專利名稱：快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用海水制備鈉、鉀、或堿金屬齒化物的設(shè)備和方法，特別是涉及快速海水蒸發(fā)型的鹽提取設(shè)備和方法(IPCCOID3/06)。
眾所周知，海水中含鹽并且海水加熱蒸發(fā)后能得到鹽的顆粒。多少年來人們都是利用這一規(guī)律用各種辦法從海水中獲取鹽的。我國內(nèi)陸的460個鹽場和國際上大多數(shù)鹽場一樣，都是在海岸陸地上將海水圍困住通過日曬制鹽。但日曬方法存在著一系列嚴重的問題1、周期長、產(chǎn)量低;
在北方氣溫較低的地區(qū)(如大連)，采用厚日曬方法，一年只產(chǎn)鹽一次;在南方熱帶地區(qū)(如三亞)采用薄流日曬法，15-16個晴天產(chǎn)鹽一次，并且每次產(chǎn)鹽量很低;
2、受天氣影響大，在曬鹽過程中，一旦遇上下雨，將前功盡棄，須從頭曬起;
3、必須有大面積的曬鹽場，必須經(jīng)歷養(yǎng)水池、初級圈、中級圈、高級圈、結(jié)晶池、原鹽加工等多個工序，還必須有例如數(shù)百名鹽工的辛勤操勞;
4、不能一次成鹽經(jīng)過日曬得到的原始鹽塊還必須經(jīng)過粉碎、沖洗、烘干或成型成特定形狀的多個后續(xù)步驟才能投入正常使用。
為了解決上述原始日曬方法的缺陷，人們進行了許多努力，但都沒有成功。例如，有人提出用塑料布覆蓋曬鹽場，以減少雨水的不利影響。但用大塑料布遮蓋占地幾百公頃面積的曬鹽場，是可望而不可及的，實際中難以實現(xiàn)，而且用塑料覆蓋不利于水份的蒸發(fā)。
早在1579年德國醫(yī)生Dr.Meth發(fā)明了濃縮海水的枝條架方法，可以提高一些海水蒸發(fā)速度，但只適用于氣溫高于24℃的地區(qū)。目前泰國、澳洲一些地區(qū)還在延用這一方法，但不適用于我國，因為我國的氣溫低。更重要的是，這種方法在本質(zhì)上仍和日曬方法一樣，都是采用自然蒸發(fā)方式。此外，其中未經(jīng)過濾，鹽中含大量雜質(zhì)。
為了提高產(chǎn)量、質(zhì)量、并擺脫天氣的影響，日本等發(fā)達國家還進行了電解法，離子交換法等方面的產(chǎn)鹽嘗試。但都因費用高昂，產(chǎn)量小，并可能產(chǎn)生工業(yè)污染而無法推廣使用。
從1993年4月在美國召開的“世界鹽化工業(yè)新技術(shù)交流會”的資料可以看出，當前世界上尚沒有任何一種理想的從海水中提取鹽資源的方法，更談不上理想的海水制鹽設(shè)備。
我們還進行了有關(guān)海水制鹽的專利文件初步檢索，結(jié)論仍如前一段所述。
因此，本發(fā)明的第一個目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不受天氣影響的快速海水蒸發(fā)型一次成鹽的鹽提取設(shè)備;
本發(fā)明的第二個目的是提供一種利用該快速海水蒸發(fā)型一次成鹽的鹽提取設(shè)備，從海水中提取鹽的方法。
為此，本發(fā)明的快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備，包括海水濃縮裝置和與其相通的沉淀裝置，所說海水濃縮裝置將海水濃縮成鹽鹵混合物所說沉淀裝置將鹽鹵混合物中的鹽沉淀下來，其特征在于所說海水濃縮裝置包括一個中空圓柱狀的直立高位貯水塔，從所說水塔上端開口引入海水，海水流入設(shè)置在所說水塔下部的中心部位的豎直集水池中，圍繞所說集水池的周圍并垂直于所說集水池設(shè)置一排或多排相互隔開的并通過導管與所說集水池相通的環(huán)形噴霧管，每個所說噴霧管的環(huán)形直徑都大于所說水塔的外徑，并且在每個所說噴霧管外周邊都設(shè)置多個微孔，使進入所說集水池的海水自所說微孔以介于水、霧之間的微粒滴譯的形式自高空噴下;
一個截頭圓錐體狀的蒸騰裝置，其截頭端與所說水塔的下封閉端相接合且中心線對齊，在所說裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說部件是一個多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導熱元件，從而加速蒸發(fā)了自所說微孔排出的滴澤;
一個自所說水塔中部開始向下罩住所說水塔下部及整個蒸騰裝置的水密閉覆蓋層，所說覆蓋層由高透射性玻璃制成，用于設(shè)備防雨、保溫、吸熱和通氣。
按本發(fā)明的鹽提取設(shè)備的最佳實施例(a)所說的濃縮裝置還包括一個閥控流量水泵加壓的海水引入管，進入所說管的加壓海水通過旋轉(zhuǎn)式噴頭自所說水塔的上端向下噴入所說收集管內(nèi)。
(b)所說的水塔的圓柱形側(cè)壁上還設(shè)有進風口，以便引入加壓空氣，加速海水的蒸發(fā)。
(c)在所說水塔內(nèi)的所說的收集管的上方還設(shè)置一個或多個橫向過濾部件，以濾除海水中的雜質(zhì)。
(d)按照海水的不同濃度改變所說蒸騰裝置中的外層的鋸齒形導熱元件兩個鋸齒邊緣間的夾角。
(e)所說的導熱元件由單晶硅制成。
(f)所說的導熱元件是硅鐵。
按本發(fā)明的第二方面，還提供一種利用權(quán)利要求1所述的設(shè)備從海水中快速蒸發(fā)提取鹽的方法，其特征在于所說方法包括如下步驟a)自一個中空圓柱狀高位貯水塔的上端引入海水，讓海水流入設(shè)置在所說水塔下部的中心部位的豎直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔開并與所說集水池相通的環(huán)形噴霧管的外周邊上的微孔以滴澤形式噴下，所說管的環(huán)形直徑大于所說水塔的外徑;
b)在一個截頭圓錐體狀的蒸騰裝置上快速蒸發(fā)所說滴澤，所說裝置的截頭端與所說水塔的下封閉端接合并且中心線對齊，在所說裝置的錐面自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說部件是一個多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導熱元件;以及加蓋由高透射性玻璃制成的覆蓋層，所說的覆蓋層蓋住自所說水塔中部開始致至整個蒸騰裝置的所有部位。
此外，還可包括海水進入所說收集管的過濾除雜質(zhì)步驟。
為了更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)，下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，其中

圖1為本發(fā)明的快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1所示設(shè)備中的環(huán)形噴霧管的垂直剖面放大圖;
圖3為圖1所示設(shè)備中的蒸騰部件的局部放大圖。
如圖1所示，海水1沿圖中箭頭所示的方向經(jīng)吸水管2被抽入水泵3中加壓，然后加壓后的海水(流量例如為45米3/小時)沿進水管8向上至水塔34的上端開口10，并從旋轉(zhuǎn)式噴嘴11向下噴淋，再經(jīng)過濾部件(例如由活性碳12、14以及金屬支撐網(wǎng)13、15組成的兩級過濾部件)被收集在集水池7內(nèi)，而后再經(jīng)導管21進入多級環(huán)形噴霧管(例如圖1中所示的三級噴霧管)內(nèi)，并且由設(shè)在噴霧管壁上的多個微孔20向下噴出，形成高空微粒滴澤向下噴射。
截頭錐形的蒸騰裝置26的截頭表面與水塔34下部的封閉端接合在一起，并且它們的豎直中心線重合，錐面35與水平面的夾角α例如為30°-40°，在裝置26的錐面35上自上而下設(shè)置蒸騰部件，該部件包括三層元件，最靠近錐面35的是電加熱元件27(例如裝在保溫耐火材料凹槽中的電阻絲)，中間一層是防水絕緣層24(例如用石棉纖維加上耐高溫的防水涂料制成的絕緣層)，最外邊的一層是垂直斷面為鋸齒形的導熱元件23(例如單晶硅材料或者硅鐵)。來自微孔20的高空微粒滴澤落在導熱元件23上，一方面被加熱蒸發(fā)，另一方面還在元件23的鋸齒面上從高谷點至低谷點，再從低谷點至高谷點重復滑動，以利于加速蒸發(fā)。
濃縮后的鹽鹵混合液從蒸騰部件向下流入鹽鹵收集槽36中，然后并經(jīng)管道25從進口28進入收集池29，再經(jīng)管道30進入沉淀池31。鹽鹵混合液在池31中經(jīng)沉淀作用沉下結(jié)晶鹽33，鹵水32在結(jié)晶鹽33的上方。
由高透射性玻璃(例如高透射性鍍膜玻璃)構(gòu)成的覆蓋層22自水塔34的中部開始覆蓋住水塔下部及整個蒸騰裝置26，既防雨又可透進陽光和保溫，還能透過水蒸氣，例如可將這種玻璃的透射率選為85%。
為提高蒸發(fā)速度，還可以通過鼓風機17，送風管16向水塔34的內(nèi)部送入高壓空氣，例如1.5米/秒流速的高壓空氣。
水塔34的高度例如為8米，其外徑約為7米;蒸騰裝置26的垂直高度例如為4米，截頭錐體的底邊直徑約為21米。
