热法海水淡化20100419

T: ℃ y: % 适用范围：1%≤y ≤ 16%
10 ℃ ≤T ≤180 ℃
渗透压
海水渗透压
海水的渗透压主要取决于其中的含盐量，含盐量 越 越大，渗透压越大。 越 海水的渗透压与氯度Cl ‰（Chlorinity）及温度的 经验关系式为： 验关系式为 ∏=101.3（1.240+0.00454t)Cl 式中 ∏--渗透压，Pa； t – 温度， ℃； Cl – Cl ‰ 盐度与氯度的关系： S‰ = 0.030 0 030 + 1.8050 1 8050 × Cl ‰ 盐度为35‰的大洋海水在0 ℃时的海水渗透压为： ∏=2437kPa
蒸馏法海水淡化技术
蒸馏法海水淡化技术： 利用热水或蒸汽作为热源，蒸发海水，收集 冷凝水（蒸馏水）生产纯水的过程。 淡化过程发生气-液相变化 蒸馏法优势
技术成熟，适合于大规模建厂 受原海水水质限制较小 淡化水纯度高 利用余热或低品热能，较为经济
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蒸馏淡化技术种类
多级闪蒸
MSF



多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传 多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热 是相变传 热，因此传热系数很高。用于海水，当材质为黄铜 时，光滑管的传热系数可达3000-3850W/m 时 光滑管的传热系数可达 / 2.k，而强 而强 化传热表面双沟槽管可以达到7200-10300W/m2.k。 多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，因此动力消耗 多效蒸发通常是 次通过式的蒸发，因此动力消耗 较少。竖直管降膜蒸发生产消耗电力2.5kW.h/m3左 右。 多效蒸发的浓缩比可以提高，因此制造每吨淡水所 需要的原料水可以减少。 需要的原料水可以减少 多效蒸发的弹性很大，负荷范围从100%变化到25%。
多效蒸发的分类

平流

顺流

逆流
指各效都单独平行加料，不过加热蒸气除第一效外， 其余各效皆用的是二次蒸气。 其余各效皆用的是二次蒸气 适用于容易结晶的物料。如制盐，一经加热蒸发， 很快达到饱和状态 结晶析出 所以没有必要从第 很快达到饱和状态，结晶析出，所以没有必要从第 • 指料液和加热蒸汽都是按第一效第二效到第三 一效将母液在转移到另一效。 效的次序前进 • 由于多效的真空度依次增大 即绝对压力依次 由于多效的真空度依次增大，即绝对压力依次 • 指进料流动的路线和加热蒸气的流动方向相反。 降低，料液在各效之间的输送不必用泵，而是 靠两效之间的压差自然留到后面各效 原料从真空度最高的末效进入系统，逐步向前 • 各效流动，浓度越来越高。 由于温度依次降低，故料液从前一效通过后一 效时就会有过热现象，发生闪蒸，可以产生蒸 • 由于前面各效的压力比较高，所以两邻效之间 气 即产生一些淡水 气，即产生 些淡水 要用泵输送 要用泵输送。 • 前面各效的温度越来越高，料液往前面一效送 入时，不仅没有闪蒸，而且要经过 段预热过 入时，不仅没有闪蒸，而且要经过一段预热过 程，才能达到沸腾。
低温多效海水淡化 工艺计算
解 昕 解利昕
天津大学化工学院
2010年4月
2010-4-19
海水性质 低温多效海水淡化 设计计算 10000t/d纯MED工艺计算
（4效平流） 10000t/d热压缩MED工艺计算 （4效平流） 热压缩MED工艺计算 （6效平流）
一、海 、海 水 性 质
水的分类（按含盐量）
饮用水：＜500 mg/l of TDS.
海水中主要盐分含量
盐 氯化钠 氯化镁 硫酸镁 硫酸钙 硫酸钾 溴化镁及其他 总计 千克海水中克数 27.2 3.8 1.7 1.2 0.9 02 0.2 35.0 百分比（%） 77.7 10.9 4.9 3.4 2.5 06 0.6 100
海水组成
组分 Cl Na SO4 Mg Ca K HCO3 Br Sr SiO2 B F 浓度（mg/l） 19000 10500 2700 1350 410 390 142 67 8 6.4 45 4.5 1.3 组分的基本存在形式 ClNa+ SO42Mg2+ Ca2+ K+ 2HCO3-, H2CO3, CO32 BrSr2+ H4SiO4(aq), H3SiO43 H3BO3(aq), (aq) H2BO3F-
多效蒸发
MED
蒸馏 淡化
压汽蒸馏
VC
多效蒸发海水淡化技术
加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸 发过程。加热后的海水经多个蒸发器串联 运行 前一效蒸发的二次蒸汽作为下一效 运行，前 效蒸发的二次蒸汽作为下 效 的加热蒸汽，并冷凝成为淡水。
多效蒸发原理示意图
单管蒸发冷凝原理
多效蒸发工艺原理
多效蒸发的特点
海 水 的 比 热
比热
Cp=(A+BT+CT2+DT3) ×10-3
2S2 A=4206.8-6.6197S+1.2288 =4206 8 6 6197S+1 2288×10-2 B=-1.1262+5.41788×10-3S-2.2719×10-4S2 C=1.2026×10-2-5.3566×10-4S+1.8906×10-6S2 D=6.8777×10-7+1.517×10-6S-4.4268×10-9S2
Cp: kJ/kg. kJ/kg ℃; T: ℃ ; S(含盐量): g/kg
适用范围 20≤S ≤160 适用范围： 20 ℃ ≤T ≤180 ℃
蒸发潜热
△H=2501.897149-2.40764037×T+ 3×T2-1.15863 5×T3 1 192217×10-3 1.192217 1 15863×10-5
海 水 含 盐 量 (‰)
20 1.01605 1.01607 1.01586 1.01533 1.01450 1.01342 1.01211 1.01057 1.00955 30 1.02415 1.02410 1.02374 1.02308 1.02215 1.02098 1.01959 1.01800 1.01696 40 1.02821 1.02813 1.02770 1.02698 1.02599 1.02478 1.02336 1.02175 1.02069 50 1.03233 1.03222 1.03172 1.03093 1.02990 1.02865 1.02720 1.02555 1.02448

海海水渗渗透压压
海水中溶解气体
气体 含量 mg/l CO2 102.5 N2 12.82 O2 8.05 Ar 0.479

在含盐量少的海水中还含有硫化氢。 在流动性小并有腐烂生物躯体的情况下，含有甲 烷等气体 烷等气体。
海水中CO2

溶解在海水中的CO2，主要以碳酸根及碳酸氢根的 主要以碳酸根及碳酸氢根的 离子形式存在，需加入强酸方可去除。一定条件下， 保持下列平衡关系： CO2+ H2O H2CO3 H+ + HCO3 2H+ +CO32-
海 水 的 密 度
比热
定义：使1g海水温度升高1 ℃所需的热量， 单位为卡/克·度。 海水的比热随盐度的增加而降低。 温度和压力对海水比热的影响和对纯水的 影响相似 海水的比热随温度的升高而降 影响相似。海水的比热随温度的升高而降 低。

