Desalinización térmica.

Un proceso de desalinización térmica que comprende:

introducir una solución de alimentación en una unidad de separación térmica,



destilar la solución de alimentación en la unidad de separación térmica para producir una corriente dedestilado y una corriente residual que tiene una mayor concentración de soluto que la solución dealimentación,

poner en contacto una fracción de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica conuna cara de una membrana selectivamente permeable,

poner en contacto la cara opuesta de una membrana selectivamente permeable con una fracción de lasolución de alimentación, de manera que el agua fluya a través de la membrana para diluir la corrienteresidual mediante ósmosis directa, e

introducir al menos una fracción de la corriente residual diluida en la unidad de separación térmica, yretirar y descartar una fracción de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica enforma de purga.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2010/001984.

Solicitante: SURREY AQUATECHNOLOGY LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Modern Water Bramley House The Guildway Old Portsmouth Road Guildford, Surrey GU3 1LR REINO UNIDO.

Inventor/es: NICOLL,PETER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D1/26 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 1/00 Evaporación (secado de materiales sólidos y objetos por evaporación de líquidos retenidos F26B). › Evaporación con efecto múltiple.
  • B01D1/28 B01D 1/00 […] › con compresión a vapor.
  • B01D3/06 B01D […] › B01D 3/00 Destilación o procedimiento de cambio similares en los que los líquidos están en contacto con medios gaseosos, p. ej. extracción. › Destilación por evaporación brusca (flash).
  • B01D61/02 B01D […] › B01D 61/00 Procedimiento de separación que utilizan membranas semipermeables, p. ej. diálisis, ósmosis o ultrafiltración; Aparatos, accesorios u operaciones auxiliares, especialmente adaptados para ello (separación de gases o vapores por difusión B01D 53/22). › Osmosis inversa; Hiperfiltración.
  • C02F1/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por destilación o evaporación.
  • C02F1/06 C02F 1/00 […] › Destilación por evaporación llamada evaporación "flash".
  • C02F1/44 C02F 1/00 […] › por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
  • C02F103/08 C02F […] › C02F 103/00 Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas de alcantarilla o los fangos a tratar. › Agua marina, p. ej. para desalinización.
  • C02F5/00 C02F […] › Desendurecimiento del agua; Prevención de las incrustaciones; Adición al agua de agentes anti incrustación o desincrustantes, p. ej. adición de agentes secuestrantes (desendurecimiento por intercambio de iones C02F 1/42).

PDF original: ES-2440328_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Desalinización térmica La presente invención se refiere a un proceso de desalinización térmica.

Se conocen diversos métodos para la desalinización de agua del mar. Por ejemplo, el agua se puede separar del agua del mar utilizando técnicas de membrana, tales como ósmosis inversa. De manera alternativa, se pueden emplear métodos de separación térmica. Los ejemplos de dichas técnicas de separación térmica incluyen destilación súbita multifásica (MSF) , destilación de múltiples efectos (MED) y destilación por compresión de vapor (VC) .

El agua del mar contiene iones, tales como iones de calcio, magnesio y sulfato, que tienden a depositarse en las unidades de separación térmica en forma de incrustaciones. Se pueden añadir aditivos químicos para reducir la formación de incrustaciones, pero esto puede aumentar los costes del proceso global. Además, a pesar de que se puede reducir la formación de incrustaciones reduciendo la temperatura máxima a la que se calienta el agua del mar (temperatura máxima de la salmuera) , esto reduce significativamente la eficacia del proceso de desalinización.

