[发明专利]溶剂净化系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于净化溶剂(诸如工业生产用水)的系统和方法。

背景技术

在处理污染溶剂(诸如污水)的领域中已知的是使用多种系统和方法 的采用蒸发和冷凝步骤以致力于去除溶质。然而，传统的溶剂处理系统通 常缺乏处理由普通工业实践产生的大范围的工业废水的能力。例如，由有 机聚合物或化合物制成的隔膜容易受到腐蚀，因此，限制了它们处理来自 油类、气体或采矿作业或化学废弃物的残渣的能力。用于蒸馏水的系统(诸 如大锅炉)会遇到结垢和维护问题是众所周知的，并且此外，需要大量的 额外能量使溶剂变成气相。真空或高压系统必须设计成安全地包含过程， 并且需要额外的涡轮机械，这显著增加了成本。最后，结合结晶器的零废 液排放系统通常使用高成本的钛来防止在采用的高压、高温环境下的腐 蚀。

已研发了许多现有技术系统来处理污染的溶剂。例如，在梅里特 (Merritt)的美国专利No.7,121,101中公开了一种饮用水生产装置，该饮 用水生产装置使用具有蒸汽压缩制冷的封闭回路空气循环；然而，冷凝系 统在冰点(freezing)或低于冰点运行，从而引起复杂性和额外成本。

因此，需要的是一种相对简单的处理系统，该处理系统可在大气压力 下或接近大气压力下并在用于处理水或多种其他非共沸混合物溶剂 (nonazeotropesolvent)的温度条件下运行，并且优选地，以比大部分传 统系统较低的成本获得了期望的效率。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种封闭回路蒸发和冷凝系统，该封闭回路蒸 发和冷凝系统在大气压力下或接近大气压力运行，并且通过在蒸发和冷凝 区域和状态之间的气体循环来利用气体作为传播介质，以用于将多种蒸汽 压力的非共沸混合物液体与胶体、悬浮物、溶质、微粒和其他污染物的化 学凝聚物分离。输入和输出溶剂流在大气压力下或接近大气压力时在气体 温度在污染的溶剂的熔点和沸点之间是液体形式。由于焓湿作用的化学浓 缩梯度而出现蒸发，使得(a)到蒸发器的输入气体包含低浓度的溶剂蒸 汽，并且(b)来自蒸发器的输出气体包含比输入较高浓度的溶剂蒸汽。 由于气体的饱和蒸汽压力减小到气体-蒸汽混合物的蒸汽压力的饱和压力 以下而出现冷凝。通过蒸汽在冷凝室中释放的能量被转移到蒸发室。输出 流具有比输入流较低浓度的污染物，并且系统优选地通过使冷凝的废弃流 再循环回到系统而产生零废液排放。输入的污染溶剂可使用系统中的和来 自输出的废热来预热。优于现有技术的能量效率和溶剂回收效率的改进源 自于热泵的使用，热泵便于在冷凝器内的重新获得能量并便于插入蒸发器 内。过程流体(以污染流体的一部分的形式或净化流体的一部分的形式) 使用热泵冷却，并且去除的热用于蒸发室以使输送气体能够饱和，而现在 冷却过程流体被直接(对于净化流体)或间接(对于污染流体或净化流体) 用于冷却溶剂饱和的输送气体，并且促进在冷凝室内的冷凝。

根据本发明的第一广泛的方面，提供了一种用于至少部分净化污染流 体以产生净化流体的系统，该系统包括：

过程流体容纳装置，该过程流体容纳装置用于容纳污染流体和净化流 体；

蒸发区域，该蒸发区域用于至少部分地蒸发污染流体以形成蒸发流 体；

冷凝区域，该冷凝区域用于冷凝净化流体；

蒸发区域和冷凝区域流体连通；

蒸发区域和冷凝区域保持有输送气体以用于将蒸发流体输送到冷凝 区域，输送气体变为通过蒸发区域中的蒸发流体而至少部分地饱和，输送 气体在冷凝区域释放净化流体；

入口装置，该入口装置用于将污染流体引入到蒸发区域；

净化流体出口装置，该净化流体出口装置用于将净化流体从冷凝区域 回收；

过程流体供应装置，该过程流体供应装置用于从过程流体容纳装置供 应污染流体或净化流体形式的过程流体，以冷却输送气体，从而促进冷凝 区域中的冷凝；以及

热交换装置；

其中，过程流体经过热交换装置将热从过程流体去除以形成冷却的过 程流体，并且冷却的过程流体随后从输送气体吸收热以促进冷凝室中的净 化流体的冷凝；并且

其中，从过程流体通过热交换装置去除的热被用于促进蒸发区域中的 污染流体的蒸发。