example of an external heat exchanger arrangement;

FIG. 6 shows another example of the arrangement of a heat exchanger inside a device for heating brine;

FIG. 7 - the design of the pipeline connection to return recycled high-temperature heat recirculating flow in a stage with a higher temperature;

FIG. 8 is a block diagram of a desalination installation of multi-stage flash evaporation, having a design for operation in accordance with the second and third method of the present invention;

FIG. 9 is another example of piping connections for collecting spent feed for thermal recycling;

FIG. 10 - external location of the heat exchanger during recirculation of the feed stream;

FIG. 11 is a structure for returning a high temperature recycled feed stream to a higher temperature stage.

A block diagram of a multi-stage desalination process is shown in FIG. 1. The preheated recirculated feed stream is heated in device 1 to heat the brine before it is supplied through valve 3 to maintain pressure for instant evaporation in the first desalination stage. The feed stream undergoes instantaneous evaporation passing through a series of desalination zones 4, while the steam condenses on tubes 5 cooled by recirculating and feed feed. The resulting water is collected in tray 6 and its sequential instantaneous evaporation occurs between the steps up to the heat removal stage 7. The desalination zones can be equipped with several cascaded heat removal stages. The recirculation of the feed stream is carried out by means of pumps 8 through desalination zones and heat removal stages.

Non-condensable gases are removed, successively pass through the steps and extracted using an ejector 9 from the lowest pressure stage equipped with a condenser 10 cooled by seawater. The condensation sections of the heat removal steps are cooled by seawater 11. The return of warm seawater is used to ensure the cycle through the deaerator 12 and make-up pump 13.

FIG. 2 and 2a shows the appearance of the desalination stage of the known installation MMI. The feed stream is fed to the stage through the weir 14. The steam is distilled off under vacuum, passes through the steam trap pads 15 and is condensed on a bundle of pipes 16 cooled by the feed stream. The resulting water is collected in the tray 17 and flows into the tray 18, from which it flows through the weir into the tray of the next stage. Non-condensable gases released from the instantly evaporating feed stream are discharged through the vent pipe 19 to the ejector system.

FIG. 3 shows the MWI cycle modified in accordance with the present invention when the produced water is used as a thermal recycle stream. Condensate from the brine heating device 1 'flows through the heat exchanger 147 before it is returned to the steam generator. Part of the water produced is recycled by taking it out of the water desalination stage of the MMI 3 'installation with a lower pressure. This water is pumped through the pump 145 to the secondary circuit of the heat exchanger 147. Flow from the heat exchanger outlet is pressurized using the valve 150 to maintain pressure, or the weir device 151 (with the alternative pipes shown in dashed lines) before it is returned to step tray with a higher pressure desalination zone 121 installation MMI.

FIG. 4 shows the connection to the channel 18 for transporting the produced water to the hot condensate well 20, from which the produced water is drained.

FIG. 5 shows a diagram of a device 126 for heating brine, located above the ground level and adjacent to the desalination section of the MMI 120 installation. The heat exchanger 147 has the shape of a tubular heat exchanger 21, is located at ground level, adjacent to the device 126 for heating the brine, and is connected to a well using pipes for hot condensate 22 of the second heating stream, while the second heating stream flows through the casing of the heat exchanger before it is discharged into the associated steam generator (not shown in Fig.). Heat recycle stream from the desalination zone with a relatively lower pressure is supplied through the pipe to the end 146 of the heat exchanger 147 and is heated by passing through the heat exchanger 147 and then through the pipe into the pipe 148 to the water tray of the desalination zone with a relatively higher pressure. The plate-frame heat exchanger is mounted in a similar way.

FIG. 6 shows the design of the device 126 for heating the brine, in the case of which a heat exchanger 147 'is located. The tube bundle is located inside the outer tubular casing, directing the second heating flow from the heat exchanger inlet 23 to the outlet 24, from which the second heating flow flows through the pipes through the casing of the device for heating the brine. The recirculated heat recycle is recycled to the heat exchanger through the discharge tube from the end 146 'of the second heating stream, while the high-temperature heat recycle product is fed through the pipe from the opposite end 148' to the return pipe and then to the tray.

FIG. 7 shows a pipe connection through which the hot water product returns to the tray 25 of the feed stream of the high-temperature stage of the MMI device. Received recirculating water is fed through an external connecting pipe 154 to the distribution well and weir 151 or to the sprinkler, from which it is discharged above the level of water produced in the tray.

FIG. 8 shows a modified MMI cycle in accordance with the present invention, in which the feed stream is recycled. Condensate from the brine heating device 1 ', to which hot water is added from the heat cycle 154', flows through the heat exchanger before it is returned to the steam generator (not shown in the figure). Partial recirculation of the feed stream from the desalination stage 3 'is carried out either by taking a stage with a lower pressure from the feed channel and further pumping it, or by taking a stage from the main recycle and / or feed stream between the sets of stage condensation pipes. compounds are shown by a dotted line.

Regardless of the way the feed stream is taken from the lower pressure stage, it is piped to the secondary circuit of the heat exchanger. The flow from the exhaust pipe of the secondary circuit of the heat exchanger is supplied under pressure using a valve 150 'to maintain pressure before it is returned to the channel 149' of the supply stream of the stage with a higher pressure of the desalination section of the MMI

FIG. 9 shows another variant of the selection of the feed stream from the desalination stage of the MMI installations. The feed stream is taken from the feed stream channel 26 through the hot condensate well 27. In accordance with another option, the feed stream is taken from the main ring pipe for the recycle or feed stream or from the pipes 28 connected to it.

