溶液分离及海水淡化的方法及其设备技术

本发明专利技术为一种多级真空冷却、结冰的溶液分离及海水淡化的方法，其利用结冰及融化的手段，产生凝结液，该方法将塔状的多级真空冷却装置与塔状的多级真空结冰装置结合，将其设定为初始状态，配合溶液的传递、定温蒸馏法、排液真空结冰法，使脱气溶液产生冰晶；多级真空结冰所需的初始溶液是来自多级真空冷却的最后一级流出的低温溶液，多级真空结冰融化冰晶所需的凝固热是来自多级真空蒸馏及多级真空冷却产生的蒸汽或冷凝器排出的热能；产生的低温的浓溶液及融化的冰晶用来降低多级真空蒸馏的最后一级流出的热循环溶液的温度及保持回收凝结液的真空容器的温度，使蒸馏温度范围的增加，提高了多级真空蒸馏的级数，单位能量分离的溶液得以提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种定温蒸馏法，以及使用该方法的多级真空蒸馏、冷却、结冰的溶液分离及海水淡化及其设备，特别是涉及一种利用排液真空法产生的真空容器所提供的真空环境，使脱气溶液经液气界面或液固界面而将脱气溶液蒸发、冷却、及结冰的多级真空蒸馏、冷却、结冰的溶液分离的方法以及海水淡化的方法及其设备。
技术介绍
常规的溶液分离技术，广泛地应用于一般性的蒸馏、药液的浓缩、或海水的淡化等领域，该技术属于溶液的分离。为达到上述目的而将大量的溶液利用加热法分离时，将消耗相当的能量，且不经济。例如，在水淡化中，直接加热使溶液中的水分成为蒸气，在以真空泵抽出蒸汽，这样需要消耗很大的能量，并在水分分离的过程中盐分将不断的提高，需要不断的能量投入才能将水分分离，此种方式很不经济。又，在高温加热过程中所产生的各种盐结晶，于制程中将会产生结垢问题，致使凝结器的效率大为下降，造成能分离出的水分有限，不符合大量使用的需求。由此可见，上述常规方法仍有诸多缺陷，亟待加以改良。
技术实现思路
首先，本专利技术提供一种定温蒸馏法，其利用定温蒸馏单元实现，所述的定温蒸馏法包括以脱气溶液实施排液真空法，来设定定温蒸馏单元的初始状态，使脱气溶液、蒸气及凝结液流经的导管、蒸发容器及凝结器产生真空并密闭；将压力调节阀关闭，在真空的蒸发容器内注入脱气溶液达适当高度。设定蒸发容器的真空蒸馏的温度，使脱气溶液在真空蒸馏的温度下进行沸腾蒸发，所述温度低于脱气溶液及热循环溶液流入蒸发容器及液气界面的温度；使蒸发及凝结的热循环维持平衡，且回收蒸发热及凝结液。其中，脱气溶液可以为一般的混合溶液如废溶液、药液等经脱气后得到的液体，或为海水经脱气后得到的液体。同时，本专利技术提供一种实施定温蒸馏法的定温蒸馏单元，所述定温蒸馏单元是真空冷却的定温蒸馏单元，其包括一个蒸发容器，所述蒸发容器以一凝结导管与凝结器连接，使产生的蒸气导入凝结器内；一个压力调节阀，设于凝结导管的适当位置，当蒸发容器在所述设定的真空蒸馏的温度的饱和蒸气压下，控制蒸发容器的蒸气的排出量，并维持蒸发容器内的压力·一个凝结器，所述凝结器以回收蒸发热的热循环溶液，经导管及控制阀门，以相同流量流入及流出凝结器内，吸收蒸发容器产生的蒸气的蒸发热，以提高其温度，并凝结蒸气为凝结液，最后凝结液排入真空容器内而回收；利用低位容器及其附件，在适当高度差下，使脱气溶液、蒸气及凝结液流经的导管、蒸发容器及凝结器产生真空的多个导管及控制阀门；其中，一定温度的脱气溶液经导管及其控制阀门各以一定流量流入及流出所述蒸发容器。所述定温蒸馏单元还可以进一步包括一个液气界面，所述液气界面设于蒸发容器内，提供蒸发热的热循环溶液经由导管及其控制阀门，以相同流量流入及流出液气界面，并透过液气界面的热质传导，使蒸发容器内的脱气溶液蒸发，这样，该定温蒸馏单元构成一个真空蒸馏的定温蒸馏单元。本专利技术的目的在于溶质浓缩。在不耗费过多能源及使用较低的温度范围的原则下，利用多级真空蒸馏装置，以脱气液体实施排液真空法，使蒸发容器产生真空，因真空蒸馏的温度及压力的使用范围增大，所以真空蒸馏的级数得以增加，配合定温蒸馏法、溶液的传递、及热循环溶液的再生，使溶液得以分离及回收一定的能量作重复性地使用，依热循环溶液的温度梯度而设定各级真空蒸馏的温度，使脱气溶液的分离成一多级真空蒸馏，则单位能量分离的溶液得以提高，其排出的低温的浓溶液以真空冷冻干燥法作进一步的溶质浓缩。本专利技术的次一目是在降低海水淡化的成本。因温度及压力的使用范围增大，有助于增加真空蒸馏的级数，进而增加水的产出量，另一方面，因为水的蒸发热约为凝固热的7倍，所以结冰法消耗较少能量而产生相同的成品水，多级真空结冰产生的低温浓海水及融化的冰晶可有效降低多级真空蒸馏最后一级排出的热循环溶液的温度，使真空蒸馏的级数增加，增加水的产出量，最后，低温的热循环溶液依级数递减的方式回收蒸发热，使一定的能量作重复性地使用，多级真空结冰所需的低温海水是来自多级真空冷却的最后一级，而多级真空结冰产生的冰晶是由多级真空蒸馏及多级真空冷却产生的蒸气来融化，因此结合多级真空蒸馏、多级真空冷却、及多级真空结冰可有效降低海水淡化的成本。本专利技术的另一目的是在降低建厂的土地成本。多级真空蒸馏、多级真空冷却、及多级真空结冰的脱气溶液、蒸气、和凝结液流经的导管、蒸发容器、凝结器、及结冰容器是利用排液真空法使其产生真空，排液真空法是利用拖里切利的压力支撑液体高度的真空原理，因此第一级的蒸发容器或结冰容器叠于第二级之上，第二级叠于第三级之上，以此互相堆栈成一塔状，以增加低位容器及其附件与蒸发容器或结冰容器的高度差，因此降低建厂使用的土地面积，并降低产生真空所需的能量。塔状的多级真空蒸馏、多级真空冷却、及多级真空结冰使热循环溶液、溶液(海水)、及凝结的成品水皆不断的流动，可减少泵的使用量，并减少结垢及腐蚀。可达成上述专利技术目的的多级真空蒸馏、冷却、结冰的溶液分离及海水淡化的方法及其设备，是由多级真空蒸馏装置、多级真空冷却装置、及多级真空结冰装置所组成，本专利技术提供了一种实施多级真空蒸馏的溶液分离法的多级真空蒸馏装置，其包括前置处理设备，是将脱气溶液及热循环溶液各别加热至一设定温度的加热器；多个真空蒸馏的定温蒸馏单元以塔状的方式互相堆栈而成，第一级叠于第二级上，第二级叠于第三级的上，以此互相堆栈，成一塔状，其对应的流入及流出的导管相互连接；后置处理设备，包括回收凝结液及浓溶液的真空容器、降低最后一级流出的热循环溶液的温度的热交换器、保持回收凝结液的真空容器的温度的热交换器、多个真空蒸馏的定温蒸馏羊元所共享的一个低位容器及其附件，以便产生真空、及热循环溶液的循环泵。多级真空蒸馏装置在设定成初始状态下，配合定温蒸馏法、溶液的传递、及热循环溶液的再生，而将溶液分离，依热循环溶液的温度梯度而设定各级真空蒸馏的温度，使溶液的分离成多级真空蒸馏，当降低最后一级流出的热循环溶液的温度后，再依级数递减的方式，连续流入及流出各级的凝结器，以回收蒸发热，使其温度随级数递减而递增，以回收一定的能量作重复性地使用，为了使真空蒸馏的级数增加，进而使单位能量分离的溶液得以提高，则增大热循环溶液的温度的使用范围，也就是多级真空蒸馏的最后一级流出的热循环溶液的温度愈低，则多级真空蒸馏的级数愈多，因此必需要以更低温的溶液来降低最后一级流出的热循环溶液的温度，才能使蒸发与凝结的热循环维持平衡，因此利用多级真空冷却及多级真空结冰作为多级真空蒸馏的辅助，当多级真空冷却装置及多级真空结冰装置在设定成初始状态下，配合定温蒸馏法、溶液的传递及排液真空结冰法、而将溶液作结冰分离，多级真空冷却是利用真空的蒸发冷却作用，使溶液的温度降低，以作为多级真空结冰的低温溶液、及节省预冷的成本，多级真空结冰所需的融化冰晶的凝固热是来自多级真空蒸馏及多级真空冷却产生的蒸气，或冷凝器排出的热能，而多级真空结冰产生的低温浓溶液及融化的冰晶可用来降低多级真空蒸馏的最后一级流出的热循环溶液的温度，因此多级真空蒸馏及多级真空冷却可与多级真空结冰结合成一溶液分离的方法，以作为海水淡化及溶质浓缩的方法。以脱气液体实施排液真空法，使脱气溶液、蒸气、及凝结液流经的导管、蒸发容器、结冰容器、及凝结器产生真空，其压力为使用该液体的温度的饱和蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级真空冷却、结冰的溶液分离及海水淡化的方法，其利用结冰及融化的手段，产生凝结液，该方法包括：将塔状的多级真空冷却装置与塔状的多级真空结冰装置结合，将其设定为初始状态，配合溶液的传递、定温蒸馏法、排液真空结冰法，使脱气溶液产生冰 晶；多级真空结冰所需的初始溶液是来自多级真空冷却的最后一级流出的低温溶液，多级真空结冰融化冰晶所需的凝固热是来自多级真空蒸馏及多级真空冷却产生的蒸汽或冷凝器排出的热能；多级真空结冰产生的低温的浓溶液及融化的冰晶用来降低多级真 空蒸馏的最后一级流出的热循环溶液的温度及保持回收凝结液的真空容器的温度，使蒸馏温度范围的增加，提高了多级真空蒸馏的级数，单位能量分离的溶液得以提高。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周政明，
申请(专利权)人：周政明，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]