Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 07´2017

  

(11) 

027334 (13) B1       Разделы: A B C E F G H    

(21) 

201290224

(22) 

2010.10.28

(51) 

B01D 61/02 (2006.01)
C02F 1/44
(2006.01)

(31) 

61/255,734

(32) 

2009.10.28

(33) 

US

(43) 

2012.12.28

(86) 

PCT/US2010/054512

(87) 

WO 2011/059751 2011.05.19

(71) 

(73) ОАСИС УОТЕР, ИНК. (US)

(72) 

Макджиннис Роберт Л., Зьюбэк Джозеф И. (US)

(74) 

Медведев В.Н. (RU)

(54) 

СПОСОБЫ ПРЯМОГО ОСМОТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

(57) 1. Способ прямого осмотического разделения, включающий

введение первого раствора на первую сторону полупроницаемой мембраны;

определение по меньшей мере одной характеристики первого раствора, выбранной из группы, включающей тип, концентрацию, объем, скорость потока или осмотическое давление;

выбор молярного соотношения для концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода, на основании по меньшей мере одной определенной характеристики;

введение концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода при выбранном молярном соотношении, на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания желаемого осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране;

обеспечение потока по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану с образованием второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавленного гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны;

введение по меньшей мере части разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения в системе разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя;

направление извлеченных гипертонических растворенных веществ в адсорбер для конденсации гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор;

повторное введение концентрированного гипертонического раствора из адсорбера на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания выбранного молярного соотношения аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе и по меньшей мере одно из потока растворителя, разбавленного гипертонического раствора или концентрированного гипертонического раствора используют в качестве адсорбента в адсорбере; и

сбор потока растворителя.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий охлаждение на стадии адсорбции.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий сжатие потока газа, полученного при отделении гипертонических растворенных веществ в системе разделения от разбавленного гипертонического раствора, с использованием газового компрессора или парового эдуктора для обеспечения реабсорбции гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий приложение давления к первому раствору для усиления или создания потока через полупроницаемую мембрану в концентрированный гипертонический раствор.

5. Способ по п.1, дополнительно включающий выбор концентрированного гипертонического раствора, содержащего гипертоническое растворенное вещество, которое характеризуется способностью легко удаляться из раствора и повторно использоваться при использовании катализатора, многократно используемого физического или химического агента, электрического энергетического поля, магнитного энергетического поля или другого изменения окружающей среды, для увеличения подверженности гипертонического растворенного вещества отделению, что способствует отделению и повторному использованию гипертонического растворенного вещества.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий определение изменения объема в отношении по меньшей мере одного из первого раствора и концентрированного гипертонического раствора и модифицирование протока в отношении полупроницаемой мембраны в ответ на определенное изменение для сохранения желаемой характеристики потока.

7. Способ по п.1, дополнительно включающий усиление удаления или абсорбции гипертонического растворенного вещества с помощью катализатора, реагента, расходуемого или многократно используемого материала, электрического энергетического поля или магнитного энергетического поля.

8. Способ по п.1, дополнительно включающий уменьшение расходуемой энергии путем введения при рециркуляции по меньшей мере одного из следующих средств: механическую рекомпрессию пара, термическую рекомпрессию пара, вакуумную дистилляцию, дистилляцию с продувочным газом, диффузионное испарение или тепловой насос с замкнутым циклом.

9. Способ по п.1, дополнительно включающий использование перенасыщения солей в первом растворе во время первой операции и уменьшение насыщения солей во время второй операции перед возвращением к первой операции для повторного насыщения.

10. Способ по п.1, в котором концентрированный гипертонический раствор содержит аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем более чем 1:1.

11. Способ по п.1, в котором концентрированный гипертонический раствор содержит термолитическую соль.

12. Способ по п.1, дополнительно включающий последующий нулевой сброс жидкости или другую операцию, уменьшающую поток сброса.

13. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее

первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора;

вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора с концентрацией большей, чем у первого раствора;

систему полупроницаемой мембраны, которая отделяет первую камеру от второй камеры, причем концентрированный гипертонический раствор обеспечивает требуемый осмотический градиент концентрации на полупроницаемой мембране;

систему разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, где система разделения предназначена для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя; и

систему рециркуляции, предназначенную для упрощения повторного введения гипертонических растворенных веществ во вторую камеру, чтобы поддерживать требуемый осмотический градиент концентрации на полупроницаемой мембране, где система рециркуляции включает абсорбер, и по меньшей мере одно из потока растворителя, разбавленного гипертонического раствора или концентрированного гипертонического раствора предназначено для использования в качестве абсорбента в абсорбере.

14. Устройство по п.13, в котором абсорбер включает насадочную колонну.

15. Устройство по п.13, в котором абсорбер представляет собой мембранный контактор.

16. Устройство по п.15, в котором мембранный контактор сконструирован и установлен для упрощения параллельного потока охлажденного абсорбента и последовательного потока гипертонических растворенных газов в мембранном контакторе.

17. Устройство по п.13, в котором система разделения дополнительно включает систему дистилляции.

18. Устройство по п.13, в котором система рециркуляции предназначена для дополнительного сжатия с целью усиления конденсации гипертонических растворенных газов.

19. Устройство по п.18, включающая газовый компрессор, паровой эдуктор или эдуктор жидкого потока для операции сжатия в системе рециркуляции.

20. Устройство по п.13, дополнительно включающее контур поглощения диоксида углерода для абсорбции и десорбции гипертонических растворенных веществ, где контур поглощения диоксида углерода предназначен для полной абсорбции гипертонических растворенных газов и увеличения их давления, чтобы способствовать их абсорбции в концентрированном гипертоническом растворе.

21. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает мембранный модуль, погруженный в первый раствор, и концентрированный гипертонический раствор протекает внутри мембранного модуля.

22. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает

первый проток, связанный с первым раствором, из которого экстрагируют растворитель, где первый проток имеет суживающуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем первого протока уменьшается по длине первого протока; и

второй проток, связанный с концентрированным гипертоническим раствором, в который экстрагируют растворитель из первого раствора, где второй проток имеет расширяющуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем второго протока увеличивается по длине второго протока.

23. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает множество пирамидальных мембранных модулей для регулирования уменьшения объема первого раствора и увеличения объема концентрированного гипертонического раствора, где множество пирамидальных мембранных модулей имеет такую конфигурацию, что в противоточном расположении установлено меньшее число мембранных модулей в направлении впуска гипертонического раствора и выпуска гипотонического раствора и большее число мембранных модулей в направлении впуска гипотонического раствора и выпуска гипертонического раствора.

24. Устройство по п.13, дополнительно включающее систему вакуумной или воздушной десорбции, предназначенную для усиления отделения гипертонических растворенных веществ.

25. Устройство по п.13, дополнительно включающее систему диффузионного испарения, предназначенную для отделения гипертонических растворенных веществ.

26. Устройство по п.25, в котором система диффузионного испарения включает мембрану, которая является селективной для гипертонических растворенных газов по отношению к водяному пару.

27. Устройство по п.17, в котором система дистилляции дополнительно включает мембранное дистилляционное устройство.

28. Устройство по п.13, в которой мембраны сконструированы для одновременного отделения гипертонических растворенных веществ и теплообмена в модуле.

Увеличить масштаб


наверх