FIG. 10 is a diagram of a device 29 for heating brine, located above ground level and placed near the desalination section of the MMI unit 30. The multi-pass shell-and-tube heat exchanger 31 is located at ground level next to the device for heating brine, and from it liquid is pumped into the second condensate well 32 heating flow. In this case, the condensate flows alternately through the passages of each casing of the heat exchanger before it is diverted to the steam generator (not shown in Fig.). The cooled recirculating feed stream is fed through a pipeline into the tubular circuit of the first stroke of the heat exchanger adjacent to the condensate outlet pipe 33, and, leaving the outlet of the last stroke of the tubular loop of the heat exchanger 34, is fed into the return port to the feed flow channel.

FIG. 11 shows the return pipe for feeding the feed stream to the feed channel 35. Using a sprinkler or distribution well 36, the high-temperature feed stream returns to the channel and is distributed over part of the width of the feed channel.

It should be understood that the design of the installation, the piping of control valves, pumps, exhaust valves, flow regulators and other elements of the standard equipment shown are given only as examples, and that the method and apparatus of the present invention are not limited to the above construction.

The following is a more specific description of the invention with reference to the following examples. Example 1 shows a method in accordance with the present invention, in which a portion of the produced water is recycled as a heat stream of recycled product.

Example 1

As seen in FIG. 3, the flow of seawater is supplied to pipeline 100 at a flow rate of 6638.9 kg / s and at a temperature of 35 ° C. Salinity of sea water is 4.45%. A portion of the seawater flowing through conduit 100 is supplied to conduit 101 as the refrigerant of the air ejector 102. The air ejector / condenser 102 is installed in the pipeline 103 to which a mixture of water vapor and non-condensable gases (mainly air) discharged with an extractor is fed 104 from step 105 heat removal. Non-condensable gases are discharged into conduit 106a, and any residual condensable materials are diverted from the air ejector / condenser 102 to conduit 106. In this example, the flow rate of seawater in conduit 101 is 250 kg / s.

The remaining seawater from the pipeline 100 (at a flow rate of 6388.9 kg / s) is supplied to the pipeline 107 as a coolant of the heat removal stage 105. The cooling sea water in the pipeline 107 is heated, passing through the heat removal stage 105, to a temperature of 42.68 ° C, and a part of it (at a flow rate of 1819.5 kg / s) is supplied to the pipeline 108 as make-up water. The remainder of the seawater in the pipeline 107 is discharged from the installation through the pipeline 109.

Make-up seawater in conduit 108 passes through deaerator 110. Exhaust air is returned via conduits 111, 112 and 113 to extractor 104, and then via conduit 103 to ejector / condenser 102.

The deaerated make-up seawater is drained from deaerator 110 through conduit 114 and pumped by pump 115 to conduit 116 and mixed in conduit 117 with recirculating brine flow from conduit 143. In this example, the combined feed and recycle flow flows through conduit 117 at a flow rate of 6194.4 kg / c at a temperature of 42.057 ° C and a salinity of 6.28%.

The combined make-up and recycle stream in conduit 117 is the feed stream.

The feed stream through conduit 117 is supplied as a refrigerant to condenser tubes 118 in the desalination zone 119. The desalination zone 119 is the last in a series of desalination zones. FIG. 3, the first desalination zone in the row is designated 120, the second desalination zone in the row is 121, and the dividing lines 122 indicate the presence of other similar desalination zones not actually shown in FIG. 3

The feed stream passing through the tubes 118 of the condenser is supplied to the tubes 123 of the condenser of the desalination zone 121, and then to the tubes 124 of the condenser of the desalination zone 120. The preheated feed stream passes through conduit 125 at a temperature of 102.829 ° C and is fed to the device 126 for heating the brine. The device 126 for heating the brine is installed on the pipeline 127, through which steam is supplied at a flow rate of 76.356 kg / s, a temperature of 130 ° C and a pressure of 2 bar. The heated feed stream is supplied from the device 126 to heat the brine through the pipeline 128 and through the flow regulator 129 at a temperature of 110 ° C and a pressure of 2 bar. The heated feed stream through line 128 is fed to the first desalination zone 120.

The first desalination zone 120 includes a lower zone 130 for receiving an instantly evaporating brine, a desiccant 131, through which the steam obtained by instantaneous evaporation of the brine passes before it is condensed on pipes 124 and will be collected in freshwater trays 132. Brine subjected to flash evaporation and the produced water are cascaded through desalination zones through parallel pipelines 133 and 134, respectively. After leaving the last desalination zone 119 brine is supplied via pipeline 135 to the level 105 of the heat removal. The resulting water is fed through pipelines 136 and 136a into the tray 137 for collecting the produced water of the heat removal stage 105.

Like the desalination zones, the heat removal stage 105 may include several successively located similar zones.

In the heat removal stage 105, seawater supplied through conduit 107 is used as a refrigerant, and the final product collected in tray 137 is supplied via conduit 138 to the storage tank. The brine remaining in step 105 of heat removal is discharged through conduit 139, and its part is recycled further by pump 140 via conduits 141 and 143 as a recycle stream and fed to conduit 117. The remaining portion is pumped through pump 140 via conduit 141 and conduit 142.