Se han realizado una serie de intentos para reducir el riesgo de formación de incrustaciones. En el documento de GB 2.443.802, por ejemplo, la corriente de alimentación de agua del mar se pasa a través de una membrana de nano-filtración u ósmosis inversa antes de introducirse en la unidad de separación térmica. La membrana de nanofiltración u ósmosis inversa retiene al menos parte de los iones que forman incrustaciones, ablandando el agua antes de la destilación. A pesar de que la técnica es eficaz, requiere que el agua del mar se presurice antes de la entrada en contacto con la membrana, lo que incrementa significativamente los costes del proceso global.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso de desalinización térmica que comprende:

introducir una solución de alimentación en una unidad de separación térmica, destilar la solución de alimentación en la unidad de separación térmica para producir una corriente de destilado y una corriente residual que tiene una mayor concentración de soluto que la solución de alimentación, poner en contacto una fracción (es decir, no toda) de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica con una cara de una membrana selectivamente permeable, poner en contacto la cara opuesta de una membrana selectivamente permeable con una fracción de la solución de alimentación, de manera que el agua fluya a través de la membrana para diluir la corriente residual mediante ósmosis directa, e introducir al menos una fracción de la corriente residual diluida en la unidad de separación térmica, y retirar y descartar una fracción de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica en forma de purga.

Como se ha explicado anteriormente, una solución de alimentación, tal como agua de mar, se introduce en una unidad de separación térmica en la que la solución de alimentación se destila para producir una corriente de destilado y una corriente residual que tiene una mayor concentración de soluto que la solución de alimentación. La corriente de destilado normalmente es agua y por lo general se retira de la unidad de separación térmica para una purificación adicional o para su uso directo. Una fracción (es decir, no toda) de la corriente residual se retira en forma de purga o salmuera, mientras que una fracción, por ejemplo en el caso de un proceso súbito multifásico,

normalmente se recircula a través de la sección de recuperación térmica, por ejemplo, como medio para recuperar el calor procedente del vapor producido dentro de las cámaras súbitas de la sección de recuperación térmica.

En el proceso de la presente invención, una fracción de la corriente residual se pone en contacto con una cara de una membrana selectivamente permeable. La cara opuesta de la membrana se pone en contacto con una fracción de la solución de alimentación. Puesto que la corriente residual tiene una mayor concentración de soluto que la solución de alimentación, el agua procedente de la solución de alimentación fluye a través de la membrana para diluir la solución residual mediante ósmosis directa. Por tanto, la solución de alimentación no requiere su presurización a presiones elevadas para inducir el flujo del disolvente. A pesar de que el disolvente líquido (por ejemplo, agua) se deja fluir a través de la membrana, la membrana retiene al menos parte de los iones que forman 55 incrustaciones, tales como iones de calcio, magnesio y sulfato. Por tanto, la solución residual diluida se ablanda con respecto a la solución de alimentación original y se introduce en la unidad de separación térmica para su destilación. La alimentación global en la unidad de separación térmica, por tanto, se ha ablandado con respecto a la solución de alimentación original. De esta forma, la temperatura máxima a la que se calienta la solución de alimentación (por ejemplo, la temperatura máxima de la salmuera) se puede incrementar, mejorando la eficacia del proceso global. La cantidad de anti-incrustante empleado en la unidad de separación térmica, por tanto, también se puede reducir, mejorando la rentabilidad del proceso.

Preferentemente, el proceso de la presente invención además comprende el calentamiento de la fracción de la solución de alimentación antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable. Esto puede 65 ser ventajoso puesto que la permeabilidad del disolvente (por ejemplo, agua líquida) a través de la membrana se puede mejorar a temperaturas elevadas. La fracción de la solución de alimentación puede estar a una temperatura en el intervalo de 5 a 50 °C, preferentemente de 15 a 45 °C, más preferentemente de 25 a 40 °C, tras el contacto con la membrana. La etapa de calentamiento se puede llevar a cabo utilizando calor procedente de la unidad de separación térmica. De forma alternativa o adicional, la solución residual se puede enfriar antes de la puesta en contacto con la membrana. La solución residual por lo general está a una temperatura de 15 a 60 °C,

preferentemente de 25 a 50 °C, más preferentemente de 30 a 40 °C cuando entra en contacto con la membrana.

