具有破碎板的逆流液化气蒸发和冷凝设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于净化流体的方法和设备。采用蒸发单元(10)和冷凝单元(110)。每个单元均具有腔室(12,112)和多个间隔开的破碎板(18,118)，每个板均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定蒸发区域(20)或冷凝区域(120)的上限。每个蒸发区域(20)均设置有流体蒸汽出口(32)，而每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口。蒸发区域和冷凝区域在不同温度下运行。在最高温度下运行的蒸发区域(20')的流体蒸汽出口与在最高温度下运行的冷凝区域(120″)的流体蒸汽入口连接，而在最低温度下运行的蒸发区域(20″)的流体蒸汽出口与在最低温度下运行的冷凝区域(120')的流体蒸汽入口连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于净化流体的方法及设备，尤其涉及在流体净化中比较有用的蒸发/冷凝单元以及采用这些单元的淡化/净化方法。
技术介绍
全球淡水日益短缺。淡水消耗以比经济增长更快的速率增长，然而传统淡水供应的可用性本质上已不变。地球上的97％的水以咸水的形式存在。因此，对解决全球淡水短缺而言，寻找节能且环保的淡化方法是重要的挑战。最近，对改进淡化技术的尝试已集中在对已有技术的逐步改进上。一般地说，存在两大类淡化技术。第一类是膜基技术，例如，使海水穿过选择性膜的反渗透法。第二类淡化技术是热/蒸发技术，例如，利用蒸馏来净化水的多级闪蒸和多效加湿法。使用至今的这两类技术具有包括高设置/运行成本、高能量输入需求和/或产生污染在内的显著缺点。除了海水淡化之外，此类技术还用于清洁污水。许多产业使用水作为原材料而导致水污染。此类产业实例包括采矿/选矿、化学加工和精炼、石油精炼、酿酒、包括水力压裂的原油/天然气提取。清洁在这些类型产业中被污染的水通常是昂贵的，并且与淡化一样也需要高等级的能量输入。试图降低热/蒸发净化技术的能量需求，已经开发出了使用废热和/或诸如太阳能等替代能源的方法。此外，已试图开发“低温”净化方法，其中，通过使用减压或破碎水来产生液滴以使蒸发速率最大，从而在100℃以下的温度下蒸馏水。许多蒸发方法已着眼于使用喷嘴以实现破碎。已发现在此类方法中喷嘴的使用因若干个原因而成问题。例如，以这种方式使用的喷嘴通常容易被腐蚀或结垢。因需要更换受损喷嘴而增加了运行成本。此外，穿过喷嘴的流体的阻力的增大意味着需要更高的能量来将流体泵送穿过喷嘴。此外，“低温”净化技术基于被动淡化的“太阳能蒸馏器”概念。然而，“低温”净化技术在规模上限于每天最多生产几百公升的清洁流体。WO02/09837公开了低温流体净化系统的实例。文献中所公开的方法使用外部热源来加热所输入的海水。该方法必须使用高成本获取和操作的低压腔。另一个已知低温流体净化系统是Mage-TiNOX(http://www.mage-watermanagement.com/)。该系统是太阳能供电的多效加湿淡化技术。不利的是，该技术需要重且昂贵的金属压力容器。因此，仍然需要这样的低温流体净化技术：该技术解决并理想地克服了一些或全部上述问题以及现有流体净化系统的已知其他缺点。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种用于净化流体的设备，该设备包括蒸发单元和冷凝单元，其中，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定蒸发区域的上限，其中，每个蒸发区域均设置有流体蒸汽出口；所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定冷凝区域的上限，每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口；最上面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最下面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接，并且最下面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最上面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。在优选实施例中，多个蒸发区域在不同温度下运行，使得最上面蒸发区域在最高温度下运行且最下面蒸发区域在最低温度下运行。类似地，多个冷凝区域在不同温度下运行，使得最上面冷凝区域在最低温度下运行且最下面冷凝区域在最高温度下运行。根据第二方面，本专利技术提供了一种用于净化流体的设备，该设备包括蒸发单元和冷凝单元，其中，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定蒸发区域的上限，其中，每个蒸发单元均设置有流体蒸汽出口；所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定冷凝区域的上限，每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口；多个蒸发区域在彼此不同的温度下运行，而多个冷凝区域在彼此不同的温度下运行，在最高温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在最高温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接，并且在最低温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在最低温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。在该方面的优选实施例中，所述最上面蒸发区域在最高温度下运行，而所述最下面蒸发区域在最低温度下运行，并且所述最上面冷凝区域在最低温度下运行，而所述最下面冷凝区域在最高温度下运行。在这两个方面的优选实施例中，在第二高温度下运行的蒸发区域的流体蒸汽出口与在第二高温度下运行的冷凝区域的流体蒸汽入口连接，而在第二低温度下运行的蒸发区域的流体蒸汽出口与在第二低温度下运行的冷凝区域的流体蒸汽入口连接。可以为任意数量的区域采用该互联系统(基于匹配温度或基于相反高度顺序)。根据第三方面，本专利技术涉及一种用于净化流体的方法，该方法包括：设置蒸发单元，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定蒸发区域的上限；设置冷凝单元，所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定所述冷凝区域的上限；将污染流体供应至所述蒸发单元的所述污染流体入口，并允许所述污染流体流动穿过所述蒸发单元腔室，以变为至少部分被蒸发；在彼此不同的温度下操作多个蒸发区域，并在彼此不同的温度下操作多个冷凝区域；将来自在最高温度下运行的所述蒸发区域的流体蒸汽供应至在最高温度下运行的所述冷凝区域；将来自在最低温度下运行的所述蒸发区域的流体蒸汽供应至在最低温度下运行的所述冷凝区域；将冷凝流体供应至所述冷凝单元的所述冷凝流体入口，并允许所述冷凝流体流动穿过所述冷凝单元腔室，从而导致蒸发流体变为至少部分被冷凝；并且从所述冷凝单元腔室中取出所述冷凝流体。