From the last desalination zone 119, the heat flow of the recirculating product is discharged in accordance with the present invention. A portion of the produced water from conduit 136 (flow rate 76 kg / s in this example) is diverted using recirculation pump 145 to conduit 144 and conduit 146 at a temperature of 48.20 ° C and salinity of 0%. The heat recycle stream that passes through conduit 146 is fed to heat exchanger tubes 147 and then through pipelines 148 and 149 to the freshwater tray of the desalination zone 121. The heated heat recycle stream is supplied under pressure using valve 150 to maintain pressure in this example. In another embodiment, shown by the dotted line in FIG. 3, the spillway device 151 may be used to maintain the pressure of the heated thermal recycle stream.

The heating stream is fed through pipelines 152 and 153 to heat exchanger 147 from the bottom of the device 126 for brine heating. In accordance with another embodiment, the heating stream from an external source (for example, a steam generator installation) may be supplied via conduit 154. Steam or hot water is discharged from the system via conduit 155.

In tab. 1 shows a number of parameters in accordance with this example 1 in each of the 20 steps of the method of steps in accordance with the method of the present invention. In this case, at least 20 steps include a device for heating the brine, 16 desalination zones and 3 stages of heat removal. Below are the measured parameters:

And - the temperature of the feed stream (in ° C) at the entrance to each stage;

B - temperature of the feed stream (in ° C) at the outlet of each stage;

C is the flow rate of the feed stream passing through each stage (kg / s);

Ό is the brine flow rate (kg / s) subjected to instantaneous evaporation withdrawn from each stage;

P - pressure (absolute value in bar) in each stage;

t is the productivity (kg / s) of each step in the production of fresh water;

M - total capacity (kg / s) after the release of the final product at each successive stage.

Table 1

Stage Temperature is roughly Brine temperature outlet cable cooling flow in a tubular loop Consumption of brine subjected to instantaneous evaporation from each stage Stage pressure Produce-telnost Aggregate BUT AT WITH ϋ R t M WITH WITH kg / s kg / s bar kg / s kg / s Us goi 102.83 110, 00 6194.4 6194, 4 1, 668 0 0 heating brine one 98.97 102.83 6194.4 6153.2 1,210 41.15 41.15 2 95.11 98.97 6194.4 6112.9 1,059 40.37 1 157.52 3 91.27 95.1 6194.4 6073.1 0.924 39.80 197.32 four 87.41 91.27 6194.4 6033.1 0, 802 39.97 237.29 five 83.56 87.41 6194.4 5993.7 0.659 39.38 276.67 6 79.72 83.56 6194.4 5954.9 0.601 38.83 315.49 7 75.90 79.72 6194.4 5916,8 0.519 38,10 353.60 eight 72.08 75.90 6194.4 5878.9 0.446 37.90 391.50 9 68.26 72.08 6194.4 5842.0 0.382 36.90 428.4 ten 64.49 68.26 6194.4 5806.1 0.328 35.91 464.31 eleven 60.61 64.49 6194.4 5769.4 0.278 36,69 501.00 12 56,72 60.61 6194.4 5733.1 0.235 36.32 537.32 13 52.94 56,72 6194.4 5698.4 0.198 34.70 572.02 14 49.32 52.94 6194.4 5665,5 0.168 32.87 604.89 15 45.60 49.32 6194.4 5630.3 0.140 35.19 640.08 sixteen 42.06 45.60 6194.4 5597.8 0,117 32.55 672.63 17 39, 94 42.68 6388.9 5571.5 0,102 26.25 622.88 18 37.38 39.94 6388.9 5547.3 0.089 24.23 647.11 nineteen 35.00 37.38 6388.9 5524.9 0.078 22.36 669.47

In general, in this example, the coefficient of performance (kilogram of the final product (fresh water) produced per kilogram of steam fed into the system) is 8.795. A process plant operating in accordance with this example is capable of producing 12.75 million British gallons of fresh water per day (approximately 60 million liters of water per day)

Example 2

As seen in FIG. 8, the flow of sea water is fed through the pipeline 100 'at a flow rate of 6638.9 kg / s and a temperature of 35 ° C. Salinity of sea water is 4.45%. A portion of the seawater supplied through conduit 100 'is supplied as refrigerant via conduit 101' to air ejector 102 '. An air ejector / condenser 102 ′ is installed on conduit 103 ′, while a mixture of water vapor and non-condensable gases (mainly air) is discharged by means of an extractor 104 ′ from a heat removal stage 105 ′. Non-condensable gases are fed to conduit 106a ', and any residual condensable materials are drained from the air ejector / condenser 102' to conduit 106 '. In this example, the flow rate of seawater in pipeline 101 'is 250 kg / s.

The remaining seawater from the pipeline 100 '(at a flow rate of 6388.9 kg / s) is fed through the pipeline 107' as a refrigerant to the heat removal stage 105 '. The cooling sea water in the pipeline 107 'is heated, passing through the heat removal stage 105', to a temperature of 42.68 ° C, and part of this water (at a flow rate of 1822 kg / s) is supplied to the pipeline 108 'as make-up water. The remaining sea water in the pipeline 107 'is discharged from the installation through the pipeline 109'.

Make-up seawater is supplied to conduit 108 'via deaerator 110'. Exhaust air is returned through pipelines 111 ', 112' and 113 'to extractor 104', and then via pipeline 103 'to air ejector / condenser 102'.

Deaerated make-up seawater is supplied from deaerator 110 'to conduit 114' and then pumped by pump 115 'to conduit 116' and mixed in conduit 117 'with a recirculating brine flow from conduit 143'. In this example, the flow rate of the combined make-up and recirculating flow in the pipeline 117 'is 6194.4 kg / s at a temperature of 42.057 ° C and a salinity of 6.28%.

The combined feed and recycle stream in conduit 117 'will now be denoted by the term “feed stream”.

