一种高含盐乙二醇溶液的脱盐装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高含盐乙二醇溶液的脱盐装置和方法，该发明专利技术服务于海上可燃冰开采中乙二醇溶液回收系统，致力于用电渗析(ED)技术将乙二醇与无机盐离子进行物理分离。该装置包含三个操作单元，每个操作单元含有一组电渗析膜堆，单组电渗析膜堆由浓、淡两种隔室并列组装；隔室之间分别由具有高交联度特性的阴(阳)离了交换膜相分隔。该工艺流程简便，操作便捷，将海水和高含盐乙二醇富液分别作为浓、淡室进料液。本发明专利技术通过绿色环保的ED技术，缩短了乙二醇脱盐的耗时，避免了传统热法脱盐工艺中能耗高、效率低以及环境污染等一系列问题，既节约成本，且无其他污染物产生，所以无需后续的分离纯化工艺，具有极大应用潜力。具有极大应用潜力。具有极大应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种高含盐乙二醇溶液的脱盐装置和方法


[0001]本专利技术涉及乙二醇再生与回收系统(MRU)，具体涉及一种高含盐乙二醇溶液的脱盐装置和方法。

技术介绍

[0002]随着能源行业的发展，以及传统燃料燃烧所产生的环境问题，储量丰富的可燃冰开始逐渐成为关注的热点，然而可燃冰的开采过程中往往伴随着高压、低温的深海环境。在这种极端的环境条件下，开采过程中水分子包裹着甲烷、乙烷和丙烷等轻烃分子形成的气体水合物会产生结晶从而堵塞输送管路，从而造成安全隐患，引起设备停机。目前，工业上常使用乙二醇作为水合物抑制剂，来解决结晶堵塞管路的问题，然而乙二醇价格昂贵，制备工艺较为繁琐，且其全球产量供不应求，所以乙二醇再生与回收系统(MRU)的开发一直是研究的热点问题。
[0003]在海上开采平台，乙二醇作为水合物抑制剂时，会混入海水中的溶解盐，因此，在MRU内部，盐离子将不断累积，长期运转后，会在重沸器及换热器表面结垢，导致热效率降低以及严重的腐蚀问题，所以必须考虑脱盐流程。近年来，在MRU系统中多采用闪蒸技术进行脱盐，然而此种热法技术耗时长，冷、热负荷高，而且还会导致部分乙二醇热降解，所以开发一种新型的脱盐技术和方法尤为重要。近年来，膜法技术在脱盐领域发挥的作用不容小觑，尤其是电渗析工艺，其由于具备灵活的可操作性以及优异的脱盐性能倍受关注。从原理上来说，电渗析作为一种利用电场力将离子与溶液主体分离的技术，是用于高含盐乙二醇溶液脱盐的首选。然而目前为止，相关研究鲜有报道，当然，也有专利(CN105037095)采用膜法进行乙二醇的回收，其所述系统涉及超滤及两级电渗析，但是相关设计中并没有考虑乙二醇损失率的问题，且该专利所述仅为工艺流程介绍并没有数据支持。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是提供一种高回收率、低能耗且对环境无污染的乙二醇溶液的脱盐装置和方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高含盐乙二醇溶液脱盐装置，包括三组串联的电渗析装置，所述电渗析装置包括阴极板、阳极板和多个重复单元，所述阳极板与所述重复单元之间设有阳极室，所述阴极板与所述重复单元之间设有阴极室，每个所述重复单元均包含两个隔室，分别为：淡化室和浓缩室，相邻隔室之间设有离子交换膜。
[0006]进一步的，所述电渗析装置的进料端管道分别由隔膜增压泵与原料液储存罐和海水储存罐的出料端连接，所述隔膜增压泵的出料端管道连接有转子流量计，所述高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置主体分别由3台电渗析装置由管道串联组成，所述电渗析装置的进、出料液端设有电导率仪，所述电渗析装置配有独立电源，所述阴极板固定连接有电源的负极，所述阳极板与所述电源的正极固定连接，所述阳极室和阴极室与循环极水罐由管道
连接。
[0007]进一步的，阳极板和阴极板均为钛涂钌平板电极
[0008]高含盐乙二醇溶液脱盐方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一：将淡化室内通入预处理过后的乙二醇富液、浓缩室内通入预处理后的海水、所述阴极室与阳极室内通入硫酸钠溶液；其中淡化室和浓缩室中均采用一次通过式给水方式，而阴极室和阳极室采用循环给水方式。
[0010]步骤二：依据料液流动情况依次将各级电渗析装置(15
‑
1，15
‑
2，15
‑
3)的阳极板(1)和阴极板(2)通电形成直流电场，淡化室内乙二醇富液中的阳离子(Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
)和阴离子(Cl
‑
和SO
42
‑
)分别透过阳、阴离子交换膜进入到浓缩室，经过离子选择性分离，得到脱盐后的溶液，淡化室内乙二醇富液中的乙二醇分子由于不带电荷会随着料液流出，最终在产品箱中得到乙二醇贫液。
[0011]步骤三：在料液储存罐和海水储存罐中适时补充料液和海水，使脱盐过程持续进行，直到得到足够的乙二醇贫液。
[0012]进一步的，步骤一中，所述乙二醇富液中乙二醇浓度≤80％
[0013]进一步的，步骤二中，所述离子交换膜包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，所述阳离子交换膜和阴离子交换膜皆为具有高交联度特性的复合离子交换膜。
[0014]进一步的，步骤三中，所述补充料液和海水的方法，可选择设置料液储存罐和海水储存罐，乙二醇富液可直接来源于上游工序，海水可直接由海上抽取。
[0015]进一步的，所述淡化室，浓缩室，阴极室，阳极室中水流线速度0.1～0.3cm/s；电流密度3～15mA/cm2[0016]本专利技术的原理在于，由于各隔室中的离子在电场的作用下的定向迁移以及离子交换膜的选择透过性，第一级电渗析装置的淡化室内乙二醇富液中的阳离子(Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
)和阴离子(Cl
‑
和SO
42
‑
)分别透过阳、阴离子交换膜进入到浓缩室内的海水中。同时，乙二醇分子不带电因而不受电场影响，随溶液流出。同理，经过上一级电渗析脱盐后的乙二醇溶液在下一级电渗析内进一步脱盐，直至达到要求脱盐率
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0018]1.本专利技术提供的多级串联电渗析脱盐装置，通过对流程的针对性设计，可以实现高含盐乙二醇溶液的一次通过式连续化脱盐，加快了工艺过程。此外，单个电渗析膜堆体积较小，整个脱盐装置可根据空间要求灵活排布。本专利技术提供的多级串联电渗析脱盐装置应用后，可显著降低MRU工艺系统的脱盐能耗、提升平台的运行稳定性。
[0019]2.本专利技术可以从高含盐乙二醇溶液中脱除无机盐离子，无需经过精馏等热法工艺，即可得到可再利用的乙二醇贫液，整个过程中无相变，避免了乙二醇的热损失。整个脱盐装置能够根据乙二醇富液的待处理量，通过阀门适时调节接入电渗析膜堆的数量，且可以通过调节操作电压和流量的方式，根据需要调整最终乙二醇贫液中的含盐量。另外，本工艺的副产物为浓盐溶液，可利用电膜反应器等其他工艺技术将盐离子进行分类回收，大大提高了乙二醇脱盐过程的环保性与经济性。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的工艺流程框图；
[0021]图2是本专利技术的电渗析的工作原理图；
[0022]图3是本专利技术的系统结构图；
[0023]图中：阳极板
‑
1、阴极板
‑
2、浓缩室
‑
3、淡化室
‑
4、阳极室
‑
5、阴极室
‑
6、阳离子交换膜
‑
7、阴离子交换膜
‑
8、料液储存罐
‑
9、海水储存罐
‑
10、极水罐
‑
11、隔膜增压泵
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12、流量计
‑
13、电导率仪
‑
14、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置，其特征在于：包括一级电渗析装置(15
‑
1)，二级电渗析装置(15
‑
2)，三级电渗析装置(15
‑
3)，所述电渗析装置(15
‑
1，15
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2，15
‑
3)包括阴极板(2)、阳极板(1)和多个重复单元，所述阳极板(1)与所述重复单元之间设有阳极室(5)，所述阴极板(2)与所述重复单元之间设有阴极室(6)，每个所述重复单元均包含两个隔室，分别为：淡化室(4)，浓缩室(3)，相邻隔室之间设有离子交换膜。2.根据权利要求1所述的一种高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置，其特征在于：所述电渗析装置(15
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1，15
‑
2，15
‑
3)的进料端管道分别由隔膜增压泵(12)与原料液储存罐(9)和海水储存罐(10)的出料端连接，所述隔膜增压泵(12)的出料端管道连接有转子流量计(13)，所述高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置主体分别由3台电渗析装置(15
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1，15
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2，15
‑
3)由管道串联组成，所述电渗析装置(15
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1，15
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2，15
‑
3)的进、出料液端设有电导率仪(14)，所述电渗析装置(15
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1，15
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2，15
‑
3)配有独立电源(17)，所述阴极板(2)固定连接有电源(17)的负极，所述阳极板(1)与所述电源(17)的正极固定连接，所述阳极室(5)和阴极室(6)与循环极水罐(11)由管道连接。3.根据权利要求1所述的一种高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置，其特征在于：所述阳极板(1)和阴极板(2)均为钛涂钌平板电极。4.根据权利要求1所述的一种高含盐乙二醇溶液电渗析脱盐装置，其特征在于：电渗析装置(15
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1，15
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2，15
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【专利技术属性】
技术研发人员：王建友，李鹏飞，徐勇，
申请(专利权)人：中领先进南京环境技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：