一种用于低温海水净化的塔内式真空精馏系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于低温海水净化的塔内式真空精馏系统。包括预处理段及净化段。预处理段包含过滤室、初次预热器及二次预热器。净化段包含精馏段，提馏段，绝热减压泵，分配器，填料，集液器，刮板式薄膜蒸发器，残液采出泵，净水采出泵，冷凝器，回流比控制器，真空泵；绝热减压泵分别设置在刮板式薄膜蒸发器蒸汽出口处及精馏塔进料位置上端；绝热减压泵置于精馏塔内，将泵的机械能用于降低塔底压力，并抵消各个塔节产生的压降，使各个塔节内的局部压降不会被整体累加，并能保持局部塔节的汽液平衡条件不影响精馏效果，大幅降低海水沸点，真正实现低压低温海水净化与淡化。适用于受高沸点有机物污染的海水，减小净化系统对水源水质的需求。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于海水净化领域，更具体的说，涉及一种用于低温海水净化的塔内式真空精馏系统。
技术介绍
淡水短缺和水污染已经成为一项全球范围的严峻挑战，并危及现代工业社会和人类生存。世界上目前有超过三分之一的人口生活在及其缺水的环境中，而这一比例预计会在十年内达到近三分之二。随着人口的急剧增长、工业化的推进、水污染的加剧、气候改变等等因素，能否提供充足且安全的饮用水越来越被人们所关心。海水淡化作为一种解决缺水问题的有力途径，在近几十年得到了迅速发展。海水淡化指的是将海水中的盐分脱出而得到淡水的一种处理方法。目前的海水淡化方法多种多样，但最为重要的大致分为多级闪蒸法、多效蒸馏法、反渗透法三种。多级闪蒸法是将加热过的海水依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行闪蒸，再将蒸汽进行冷凝得到淡水。因其传热面上结垢较少且使用方便技术成熟，目前得到广泛使用。多效蒸发由多个单效蒸发组成的一种淡化方法。具体原理为前一效的蒸汽被引入下一效蒸发器作为加热蒸汽使用，并在下一效蒸发器中冷凝为淡水。多效蒸发由于结垢的问题限制了其使用，不过其能耗较低，仍有较大前景。反渗透法目前在海水淡化市场具有主导地位，其以压力作为驱动力，无需进行相变，所以能够以较低的能耗完成分离。但反渗透法对水质的要求较高，需要进行较深层次的预处理才能够实现淡化过程。而近些年来，随着城市化的快速发展和人口的增长，海洋污染日益严重，入海流域周边的生活污水、工业废水、石油产品泄漏、海上石油开采、海水养殖的添加剂对我国近海造成了严重污染。这些受污染的海水经通常的海水淡化装置及工艺处理只能够脱出大部分盐类，而一些有机污染物无法被净化去除，若需净化受污染的海水，则需要繁琐的预处理和后处理过程，因此一种不仅能淡化还能够净化海水的系统是目前所迫切需要的。能够以简便的预处理过程净化受污染海水的装置或工艺并不多见，海水净化的中国专利文献公开号为CN103041644A的专利公开了一种可移动污染水、海水净化装置，可以在受灾害时利用周边水域、污染水作为水源并对其进行净化，不仅可以提供饮用水还可以提供灭火压水。但该装置仅使用活性炭过滤器进行净化，毫无疑问净化能力有限，水源水质较好时只能作为应急使用，水质较差时甚至会导致无法使用。用于海水淡化的蒸发法多在真空条件下操作，目前此类装置或工艺众多，但存在预处理过程的高要求以及高能耗的缺点，并且多数装置只能进行淡化去盐分而对污染物束手无策。中国专利文献公开号为CN103739027A的专利公开了一种快速形成真空系统的低温多效海水淡化装置，可以在一定程度上缩短多效蒸发设备开启设备时的抽真空时间，因而节约了生产成本，避免了不必要的经济损失。但是该技术所带来的益处有限，将真空泵设于蒸发器中使得多效蒸发过程对水质的预处理要求进一步增加，并且蒸发后的水质在有机污染物去除方面并没有得到加强。本技术基于上述淡化、净化方法的基础上，设计了一种将绝热减压泵置于精馏塔中的、可用于低温海水净化的塔内式高真空精馏系统。
技术实现思路
本技术的目的为在蒸发法基础上克服现有技术能耗大、预处理过程复杂、对水源要求高、真空系统能量损失大等不足，以精馏塔内设置绝热减压泵来最大程度地抵消精馏塔内压降，建立塔内高真空精馏成套系统，提出一种能够有效降低能耗、降低水源水质需求的高真空精馏海水净化淡化理念。本技术通过以下技术方案实现上述目的：一种用于低温海水净化的塔内式高真空精馏系统，包括预处理段及净化段。海水因系统的高真空被输送到预处理段过滤除去其中的不溶性杂质，并进行两次预热。预热后的海水进入净化段进行精馏，在精馏塔底被刮板式薄膜蒸发器加热蒸发成蒸汽，经绝热减压泵进入精馏塔提馏段及精馏段进行净化。刮板式薄膜蒸发器中未被蒸发的海水被输送到预处理段，经预热器放热后排回取水处。蒸汽经传热传质被净化后进入塔顶冷凝器向循环冷却水放热冷凝，部分回到塔内进行传质传热，部分作为净水被输送到预处理段，经预热器换热冷却后送往净水储罐。所述绝热减压泵置于精馏塔内，采用两叶或三叶罗茨转子，将泵的机械能用于降低塔底压力，并抵消各个塔节产生的压降，使各个塔节内的局部压降不会被整体累加，并能保持局部塔节的汽液平衡条件不影响精馏效果，大幅降低海水沸点，真正实现低压低温海水净化与淡化。所述预处理段包含过滤室、初次预热器及二次预热器。所述过滤室一端直接与进海水管及水源相连，另一端通过冷海水管连接初次预热器；所述二次预热器一端连接初次预热器，一端连接精馏塔。所述净化段包含精馏段，提馏段，绝热减压泵，分配器，填料，集液器，刮板式薄膜蒸发器，残液采出泵，净水采出泵，冷凝器，回流比控制器，真空泵。所述绝热减压泵在塔内两处设置，分别为刮板式薄膜蒸发器蒸汽出口处及精馏塔进料位置上端；所述填料在塔内两处设置，分别位于精馏段及提馏段的分配器与集液器之间；所述刮板式薄膜蒸发器与精馏塔底相连；所述残液采出泵一端与刮板式薄膜蒸发器底部相连，一端与预处理段二次预热器相连；所述冷凝器蒸汽进口与精馏段相连，冷凝器上端与真空泵相连，冷凝器液体出口与回流比控制器相连；所述回流比控制器上端与冷凝器相连，下端与精馏段、净水采出泵相连；所述净水采出泵通过净水管与预处理段初次预热器相连。所述初次预热器接受冷海水管的冷海水，并对其进行预热；所述二次预热器接受流经初次预热器的初次预热海水，并将二次预热海水送往精馏塔中，其中初次预热热源为精馏塔顶采出的净水，二次预热热源为精馏塔底的浓海水。所述净化段在低压低温下对海水进行净化，除去受污染海水中的有机物并得到净水；所述刮板式薄膜蒸发器内含换热夹套，夹套外的热物流进口与热物流出口与供热物流相连，为海水的蒸发提供能量；所述残液采出泵将浓海水送往浓海水管，并与预处理段二次预热器相连，为二次预热提供热源；所述冷凝器与精馏段、真空泵、回流比控制器直接相连，以循环冷水作为冷源，冷凝蒸汽；所述回流比控制器接受冷凝下来的净水，并将部分净水回流至精馏段，部分净水进入净水采出泵；所述净水采出泵与回流比控制器相连，将净水输送至净水管，并与预处理段初次预热器相连，为初次预热提供热源。所述热物流进口处设有温度检测器。所述刮板式薄膜蒸发器设有压力检测器。所述真空泵设置有精密泄压阀。所述进海水管设置有节流阀及流量计。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1、所述绝热减压泵置于塔内，克服了塔内压力降，使得刮板式薄膜蒸发器在高真空度下运行，极大减小了海水沸点，使得低品位热源的使用成为了可能，降低了净化成本；所述绝热减压泵所消耗的能量部分用来降低塔内压力并克服塔内压降，并小幅提升气相温度，部分被回流液相所吸收，整个过程极为节能。在气温稍高时，甚至可以利用环境给热对海水进行淡化。2、所述填料及回流比控制器的存在，使得传统的蒸发制淡水过程变为精馏制净水的过程，使得该系统十分适用于受高沸点有机物污染的海水，减小了净化系统对水源水质的需求。3、所述预处理段无输送泵存在，海水完全依靠系统真空输送，使过程得到简化；过滤室后的真空系统使得过滤过程被加速，缩短了预处理所需时间。4、所述刮板式薄膜蒸发器的蒸发面设有刮板，有效减少蒸发面的结垢现象；所述刮板式薄膜蒸发器下端设有过滤板，能够一定程度上减轻残液采出泵的损耗，同时减少预热器的结垢现象。5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低温海水净化的塔内式真空精馏系统；其特征是预处理段及净化段；预处理段包含过滤室、初次预热器及二次预热器；过滤室一端直接与进海水管及水源相连，另一端通过冷海水管连接初次预热器；二次预热器一端连接初次预热器，一端连接精馏塔；所述净化段包含精馏段，提馏段，绝热减压泵，分配器，填料，集液器，刮板式薄膜蒸发器，残液采出泵，净水采出泵，冷凝器，回流比控制器，真空泵；绝热减压泵在塔内两处设置，分别为刮板式薄膜蒸发器蒸汽出口处及精馏塔进料位置上端；填料在塔内两处设置，分别位于精馏段及提馏段的分配器与集液器之间；刮板式薄膜蒸发器与精馏塔底相连；残液采出泵一端与刮板式薄膜蒸发器底部相连，一端与预处理段二次预热器相连；冷凝器蒸汽进口与精馏段相连，冷凝器上端与真空泵相连，冷凝器液体出口与回流比控制器相连；回流比控制器上端与冷凝器相连，下端与精馏段、净水采出泵相连；净水采出泵通过净水管与预处理段初次预热器相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温海水净化的塔内式真空精馏系统；其特征是预处理段及净化段；预处理段包含过滤室、初次预热器及二次预热器；过滤室一端直接与进海水管及水源相连，另一端通过冷海水管连接初次预热器；二次预热器一端连接初次预热器，一端连接精馏塔；所述净化段包含精馏段，提馏段，绝热减压泵，分配器，填料，集液器，刮板式薄膜蒸发器，残液采出泵，净水采出泵，冷凝器，回流比控制器，真空泵；绝热减压泵在塔内两处设置，分别为刮板式薄膜蒸发器蒸汽出口处及精馏塔进料位置上端；填料在塔内两处设置，分别位于精馏段及提馏段的分配器与集液器之间；刮板式薄膜蒸发器与精馏塔底相连；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁辉，王永强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12