The feed stream through conduit 117 'is supplied as a refrigerant to condenser tubes 118' in the desalination zone 119 '. Desalination zone 119 'is the last in a number of desalination zones. FIG. 8, the first desalination zone in the row is designated 120 ′, the second desalination zone in the row is 121 ′, and the dividing lines 122 ′ indicate the presence of other similar desalination zones not actually shown in FIG. eight.

The feed flow of raw materials passing through the tubes 118 'of the condenser is supplied to the tubes 123' of the condenser of the desalination zone 121 ', and then to the tubes 124' of the condenser of the desalination zone 120 '. The preheated feed stream passes through conduit 125 'at a temperature of 102.807 ° C and is fed to the device 126' to heat up the brine. The device 126 'for heating the brine is installed in the pipeline 127', through which steam is supplied at a flow rate of 76.597 kg / s, a temperature of 130 ° C and a pressure of 2 bar. The heated feed stream is supplied from the device 126 'for heating the brine through the pipeline 128' and through the flow regulator 129 'at a temperature of 110 ° C and a pressure of 2 bar. The heated feed stream through conduit 128 'is fed to the first desalination zone 120'.

The first desalination zone 120 ′ includes the lower zone 130 ′ for receiving an instantly evaporating brine, a desiccant 131 ′, through which the steam from the instant evaporation of the brine passes, before it is condensed on the pipes 124 ′ and will be collected in fresh trays 132 ′ water. Brine subjected to flash evaporation and the produced water are cascaded through desalination zones through parallel pipelines 133 'and 134', respectively. After exiting the last desalination zone 119 ′, brine is supplied via conduit 135 ′ to step 105 ′ of heat removal. The produced water is supplied via conduit 136 'to tray 137' to collect the produced water at heat removal stage 105 '.

In step 105 'of heat removal, seawater fed through conduit 107' is used as a refrigerant, and the final product collected in tray 137 'is supplied via conduit 138' to the storage tank. The brine remaining in stage 105 'of heat removal is discharged through conduit 139', and part of it is recycled further by means of pump 140 'through conduits 141' and 143 'as a recycle stream and fed to conduit 117'. The remainder is pumped by pump 140 ′ through conduit 141 ′ and conduit 142 ′.

From the last desalination zone 119 ′, the heat flow of the recirculating product is diverted in accordance with the present invention. Part of the brine in the desalination zone 119 '(in this example, the flow rate is 85.49 kg / s) is diverted to the pipeline 144' (shown by the dotted line in Fig. 8, since Fig. 8 also shows another variant of thermal recycling, which will be described in example 3) using a recirculation pump 145 'and in the pipeline 146' at a temperature of 49.89 ° C and a salinity of 6.94%. The thermal recycle stream supplied through conduit 146 ′ passes through conduit 146a ′ and is supplied to heat exchanger tubes 147 ′ and further via conduits 148 ′ and 149 ′ to the lower part of the desalination zone 121 ′. The heated thermal recycle stream is supplied under pressure through a valve 150 'to maintain pressure in this example.

The heating stream is fed through pipelines 152 'and 153' to heat exchanger 147 'from the bottom of the device 126' to heat up the brine. In accordance with another embodiment, a heating stream from an external source (for example, a steam generator installation) may be supplied via a conduit 154 '. Steam or hot water is discharged from the system through pipelines 154 'and 155'.

In tab. 2 shows a number of parameters in accordance with this example 2 in each of the 20 steps of the steps method in accordance with the method of the present invention. In this example, 20 steps include a device for heating the brine, 16 desalination zones and 3 stages of heat removal. Below are the measured parameters:

And - the temperature of the feed stream (in ° C) at the entrance to each stage;

B - temperature of the feed stream (in ° C) at the outlet of each stage;

C is the flow rate of the feed stream passing through each stage (kg / s);

Ό is the brine flow rate (kg / s) subjected to instantaneous evaporation withdrawn from each stage;

P - pressure (absolute value in bar) in each stage;

t is the productivity (kg / s) of each step in the production of fresh water,

M - total capacity (kg / s) after the release of the final product at each successive stage.

table 2

Stage brine tour The temperature of the brine in the wire Coolant flow rate in a tubular loop subject to instantaneous evaporation Pressure Cinizoli- performance last word steps degrees BUT AT WITH ABOUT R t m WITH with kg / s kg / s bar kg / s kg / s Ustnagreva I 102.81 110.00 6194.4 6194.4 1,669 0 0 98.94 102.81 6194.4 6153.1 1,210 41.30 41.30 2 95.08 98.94 6194.4 6197.4 1,057 40.20 82.50 3 91.25 95.08 6194.4 6157.1 0.923 40.25 122.75 four 87.39 91.25 6194.4 6116.7 0.801 40.44 163.18 five 83.55 87.39 6194.4 6076.9 0.694 38.85 203.03 6 79.71 83.55 6194.4 6037.6 0.601 39.29 242.32 7 75.91 79.71 6194.4 5999.0 0.519 38.57 280,89 eight 72.08 75.91 6194.4 5960.6 0.446 38.37 319.26 9 68.27 72.08 6194.4 5923.3 0, 383 37.37 356.63 ten 64.50 68.27 6194.4 5886.9 0.328 36.35 392.98 eleven 60.63 64.50 6194.4 5849.8 0.278 37.15 430.13 12 56.73 60.63 6194.4 5812.9 0.235 36.81 466.94 13 52.96 56.73 6194.4 5777,6 0.196 35.16 502,10 14 49,34 52.96 6194.4 5744.5 0.168 32.28 535.39 15 45.61 49,34 6194.4 5708,8 0.140 35.65 571.04 sixteen 42.07 45.61 6194.4 5675,8 0.118 33.01 604.05 17 39.96 42.70 6389.9 5564.1 0,102 26.30 630.35 18 37.39 39.96 6388.9 5639.8 0.089 24.26 654.61 nineteen 35.00 37.39 6388.9 5517.4 0.078 22.39 677.00

In general, in this example, the coefficient of performance (kilogram of the final product (fresh water) produced per kilogram of steam fed into the system) is 8.865. A process plant operating in accordance with this example is capable of producing 12.90 million British gallons of fresh water per day (approximately 60 million liters of water per day).

Example 3

Example 3 is similar to example 2. However, in accordance with FIG. 8, the heat recycle stream from the desalination zone 119 'is not taken as part of the instantly evaporating brine in this zone, but as a feed stream (brine) in the condenser tubes 118'. The heat recycle stream is withdrawn in line 144 (shown by the dotted line in Fig. 8 to illustrate that it is an alternative option to take back the recycle product from the instantly evaporating brine in the water pipe 144 ', as described in Example 2). Then, the recycle stream is fed to conduit 146a ′ and further according to the scheme as described in Example 2.

In tab. 3 shows a number of parameters in accordance with this example 3 in each of the 20 stages in accordance with the method of the present invention. In this example, 20 steps include a device for heating the brine, 16 desalination zones and 3 stages of heat removal. Below are the measured parameters:

And - the temperature of the feed stream (in ° C) at the entrance to each stage;

B - temperature of the feed stream (in ° C) at the outlet of each stage;

C is the flow rate of the feed stream passing through each stage (kg / s);

Ό is the brine flow rate (kg / s) subjected to instantaneous evaporation withdrawn from each stage;

P - pressure (absolute value in bar) in each stage;

t is the productivity (kg / s) of each step in the production of fresh water;

M - total capacity (kg / s) after the release of the final product at each successive stage.

Table 3

Consumption of passol, subject to instantaneous evaporation, discharged

- BUT AT WITH ABOUT R t kg / s _M _ kg / s WITH WITH kg / s kg / s bar Device 102.80 110.00 6121.45 6121.45 1.665 0 0 heating brine one 98.91 102.80 6121.45 6080.4 1,209 41.05 41.05 95.03 98.91 6121.45 6112,5 1,056 40.83 81.87 91.17 95.03 6121.45 6072.5 0,920 40.02 ^ 21.89 87.29 91.17 6121.45 6032.4 0.798 40.15 162.04 83.43 87.29 6121.45 5992,8 0,691 39.53 201.57 6 79.58 83.43 6121.45 5953.9 0.598 38.94 240.51 7 75.77 79.58 6121.45 5915.7 0.515 38.18 278.69 eight 71.94 75.77 6121.45 5877.8 0.445 37.95 316.64 9 68.12 71.94 6121.45 5840.8 0.380 36.92 353.56 ten 64.35 68.12 6121.45 5804.9 0.325 35.89 389.45 eleven 60.48 64.35 6121.45 5768.3 0.276 36.62 426.07 '2 56.60 60.48 6121.45 5733.1 0.233 36.28 462.35 ^ 13 52.84 56.60 6121.45 5697.4 0.197 34.62 496.97 14 49.23 52.84 6121.45 5664.7 0.167 32.75 529.72 15 145.52 49.23 6121.45 5629,6 0.139 35.05 564.77 sixteen 42.00 45.52 6121.45 5597.2 0,117 32.43 597.20 1 7 39.90 42.61 6388.9 5571.2 0.101 26.03 623.23 18 37.37 39.90 6388.9 5547.1 0.088 24.03 647.26 ΐ one '! 35.00 37.37 6388.9 5524.9 0.078 22.19 669.45

In general, in this example, the coefficient of performance (kilogram of the final product (fresh water) produced per kilogram of steam fed into the system) is 8.868. A process plant operating in accordance with this example is capable of producing 12.75 million British gallons of fresh water per day (approximately 60 million liters of water per day).

Claims (16)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ опреснения соленой воды, включающий следующие ступени:1. The method of desalination of salt water, comprising the following steps: а) обеспечение средством для нагрева рассола;a) providing a means for heating the brine; b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и средство для сбора конденсата из конденсатора;b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and means for collecting condensate from the condenser; c) обеспечение теплообменником;c) provision of a heat exchanger; ά) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды, в качестве хладагента в конденсатор для предварительного нагрева питающего потока;) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for preheating the feed stream; е) подачу предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;e) supplying a preheated feed stream to a brine heating device; ί) подачу первого нагревающего потока, содержащего пар, в устройство для нагрева рассола для дальнейшего нагрева предварительно нагретого питающего потока;) supplying the first heating stream containing steam to a device for heating the brine for further heating the preheated feed stream; д) выборочное использование по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;d) selective use of at least part of the first heating stream from the brine heating device; 11) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарение по меньшей мере части нагретого питающего потока в опреснительной зоне с целью получения пара, состоящего из водяного пара, и конденсацию пара на конденсаторе в опреснительной зоне;11) supplying the heated feed stream from the brine heating device to at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone in order to produce steam consisting of water vapor, and condensing the steam on the condenser in the desalination zone; ί) извлечение из опреснительной зоны потока продукта, содержащего конденсат, и отработанного потока, содержащего соленую воду;) removing from the desalination zone a stream of product containing condensate and a waste stream containing salt water; .)) подачу части потока продукта в теплообменник в качестве теплового рециркулирующего потока;.)) feeding a portion of the product stream to the heat exchanger as a heat recycle stream; k) подачу второго нагревающего потока, произвольно включающего по меньшей мере часть отобранного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока; иk) feeding a second heating stream, optionally comprising at least a portion of the selected first heating stream, to a heat exchanger to heat the heat recycle stream; and l) подачу нагретого теплового рециркулирующего потока по меньшей мере в одну опреснительную зону.l) feeding the heated thermal recycle stream to at least one desalination zone. 2. Способ опреснения соленой воды, включающий следующие ступени:2. The method of desalination of salt water, comprising the following steps: a) обеспечение средством для нагрева рассола;a) providing a means for heating the brine; b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и устройство для сбора конденсата из конденсатора;b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and a device for collecting condensate from the condenser; c) обеспечение теплообменником;c) provision of a heat exchanger; ά) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды, в качестве хладагента в конденсатор для предварительного нагрева потока;) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for preheating the stream; е) подачу предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;e) supplying a preheated feed stream to a brine heating device; ί) подачу первого нагревающего потока, содержащего пар, в устройство для нагрева рассола для дальнейшего нагрева предварительно нагретого питающего потока;) supplying the first heating stream containing steam to a device for heating the brine for further heating the preheated feed stream; д) выборочный отбор по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;d) selective selection of at least part of the first heating stream from the device for heating the brine; 1) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарение по меньшей мере части нагретого питающего потока в опресни23 тельной зоне с целью получения пара, состоящего из водяного пара, и конденсацию пара на конденсаторе в опреснительной зоне;1) supplying the heated feed stream from the brine heating device to at least one desalination zone, evaporating at least a portion of the heated feed stream in the desalination zone in order to produce steam consisting of water vapor, and condensing the steam on the condenser in the desalination zone; ί) отбор из опреснительной зоны потока продукта, содержащего конденсат, и отработанного питающего потока, содержащего соленую воду;) withdrawing from the desalination zone a stream of product containing condensate and a waste feed stream containing salt water; _)) подачу части отработанного питающего потока в теплообменник в качестве теплового потока рециркулирующего продукта;_)) feeding part of the spent feed stream to the heat exchanger as the heat flow of the recirculating product; k) подачу второго нагревающего потока, выборочно состоящего по меньшей мере из части отобранного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока; иk) feeding a second heating stream, selectively consisting of at least a portion of the selected first heating stream, to a heat exchanger for heating the heat recycle stream; and l) подачу нагретого теплового рециркулирующего потока по меньшей мере в одну опреснительную зону.l) feeding the heated thermal recycle stream to at least one desalination zone. 3. Способ опреснения соленой воды, включающий следующие ступени:3. The method of desalination of salt water, comprising the following steps: a) обеспечение средством для нагрева рассола;a) providing a means for heating the brine; b) обеспечение по меньшей мере одной опреснительной зоной, включающей конденсатор и устройство для сбора конденсата из конденсатора;b) providing at least one desalination zone comprising a condenser and a device for collecting condensate from the condenser; c) обеспечение теплообменником;c) provision of a heat exchanger; б) подачу питающего потока, состоящего из соленой воды, в качестве хладагента в конденсатор для предварительного нагрева питающего потока;b) supplying a feed stream consisting of salt water as a coolant to a condenser for preheating the feed stream; е) подачу первой части питающего потока в качестве предварительно нагретого питающего потока в устройство для нагрева рассола;e) feeding the first part of the feed stream as a pre-heated feed stream to a brine heating device; ί) подачу второй части питающего потока в качестве теплового потока рециркулирующего продукта в теплообменник;) supplying the second part of the feed stream as the heat flow of the recirculating product to the heat exchanger; д) подачу