海水的热容Cp（Kcal/kg·℃）
浓度（%） 温度(℃) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 1.0019 0 9995 0.9995 0.9987 0 9987 0.9987 0.9992 1 0001 1.0001 1.0013 1 0030 1.0030 1.0051 1.0076 1.0107 2 0.9731 0 9731 0.9731 0.9737 0 9744 0.9744 0.9752 0 9762 0.9762 0.9774 0 9789 0.9789 0.9808 0.9831 0.9858 3 0.9596 0 9606 0.9606 0.9618 0 9629 0.9629 0.9638 0 9648 0.9648 0.9660 0 9676 0.9676 0.9694 0.9715 0.9741 4 0.9467 0 9486 0.9486 0.9503 0 9516 0.9516 0.9527 0 9538 0.9538 0.9550 0 9565 0.9565 0.9582 0.9603 0.9628 6 0.9225 0 9257 0.9257 0.9282 0 9300 0.9300 0.9313 0 9324 0.9324 0.9336 0 9351 0.9351 0.9367 0.9387 0.9408 8 0.9006 0 9044 0.9044 0.9074 0 9094 0.9094 0.9108 0 9120 0.9120 0.9132 0 9146 0.9146 0.9162 0.9179 0.9199 10 0.8810 0 8848 0.8848 0.8879 0 8899 0.8899 0.8913 0 8925 0.8925 0.8936 0 8950 0.8950 0.8964 0.8981 0.8998 12 0.8640 0 8670 0.8670 0.8697 0 8716 0.8716 0.8729 0 8739 0.8739 0.8750 0 8762 0.8762 0.8776 0.8791 0.8806
海水中CO2与pH值紧密相关。 海水的pH值范围约在7.5-8.4 7 5 8 4之间，当海水中的 之间 当海水中的CO2与 大气中的CO2平衡时， pH值8.1-8.3之间

二 氧 化 碳 在 海 水 中 的 溶 解 度
氮 气 在 海 水 中 的 溶 解 度
海 水 中 的 溶 解 氧 量
二 低温多效海水淡化 二、低温多效海水淡化
Marcet原则 —组成相对恒定性
1819年Marcet由北冰洋、大西洋、地中海、 黑海 波罗的海 中国海和白令海等处的海水分 黑海、波罗的海、中国海和白令海等处的海水分 析结果中，归纳出一条结论：尽管海水的总盐度 或盐度是可变的 但主要成分的比值几乎是恒定 或盐度是可变的，但主要成分的比值几乎是恒定 的。 海水中的一些成分，尤其是海水中同生命循环 有关的组分，诸如硝酸盐，磷酸盐，溶解氧等， 比值往往有较大的波动。
T: ℃ △H: kJ/kg 适用范围：5-200 ℃
蒸发潜热
沸 点 上 升
沸点升高
BPE=Ay+By2+Cy3
A=8.25431 ×10-2+1.883×10-4T+4.02×10-6T2 B=-7.625 ×10-4+9.02×10-5T-5. 2×10-7T2 C=1 522 ×10-4-3×10-6T-3×10-8T2 C=1.522
海水性质
密度与比重 密度：单位体积海水的质量 单位：g/cm3 密度：单位体积海水的质量。单位： 比重：在任一温度下海水密度与4℃纯水的 密度之比。 密度之比 海水的密度随温度和盐度的变化而有显著的 变化，压力对密度的影响较小，一般不加考 虑。

海水密度表（g/cm3）
密度 纯 水
温度(℃) -2 0 5 10 15 20 25 30 35 0.99969 0.99987 0.99999 0.99973 0.99915 0.99823 0.99708 0.99568 0.99474 10 1.00792 1.00801 1.00796 1.00756 1.00684 1.00585 1.00461 1.00314 1.00216
低温多效的操作范围
基本术语
造水比-GOR GOR–Gain GOR Gain Output Ratio ，每kg 加热蒸气所 生产的淡水 kg (kg 产品/kg加热蒸气) 浓缩比 浓排水浓度（总固溶物 浓排水浓度 总固溶物TDS）与补给海水浓 与补给海水浓 度之比（TDS）

蒸气喷射泵特性
抽 吸 比
温度
热压缩装置造水比
造造水比 抽吸位置
单效蒸发系统
加热蒸汽 Ms, Ts 蒸汽 Md, Tc
海水 M f, T f
盐水 Mb, Tb 冷凝蒸汽 Ms, Ts
海水 Mcw, Tf
进料和冷却海水 Mf+Mcw, Tf 蒸馏产品 Md, Td