冷冻法海水淡化技术

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液化天然气在汽化的过程中会放出大量的冷能，目前对该种能量的利用主要有：空气分离、低温粉碎、海水淡化、制造干冰、低温冷库、冷能发电和轻烃分离等。伴随着淡水资源的短缺，把LNG冷能用于海水淡化正越来越受到关注。 目前海水淡化技术主要有三种类型：膜法、蒸馏法、冷冻法。 膜法海水淡化的基本原理是使用具有一定孔径的半渗透膜使水分子通过，同时将其他离子阻隔在外，从而达到净化的目的。海水经预处理后，进入一级反渗透装置（前段RO膜），一般情况下出水水况可达工业用水要求，然后进入二级反渗透装置（后段RO膜），可得到去离子水。以大港海洋石化园区为例，新加坡HYFLUX公司以DBOO方式（即设计、建设、运营、拥有）建设日产15万t的海水淡化厂，该厂以略高于运营成本的价格实现盈利，其淡水产品含盐量约300～500mg/L，明显低于北方自来水含盐量（1000mg/L）。 蒸馏法是最古老的一种海水淡化方法，即加热海水，淡水蒸发为蒸汽，蒸汽冷凝得到淡水。目前主流的蒸馏法主要采取多级闪蒸法，即建造一系列串连的真空蒸发室，形成多级闪蒸海水淡化装置。该方法产量高，适合与热电厂配套，以便降低能耗与成本。 冷冻法海水淡化的传统方法有直接接触法、真空法和间接法。其基本原理都是通过一系列的过程将高盐度的海水冷冻，冰晶排盐转变为可以直接使用的淡水或可饮用水。冷冻法海水淡化工艺主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等过程。如果能将LNG冷能利用与传统的冷冻法海水淡化工艺相结合，则能降低装置电耗，简化工艺流程，使冷冻法海水淡化技术呈现新的活力。 1冷冻法海水淡化原理 冰是单矿岩，不能和其他物质共处，所以水在结晶过程中，会自动排除杂质，以保持其纯净，冷冻法海水淡化正是利用这一原理。冻结海水时，盐分被排除在冰晶以外，冰晶形成时间越长，盐分就越少，这是由于海水冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的方式夹杂在冰晶之间，冰晶外壁也会黏附上一些盐分，随着时间的推移盐分会在冰体之间形成卤道，残留的高浓度盐水会沿卤道慢慢向外排出。冰晶经过洗涤、分离、融化后即得到淡水。 2传统冷冻法海水淡化方法 传统冷冻法海水淡化分为直接接触法、真空冷冻法和间接冷冻法。 2.1直接接触法 直接接触法的基本原理是以不溶于水、沸点接近于海水冰点的冷冻剂（如正丁烷、异丁烷等）与预冷后的海水混合进入冷冻室中。在压力稍低于大气压的情况下，冷冻剂气化吸热，使冷冻室内温度维持在-3℃左右，海水冷冻结冰。冷冻剂蒸汽经压缩机加压至大气压以上，进入融化器与冰直接接触，冷冻剂蒸汽液化，冰融化，形成了水-冷冻剂不互溶体系，由于密度不同而分离。水作为产品流出，冷冻剂循环使用。冷媒直接接触冷冻法流程如图1所示。

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冷冻剂的选取是此方法的核心，直接影响整个流程的冷能利用率。该方法有明显缺陷，由于冷媒循环使用，要求系统必须严格密封，否则会因泄漏而使冷冻剂局部积累，带来安全隐患。另外，虽然冷冻剂与水不互溶，但若分离不完全，淡水会受到污染而含有少量冷冻剂。 2.2真空冷冻法 因为在水的三相点（约610.75Pa，273.16K）附近，气、液、固三相并存。真空冷冻法正是利用这一原理，将海水控制在三相点附近，则海水的蒸发与结冰同时进行，再将冰与蒸汽分别融化和冷凝得到淡水。该方法的关键技术在于如何移走产生的蒸汽。按照蒸汽移除的方式可分为真空冷冻蒸汽压缩法和真空冷冻蒸汽吸收法。 [ 本帖最后由 haojun201287 于 2015-7-7 16:31 编辑 ]

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