在方法的优选实施例中，最上面蒸发区域在最高温度下运行，而最下面蒸发区域在最低温度下运行，并且所述最上面冷凝区域在最低温度下运行，而最下面冷凝区域在最高温度下运行。因此，至少在方法的优选实施例中，本专利技术提供了在净化流体中使用的包括腔室的蒸发单元，该腔室构造成使得：当使用单元时，腔室具有上部区域、下部区域和侧壁，腔室还包括位于上部区域中的污染流体入口、位于下部区域中的废物出口、流体蒸汽出口和横跨腔室的至少一部分的至少一个破碎板，该破碎板包括破碎装置。对低能耗流体净化技术的设计改进的主要挑战是需要在不输入大量能量且不使用低压的情况下可靠地蒸发液体。本文所述主题的专利技术人已开发出能够实现该目标的蒸发单元。与某些现有技术方法一样，通过破碎流体来实现蒸发。然而，在本专利技术的蒸发单元中，通过允许流体流动穿过设置在破碎板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化流体的设备，包括蒸发单元和冷凝单元，其中，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定蒸发区域的上限，其中，每个蒸发区域均设置有流体蒸汽出口；所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定冷凝区域的上限，其中，每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口；最上面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最下面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接，并且最下面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最上面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 GB PCT/GB2014/0502761.一种用于净化流体的设备，包括蒸发单元和冷凝单元，其中，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定蒸发区域的上限，其中，每个蒸发区域均设置有流体蒸汽出口；所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个竖向隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分，并均限定冷凝区域的上限，其中，每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口；最上面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最下面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接，并且最下面蒸发区域的所述流体蒸汽出口与最上面冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。2.根据权利要求1所述的设备，其中，多个蒸发区域在不同温度下运行，使得所述最上面蒸发区域在最高温度下运行且所述最下面蒸发区域在最低温度下运行，并且多个冷凝区域在不同温度下运行，使得所述最上面冷凝区域在最低温度下运行且所述最下面冷凝区域在最高温度下运行。3.一种用于净化流体的设备，包括蒸发单元和冷凝单元，其中，所述蒸发单元包括：蒸发单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；污染流体入口，其位于所述上部区域中；废物出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定蒸发区域的上限，其中，每个蒸发区域均设置有流体蒸汽出口；所述冷凝单元包括：冷凝单元腔室，其具有上部区域、下部区域和侧壁；冷凝流体入口，其位于所述上部区域中；冷凝流体出口，其位于所述下部区域中；以及多个间隔开的破碎板，其均横跨腔室宽度的至少一部分并均限定冷凝区域的上限，其中，每个冷凝区域均设置有流体蒸汽入口；多个蒸发区域在彼此不同的温度下运行，并且多个冷凝区域在彼此不同的温度下运行，在最高温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在最高温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接，并且在最低温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在最低温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述最上面蒸发区域在最高温度下运行，而所述最下面蒸发区域在最低温度下运行，并且所述最上面冷凝区域在最低温度下运行，而所述最下面冷凝区域在最高温度下运行。5.根据权利要求2、3或4所述的设备，其中，在第二高温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在第二高温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其中，在第二低温度下运行的所述蒸发区域的所述流体蒸汽出口与在第二低温度下运行的所述冷凝区域的所述流体蒸汽入口连接。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个所述破碎板包括破碎装置，所述破碎装置包括贯穿至少一个所述破碎板的开口。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述开口为大致圆形。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述开口具有约2mm的平均直径。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个所述破碎板包括多孔板或格栅。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个所述破碎板包括围绕所述至少一个破...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·克里斯蒂安·哈迪曼，
申请(专利权)人：索拉奎金国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB