專利名稱：利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍海水淡化方法，特別是一種使用不溶于水的二次冷媒冷 凝后直接通入海水中，利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡化方法，屬于 制冷與低溫工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比重日益增加，在東部沿海地區(qū)已建成或在 建多個(gè)液化天然氣(LNG)接收站。在進(jìn)入用戶管網(wǎng)過程中，液化天然氣需要?dú)?化為天然氣，氣化過程中會(huì)釋放大量的冷量。此外，由于液化天然氣接收站多處 于偏遠(yuǎn)沿海地區(qū)，市政供水不便，因此利用氣化產(chǎn)生的這部分冷量，采用冷凍法 的形式進(jìn)行海水淡化，對(duì)于能源的有效利用具有重要意義。
海水淡化方式有多種，其中冷凍法流程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低。國(guó)內(nèi)外對(duì)于冷凍 法海水淡化方法有蒸汽壓縮式真空冷凍法、蒸汽吸收式真空冷凍法、直接冷凍法， 并投入工業(yè)化使用。蒸汽壓縮式真空冷凍法、蒸汽吸收式真空冷凍法中使用海水 中的水作為冷凍劑，需要處理大量的低壓水蒸氣，由于壓縮機(jī)處理水蒸氣的量有 限，限制了上述兩種方法單位裝置的淡水產(chǎn)量。而直接接觸冷凍法即是將與水不 相溶的液相低溫冷媒直接噴入海水中，冷媒液滴蒸發(fā)吸熱，液滴周圍的海水放熱 凍結(jié)為冰晶。直接接觸冷凍法采用與水不相溶的冷媒作為冷凍劑，顯著提高壓縮 機(jī)的處理量，從而大大增加了單位裝置的淡水產(chǎn)量。但直接接觸冷凍海水淡化方 法，其裝置中需要一套制冷系統(tǒng)為冷媒提供冷量，會(huì)消耗大量的能源。

發(fā)明內(nèi)容
為克服已有技術(shù)的不足和缺陷，降低直接接觸冷凍海水淡化的能耗，本發(fā)明 提出一種利用液化天然氣氣化過程中釋放的冷量，使不溶于水的二次冷媒冷凝后 直接通入海水中，繼而進(jìn)行海水淡化。通過二次冷媒吸收液化天然氣在氣化過程 中釋放的冷量，使其溫度降低且冷凝，再將冷凝后不溶于水的二次冷媒直接噴入結(jié)晶器內(nèi)的大量海水中，二次冷媒液滴蒸發(fā)吸熱，其周圍的海水則放熱凍結(jié)為冰 晶。得到的冰晶夾帶部分海水以冰漿的形式輸入洗滌罐，并用最終制得的部分淡 水作為洗滌用水洗去冰晶表面的鹽分。洗滌過后的冰晶進(jìn)入融化器，融化后制得 淡水。
本發(fā)明是按照下述技術(shù)方案實(shí)施的，本發(fā)明方法包括下述步驟
1、 首先液化天然氣與不溶于水的二次冷媒在第一換熱器中進(jìn)行換熱，使液 化天然氣蒸發(fā)氣化，二次冷媒溫度降低并且冷凝；
2、 冷凝后不溶于水的二次冷媒直接噴入結(jié)晶器內(nèi)的大量海水中，二次冷媒 液滴蒸發(fā)吸熱，其周圍的海水則放熱凍結(jié)為冰晶；
3、 氣化的二次冷媒抽離結(jié)晶器，經(jīng)過干燥器吸收氣相二次冷媒中夾帶的水 蒸氣，之后再進(jìn)入第一換熱器與液化天然氣換熱后再次冷凝；
4、 制得的冰晶夾帶部分海水以冰漿的形式輸入洗滌罐，并用最終制得的部 分淡水作為洗滌用水洗去冰晶表面的鹽分；
5、 洗滌過后的冰晶進(jìn)入融化器，在其中與原料海水進(jìn)行換熱，最終融化為 淡水；
6、 經(jīng)過融化器換熱后的原料海水與洗滌罐中流出的洗滌過后的鹽水在第二 換熱器中進(jìn)一步換熱，降低原料海水的溫度，從而減小結(jié)晶負(fù)荷。
本發(fā)明的有益效果是通過液化天然氣在氣化過程中釋放的大量冷量，冷卻 不溶于水的二次冷媒使其冷凝，通過二次冷媒與海水直接接觸換熱制得冰晶，并 使二次冷媒吸熱再度氣化，制得的冰晶則通過洗滌、融化最終得到淡水。該過程 回收液化天然氣中蘊(yùn)含的大量冷量，無(wú)需高能耗制冷機(jī)組，能有效降低間接冷凍 海水淡化裝置的能耗，且換熱過程損失較小，裝置尺寸較小。


圖1是本發(fā)明直接接觸冷凍海水淡化方法原理示意圖。
圖中，l第一換熱器，2干燥器，3結(jié)晶器，4洗滌罐，5融化器，6第二換熱器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明方法包括下述步驟
1、液化天然氣在第一換熱器1中與不溶于水的二次冷媒換熱，使液化天然氣蒸發(fā)氣化，二次冷媒溫度降低并且冷凝，采用的二次冷媒為正丁烷或 者異丁烷；
2、 冷凝后不溶于水的二次冷媒正丁烷或異丁垸直接噴入結(jié)晶器3內(nèi)的大量 海水中，二次冷媒液滴蒸發(fā)吸熱，其周圍的海水則放熱凍結(jié)為冰晶；
3、 氣化的二次冷媒抽離結(jié)晶器3，經(jīng)過干燥器2吸收氣相二次冷媒中夾帶 的水蒸氣，之后再進(jìn)入第一換熱器1與液化天然氣換熱后再次冷凝；
4、 制得的冰晶夾帶部分海水以冰漿的形式輸入洗滌罐4，并從融化器5中 調(diào)用制得淡水總量的10%作為洗滌用水，在洗滌罐4中洗去冰晶表面的 鹽分；
5、 洗滌過后的冰晶進(jìn)入融化器5，在其中與原料海水進(jìn)行換熱，最終融化 為淡水；
6、 經(jīng)過融化器5換熱后的原料海水與洗滌罐4中流出的洗滌過后的鹽水在 第二換熱器6中進(jìn)一步換熱，降低原料海水的溫度，從而減小結(jié)晶負(fù)荷。
權(quán)利要求
1、一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡化方法，其特征在于，該海水淡化方法包括以下步驟1)首先液化天然氣與不溶于水的二次冷媒在第一換熱器(1)中進(jìn)行換熱，使液化天然氣蒸發(fā)氣化，二次冷媒溫度降低并且冷凝；2)冷凝后不溶于水的二次冷媒直接噴入結(jié)晶器(3)內(nèi)的大量海水中，二次冷媒液滴蒸發(fā)吸熱，其周圍的海水則放熱凍結(jié)為冰晶；3)氣化的二次冷媒抽離結(jié)晶器(3)，經(jīng)過干燥器(2)吸收氣相二次冷媒中夾帶的水蒸氣，之后再進(jìn)入第一換熱器(1)與液化天然氣換熱后再次冷凝；4)制得的冰晶夾帶部分海水以冰漿的形式輸入洗滌罐(4)，并從融化器(5)中調(diào)用部分制得的淡水作為洗滌用水，在洗滌罐(4)中洗去冰晶表面的鹽分；5)洗滌過后的冰晶進(jìn)入融化器(5)，在其中與原料海水進(jìn)行換熱，最終融化為淡水；6)經(jīng)過融化器(5)換熱后的原料海水與洗滌罐(4)中流出的洗滌過后的鹽水在換熱器(6)中進(jìn)一步換熱，降低原料海水的溫度，從而減小結(jié)晶負(fù)荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡 化方法，其特征是，所述步驟l)中的所述的第一換熱器l是使用常規(guī)板翅式低 溫?fù)Q熱器，其中一側(cè)液化天然氣吸熱蒸發(fā)氣化，另一側(cè)二次冷媒放熱冷凝。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡 化方法，其特征是所述步驟1)、 2)和3)中所述的二次冷媒為正丁垸或者異丁烷。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡 化方法，其特征是從融化器(5)中調(diào)用制得淡水總量的10%作為洗滌用水，在 洗滌罐(4)中洗去冰晶表面的鹽分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡 化方法，其特征是所述步驟5)中的融化器(5)采用管殼式換熱器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡 化方法，其特征是所述步驟6)中第二換熱器(6)采用管殼式換熱器。
全文摘要
利用液化天然氣冷量的直接接觸冷凍海水淡化方法，屬于制冷與低溫工程技術(shù)領(lǐng)域。液化天然氣首先與二次冷媒在換熱器中進(jìn)行換熱，液化天然氣氣化吸熱從而使不溶于水的二次冷媒溫度降低冷凝，冷凝后的二次冷媒噴入結(jié)晶器，與海水進(jìn)行直接接觸換熱，二次冷媒液滴蒸發(fā)吸熱，從而使得液滴周圍的海水放熱凍結(jié)為冰晶。制得的冰在洗滌罐中經(jīng)過洗滌去除冰表面附著的鹽分，最后進(jìn)入融化器中溶化為淡水。該過程回收液化天然氣中蘊(yùn)含的大量冷量，無(wú)需高能耗制冷機(jī)組，能有效降低間接冷凍海水淡化裝置的能耗，且換熱過程損失較小，裝置尺寸較小。
文檔編號(hào)C02F1/22GK101628740SQ20091005632
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者林文勝, 沈清清, 顧安忠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)