Aparato de generación de energía osmótica y desalinización que usa diferencia de salinidad.

Un aparato para la generación de energía osmótica y desalinización usando una diferencia de salinidad,

comprendiendo el aparato:

un primer reactor de membrana de ósmosis (10) que incluye un primer espacio (11) de posición de aguasalada a través del cual pasa agua salada suministrada, y un tercer espacio de posición de agua salada(12) a través del cual pasa agua salada que tiene una concentración de sal superior a la de un agua saladaposicionada en el primer espacio de posición de agua salada (11), estando el primer y tercer espacios deposición de agua salada separados por una primera membrana de ósmosis directa (13),

un segundo reactor de membrana de ósmosis (20) que incluye un segundo espacio de posición de aguasalada (21) a través del cual pasa agua salada suministrada, y un espacio de posición de solución deextracción (22) en el que está posicionada una solución de extracción, estando el segundo espacio deposición de solución de extracción (21) y el espacio 22 de posición de solución de extracción separados poruna segunda membrana de ósmosis directa (23);

una bomba de alta presión (30) conectada entre el segundo espacio de posición de agua salada (21) y eltercer espacio de posición de agua salada (12) y que suministra agua salada ha pasado a través delsegundo espacio de posición de agua salada (21) al tercer espacio de posición de agua salada (12) y quepresuriza agua salada, que ha pasado a través del segundo espacio de posición de agua salada (21), parasuministrarla al tercer espacio de posición de agua salada (12), de manera que se puede realizar laósmosis por presión retardada (OPR) en el primer reactor de membrana de ósmosis (10);

una unidad de desalinización (100) que obtiene agua dulce separando un soluto de extracción de unasolución de extracción diluida a través de una transmisión de agua en agua salada del segundo espacio deposición de agua salada (21) mediante el espacio de posición de solución de extracción del segundoreactor de membrana de ósmosis (20); y

una turbina (40) conectada a un lado de corriente abajo del tercer espacio de posición de agua salada (12)y accionada por la fuerza de flujo del agua salada descargada a partir del tercer espacio de posición deagua salada (12) para producir energía eléctrica.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11005772.

Solicitante: Korea Institute Of Machinery & Materials.

Nacionalidad solicitante: República de Corea.

Dirección: 171, Jang-dong Youseong-ku Daejeon-City 305-343 REPUBLICA DE COREA.

Inventor/es: KIM,Young, KIM,YU CHANG, PARK,SANG JIN, PARK,IN-SEOB, CHOI,BYUNG-IK, LEE,KONG HOON.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D61/00 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). › 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).
  • 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.
  • C02F1/44 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 diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
  • F03G7/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03G MOTORES DE RESORTES, DE PESOS, DE INERCIA O ANALOGOS; DISPOSITIVOS O MECANISMOS QUE PRODUCEN UNA POTENCIA MECANICA, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR O QUE UTILIZAN UNA FUENTE DE ENERGIA NO PREVISTA EN OTRO LUGAR (disposiciones relativas a la alimentación de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza en los vehículos B60K 16/00; propulsión eléctrica de los vehículos por fuente de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza B60L 8/00). › Mecanismos que producen una potencia mecánica no previstos en otra parte o que utilizan una fuente de energía no prevista en otra parte.

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Aparato de generación de energía osmótica y desalinización que usa diferencia de salinidad.

Fragmento de la descripción:

Aparato de generación de energía osmótica y desalinización que usa diferencia de salinidad

Antecedentes de la invención

(a) Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato para producir energía eléctrica usando agua salada y un aparato para producir agua dulce desalinizando agua salada.

(b) Descripción de técnica relacionada Existen varios tipos de aparatos y procedimientos de generación para producir energía eléctrica usando agua, y recientemente, se ha concebido un esquema de generación de energía osmótica que usa la diferencia de salinidad

entre el agua de mar y el agua dulce.

Según una procedimiento de generación de energía hídrica (gran generación de energía hídrica o pequeña generación de energía hídrica) para producir energía eléctrica usando agua, electricidad producida haciendo girar una turbina usando una columna y un caudal de agua mantenido almacenada en un presa construida En concreto, el agua es mantenida almacenada en una corriente superior de una presa, y el agua es descarga en una corriente inferior de la presa abriendo una compuerta de manera que el agua cae para de este modo hacer girar una turbina. En este procedimiento, la energía potencia del agua se convierte en energía cinética de la turbina, y una bobina de rotor dentro de la turbina es girada a lo largo de la turbina para causar un fenómeno de inducción electromagnética para generar corriente. Mediante este procedimiento, la energía cinética de la turbina se convierte en energía eléctrica.

