專(zhuān)利名稱(chēng)：快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用海水制備鈉、鉀、或堿金屬齒化物的設(shè)備和方法，特別是涉及快速海水蒸發(fā)型的鹽提取設(shè)備和方法(IPCCOID3/06)。
眾所周知，海水中含鹽并且海水加熱蒸發(fā)后能得到鹽的顆粒。多少年來(lái)人們都是利用這一規(guī)律用各種辦法從海水中獲取鹽的。我國(guó)內(nèi)陸的460個(gè)鹽場(chǎng)和國(guó)際上大多數(shù)鹽場(chǎng)一樣，都是在海岸陸地上將海水圍困住通過(guò)日曬制鹽。但日曬方法存在著一系列嚴(yán)重的問(wèn)題1、周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低;
在北方氣溫較低的地區(qū)(如大連)，采用厚日曬方法，一年只產(chǎn)鹽一次;在南方熱帶地區(qū)(如三亞)采用薄流日曬法，15-16個(gè)晴天產(chǎn)鹽一次，并且每次產(chǎn)鹽量很低;
2、受天氣影響大，在曬鹽過(guò)程中，一旦遇上下雨，將前功盡棄，須從頭曬起;
3、必須有大面積的曬鹽場(chǎng)，必須經(jīng)歷養(yǎng)水池、初級(jí)圈、中級(jí)圈、高級(jí)圈、結(jié)晶池、原鹽加工等多個(gè)工序，還必須有例如數(shù)百名鹽工的辛勤操勞;
4、不能一次成鹽經(jīng)過(guò)日曬得到的原始鹽塊還必須經(jīng)過(guò)粉碎、沖洗、烘干或成型成特定形狀的多個(gè)后續(xù)步驟才能投入正常使用。
為了解決上述原始日曬方法的缺陷，人們進(jìn)行了許多努力，但都沒(méi)有成功。例如，有人提出用塑料布覆蓋曬鹽場(chǎng)，以減少雨水的不利影響。但用大塑料布遮蓋占地幾百公頃面積的曬鹽場(chǎng)，是可望而不可及的，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)，而且用塑料覆蓋不利于水份的蒸發(fā)。
早在1579年德國(guó)醫(yī)生Dr.Meth發(fā)明了濃縮海水的枝條架方法，可以提高一些海水蒸發(fā)速度，但只適用于氣溫高于24℃的地區(qū)。目前泰國(guó)、澳洲一些地區(qū)還在延用這一方法，但不適用于我國(guó)，因?yàn)槲覈?guó)的氣溫低。更重要的是，這種方法在本質(zhì)上仍和日曬方法一樣，都是采用自然蒸發(fā)方式。此外，其中未經(jīng)過(guò)濾，鹽中含大量雜質(zhì)。
為了提高產(chǎn)量、質(zhì)量、并擺脫天氣的影響，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家還進(jìn)行了電解法，離子交換法等方面的產(chǎn)鹽嘗試。但都因費(fèi)用高昂，產(chǎn)量小，并可能產(chǎn)生工業(yè)污染而無(wú)法推廣使用。
從1993年4月在美國(guó)召開(kāi)的“世界鹽化工業(yè)新技術(shù)交流會(huì)”的資料可以看出，當(dāng)前世界上尚沒(méi)有任何一種理想的從海水中提取鹽資源的方法，更談不上理想的海水制鹽設(shè)備。
我們還進(jìn)行了有關(guān)海水制鹽的專(zhuān)利文件初步檢索，結(jié)論仍如前一段所述。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不受天氣影響的快速海水蒸發(fā)型一次成鹽的鹽提取設(shè)備;
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種利用該快速海水蒸發(fā)型一次成鹽的鹽提取設(shè)備，從海水中提取鹽的方法。
為此，本發(fā)明的快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備，包括海水濃縮裝置和與其相通的沉淀裝置，所說(shuō)海水濃縮裝置將海水濃縮成鹽鹵混合物所說(shuō)沉淀裝置將鹽鹵混合物中的鹽沉淀下來(lái)，其特征在于所說(shuō)海水濃縮裝置包括一個(gè)中空?qǐng)A柱狀的直立高位貯水塔，從所說(shuō)水塔上端開(kāi)口引入海水，海水流入設(shè)置在所說(shuō)水塔下部的中心部位的豎直集水池中，圍繞所說(shuō)集水池的周?chē)⒋怪庇谒f(shuō)集水池設(shè)置一排或多排相互隔開(kāi)的并通過(guò)導(dǎo)管與所說(shuō)集水池相通的環(huán)形噴霧管，每個(gè)所說(shuō)噴霧管的環(huán)形直徑都大于所說(shuō)水塔的外徑，并且在每個(gè)所說(shuō)噴霧管外周邊都設(shè)置多個(gè)微孔，使進(jìn)入所說(shuō)集水池的海水自所說(shuō)微孔以介于水、霧之間的微粒滴譯的形式自高空噴下;
一個(gè)截頭圓錐體狀的蒸騰裝置，其截頭端與所說(shuō)水塔的下封閉端相接合且中心線對(duì)齊，在所說(shuō)裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說(shuō)部件是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說(shuō)錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導(dǎo)熱元件，從而加速蒸發(fā)了自所說(shuō)微孔排出的滴澤;
一個(gè)自所說(shuō)水塔中部開(kāi)始向下罩住所說(shuō)水塔下部及整個(gè)蒸騰裝置的水密閉覆蓋層，所說(shuō)覆蓋層由高透射性玻璃制成，用于設(shè)備防雨、保溫、吸熱和通氣。
按本發(fā)明的鹽提取設(shè)備的最佳實(shí)施例(a)所說(shuō)的濃縮裝置還包括一個(gè)閥控流量水泵加壓的海水引入管，進(jìn)入所說(shuō)管的加壓海水通過(guò)旋轉(zhuǎn)式噴頭自所說(shuō)水塔的上端向下噴入所說(shuō)收集管內(nèi)。
(b)所說(shuō)的水塔的圓柱形側(cè)壁上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，以便引入加壓空氣，加速海水的蒸發(fā)。
(c)在所說(shuō)水塔內(nèi)的所說(shuō)的收集管的上方還設(shè)置一個(gè)或多個(gè)橫向過(guò)濾部件，以濾除海水中的雜質(zhì)。
(d)按照海水的不同濃度改變所說(shuō)蒸騰裝置中的外層的鋸齒形導(dǎo)熱元件兩個(gè)鋸齒邊緣間的夾角。
(e)所說(shuō)的導(dǎo)熱元件由單晶硅制成。
(f)所說(shuō)的導(dǎo)熱元件是硅鐵。
按本發(fā)明的第二方面，還提供一種利用權(quán)利要求1所述的設(shè)備從海水中快速蒸發(fā)提取鹽的方法，其特征在于所說(shuō)方法包括如下步驟a)自一個(gè)中空?qǐng)A柱狀高位貯水塔的上端引入海水，讓海水流入設(shè)置在所說(shuō)水塔下部的中心部位的豎直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔開(kāi)并與所說(shuō)集水池相通的環(huán)形噴霧管的外周邊上的微孔以滴澤形式噴下，所說(shuō)管的環(huán)形直徑大于所說(shuō)水塔的外徑;
b)在一個(gè)截頭圓錐體狀的蒸騰裝置上快速蒸發(fā)所說(shuō)滴澤，所說(shuō)裝置的截頭端與所說(shuō)水塔的下封閉端接合并且中心線對(duì)齊，在所說(shuō)裝置的錐面自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說(shuō)部件是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說(shuō)錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導(dǎo)熱元件;以及加蓋由高透射性玻璃制成的覆蓋層，所說(shuō)的覆蓋層蓋住自所說(shuō)水塔中部開(kāi)始致至整個(gè)蒸騰裝置的所有部位。
此外，還可包括海水進(jìn)入所說(shuō)收集管的過(guò)濾除雜質(zhì)步驟。
為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1為本發(fā)明的快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1所示設(shè)備中的環(huán)形噴霧管的垂直剖面放大圖;
圖3為圖1所示設(shè)備中的蒸騰部件的局部放大圖。
如圖1所示，海水1沿圖中箭頭所示的方向經(jīng)吸水管2被抽入水泵3中加壓，然后加壓后的海水(流量例如為45米3/小時(shí))沿進(jìn)水管8向上至水塔34的上端開(kāi)口10，并從旋轉(zhuǎn)式噴嘴11向下噴淋，再經(jīng)過(guò)濾部件(例如由活性碳12、14以及金屬支撐網(wǎng)13、15組成的兩級(jí)過(guò)濾部件)被收集在集水池7內(nèi)，而后再經(jīng)導(dǎo)管21進(jìn)入多級(jí)環(huán)形噴霧管(例如圖1中所示的三級(jí)噴霧管)內(nèi)，并且由設(shè)在噴霧管壁上的多個(gè)微孔20向下噴出，形成高空微粒滴澤向下噴射。
截頭錐形的蒸騰裝置26的截頭表面與水塔34下部的封閉端接合在一起，并且它們的豎直中心線重合，錐面35與水平面的夾角α例如為30°-40°，在裝置26的錐面35上自上而下設(shè)置蒸騰部件，該部件包括三層元件，最靠近錐面35的是電加熱元件27(例如裝在保溫耐火材料凹槽中的電阻絲)，中間一層是防水絕緣層24(例如用石棉纖維加上耐高溫的防水涂料制成的絕緣層)，最外邊的一層是垂直斷面為鋸齒形的導(dǎo)熱元件23(例如單晶硅材料或者硅鐵)。來(lái)自微孔20的高空微粒滴澤落在導(dǎo)熱元件23上，一方面被加熱蒸發(fā)，另一方面還在元件23的鋸齒面上從高谷點(diǎn)至低谷點(diǎn)，再?gòu)牡凸赛c(diǎn)至高谷點(diǎn)重復(fù)滑動(dòng)，以利于加速蒸發(fā)。