первого нагревающего потока, содержащего пар, в устройство для нагрева рассола для дальнейшего нагрева предварительно нагретого питающего потока;d) the supply of the first heating stream containing steam, in a device for heating the brine for further heating the pre-heated feed stream; 11) выборочный отбор по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола;11) selectively selecting at least a portion of the first heating stream from the brine heating device; ί) подачу второго нагревающего потока, выборочно включающего по меньшей мере часть отобранного первого нагревающего потока, в теплообменник для нагрева теплового рециркулирующего потока;) feeding the second heating stream, selectively including at least a portion of the selected first heating stream, to a heat exchanger for heating the heat recycle stream; _)) подачу нагретого питающего потока из устройства для нагрева рассола и нагретого теплового рециркулирующего потока из теплообменника по меньшей мере в одну опреснительную зону, испарение по меньшей мере части нагретого питающего потока и нагретого теплового рециркулирующего потока в опреснительной зоне с целью получения пара, включающего водяной пар, и конденсацию пара в опреснительной зоне;_)) supplying the heated feed stream from the brine heating device and the heated heat recycle stream from the heat exchanger to at least one desalination zone, evaporating at least part of the heated feed stream and the heated heat recycle stream in the desalination zone in order to produce steam including water steam, and steam condensation in the desalination zone; к) отбор из опреснительной зоны потока продукта, включающего конденсат, и отработанного питающего потока, включающего соленую воду.K) selection from the desalination zone of the product stream, including condensate, and the waste feed stream, including salt water. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепловой рециркулирующий поток подается в устройство для сбора конденсата опреснительной зоны.4. The method according to claim 1, characterized in that the heat recycle stream is fed to a device for collecting condensate from the desalination zone. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что отношение теплового рециркулирующего потока к конденсату в устройстве для сбора опреснительной зоны составляет от приблизительно 0,85:1 до приблизительно 1,15:1.5. The method according to claim 4, characterized in that the ratio of heat recycle stream to condensate in the desalination device collection device is from about 0.85: 1 to about 1.15: 1. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что имеется несколько последовательно соединенных опреснительных зон.6. A method according to any one of claims. 1-5, characterized in that there are several series-connected desalination zones. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что тепловой рециркулирующий поток отводится из первой опреснительной зоны, а нагретый тепловой рециркулирующий поток подается во вторую опреснительную зону.7. The method according to claim 6, characterized in that the heat recirculating stream is discharged from the first desalination zone, and the heated heat recirculation stream is fed to the second desalination zone. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что вторая опреснительная зона расположена ближе в ряде опреснительных зон к устройству для нагрева рассола, чем первая опреснительная зона.8. The method according to claim 7, characterized in that the second desalination zone is located closer in a number of desalination zones to the device for heating the brine than the first desalination zone. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в первой опреснительной зоне поддерживается более низкое давление по сравнению со второй опреснительной зоной.9. The method according to claim 8, characterized in that a lower pressure is maintained in the first desalination zone compared with the second desalination zone. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что тепловой рециркулирующий поток подается в теплообменник под давлением, превышающим давление второго нагревающего потока, подаваемого в теплообменник.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the heat recycle stream is fed to the heat exchanger under pressure exceeding the pressure of the second heating stream supplied to the heat exchanger. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что питающий поток подается в устройство для нагрева рассола под давлением, превышающим давление первого нагревающего потока, подаваемого в устройство для нагрева рассола.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the feed stream is supplied to the device for heating the brine under pressure exceeding the pressure of the first heating stream supplied to the device for heating the brine. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что температура теплового рециркулирующего потока не превышает более чем на 5°С температуру насыщения воды по меньшей мере в одной опреснительной зоне.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the temperature of the heat recycle stream does not exceed by more than 5 ° C the water saturation temperature in at least one desalination zone. 13. Способ по любому из пп.1-12, включающий отбор по меньшей мере части первого нагревающего потока из устройства для нагрева рассола.13. The method according to any one of claims 1 to 12, including the selection of at least part of the first heating stream from the device for heating the brine. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что второй нагревающий поток содержит по меньшей мере часть отобранного первого нагревающего потока.14. The method according to p. 13, characterized in that the second heating stream contains at least part of the selected first heating stream. 15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что имеется множество теплообменников для нагрева теплового рециркулирующего потока.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that there are many heat exchangers for heating the thermal recycle stream. 16. Установка для опреснения соленой воды, включающая средства для управления способом по любому из пп.1-15.16. Installation for desalination of salt water, comprising means for controlling the method according to any one of claims 1 to 15.
EA200300493A 2000-10-21 2001-07-18 Process and plant for multi-stage desalination of water EA004968B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0025833A GB0025833D0 (en) 2000-10-21 2000-10-21 Process and apparatus
GB0107379A GB0107379D0 (en) 2001-03-23 2001-03-23 Process and apparatus
GB0112578A GB0112578D0 (en) 2001-05-24 2001-05-24 Process and apparatus
PCT/GB2001/003234 WO2002032813A1 (en) 2000-10-21 2001-07-18 Process and plant for multi-stage flash desalination of water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200300493A1 EA200300493A1 (en) 2003-10-30
EA004968B1 true EA004968B1 (en) 2004-10-28