Para aumentar la capacidad generadora de generación energía hídrica, el agua descargada es necesaria para tener mayor energía potencia. Sin embargo, la generación de energía hídrica usando una presa es desfavorable porque la generación no puede continuarse cuando la precipitación es pequeña.

De este modo, para resolver el problema, se ha concebido una generación de energía de almacenamiento bombeado en la que el agua de una corriente inferior de una presa que ha sido descargada es bombeada durante un periodo de tiempo en el que el consumo de energía es bajo y a continuación descargada en el momento de consumo de energía elevado para de este modo generar electricidad.

Un esquema de generación de energía osmótica convencional incluye un procedimiento denominado osmosis por presión retardada (OPR) , En concreto, es un esquema de producción de energía haciendo girar una turbina usando un caudal aumentado por ósmosis que se produce en una membrana y presión aplicada para retardar la ósmosis usando agua de mar y agua dulcde que tiene la diferencia de salinidad.

Una producción de la turbina es proporcional a una columna de agua y un caudal de agua, por lo que se usa un esquema de ósmosis por presión retardad (OPR) . A medida que el agua dulce se desplaza a través de la membrana, la energía potencial química del agua dulce se convierte en energía mecánica que tiene la misma presión que la presión aplicada al agua de mar. Sin embargo, este esquema es desfavorable porque está disponible solo en una zona donde el agua de mar (el mar) y el agua dulce (rio) se unen.

Ahora bien, existe una gran cantidad de agua e la tierra, pero el agua que la gente puede toma de manera fiable es insuficiente. Por este motivo más o menos, se ha desarrollado una técnica de desalinización de agua de mar.

Para obtener agua dulce a partir de agua de mar, es necesario un procedimiento de eliminación de componentes inapropiados para el agua o el agua de consumo a partir de componentes disueltos en o flotando en agua de mar.

Procedimientos para desalinizar el agua de mar en agua dulce incluye un proceso de ósmosis inversa, un proceso de electrodiálisis, un proceso de evaporación de cambio de agua bruta en vapor para de este modo desalinizar el agua, un proceso de congelación, un procedimiento de utilización del calor solar, o similar.

Entre los procedimientos para desalinizar el agua de mar, el proceso de ósmosis inversa y el proceso de electrodiálisis son los más comúnmente utilizados.

Un aparato de desalinización que utiliza el proceso de ósmosis inversa tiene una estructura en la que el material iónico disuelto en agua de mar se elimina por una membrana de ósmosis inversa que permite que el agua pura, excluyendo un material iónico disuelto en agua, pase a través de la misma.

Para separar el material iónico y el agua pura del agua bruta, es necearía una presión superior a la ósmosis, y la presión esta vez se denomina ósmosis inversa. En el caso de la desalinización del agua de mar, es necesaria una 50 presión elevada de aproximadamente 42 bares a 70 bares.

Para proporcionar tal ósmosis inversa, el aparato de desalinización incluye una unidad de suministro de agua bruta (una bomba de alimentación, o similar) para bombear agua bruta.

De manera general, puesto que el aparato de desalinización convencional usa una bomba de presión elevada que consume mucha, ya que una unidad de alimentación de agua bruta, tiene deficiencias porque se consume una gran 5 cantidad de energía para desalinizar el agua de mar.

Un aparato de desalinización por energía eólica que usa energía natural sin consumo de energía también se puede usar. En este caso, una unidad de suministro de agua bruta provista en el aparato de desalinización tiene una estructura en la que el agua bruta suministrada instalando un aerogenerador se almacena en un depósito de presión (un presurizador) y se mantiene a una cierta presión, y a medida que el agua bruta a alta presión descargada a partir

del depósito de presión pasa por un dispositivo preprocesador, se filtra un objeto extraño, y el agua bruta filtrada se pone en un dispositivo de ósmosis inversa de manera que el agua dulce se puede separar por una membrana de ósmosis inversa.

El aerogenerador emplea una estructura en la que la fuerza rotatoria de un rotor, una pala que gira por la velocidad del viento, se convierte en un movimiento recíproco vertical para permitir que un miembro de movimiento dentro de un cilindro se desplace en vertical para realizar un bombeo.

Sin embargo, el esquema que usa un aerogenerador es desfavorable porque puede ser accionado solo en una condición en la que se puede obtener suficiente energía a través de la velocidad del viento. Asimismo, se puede usar solo en una condición en la que la salinidad es relativamente baja.