濃縮后的鹽鹵混合液從蒸騰部件向下流入鹽鹵收集槽36中，然后并經(jīng)管道25從進(jìn)口28進(jìn)入收集池29，再經(jīng)管道30進(jìn)入沉淀池31。鹽鹵混合液在池31中經(jīng)沉淀作用沉下結(jié)晶鹽33，鹵水32在結(jié)晶鹽33的上方。
由高透射性玻璃(例如高透射性鍍膜玻璃)構(gòu)成的覆蓋層22自水塔34的中部開(kāi)始覆蓋住水塔下部及整個(gè)蒸騰裝置26，既防雨又可透進(jìn)陽(yáng)光和保溫，還能透過(guò)水蒸氣，例如可將這種玻璃的透射率選為85%。
為提高蒸發(fā)速度，還可以通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)17，送風(fēng)管16向水塔34的內(nèi)部送入高壓空氣，例如1.5米/秒流速的高壓空氣。
水塔34的高度例如為8米，其外徑約為7米;蒸騰裝置26的垂直高度例如為4米，截頭錐體的底邊直徑約為21米。
圖2為一個(gè)環(huán)形噴霧管的垂直剖面放大圖。其中，環(huán)形噴霧管19上有多個(gè)微孔20和與導(dǎo)管21連通的連接孔40?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置微孔20的數(shù)目，其直徑約為2毫米，孔間間距例如為7毫米，微孔位置是交錯(cuò)排列。
圖3為蒸騰部件的局部放大垂直剖面圖。其中電加熱元件27由裝入保溫耐火材料43的凹槽中的加熱元件42組成;在防水絕緣層24上方的導(dǎo)熱元件23例如由單晶硅材料或硅鐵構(gòu)成垂直剖面成鋸齒形的元件，兩個(gè)鋸齒邊之間通過(guò)鉸鏈44連接并調(diào)整夾角β，并且兩個(gè)鋸齒邊之間還通過(guò)耐高溫的密封材料45進(jìn)行密封。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，必須根據(jù)進(jìn)水口的海水濃度大小來(lái)改變角度β海水濃度 3° 7° 2.7° 1.5°角度β 60° 85° 45° 37°導(dǎo)熱板23的實(shí)測(cè)表面溫度為40℃-60℃;加熱元件27的耗電量約為130千瓦/小時(shí)。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下明顯優(yōu)點(diǎn)1、蒸發(fā)速度快，濃度高;
普通海水的濃度一般為1°-3°;
采用本發(fā)明的裝置和方法可將濃度提高到27°。其中例如，將海水以高速送上高位貯水塔，海水本身被蒸發(fā)一部分，可使海水濃度在原有基礎(chǔ)上提高2°左右;
在微粒滴澤從微孔降落至蒸騰裝置表面的過(guò)程中，海水又被蒸發(fā)一部分，又可使海水濃度在原有基礎(chǔ)上提高5°-6°;
微粒滴澤落到導(dǎo)熱元件上被加熱蒸發(fā)，又將濃度提高5°-6°;
微粒滴澤在從鋸齒狀導(dǎo)熱元件上的低谷向高谷，接著又從高谷滑向低谷不斷運(yùn)動(dòng)期間的動(dòng)能變?yōu)闊崮艿哪芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中，還將繼續(xù)蒸發(fā)，使海水濃度在原來(lái)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高2°-3°;
此外，引入的高壓空氣流也有助于提高蒸發(fā)速度。
2、產(chǎn)量高、占地少;
傳統(tǒng)的方法年產(chǎn)25萬(wàn)號(hào)NaCl需占地460公頃，3°的海水100噸16日才能生產(chǎn)出3噸鹽，且需3000多人操作，且遇雨天則前功盡棄;
用本發(fā)明的裝置和方法年產(chǎn)25萬(wàn)噸NaCl，占地僅3500米2，3°的海水100噸只要18小時(shí)就能生產(chǎn)3噸鹽。只需不到200名操作人員，而且不受天氣和季節(jié)的影響。
因此，如果推廣使用本發(fā)明的裝置和方法，將是制鹽工業(yè)上的一個(gè)重大突破。
權(quán)利要求
1.一種快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備，包括海水濃縮裝置和與其相通的沉淀裝置，所說(shuō)海水濃縮裝置將海水濃縮成鹽鹵混合物，所說(shuō)沉淀裝置將鹽鹵混合物中的鹽沉淀下來(lái)，其特征在于所說(shuō)海水濃縮裝置包括一個(gè)中空?qǐng)A柱狀的直立高位貯水塔，從所說(shuō)水塔上端開(kāi)口引入海水，海水流入設(shè)置在所說(shuō)水塔下部的中心部位的集水池中，圍繞所說(shuō)集水池的周?chē)⒋怪庇谒f(shuō)集水池設(shè)置一排或多排相互隔開(kāi)的并通過(guò)導(dǎo)管與所說(shuō)集水池相通的環(huán)形噴霧管，每個(gè)所說(shuō)噴霧管的環(huán)形直徑都大于所說(shuō)水塔的外徑，并且在每個(gè)所說(shuō)噴霧管外周邊都設(shè)置多個(gè)微孔，使進(jìn)入所說(shuō)集水池的海水自所說(shuō)微孔以介于水、霧之間的微粒滴澤的形式自高空噴下；一個(gè)截頭圓錐體狀的蒸騰裝置，其截頭端與所說(shuō)水塔的下封閉端相接合且中心線對(duì)齊，在所說(shuō)裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說(shuō)部件是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說(shuō)錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導(dǎo)熱元件，從而加速蒸發(fā)了自所說(shuō)微孔排出的滴澤；一個(gè)自所說(shuō)水塔中部開(kāi)始向下罩住所說(shuō)水塔下部及整個(gè)蒸騰裝置的水密閉覆蓋層，所說(shuō)覆蓋層由高透射性玻璃制成，用于設(shè)備防雨、保溫、吸熱和通風(fēng)。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的濃縮裝置還包括一個(gè)閥控流量、水泵加壓的海水引入管，進(jìn)入所說(shuō)管的加壓海水通過(guò)旋轉(zhuǎn)式噴頭自所說(shuō)水塔的上端向下噴入所說(shuō)收集管內(nèi)。所說(shuō)的水塔的圓柱形側(cè)壁上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，以便引入加壓空氣，加速海水的蒸發(fā)。
3.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于在所說(shuō)水塔內(nèi)的所說(shuō)的收集管的上方還設(shè)置一個(gè)或多個(gè)橫向的過(guò)濾部件，以濾除海水中的雜質(zhì)。
4.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于按照海水的不同濃度改變所說(shuō)蒸騰裝置中的外層的鋸齒形導(dǎo)熱元件兩個(gè)鋸齒邊之間的夾角。
5.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于其中所說(shuō)的導(dǎo)熱元件由單晶硅制成。
6.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于其中所說(shuō)的導(dǎo)熱元件是硅鐵。
7.一種按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備從海水中快速蒸發(fā)提取鹽的方法，其特征在于所說(shuō)方法包括如下步驟a)自一個(gè)中空?qǐng)A柱狀高位貯水塔的上端引入海水，讓海水流入設(shè)置在所說(shuō)水塔下部的中心部位的豎直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔開(kāi)并通過(guò)導(dǎo)管與所說(shuō)集水池相通的環(huán)形噴霧管的外周邊上的微孔以滴澤形式噴下，所說(shuō)管的環(huán)形直徑大于所說(shuō)水塔的外徑;b)在一個(gè)截頭圓錐體狀的蒸騰裝置上快速蒸發(fā)所說(shuō)滴澤，所說(shuō)裝置的截頭端與所說(shuō)水塔的下封閉端接合并且中心線對(duì)齊，在所說(shuō)裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說(shuō)部件是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說(shuō)錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕熱層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導(dǎo)熱元件;以及c)加蓋由高透射性玻璃制成的覆蓋層，所說(shuō)層覆蓋住自所說(shuō)水塔中部開(kāi)始至整個(gè)蒸騰裝置的所有部位。
8.一種按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括海水進(jìn)入所說(shuō)收集管前的過(guò)濾除雜質(zhì)步驟。
全文摘要
一種快速海水蒸發(fā)型的鹽提取設(shè)備和方法，屬于海水制鹽領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置主要包括高位貯水塔、蒸騰裝置和透明覆蓋層。其中主要利用環(huán)形噴霧管形成的高空微位滴澤落入鋸齒形蒸騰裝置的力學(xué)、熱學(xué)、流體力學(xué)、能量轉(zhuǎn)換作用，快速蒸發(fā)一次成鹽。此外還具有不受天氣影響、占地少、省勞力等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于制鹽工業(yè)。
文檔編號(hào)B01D1/00GK1101009SQ9311792
公開(kāi)日1995年4月5日 申請(qǐng)日期1993年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月29日
發(fā)明者梁炳勛, 吳潤(rùn)廷, 秦文彬, 王玉成, 鄭新華, 蘇長(zhǎng)勝 申請(qǐng)人:吉林省文化發(fā)展總公司