用于对来自渗透驱动膜系统的稀驱动溶液进行浓缩的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及渗透驱动膜工艺以及用于在该渗透驱动膜工艺中回收驱动溶质的系统和方法。渗透驱动膜工艺包括通过使用第二浓溶液驱动来自第一溶液的溶剂穿过半透膜，从第一溶液中提取溶剂。驱动溶质回收可通过各种方式进行，从而对稀释的第二溶液中所含有的驱动溶质进行回收和再循环，并获得产物溶剂。

【技术实现步骤摘要】

总体而言，本专利技术涉及渗透驱动膜工艺，具体涉及用于渗透驱动膜工艺的驱动溶质回收技术。
技术介绍
—般说来，渗透驱动膜工艺涉及由半透膜分隔的两种溶液。一种溶液可为例如海水，而另一种溶液为浓溶液(concentrated solut1n)，以在海水与浓溶液之间产生浓度梯度。该梯度驱动海水中的水通过膜而进入浓溶液，所述膜选择性地允许水而不允许盐通过。逐步地，进入浓溶液的水稀释所述溶液。随后需要从该稀释的溶液中移除溶质，以产生饮用水。传统上，例如通过蒸馏获得饮用水;然而，溶质通常不被回收和再循环。在使用蒸馏和低度热量以回收驱动溶质的某些现有技术的系统中，必须在真空下进行冷凝和吸收步骤，以求最大化地回收驱动溶质。举例来说，将分液罐(knock-out pot)和喷射器(eductor)(使用空气作为传动介质)设于冷凝和/或吸收工艺的下游，以求提高驱动溶质的回收。然而，这种配置需要排出无法冷凝的气体，也会造成驱动溶质的损失和可能的环境问题。
技术实现思路
本文提供一种用于对来自渗透驱动膜系统的稀驱动溶液进行浓缩的系统，其包括:阀门装置，所述阀门装置与所述稀驱动溶液的源流体连通，所述阀门装置被配置为用于分派所述稀驱动溶液；蒸馏设备，所述蒸馏设备设于所述阀门装置的下游，并与所述阀门装置流体连通，所述蒸馏设备被配置为用于接收所述稀驱动溶液的第一部分；热能来源，所述热能来源与所述蒸馏设备相连，用于在所述蒸馏设备内，将任何驱动溶质的至少一部分从所述稀驱动溶液的第一部分中汽化出来；喷射器，所述喷射器设于所述阀门装置的下游，并与所述阀门装置流体连通，所述喷射器与所述蒸馏设备并联，并与所述蒸馏设备流体连通;所述喷射器被配置为用于通过由所述喷射器产生的真空，接收驱动溶质的汽化部分以及所述稀驱动溶液的第二部分；以及冷凝器，所述冷凝器设于所述喷射器的下游，并与所述喷射器流体连通;所述冷凝器被配置为用于接收来自所述喷射器的汽化驱动溶质和稀驱动溶液的气液混合物以及冷却流体，并输出浓驱动溶液。本专利技术总体而言涉及渗透驱动膜系统和方法，例如正向渗透(FO)、压力延缓渗透(PR0)、渗透稀释(OD)、直接渗透浓缩(DOC)等;本专利技术还涉及在渗透驱动膜系统/工艺中用于驱动溶质回收的系统和方法。在各种实施方式中，分离操作包括使用吸收器，该吸收器被配置为用于使驱动溶质冷凝进入浓驱动溶液。在吸收器中，可将溶剂流、稀驱动溶液或浓驱动溶液用作吸收剂。对于吸收器可使用冷却作用。在某些实施方式中，该工艺可进一步包括使用气体压缩机或蒸汽喷射器(由对于吸收液流的液压驱动)对气流进行压缩的步骤，该气流由将驱动溶质从稀驱动溶液中分离而产生，从而促进将驱动溶质再吸收进入浓驱动溶液。在某些实施方式中，将低度热能用于辅助驱动溶质的回收。在某些情况下，必须降低驱动溶质的沸点，从而提高该工艺的效率，例如通过将驱动溶质在真空下进行热分离来降低沸点。在各种实施方式中，回收系统使用蒸馏设备(例如填料塔或膜装置)，从而使用低度热能将驱动溶质从稀驱动溶液中热分离出来。喷射器用于在蒸馏设备上抽真空，从而降低汽化温度，并驱动着驱动溶质蒸汽进入喷射器传动流体。在特定的实施方式中，传动流体(即真空诱导介质)也是吸收介质;并且在一个实施方式中，传动流体是稀驱动溶液的一部分，使得能够吸收汽化的驱动溶质，并消除现有技术中对于分离吸收工艺的需求。具体而言，将稀驱动溶液的一部分用作传动介质使得允许两个单独的工艺出现单个单元中:首先，穿过喷嘴的介质在该系统上诱导真空;其次，吸收剂和汽化的驱动溶质在喷嘴内混合。这种配置的另外一个优点在于，其同时避免了将无法冷凝的气体引入该系统。如有必要，吸收剂和驱动溶质蒸汽的混合物可被送至另外的混合器，然后送至热交换器/冷凝器，以辅助将驱动溶质蒸汽冷凝而进入吸收剂，从而产生新的浓驱动溶液的源。