Puesto que el proceso de ósmosis inversa consume mucha energía, recientemente se ha desarrollado un proceso de ósmosis directa para separar el agua del agua de mar a través de ósmosis solo pura sin usar una bomba de presión elevada, o similar.

Sin embargo, en el proceso de ósmosis directa, en el que se usa una solución de extracción que incluye un soluto de extracción de concentración elevada en comparación con el agua de mar, es difícil de separar el soluto de extracción de la solución de extracción diluida por agua desplazada a través de una membrana de ósmosis directa.

Ahora viene, el proceso de ósmosis directa de la técnica relacionada tiene asimismo un problema en el que es necesario periodo de tiempo considerablemente largo para desalinizar el agua de mar.

El documento WO 2009/037515 A2 divulga un aparato para recuperar energía a partir de un sistema osmótico que produce agua dulce a partir de agua de mar o agua salobre.

La información anteriormente divulgada en esta sección de Antecedentes solo es para mejorar la compresión de los antecedentes de la invención y por lo tanto puede contener información que no forma la técnica anterior que ya es conocida en este país por el experto en la técnica.

Sumario de la invención La presente invención se ha llevado a cabo en un esfuerzo por proporcionar un aparato que tiene ventajas para generar electricidad induciendo la ósmosis usando solo agua salada incluso en una zona donde el agua de mar y el

agua dulce no se unen, en concreto, en una zona donde no hay agua dulce, y agua de desalinización, y un procedimiento de procesamiento multiuso.

La electricidad y el agua se pueden obtener de manera simultánea usando agua salada a través del aparato y procedimiento según las realizaciones de la presente invención.

Una realización a modo de ejemplo de la presente invención proporciona un aparato para la generación de energía osmótica usando una diferencia de salinidad y la desalinización, que incluye: un primer reactor de membrana de ósmosis que incluye un primer espacio de posición de agua salada a través del cual pasa el agua salada suministrada y un espacio de posición de solución de extracción en el que está posicionada una solución de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para la generación de energía osmótica y desalinización usando una diferencia de salinidad, comprendiendo el aparato:

un primer reactor de membrana de ósmosis (10) que incluye un primer espacio (11) de posición de agua salada a través del cual pasa agua salada suministrada, y un tercer espacio de posición de agua salada (12) a través del cual pasa agua salada que tiene una concentración de sal superior a la de un agua salada posicionada en el primer espacio de posición de agua salada (11) , estando el primer y tercer espacios de posición de agua salada separados por una primera membrana de ósmosis directa (13) ,

un segundo reactor de membrana de ósmosis (20) que incluye un segundo espacio de posición de agua salada (21) a través del cual pasa agua salada suministrada, y un espacio de posición de solución de extracción (22) en el que está posicionada una solución de extracción, estando el segundo espacio de posición de solución de extracción (21) y el espacio 22 de posición de solución de extracción separados por una segunda membrana de ósmosis directa (23) ;

una bomba de alta presión (30) conectada entre el segundo espacio de posición de agua salada (21) y el tercer espacio de posición de agua salada (12) y que suministra agua salada ha pasado a través del segundo espacio de posición de agua salada (21) al tercer espacio de posición de agua salada (12) y que presuriza agua salada, que ha pasado a través del segundo espacio de posición de agua salada (21) , para suministrarla al tercer espacio de posición de agua salada (12) , de manera que se puede realizar la ósmosis por presión retardada (OPR) en el primer reactor de membrana de ósmosis (10) ; una unidad de desalinización (100) que obtiene agua dulce separando un soluto de extracción de una solución de extracción diluida a través de una transmisión de agua en agua salada del segundo espacio de posición de agua salada (21) mediante el espacio de posición de solución de extracción del segundo reactor de membrana de ósmosis (20) ; y

una turbina (40) conectada a un lado de corriente abajo del tercer espacio de posición de agua salada (12) y accionada por la fuerza de flujo del agua salada descargada a partir del tercer espacio de posición de agua salada (12) para producir energía eléctrica.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el primer espacio de posición de agua salada (11) del primer reactor de membrana de ósmosis (10) y el segundo espacio de posición de agua salada (21) del segundo reactor de 30 membrana de ósmosis (20) están conectados, y el agua salada, que ha pasado a través del primer espacio de posición de agua salada (11) , fluye dentro del segundo espacio de posición de agua salada (21) .

3. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además,

un dispositivo de recuperación de energía (DRE) (51) conectado entre el segundo espacio de posición de agua salada (21) y la bomba de alta presión (30) y configurado para permitir que el agua salada, que se descarga del 35 segundo espacio de posición de agua salada (21) , pase a través del mismo,

en el que el agua salada descargada del tercer espacio de posición de agua salada (12) puede pasar a través del dispositivo de recuperación de energía (51) .

4. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el agua salada suministrada al primer espacio de posición de agua salada (11) es agua de mar o agua salobre.

5. Un aparato para la generación de energía osmótica y desalinización usando una diferencia de salinidad, comprendiendo el aparato un reactor de membrana de ósmosis directa (10) que incluye un primer espacio de posición de agua salada

(11) a través del cual pasa el agua salada suministrada, y un tercer espacio de posición de agua salada

(12) a través del cual pasa el agua salada que tiene una concentración de sal superior a la de un agua

salada posiciona en el primer espacio de posición de agua salada (11) , estando el primer y tercer espacios de posición de agua salada separados por una membrana de ósmosis directa (131) ; un reactor de membrana de ósmosis inversa (60) que incluye un segundo espacio de posición de agua salada (61) a través del cual pasa agua salada suministrada, y un espacio de posición de agua dulce (63) en el que el agua dulce se posiciona, estando el segundo espacio de posición de agua salada (61) y el

espacio de posición de agua dulce (63) separados por una membrana de ósmosis inversa (62) ; una bomba de alta presión (32) conectada a un lado de corriente arriba del reactor de membrana de ósmosis inversa (10) y que presuriza el agua salada suministrada al segundo espacio de posición de agua salada (61) ; una válvula de reducción de presión (71) conectada entre el segundo espacio de posición de agua salada 55 (61) y el tercer espacio de posición de agua salada (12) y que reduce presión del agua salada suministrada desde el segundo espacio de posición de agua salada (61) al tercer espacio de posición de agua salada (12) ; y una turbina (40) conectada a un lado corriente abajo del tercer espacio de posición de agua salada (12) y accionada por fuerza de flujo de agua salada descargada desde el tercer espacio de posición de agua salada (12) para producir energía eléctrica.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que el agua salada suministrada al primer espacio de posición de agua 5 salada (11) o el segundo espacio de posición de agua salada (61) es agua salobre.

7. Un aparato para la generación de energía osmótica y la desalinización que usa una diferencia de salinidad, comprendiendo el aparato:

un reactor de membrana de ósmosis directa (10) que incluye un primer espacio de posición de agua salada (11) a través del cual pasa el agua salada suministrada, y un tercer espacio de posición de agua salada (12) a través del cual pasa el agua salada que tiene una concentración de sal superior a la de un agua salada posiciona en el primer espacio de posición de agua salada (11) , estando el primer y tercer espacios de posición de agua salada separados por una membrana de ósmosis directa (113) ; un reactor de membrana de ósmosis inversa (60) que incluye un segundo espacio de posición de agua salada (61) a través del cual pasa agua salada suministrada, y un espacio de posición de agua dulce (63)

en el que el agua dulce se posiciona, estando el segundo espacio de posición de agua salada (61) y el espacio de posición de agua dulce (63) separados por una membrana de ósmosis inversa (62) ; una bomba de alta presión (32) conectada a un lado de corriente arriba del reactor de membrana de ósmosis inversa (10) y que presuriza el agua salada suministrada al segundo espacio de posición de agua salada (61) ;

un dispositivo de recuperación de energía (DRE) (53) conectado entre el segundo espacio de posición de agua salada (61) y el tercer espacio de posición de agua salada (12) y que permite que el agua salada suministrada desde el segundo espacio de posición de agua salada (61) al tercer espacio de posición de agua salada (12) pase a través del mismo y que el agua salada suministrada al segundo espacio de posición de agua salada (61) pase a través del mismo ; y una turbina (40) conectada a un lado corriente abajo del tercer espacio de posición de agua salada (12) y accionada por fuerza de flujo de agua salada descargada desde el tercer espacio de posición de agua salada (12) para producir energía eléctrica.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que el segundo espacio de posición de agua salada (61) y el tercer espacio de posición de agua salada (12) están conectados para permitir que el agua salada descargada del segundo espacio de posición de agua salada (61) sea suministrada al tercer espacio de posición de agua salada (12) .

9. El aparato de las reivindicaciones 7 u 8, en el que el agua salada suministrada al primer espacio de posición de agua salada (11) o al segundo espacio de posición de agua salada (61) es agua salobre.


 

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