La fracción de la solución de alimentación se puede tratar con un agente anti-incrustante, un inhibidor de la corrosión, un dispersante y/o un agente antimicrobiano antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable. La fracción de la solución de alimentación también se puede tratar mediante otras técnicas pre-tratamiento, tales como filtración, micro-filtración o ultra-filtración para retirar cualquier impureza más grande de la solución de alimentación que de lo contrario podría bloquear u obstruir la membrana.

La fracción de la corriente residual se puede tratar con un agente anti-incrustante, un inhibidor de la corrosión, un dispersante y/o un agente antimicrobiano antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable. La fracción de la corriente residual también se puede tratar con otras técnicas pre-tratamiento, tales como filtración, micro-filtración o ultra-filtración para retirar cualquier impureza más grande de la solución de alimentación que de lo contrario podría bloquear u obstruir la membrana.

En la etapa de ósmosis directa se puede utilizar cualquier membrana convenientemente selectiva. Se puede emplear una colección de membranas. Las membranas adecuadas incluyen membranas de acetato de celulosa (AC) y de triacetato de celulosa (TAC) (tales como las descritas en McCutcheon y col., Desalination 174 (2005) 1-11) y membranas de poliamida (PA) . La membrana puede ser plana o adoptar la forma de un tubo o una fibra hueca. Se pueden emplear membranas delgadas, en particular, cuando no se aplica una presión elevada para inducir que el disolvente fluya a través de la membrana. Si se desea, la membrana puede estar soportada sobre una estructura de soporte, tal como un soporte de malla.

En una realización, una o más membranas tubulares pueden estar dispuestas dentro de una carcasa o armazón. La solución de alimentación se puede introducir en la carcasa, mientras que la solución residual se puede introducir en los tubos. Puesto que la concentración del disolvente de la solución de alimentación es superior que la de la solución residual, el disolvente (líquido) se difundirá a través de la membrana desde la solución de alimentación hacia la solución residual. La solución residual diluida se puede recuperar del interior de los tubos, mientras que la solución de alimentación concentrada se puede retirar de la carcasa (o viceversa) .

Cuando se emplea una membrana plana, la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso de desalinización térmica que comprende:

introducir una solución de alimentación en una unidad de separación térmica, destilar la solución de alimentación en la unidad de separación térmica para producir una corriente de destilado y una corriente residual que tiene una mayor concentración de soluto que la solución de alimentación, poner en contacto una fracción de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica con una cara de una membrana selectivamente permeable, poner en contacto la cara opuesta de una membrana selectivamente permeable con una fracción de la solución de alimentación, de manera que el agua fluya a través de la membrana para diluir la corriente residual mediante ósmosis directa, e introducir al menos una fracción de la corriente residual diluida en la unidad de separación térmica, y

retirar y descartar una fracción de la corriente residual procedente de la unidad de separación térmica en forma de purga.

2. Un proceso según la reivindicación 1, donde la solución de alimentación es agua de mar o agua salobre.

3. Un proceso según la reivindicación 1 o 2, donde la unidad de separación térmica se selecciona entre un aparato de destilación súbita multifásica, un aparato de destilación de múltiples efectos y un aparato por compresión de vapor.

4. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende el calentamiento de la 25 fracción de la solución de alimentación antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable.

5. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la fracción de la solución de alimentación se trata con un agente anti-incrustante y/o un agente antimicrobiano antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable.

6. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la fracción de la solución residual se trata con un agente anti-incrustante y/o un agente antimicrobiano antes de la puesta en contacto con la membrana selectivamente permeable.

7. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la solución residual se trata para retirar sustancias particuladas, orgánicas o de otro tipo antes de su introducción en la membrana.

8. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la solución de alimentación se trata para retirar sustancias particuladas, orgánicas o de otro tipo antes de su introducción en la membrana. 40

9. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la membrana selectivamente permeable tiene un tamaño de poro medio de 10 a 40 Å.


 

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