ES2222249T3 - Procedimiento para la desalacion del agua de mar. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la desalación de agua de mar o salobre, que comprende mezclar amoniaco (NH3) en dicha agua para formar una cantidad de hidróxido de amonio, NH4OH, eficaz para reaccionar con las moléculas de sal NaCl presentes en dicha agua y debilitar dicho enlace en dichas moléculas NaCl; pulverizar dicha agua como una pulverización fina cerca de la parte superior en una cámara de tratamiento confinada; exponer el agua pulverizada a una cantidad eficaz de gas CO2 de escape de combustión para reaccionar con dichas moléculas de sal debilitadas y formar y eliminar el carbonato de sodio (Na2CO3) y las materias sólidas de cloruro de amonio (NH4Cl) en un depósito de decantación por debajo de dicha cámara de tratamiento, sedimentando y eliminando las materias sólidas a través de una tubería de salida de flujo inferior y descargando el agua desalada como un flujo superior desde dicho depósito de decantación.

Description

Procedimiento para la desalación del agua de mar.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la desalación del agua de mar o salobre.

Antecedentes de la invención

Cada vez se necesita más agua para las comunidades, la agricultura y la industria y no está disponible en muchas regiones del mundo. El agua de mar no puede utilizarse porque contiene sal y los métodos que existen para eliminar la sal son lentos, difíciles y costosos y requieren mucha energía. El consumo de energía está aumentando en todo el mundo y la mayor parte de la misma se produce mediante la combustión de petróleo, gas, carbón, madera y otros materiales orgánicos, que contaminan el medioambiente.

Científicos del medioambiente de todo el mundo recomiendan ahora que se reduzca el dióxido de carbono (CO_{2}) que se está produciendo actualmente y liberando al aire del medioambiente para proteger el medioambiente del efecto invernadero nocivo que tienen los gases de CO_{2}. Por tanto, muchos países se han comprometido a reducir su emisión de CO_{2} como un requisito legal.

Por tanto, la presente invención es de verdadera gran importancia, ya que prevé un procedimiento práctico, de bajo coste, para producir grandes cantidades de agua de mar desalada, utilizando CO_{2} para el procedimiento procedente del escape de la combustión que, de otra forma, sería contaminante para el medioambiente. Ningún procedimiento económico de los existentes proporciona simultáneamente estos resultados aunque otros procedimientos están utilizando sustancias químicas similares. Particularmente, el procedimiento de carbonato sódico (ceniza de sosa) a partir de amoniaco, que Ernest Solvay mejoró en 1865, mediante la saturación de una disolución concentrada de cloruro sódico con amoniaco y haciendo pasar dióxido de carbono a través de ella para obtener carbonato sódico.

Sumario de la invención

Los objetos y ventajas anteriores y otros se obtienen según la presente invención que comprende un procedimiento químico para desalar el agua de mar y eliminar el CO_{2} procedente del escape. Las moléculas de sal (NaCl) tienen un enlace interno fuerte entre los átomos de Na y Cl, que se romperá en dos etapas.

En la primera etapa de la presente invención, se medirá un catalizador que es amoniaco NH_{3} y se mezclará con agua de mar que tiene aproximadamente el 3% en peso de sal que va a eliminarse. El amoniaco se mezcla fácilmente con el agua y forma NH_{4}OH que contiene moléculas reactivas muy agresivas. Tienen una fuerte atracción y tiran del átomo de Cl de las moléculas de sal en el agua de mar. Esto reduce el enlace interno y hacen más vulnerable a la sal.

La segunda etapa de dicho procedimiento se realiza en una cámara de tratamiento confinada, situada encima de un depósito de decantación. El gas de escape de la combustión, rico en CO_{2} y normalmente liberado a la atmósfera, lo que daña al medioambiente, se utiliza para el procedimiento. El gas entra a través de una entrada en un lado y permanece en la cámara para el tratamiento. El gas que permanece sale por una salida en el otro lado. La mezcla de agua de mar se bombea en la cámara de tratamiento hacia numerosas salidas cerca de la parte superior y se dispersa como un vapor que no obstruye.

Las moléculas de gas de CO_{2} son atraídas hacia el átomo de Na de la sal, debilitada adicionalmente y rompen la molécula de sal en el vapor de agua de mar. Se forman dos sólidos pesados y sedimentan en el depósito de decantación y se eliminan en una salida de flujo inferior.

El agua de mar desalada fluye por arriba desde el depósito de decantación en grandes cantidades por tonelada de sal, ya que la sal sólo está presente en aproximadamente el tres por ciento en el agua de mar. El agua de mar desalada puede entonces utilizarse para las comunidades, empresas y la agricultura. Todavía contiene algo de amoniaco disuelto y plancton y otros organismos que son nutrientes en el océano para otras formas de vida marina. Estos nutrientes también pueden utilizarse para fertilizar la tierra para el cultivo. Alternativamente, si fuera necesario, pueden eliminarse del agua mediante aireación intensa y mediante un procedimiento biológico o mediante filtros que no se obstruyen. El material coloidal flocula y se recoge como lodo o torta de filtro.

Los dos sólidos de la desintegración de la sal y de la eliminación del gas de CO_{2} son: carbonato de sodio Na_{2}CO_{3} con un peso específico de 2,53 y cloruro de amonio NH_{4}Cl con un peso específico de 1,53.

Los dos sólidos pueden separarse mediante un separador con hidrociclón, transportador de aire y pulverizador o mediante otros medios. Hay mercados crecientes y buenos precios para el carbonato de sodio. Puede pagar el procedimiento global y más, haciendo que el agua de mar desalada resulte gratis. El amonio en NH_{4}Cl puede reciclarse mediante tratamiento térmico con óxido de calcio CaO o transformarse en NH_{3} y HCl.

La fórmula química (o ecuación) para la reacción de desintegración de la sal con agua de mar como vehículo y el 3 por ciento en peso de sal por 1 tonelada de sal que se está eliminando es:

1

La abreviatura T significa: tonelada en peso.

Los números de la última línea representan los pesos moleculares de los compuestos de la ecuación.

El método según la invención puede llevarse a cabo con una cámara de tratamiento que incluye una placa en la parte superior y una pared cilíndrica, por encima de un depósito de decantación con una pared cilíndrica conectada a una parte inferior cónica con un pozo sumidero. La tubería de entrada con numerosas salidas de pulverizador de dispersión suministra agua de mar mezclada con amoniaco. El conducto de entrada suministra el escape de la combustión con gas CO_{2} a la cámara de tratamiento. El conducto de salida elimina el gas de escape remanente.

La presa de flujo superior y la tubería de flujo superior liberan agua de mar con la sal eliminada. Los tableros de salpicaduras y la cubierta de flujo superior en anillo atrapan y salpican el agua para una eliminación adicional de sal. El transportador de tubería elimina el flujo inferior procedente del pozo mediante inyección de aire que mezcla y aligera el material procedente del pozo y lo pulveriza hacia fuera en el separador. El aire se elimina en la parte superior del separador.

Descripción de las realizaciones específicas

Un método o planta de tratamiento mejorado, según la presente invención, con desintegración molecular y reducción beneficiosa de la sal in situ en agua de mar u otro agua salada, se consigue en un procedimiento químico continuo realizado en una o más cámaras de tratamiento confinadas, cada una localizada por encima de un depósito de decantación y dispuesta en tándem o en paralelo.

Normalmente el gas de escape rico en CO_{2} se libera cuando se realiza la combustión en plantas, hornos y otros aparatos de combustión de gas, petróleo o carbón, y es nocivo para el medioambiente cuando alcanza la parte alta de la atmósfera.

El gas de escape se desvía a las cámaras de tratamiento y el gas de CO_{2} se utiliza para el procedimiento a medida que es eliminado del escape. El agua de mar tiene amoniaco como un catalizador añadido y mezclado en ella, en cantidades equilibradas con la sal, para debilitar el enlace interno de la sal, antes de que el agua de mar se bombee dentro de la cámara de tratamiento y se disperse con una pulverización fina en numerosos puntos cercanos a la parte superior. Y la pulverización fina alcanza uno o más tableros de salpicaduras, al mismo tiempo que el gas de CO_{2} actúa allí como un reactivo fuerte, conecta con las moléculas de sal debilitadas y las separa.

Se forman dos sólidos pesados con átomos de la sal, amoniaco, CO_{2} y agua y se eliminan. Concretamente, los compuestos son carbonato de sodio y cloruro de amonio.

El agua de mar con la sal eliminada se libera en el depósito de decantación por debajo como un flujo superior del depósito de decantación y los sólidos pesados sedimentan y se eliminan como flujo inferior y después pueden recogerse.

El número de cámaras de tratamiento puede utilizarse de formas distintas. Si se disponen dos, tres o más cámaras en paralelo, hay una reducción proporcional por metro cuadrado del área de la cámara, en el flujo de agua de mar, sal, amoniaco y CO_{2} y aumenta la desalación del agua de mar.

Como otro ejemplo, si hay tres cámaras de tratamiento similares dispuestas en tándem y el escape de combustión fluye de una a la segunda a la tercera y el escape remanente se libera entonces allí, el agua de mar mezclada con amoniaco puede bombearse a la segunda cámara y tratarse allí.

Pero si el agua de mar tratada sigue conteniendo demasiada sal, puede comprobarse que haya suficiente amoniaco y bombearse dentro de la primera cámara de tratamiento para que un procedimiento de clarificación de líquidos reúna los requisitos de desalación.

Una parte pequeña del agua de mar mezclada bombeada puede desviarse y pulverizarse en la tercera cámara de tratamiento para un procedimiento de clarificación de líquidos para eliminar el gas de CO_{2} remanente, si fuera necesario.

Principalmente, el procedimiento de la invención es para agua de mar que tiene un contenido de sal relativamente uniforme. El agua de mar contiene aproximadamente el tres por ciento en peso de sal, pero el porcentaje variará según la localización. En los fiordos y en bahías estrechas, que reciben grandes volúmenes de agua fresca, el porcentaje de sal será menor. En las zonas tropicales y aguas poco profundas, el contenido en sal es superior, pero generalmente no supera el 4 por ciento en peso.

El magnesio, el calcio y el potasio existen en proporciones muy pequeñas en el agua de mar en comparación con la sal de sodio. Estos metales son necesarios en la mayoría de las células vivas y una parte de ellos puede eliminarse en el procedimiento descrito.

El agua de mar también contiene plancton y otros microorganismos que actúan en el océano como nutrientes importantes para otras formas de vida marina.

Estos microorganismos también pueden actuar como fertilizante cuando el agua de mar desalada se utiliza para la agricultura en escenarios áridos o semiáridos, en los que el incremento de población y las sequías hacen del agua de mar desalada una fuente extremadamente valiosa, como en California, Hong-Kong y Oriente Medio. En los Países Árabes se quema mucho gas de los pozos de petróleo y el gas de CO_{2} de la combustión puede capturarse y eliminarse en el procedimiento para evitar la contaminación de la atmósfera. El gas puede utilizarse como combustible para energía eléctrica.

El escape de éstos puede desviarse y el gas CO_{2} nocivo puede eliminarse y utilizarse en el procedimiento inventado para desalar el agua de mar en grandes cantidades, que después puede estar disponible para hacer que las tierras sean productivas para la agricultura. Ahora se produce el amoniaco en grandes cantidades a bajo coste, por tanto el reciclaje puede no ser necesario o rentable. Debe entenderse que puede utilizarse el agua salada distinta al agua de mar como una alternativa en esta invención y que se está utilizando un máximo de concentración del 22 por ciento de sal para evitar la obstrucción y prever un procedimiento fiable.

Esta invención se ha descrito con respecto a determinadas realizaciones y debe entenderse que las diversas modificaciones y variaciones de las mismas, obvias para los expertos en la técnica, se incluirán dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

1. Procedimiento para la desalación de agua de mar o salobre, que comprende mezclar amoniaco (NH_{3}) en dicha agua para formar una cantidad de hidróxido de amonio, NH_{4}OH, eficaz para reaccionar con las moléculas de sal NaCl presentes en dicha agua y debilitar dicho enlace en dichas moléculas NaCl; pulverizar dicha agua como una pulverización fina cerca de la parte superior en una cámara de tratamiento confinada; exponer el agua pulverizada a una cantidad eficaz de gas CO_{2} de escape de combustión para reaccionar con dichas moléculas de sal debilitadas y formar y eliminar el carbonato de sodio (Na_{2}CO_{3}) y las materias sólidas de cloruro de amonio (NH_{4}Cl) en un depósito de decantación por debajo de dicha cámara de tratamiento, sedimentando y eliminando las materias sólidas a través de una tubería de salida de flujo inferior y descargando el agua desalada como un flujo superior desde dicho depósito de decantación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha cámara de tratamiento está dotada de tableros de salpicaduras para atrapar y salpicar dicha agua para una eliminación adicional de sal.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha agua tiene una concentración máxima de sal del 22 por ciento para evitar la obstrucción durante el procedimiento.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento se realiza en dos o más cámaras dispuestas en tándem o en paralelo para una eliminación máxima de sal.