Family

ID=27255947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200300493A EA004968B1 (en) 2000-10-21 2001-07-18 Process and plant for multi-stage desalination of water

Country Status (9)

Country Link
KR (1) KR100783686B1 (en)
AU (1) AU2001270867A1 (en)
DZ (1) DZ3474A1 (en)
EA (1) EA004968B1 (en)
EG (1) EG22839A (en)
GB (1) GB2369783B (en)
JO (1) JO2223B1 (en)
MA (1) MA25954A1 (en)
WO (1) WO2002032813A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104944664A (en) * 2015-06-02 2015-09-30 张亮 Countercurrent multi-effect evaporation coupling immersion pipe flashing composite distillation seawater desalination device and method

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2413321B (en) * 2004-04-23 2008-11-19 Parsons Brinckerhoff Ltd Process and plant for multi-stage flash desalination of water
BRPI0515309A (en) 2004-09-14 2008-07-15 Eestech Inc water distillation system
AU2005284685B2 (en) * 2004-09-14 2009-12-10 Eestech, Inc. Water distillation system
EP1791790A1 (en) * 2004-09-17 2007-06-06 Peter Szynalski Seawater desalination plant
AT502797B1 (en) * 2005-09-15 2007-06-15 Martin Dipl Ing Hadlauer SOLAR HEATING SYSTEM FOR SEAWATER DESALINATION
KR100774546B1 (en) 2006-11-13 2007-11-08 두산중공업 주식회사 Seawater desalination system using discharged water from steam recovery steam generator
DE102008004106A1 (en) 2008-01-11 2009-09-10 Babcock Borsig Service Gmbh Saltwater desalination process and plant using MSF desalinization units with an improved linoleum run system
DE102008004107A1 (en) 2008-01-11 2009-07-16 Babcock Borsig Service Gmbh Salt water desalination process and plant using MSF desalination units with a steam recycle system
DE102012201869B4 (en) * 2012-02-08 2021-07-29 GD German Desalination GmbH Multi-stage tubular heat exchanger device, in particular for desalination of sea water
JP5924584B2 (en) * 2012-07-18 2016-05-25 三浦工業株式会社 Fresh water generator
AU2014306078B2 (en) 2013-08-05 2018-10-18 Gradiant Corporation Water treatment systems and associated methods
US10308537B2 (en) 2013-09-23 2019-06-04 Gradiant Corporation Desalination systems and associated methods
US10167218B2 (en) 2015-02-11 2019-01-01 Gradiant Corporation Production of ultra-high-density brines
US20160228795A1 (en) 2015-02-11 2016-08-11 Gradiant Corporation Methods and systems for producing treated brines
US9266748B1 (en) 2015-05-21 2016-02-23 Gradiant Corporation Transiently-operated desalination systems with heat recovery and associated methods
US10179296B2 (en) 2015-05-21 2019-01-15 Gradiant Corporation Transiently-operated desalination systems and associated methods
EP3328522A4 (en) 2015-07-29 2019-04-24 Gradiant Corporation Osmotic desalination methods and associated systems
US10245555B2 (en) 2015-08-14 2019-04-02 Gradiant Corporation Production of multivalent ion-rich process streams using multi-stage osmotic separation
WO2017030932A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Gradiant Corporation Selective retention of multivalent ions
CN108883344A (en) 2016-01-22 2018-11-23 格雷迪安特公司 Solid salt formation using high gas flow rates in humidifiers such as multi-stage bubble column humidifiers
WO2017147113A1 (en) * 2016-02-22 2017-08-31 Gradiant Corporation Hybrid desalination systems and associated methods
US10294123B2 (en) 2016-05-20 2019-05-21 Gradiant Corporation Humidification-dehumidification systems and methods at low top brine temperatures
TWI757508B (en) * 2017-08-02 2022-03-11 日商笹倉機械工程股份有限公司 Fresh water generation device
JP6982849B2 (en) * 2017-08-02 2021-12-17 株式会社ササクラ Water production equipment
WO2020041542A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Gradiant Corporation Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
CA3197204A1 (en) 2020-11-17 2022-05-27 Richard STOVER Osmotic methods and systems involving energy recovery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3707442A (en) * 1970-02-27 1972-12-26 Hitachi Ltd Multistaged flash evaporator and a method of operating the same with sponge ball descaling treatment
JPS5238832B2 (en) * 1973-08-15 1977-10-01
JPS58112082A (en) * 1981-12-24 1983-07-04 Sasakura Eng Co Ltd Evaporation
DE3219387A1 (en) * 1982-05-24 1983-12-01 D.V.T. Büro für Anwendung Deutscher Verfahrenstechnik H. Morsy, 4000 Düsseldorf ARRANGEMENT FOR THE DESALINATION OF SEA WATER BY THE MULTI-EFFECT EVAPORATION PROCESS
JPS60172386A (en) * 1984-02-20 1985-09-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd MSF (multi-stage evaporation)-VTE (vertical water generation) combined seawater desalination equipment
US5133837A (en) * 1990-09-10 1992-07-28 Kamyr, Inc. Dimpled plate multi-stage flash evaporator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104944664A (en) * 2015-06-02 2015-09-30 张亮 Countercurrent multi-effect evaporation coupling immersion pipe flashing composite distillation seawater desalination device and method
CN104944664B (en) * 2015-06-02 2019-06-04 张亮 Countercurrent multi-effect evaporation couples dip tube flash distillation composite distillation desalination plant and method

Also Published As

Publication number Publication date
GB2369783A (en) 2002-06-12
EA200300493A1 (en) 2003-10-30
DZ3474A1 (en) 2002-04-25
GB2369783B (en) 2003-07-09
KR100783686B1 (en) 2007-12-10
GB0117455D0 (en) 2001-09-12
MA25954A1 (en) 2003-12-31
JO2223B1 (en) 2004-10-07
EG22839A (en) 2003-09-30
KR20030041854A (en) 2003-05-27
WO2002032813A1 (en) 2002-04-25
AU2001270867A1 (en) 2002-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA004968B1 (en) Process and plant for multi-stage desalination of water
US8277614B2 (en) Multi-stage flash desalination plant with feed cooler
US20020166758A1 (en) Evaporation process for producing high-quality drinking water and high-grade brine from any-grade salt water
US9393502B1 (en) Desalination system
CN112978829B (en) Low-temperature multi-effect distillation seawater desalination system and process method thereof
US3399118A (en) Multistage flash distillation apparatus
RU2631182C2 (en) Process of fresh water preliminary heating in steam-turbine power plants with process steam vent
IL30935A (en) Condensing power plant system
JP4139597B2 (en) Desalination equipment
CN102079552B (en) Low-temperature multi-effect evaporation seawater desalination system with falling film condenser
US20080017498A1 (en) Seawater Desalination Plant
US11465924B2 (en) Hybrid process and system for recovering water
CN113398609A (en) Steam circulation heat supply evaporation equipment
US3433717A (en) Multistage flash still with vapor compression plant
US3824155A (en) Multiple effect evaporating apparatus
KR101323160B1 (en) Marine vertical multistage desalinator
CN216062019U (en) Steam circulation heat supply evaporation equipment
US11465068B2 (en) Multi-stage flash (MSF) reversal system and method
JP4095738B2 (en) Nuclear power generation equipment
CN217479099U (en) Low-temperature multi-effect distillation seawater desalination device of nuclear power plant
CN111732143B (en) Evaporation concentration system
US3420747A (en) Multistage multieffect distillation system
JP2001047032A (en) Vertical multi-stage flash distilling plant
RU2528452C2 (en) Method of heating at steam heat exchangers and plant to this end
JP4261438B2 (en) Power generation and seawater desalination system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU