CN1101009A

CN1101009A - 快速海水蒸发型盐提取设备及其方法

Info

Publication number: CN1101009A
Application number: CN 93117924
Authority: CN
Inventors: 梁炳勋; 吴润廷; 秦文彬; 王玉成; 郑新华; 苏长胜
Original assignee: JILIN PROV CULTURE DEVELOPMENT GENERAL Co
Current assignee: JILIN PROV CULTURE DEVELOPMENT GENERAL Co
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-05

Abstract

一种快速海水蒸发型的盐提取设备和方法，属于海水制盐领域。本发明的装置主要包括高位贮水塔、蒸腾装置和透明覆盖层。其中主要利用环形喷雾管形成的高空微位滴泽落入锯齿形蒸腾装置的力学、热学、流体力学、能量转换作用，快速蒸发一次成盐。此外还具有不受天气影响、占地少、省劳力等优点，可广泛用于制盐工业。

Description

本发明涉及用海水制备钠、钾、或碱金属齿化物的设备和方法，特别是涉及快速海水蒸发型的盐提取设备和方法（IPC：COID3/06）。

众所周知，海水中含盐并且海水加热蒸发后能得到盐的颗粒。多少年来人们都是利用这一规律用各种办法从海水中获取盐的。我国内陆的460个盐场和国际上大多数盐场一样，都是在海岸陆地上将海水围困住通过日晒制盐。但日晒方法存在着一系列严重的问题：

1、周期长、产量低;

在北方气温较低的地区（如大连），采用厚日晒方法，一年只产盐一次;在南方热带地区（如三亚）采用薄流日晒法，15-16个晴天产盐一次，并且每次产盐量很低;

2、受天气影响大，在晒盐过程中，一旦遇上下雨，将前功尽弃，须从头晒起;

3、必须有大面积的晒盐场，必须经历养水池、初级圈、中级圈、高级圈、结晶池、原盐加工等多个工序，还必须有例如数百名盐工的辛勤操劳;

4、不能一次成盐：经过日晒得到的原始盐块还必须经过粉碎、冲洗、烘干或成型成特定形状的多个后续步骤才能投入正常使用。

为了解决上述原始日晒方法的缺陷，人们进行了许多努力，但都没有成功。例如，有人提出用塑料布覆盖晒盐场，以减少雨水的不利影响。但用大塑料布遮盖占地几百公顷面积的晒盐场，是可望而不可及的，实际中难以实现，而且用塑料覆盖不利于水份的蒸发。

早在1579年德国医生Dr.Meth发明了浓缩海水的枝条架方法，可以提高一些海水蒸发速度，但只适用于气温高于24℃的地区。目前泰国、澳洲一些地区还在延用这一方法，但不适用于我国，因为我国的气温低。更重要的是，这种方法在本质上仍和日晒方法一样，都是采用自然蒸发方式。此外，其中未经过滤，盐中含大量杂质。

为了提高产量、质量、并摆脱天气的影响，日本等发达国家还进行了电解法，离子交换法等方面的产盐尝试。但都因费用高昂，产量小，并可能产生工业污染而无法推广使用。

从1993年4月在美国召开的“世界盐化工业新技术交流会”的资料可以看出，当前世界上尚没有任何一种理想的从海水中提取盐资源的方法，更谈不上理想的海水制盐设备。

我们还进行了有关海水制盐的专利文件初步检索，结论仍如前一段所述。

因此，本发明的第一个目的就是克服上述现有技术的不足，提供一种不受天气影响的快速海水蒸发型一次成盐的盐提取设备;

本发明的第二个目的是提供一种利用该快速海水蒸发型一次成盐的盐提取设备，从海水中提取盐的方法。

为此，本发明的快速海水蒸发型盐提取设备，包括海水浓缩装置和与其相通的沉淀装置，所说海水浓缩装置将海水浓缩成盐卤混合物所说沉淀装置将盐卤混合物中的盐沉淀下来，其特征在于所说海水浓缩装置包括：

一个中空圆柱状的直立高位贮水塔，从所说水塔上端开口引入海水，海水流入设置在所说水塔下部的中心部位的竖直集水池中，围绕所说集水池的周围并垂直于所说集水池设置一排或多排相互隔开的并通过导管与所说集水池相通的环形喷雾管，每个所说喷雾管的环形直径都大于所说水塔的外径，并且在每个所说喷雾管外周边都设置多个微孔，使进入所说集水池的海水自所说微孔以介于水、雾之间的微粒滴译的形式自高空喷下;

一个截头圆锥体状的蒸腾装置，其截头端与所说水塔的下封闭端相接合且中心线对齐，在所说装置的锥面上自上而下设置蒸腾部件，所说部件是一个多层结构，最靠近所说锥面的是一层电加热元件，中间是一层防水绝缘层，最外面是垂直断面为锯齿形的导热元件，从而加速蒸发了自所说微孔排出的滴泽;

一个自所说水塔中部开始向下罩住所说水塔下部及整个蒸腾装置的水密闭覆盖层，所说覆盖层由高透射性玻璃制成，用于设备防雨、保温、吸热和通气。

按本发明的盐提取设备的最佳实施例：

（a）所说的浓缩装置还包括一个阀控流量水泵加压的海水引入管，进入所说管的加压海水通过旋转式喷头自所说水塔的上端向下喷入所说收集管内。

（b）所说的水塔的圆柱形侧壁上还设有进风口，以便引入加压空气，加速海水的蒸发。

（c）在所说水塔内的所说的收集管的上方还设置一个或多个横向过滤部件，以滤除海水中的杂质。

（d）按照海水的不同浓度改变所说蒸腾装置中的外层的锯齿形导热元件两个锯齿边缘间的夹角。

（e）所说的导热元件由单晶硅制成。

（f）所说的导热元件是硅铁。

按本发明的第二方面，还提供一种利用权利要求1所述的设备从海水中快速蒸发提取盐的方法，其特征在于所说方法包括如下步骤：

a）自一个中空圆柱状高位贮水塔的上端引入海水，让海水流入设置在所说水塔下部的中心部位的竖直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔开并与所说集水池相通的环形喷雾管的外周边上的微孔以滴泽形式喷下，所说管的环形直径大于所说水塔的外径;

b）在一个截头圆锥体状的蒸腾装置上快速蒸发所说滴泽，所说装置的截头端与所说水塔的下封闭端接合并且中心线对齐，在所说装置的锥面自上而下设置蒸腾部件，所说部件是一个多层结构，最靠近所说锥面的是一层电加热元件，中间是一层防水绝缘层，最外面是垂直断面为锯齿形的导热元件;以及

加盖由高透射性玻璃制成的覆盖层，所说的覆盖层盖住自所说水塔中部开始致至整个蒸腾装置的所有部位。

此外，还可包括海水进入所说收集管的过滤除杂质步骤。

为了更好地理解本发明的实质，下面参照附图详细描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明的快速海水蒸发型盐提取设备的结构示意图;

图2为图1所示设备中的环形喷雾管的垂直剖面放大图;

图3为图1所示设备中的蒸腾部件的局部放大图。

如图1所示，海水1沿图中箭头所示的方向经吸水管2被抽入水泵3中加压，然后加压后的海水（流量例如为45米³/小时）沿进水管8向上至水塔34的上端开口10，并从旋转式喷嘴11向下喷淋，再经过滤部件（例如由活性碳12、14以及金属支撑网13、15组成的两级过滤部件）被收集在集水池7内，而后再经导管21进入多级环形喷雾管（例如图1中所示的三级喷雾管）内，并且由设在喷雾管壁上的多个微孔20向下喷出，形成高空微粒滴泽向下喷射。

截头锥形的蒸腾装置26的截头表面与水塔34下部的封闭端接合在一起，并且它们的竖直中心线重合，锥面35与水平面的夹角α例如为30°-40°，在装置26的锥面35上自上而下设置蒸腾部件，该部件包括三层元件，最靠近锥面35的是电加热元件27（例如装在保温耐火材料凹槽中的电阻丝），中间一层是防水绝缘层24（例如用石棉纤维加上耐高温的防水涂料制成的绝缘层），最外边的一层是垂直断面为锯齿形的导热元件23（例如单晶硅材料或者硅铁）。来自微孔20的高空微粒滴泽落在导热元件23上，一方面被加热蒸发，另一方面还在元件23的锯齿面上从高谷点至低谷点，再从低谷点至高谷点重复滑动，以利于加速蒸发。

浓缩后的盐卤混合液从蒸腾部件向下流入盐卤收集槽36中，然后并经管道25从进口28进入收集池29，再经管道30进入沉淀池31。盐卤混合液在池31中经沉淀作用沉下结晶盐33，卤水32在结晶盐33的上方。

由高透射性玻璃（例如高透射性镀膜玻璃）构成的覆盖层22自水塔34的中部开始覆盖住水塔下部及整个蒸腾装置26，既防雨又可透进阳光和保温，还能透过水蒸气，例如可将这种玻璃的透射率选为85%。

为提高蒸发速度，还可以通过鼓风机17，送风管16向水塔34的内部送入高压空气，例如1.5米/秒流速的高压空气。

水塔34的高度例如为8米，其外径约为7米;蒸腾装置26的垂直高度例如为4米，截头锥体的底边直径约为21米。

图2为一个环形喷雾管的垂直剖面放大图。其中，环形喷雾管19上有多个微孔20和与导管21连通的连接孔40。可以根据需要设置微孔20的数目，其直径约为2毫米，孔间间距例如为7毫米，微孔位置是交错排列。

图3为蒸腾部件的局部放大垂直剖面图。其中电加热元件27由装入保温耐火材料43的凹槽中的加热元件42组成;在防水绝缘层24上方的导热元件23例如由单晶硅材料或硅铁构成垂直剖面成锯齿形的元件，两个锯齿边之间通过铰链44连接并调整夹角β，并且两个锯齿边之间还通过耐高温的密封材料45进行密封。通过实验可知，必须根据进水口的海水浓度大小来改变角度β：