这一新的浓驱动溶液可返回至FO系统，或在返回至FO系统前，送往进一步的加工(例如另外的冷凝或分离工艺，或对溶液的化学组成进行调整)。—方面，本专利技术涉及用于对来自渗透驱动膜系统的稀驱动溶液进行浓缩的系统。稀驱动溶液的源可用作整个系统的一部分，或由来自远端的渗透驱动膜系统的其他物质来供应。通常，该系统包括:阀门装置(valve arrangement)，该阀门装置与稀驱动溶液的源流体连通，该阀门装置被配置为用于分派稀驱动溶液(例如通过以人工或自动的方式加以致动的三通阀门或阀门的组合，上述致动通过控制系统和任何必要的传感器来进行)；蒸馏设备，该蒸馏设备设于阀门装置的下游，并与阀门装置流体连通，该蒸馏设备被配置为用于接收稀驱动溶液的第一部分;热能来源，该热能来源与蒸馏设备相连，用于在蒸馏设备内，将任何驱动溶质的至少一部分从稀驱动溶液的第一部分中汽化出来;喷射器，该喷射器设于阀门装置的下游，并与阀门装置流体连通，该喷射器与蒸馏设备并联，并与蒸馏设备流体连通，该喷射器被配置为用于通过由该喷射器产生的真空，接收稀驱动溶液的第二部分以及驱动溶质的汽化部分(例如通过工业上公知的任何必要的管件、阀门、传感器等)；以及冷凝器，该冷凝器设于喷射器的下游，并与喷射器流体连通。冷凝器被配置为用于接收来自喷射器的汽化驱动溶质和稀驱动溶液的气液混合物以及冷却流体(例如水)。冷凝器输出浓驱动溶液(即汽化驱动溶质，其被冷凝并被稀驱动溶液的第二部分吸收)，该浓驱动溶液可再循环至渗透驱动膜系统以及当前的热流体。离开冷凝器的热流体可在系统中的其它位置加以再利用(例如用于对进料溶液进行预加热或作为蒸馏设备的热能)。在一个或多个实施方式中，该系统进一步包括可与第一系统连接使用的第二回收系统，从而例如对在渗透驱动膜系统内反向流过膜的驱动溶质进行回收。通常，该系统包括:第二蒸馏设备，该第二蒸馏设备与来自渗透驱动膜系统的浓进料溶液的源流体连通；以及热能来源，该热能来源与第二蒸馏设备相连，用于在第二蒸馏设备内，将任何驱动溶质的至少一部分从浓进料溶液中汽化出来。其可为第二热能来源或在第一蒸馏设备中使用的相同来源(例如被平行引入不同的蒸馏设备)。该系统还包括:第二喷射器，该第二喷射器设于阀门装置的下游，并与阀门装置流体连通，该第二喷射器与第二蒸馏设备并联，并与第二蒸馏设备流体连通，该第二喷射器被配置为用于通过由第二喷射器产生的真空，接收来自第二蒸馏设备的汽化后的至少一种驱动溶质以及稀驱动溶液的第三部分；以及第二冷凝器，该第二冷凝器设于第二喷射器的下游，并与第二喷射器流体连通。第二冷凝器被配置为用于接收来自第二喷射器的汽化驱动溶质和稀驱动溶液的气液混合物以及冷却流体(例如水)。冷凝器输出第二浓驱动溶液和当前的热流体，其可如前文所述加以再利用。该系统另外的实施方式可包括一个或多个分液罐，该分液罐设于任一冷凝器的下游，并与该冷凝器流体连通，该分液罐被配置为用于接收浓驱动溶液输出和任何剩余的蒸汽。在某些实当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对来自渗透驱动膜系统的稀驱动溶液进行浓缩的系统，其包括：阀门装置，所述阀门装置与所述稀驱动溶液的源流体连通，所述阀门装置被配置为用于分派所述稀驱动溶液；蒸馏设备，所述蒸馏设备设于所述阀门装置的下游，并与所述阀门装置流体连通，所述蒸馏设备被配置为用于接收所述稀驱动溶液的第一部分；热能来源，所述热能来源与所述蒸馏设备相连，用于在所述蒸馏设备内，将任何驱动溶质的至少一部分从所述稀驱动溶液的第一部分中汽化出来；喷射器，所述喷射器设于所述阀门装置的下游，并与所述阀门装置流体连通，所述喷射器与所述蒸馏设备并联，并与所述蒸馏设备流体连通；所述喷射器被配置为用于通过由所述喷射器产生的真空，接收驱动溶质的汽化部分以及所述稀驱动溶液的第二部分；以及冷凝器，所述冷凝器设于所述喷射器的下游，并与所述喷射器流体连通；所述冷凝器被配置为用于接收来自所述喷射器的汽化驱动溶质和稀驱动溶液的气液混合物以及冷却流体，并输出浓驱动溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：扎卡里·W·古德曼，
申请(专利权)人：OASYS水有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US