用于對來自滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)的稀驅(qū)動溶液進行濃縮的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]總體而言，本發(fā)明涉及滲透驅(qū)動膜工藝，具體涉及用于滲透驅(qū)動膜工藝的驅(qū)動溶質(zhì)回收技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般說來，滲透驅(qū)動膜工藝涉及由半透膜分隔的兩種溶液。一種溶液可為例如海水，而另一種溶液為濃溶液(concentrated solut1n)，以在海水與濃溶液之間產(chǎn)生濃度梯度。該梯度驅(qū)動海水中的水通過膜而進入濃溶液，所述膜選擇性地允許水而不允許鹽通過。逐步地，進入濃溶液的水稀釋所述溶液。隨后需要從該稀釋的溶液中移除溶質(zhì)，以產(chǎn)生飲用水。傳統(tǒng)上，例如通過蒸餾獲得飲用水;然而，溶質(zhì)通常不被回收和再循環(huán)。
[0003]在使用蒸餾和低度熱量以回收驅(qū)動溶質(zhì)的某些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，必須在真空下進行冷凝和吸收步驟，以求最大化地回收驅(qū)動溶質(zhì)。舉例來說，將分液罐(knock-out pot)和噴射器(eductor)(使用空氣作為傳動介質(zhì))設(shè)于冷凝和/或吸收工藝的下游，以求提高驅(qū)動溶質(zhì)的回收。然而，這種配置需要排出無法冷凝的氣體，也會造成驅(qū)動溶質(zhì)的損失和可能的環(huán)境問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本文提供一種用于對來自滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)的稀驅(qū)動溶液進行濃縮的系統(tǒng)，其包括:
[0005]閥門裝置，所述閥門裝置與所述稀驅(qū)動溶液的源流體連通，所述閥門裝置被配置為用于分派所述稀驅(qū)動溶液；
[0006]蒸餾設(shè)備，所述蒸餾設(shè)備設(shè)于所述閥門裝置的下游，并與所述閥門裝置流體連通，所述蒸餾設(shè)備被配置為用于接收所述稀驅(qū)動溶液的第一部分；
[0007]熱能來源，所述熱能來源與所述蒸餾設(shè)備相連，用于在所述蒸餾設(shè)備內(nèi)，將任何驅(qū)動溶質(zhì)的至少一部分從所述稀驅(qū)動溶液的第一部分中汽化出來；
[0008]噴射器，所述噴射器設(shè)于所述閥門裝置的下游，并與所述閥門裝置流體連通，所述噴射器與所述蒸餾設(shè)備并聯(lián)，并與所述蒸餾設(shè)備流體連通;所述噴射器被配置為用于通過由所述噴射器產(chǎn)生的真空，接收驅(qū)動溶質(zhì)的汽化部分以及所述稀驅(qū)動溶液的第二部分；以及
[0009]冷凝器，所述冷凝器設(shè)于所述噴射器的下游，并與所述噴射器流體連通;所述冷凝器被配置為用于接收來自所述噴射器的汽化驅(qū)動溶質(zhì)和稀驅(qū)動溶液的氣液混合物以及冷卻流體，并輸出濃驅(qū)動溶液。
[0010]本發(fā)明總體而言涉及滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)和方法，例如正向滲透(FO)、壓力延緩滲透(PR0)、滲透稀釋(OD)、直接滲透濃縮(DOC)等;本發(fā)明還涉及在滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)/工藝中用于驅(qū)動溶質(zhì)回收的系統(tǒng)和方法。
[0011]在各種實施方式中，分離操作包括使用吸收器，該吸收器被配置為用于使驅(qū)動溶質(zhì)冷凝進入濃驅(qū)動溶液。在吸收器中，可將溶劑流、稀驅(qū)動溶液或濃驅(qū)動溶液用作吸收劑。對于吸收器可使用冷卻作用。在某些實施方式中，該工藝可進一步包括使用氣體壓縮機或蒸汽噴射器(由對于吸收液流的液壓驅(qū)動)對氣流進行壓縮的步驟，該氣流由將驅(qū)動溶質(zhì)從稀驅(qū)動溶液中分離而產(chǎn)生，從而促進將驅(qū)動溶質(zhì)再吸收進入濃驅(qū)動溶液。在某些實施方式中，將低度熱能用于輔助驅(qū)動溶質(zhì)的回收。在某些情況下，必須降低驅(qū)動溶質(zhì)的沸點，從而提高該工藝的效率，例如通過將驅(qū)動溶質(zhì)在真空下進行熱分離來降低沸點。在各種實施方式中，回收系統(tǒng)使用蒸餾設(shè)備(例如填料塔或膜裝置)，從而使用低度熱能將驅(qū)動溶質(zhì)從稀驅(qū)動溶液中熱分離出來。噴射器用于在蒸餾設(shè)備上抽真空，從而降低汽化溫度，并驅(qū)動著驅(qū)動溶質(zhì)蒸汽進入噴射器傳動流體。在特定的實施方式中，傳動流體(即真空誘導介質(zhì))也是吸收介質(zhì);并且在一個實施方式中，傳動流體是稀驅(qū)動溶液的一部分，使得能夠吸收汽化的驅(qū)動溶質(zhì)，并消除現(xiàn)有技術(shù)中對于分離吸收工藝的需求。
[0012]具體而言，將稀驅(qū)動溶液的一部分用作傳動介質(zhì)使得允許兩個單獨的工藝出現(xiàn)單個單元中:首先，穿過噴嘴的介質(zhì)在該系統(tǒng)上誘導真空;其次，吸收劑和汽化的驅(qū)動溶質(zhì)在噴嘴內(nèi)混合。這種配置的另外一個優(yōu)點在于，其同時避免了將無法冷凝的氣體引入該系統(tǒng)。如有必要，吸收劑和驅(qū)動溶質(zhì)蒸汽的混合物可被送至另外的混合器，然后送至熱交換器/冷凝器，以輔助將驅(qū)動溶質(zhì)蒸汽冷凝而進入吸收劑，從而產(chǎn)生新的濃驅(qū)動溶液的源。這一新的濃驅(qū)動溶液可返回至FO系統(tǒng)，或在返回至FO系統(tǒng)前，送往進一步的加工(例如另外的冷凝或分離工藝，或?qū)θ芤旱幕瘜W組成進行調(diào)整)。
[0013]—方面，本發(fā)明涉及用于對來自滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)的稀驅(qū)動溶液進行濃縮的系統(tǒng)。稀驅(qū)動溶液的源可用作整個系統(tǒng)的一部分，或由來自遠端的滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)的其他物質(zhì)來供應。通常，該系統(tǒng)包括:閥門裝置(valve arrangement)，該閥門裝置與稀驅(qū)動溶液的源流體連通，該閥門裝置被配置為用于分派稀驅(qū)動溶液(例如通過以人工或自動的方式加以致動的三通閥門或閥門的組合，上述致動通過控制系統(tǒng)和任何必要的傳感器來進行)；蒸餾設(shè)備，該蒸餾設(shè)備設(shè)于閥門裝置的下游，并與閥門裝置流體連通，該蒸餾設(shè)備被配置為用于接收稀驅(qū)動溶液的第一部分;熱能來源，該熱能來源與蒸餾設(shè)備相連，用于在蒸餾設(shè)備內(nèi)，將任何驅(qū)動溶質(zhì)的至少一部分從稀驅(qū)動溶液的第一部分中汽化出來;噴射器，該噴射器設(shè)于閥門裝置的下游，并與閥門裝置流體連通，該噴射器與蒸餾設(shè)備并聯(lián)，并與蒸餾設(shè)備流體連通，該噴射器被配置為用于通過由該噴射器產(chǎn)生的真空，接收稀驅(qū)動溶液的第二部分以及驅(qū)動溶質(zhì)的汽化部分(例如通過工業(yè)上公知的任何必要的管件、閥門、傳感器等)；以及冷凝器，該冷凝器設(shè)于噴射器的下游，并與噴射器流體連通。冷凝器被配置為用于接收來自噴射器的汽化驅(qū)動溶質(zhì)和稀驅(qū)動溶液的氣液混合物以及冷卻流體(例如水)。冷凝器輸出濃驅(qū)動溶液(即汽化驅(qū)動溶質(zhì)，其被冷凝并被稀驅(qū)動溶液的第二部分吸收)，該濃驅(qū)動溶液可再循環(huán)至滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)以及當前的熱流體。離開冷凝器的熱流體可在系統(tǒng)中的其它位置加以再利用(例如用于對進料溶液進行預加熱或作為蒸餾設(shè)備的熱能)。
[0014]在一個或多個實施方式中，該系統(tǒng)進一步包括可與第一系統(tǒng)連接使用的第二回收系統(tǒng)，從而例如對在滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)內(nèi)反向流過膜的驅(qū)動溶質(zhì)進行回收。通常，該系統(tǒng)包括:第二蒸餾設(shè)備，該第二蒸餾設(shè)備與來自滲透驅(qū)動膜系統(tǒng)的濃進料溶液的源流體連通；以及熱能來源，該熱能來源與第二蒸餾設(shè)備相連，用于在第二蒸餾設(shè)備內(nèi)，將任何驅(qū)動溶質(zhì)的至少一部分從濃進料溶液中汽化出來。其可為第二熱能來源或在第一蒸餾設(shè)備中使用的相同來源(例如被平行引入不同的蒸餾設(shè)備)。該系統(tǒng)還包括:第二噴射器，該第二噴射器設(shè)于閥門裝置的下游，并與閥門裝置流體連通，該第二噴射器與第二蒸餾設(shè)備并聯(lián)，并與第二蒸餾設(shè)備流體連通，該第二噴射器被配置為用于通過由第二噴射器產(chǎn)生的真空，接收來自第二蒸餾設(shè)備的汽化后的至少一種驅(qū)動溶質(zhì)以及稀驅(qū)動溶液的第三部分；以及第二冷凝器，該第二冷凝器設(shè)于第二噴射器的下游，并與第二噴射器流體連通。第二冷凝器被配置為用于接收來自第二噴射器的汽化驅(qū)動溶質(zhì)和稀驅(qū)動溶液的氣液混合物以及冷卻流體(例如水)。冷凝器輸出第二濃驅(qū)動溶液和當前的熱流體，其可如前文所述加以再利用。
[0015]該系統(tǒng)另外的實施方式可包括一個或多個分液罐，該分液罐設(shè)于任一冷凝器的下游，并與該冷凝器流體連通，該分液罐被配置為用于接收濃驅(qū)動溶液輸出和任何剩余的蒸汽。在某些實