海水浓度 3° 7° 2.7° 1.5°

角度β 60° 85° 45° 37°

导热板23的实测表面温度为40℃-60℃;加热元件27的耗电量约为130千瓦/小时。

和现有技术相比，本发明具有如下明显优点：

1、蒸发速度快，浓度高;

普通海水的浓度一般为1°-3°;

采用本发明的装置和方法可将浓度提高到27°。其中：

例如，将海水以高速送上高位贮水塔，海水本身被蒸发一部分，可使海水浓度在原有基础上提高2°左右;

在微粒滴泽从微孔降落至蒸腾装置表面的过程中，海水又被蒸发一部分，又可使海水浓度在原有基础上提高5°-6°;

微粒滴泽落到导热元件上被加热蒸发，又将浓度提高5°-6°;

微粒滴泽在从锯齿状导热元件上的低谷向高谷，接着又从高谷滑向低谷不断运动期间的动能变为热能的能量转换过程中，还将继续蒸发，使海水浓度在原来基础上进一步提高2°-3°;

此外，引入的高压空气流也有助于提高蒸发速度。

2、产量高、占地少;

传统的方法：年产25万号NaCl需占地460公顷，3°的海水100吨16日才能生产出3吨盐，且需3000多人操作，且遇雨天则前功尽弃;

用本发明的装置和方法年产25万吨NaCl，占地仅3500米²，3°的海水100吨只要18小时就能生产3吨盐。只需不到200名操作人员，而且不受天气和季节的影响。

因此，如果推广使用本发明的装置和方法，将是制盐工业上的一个重大突破。

Claims

1、一种快速海水蒸发型盐提取设备，包括海水浓缩装置和与其相通的沉淀装置，所说海水浓缩装置将海水浓缩成盐卤混合物，所说沉淀装置将盐卤混合物中的盐沉淀下来，其特征在于所说海水浓缩装置包括：

一个中空圆柱状的直立高位贮水塔，从所说水塔上端开口引入海水，海水流入设置在所说水塔下部的中心部位的集水池中，围绕所说集水池的周围并垂直于所说集水池设置一排或多排相互隔开的并通过导管与所说集水池相通的环形喷雾管，每个所说喷雾管的环形直径都大于所说水塔的外径，并且在每个所说喷雾管外周边都设置多个微孔，使进入所说集水池的海水自所说微孔以介于水、雾之间的微粒滴泽的形式自高空喷下；

一个截头圆锥体状的蒸腾装置，其截头端与所说水塔的下封闭端相接合且中心线对齐，在所说装置的锥面上自上而下设置蒸腾部件，所说部件是一个多层结构，最靠近所说锥面的是一层电加热元件，中间是一层防水绝缘层，最外面是垂直断面为锯齿形的导热元件，从而加速蒸发了自所说微孔排出的滴泽；

一个自所说水塔中部开始向下罩住所说水塔下部及整个蒸腾装置的水密闭覆盖层，所说覆盖层由高透射性玻璃制成，用于设备防雨、保温、吸热和通风。

2、一种按照权利要求1所述的盐提取设备，其特征在于所说的浓缩装置还包括一个阀控流量、水泵加压的海水引入管，进入所说管的加压海水通过旋转式喷头自所说水塔的上端向下喷入所说收集管内。

所说的水塔的圆柱形侧壁上还设有进风口，以便引入加压空气，加速海水的蒸发。

3、一种按照权利要求1、2或3所述的盐提取设备，其特征在于在所说水塔内的所说的收集管的上方还设置一个或多个横向的过滤部件，以滤除海水中的杂质。

4、一种按照权利要求1、2或3所述的盐提取设备，其特征在于按照海水的不同浓度改变所说蒸腾装置中的外层的锯齿形导热元件两个锯齿边之间的夹角。

5、一种按照权利要求1、2或3所述的盐提取设备，其特征在于其中所说的导热元件由单晶硅制成。

6、一种按照权利要求1、2或3所述的盐提取设备，其特征在于其中所说的导热元件是硅铁。

7、一种按照权利要求1所述的设备从海水中快速蒸发提取盐的方法，其特征在于所说方法包括如下步骤：

a）自一个中空圆柱状高位贮水塔的上端引入海水，让海水流入设置在所说水塔下部的中心部位的竖直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔开并通过导管与所说集水池相通的环形喷雾管的外周边上的微孔以滴泽形式喷下，所说管的环形直径大于所说水塔的外径;

b）在一个截头圆锥体状的蒸腾装置上快速蒸发所说滴泽，所说装置的截头端与所说水塔的下封闭端接合并且中心线对齐，在所说装置的锥面上自上而下设置蒸腾部件，所说部件是一个多层结构，最靠近所说锥面的是一层电加热元件，中间是一层防水绝热层，最外面是垂直断面为锯齿形的导热元件;以及

c）加盖由高透射性玻璃制成的覆盖层，所说层覆盖住自所说水塔中部开始至整个蒸腾装置的所有部位。

8、一种按照权利要求8所述的方法，其特征在于还包括海水进入所说收集管前的过滤除杂质步骤。