圖2為一個環(huán)形噴霧管的垂直剖面放大圖。其中，環(huán)形噴霧管19上有多個微孔20和與導管21連通的連接孔40?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置微孔20的數(shù)目，其直徑約為2毫米，孔間間距例如為7毫米，微孔位置是交錯排列。
圖3為蒸騰部件的局部放大垂直剖面圖。其中電加熱元件27由裝入保溫耐火材料43的凹槽中的加熱元件42組成;在防水絕緣層24上方的導熱元件23例如由單晶硅材料或硅鐵構(gòu)成垂直剖面成鋸齒形的元件，兩個鋸齒邊之間通過鉸鏈44連接并調(diào)整夾角β，并且兩個鋸齒邊之間還通過耐高溫的密封材料45進行密封。通過實驗可知，必須根據(jù)進水口的海水濃度大小來改變角度β海水濃度 3° 7° 2.7° 1.5°角度β 60° 85° 45° 37°導熱板23的實測表面溫度為40℃-60℃;加熱元件27的耗電量約為130千瓦/小時。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下明顯優(yōu)點1、蒸發(fā)速度快，濃度高;
普通海水的濃度一般為1°-3°;
采用本發(fā)明的裝置和方法可將濃度提高到27°。其中例如，將海水以高速送上高位貯水塔，海水本身被蒸發(fā)一部分，可使海水濃度在原有基礎(chǔ)上提高2°左右;
在微粒滴澤從微孔降落至蒸騰裝置表面的過程中，海水又被蒸發(fā)一部分，又可使海水濃度在原有基礎(chǔ)上提高5°-6°;
微粒滴澤落到導熱元件上被加熱蒸發(fā)，又將濃度提高5°-6°;
微粒滴澤在從鋸齒狀導熱元件上的低谷向高谷，接著又從高谷滑向低谷不斷運動期間的動能變?yōu)闊崮艿哪芰哭D(zhuǎn)換過程中，還將繼續(xù)蒸發(fā)，使海水濃度在原來基礎(chǔ)上進一步提高2°-3°;
此外，引入的高壓空氣流也有助于提高蒸發(fā)速度。
2、產(chǎn)量高、占地少;
傳統(tǒng)的方法年產(chǎn)25萬號NaCl需占地460公頃，3°的海水100噸16日才能生產(chǎn)出3噸鹽，且需3000多人操作，且遇雨天則前功盡棄;
用本發(fā)明的裝置和方法年產(chǎn)25萬噸NaCl，占地僅3500米2，3°的海水100噸只要18小時就能生產(chǎn)3噸鹽。只需不到200名操作人員，而且不受天氣和季節(jié)的影響。
因此，如果推廣使用本發(fā)明的裝置和方法，將是制鹽工業(yè)上的一個重大突破。
權(quán)利要求
1.一種快速海水蒸發(fā)型鹽提取設(shè)備，包括海水濃縮裝置和與其相通的沉淀裝置，所說海水濃縮裝置將海水濃縮成鹽鹵混合物，所說沉淀裝置將鹽鹵混合物中的鹽沉淀下來，其特征在于所說海水濃縮裝置包括一個中空圓柱狀的直立高位貯水塔，從所說水塔上端開口引入海水，海水流入設(shè)置在所說水塔下部的中心部位的集水池中，圍繞所說集水池的周圍并垂直于所說集水池設(shè)置一排或多排相互隔開的并通過導管與所說集水池相通的環(huán)形噴霧管，每個所說噴霧管的環(huán)形直徑都大于所說水塔的外徑，并且在每個所說噴霧管外周邊都設(shè)置多個微孔，使進入所說集水池的海水自所說微孔以介于水、霧之間的微粒滴澤的形式自高空噴下；一個截頭圓錐體狀的蒸騰裝置，其截頭端與所說水塔的下封閉端相接合且中心線對齊，在所說裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說部件是一個多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕緣層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導熱元件，從而加速蒸發(fā)了自所說微孔排出的滴澤；一個自所說水塔中部開始向下罩住所說水塔下部及整個蒸騰裝置的水密閉覆蓋層，所說覆蓋層由高透射性玻璃制成，用于設(shè)備防雨、保溫、吸熱和通風。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于所說的濃縮裝置還包括一個閥控流量、水泵加壓的海水引入管，進入所說管的加壓海水通過旋轉(zhuǎn)式噴頭自所說水塔的上端向下噴入所說收集管內(nèi)。所說的水塔的圓柱形側(cè)壁上還設(shè)有進風口，以便引入加壓空氣，加速海水的蒸發(fā)。
3.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于在所說水塔內(nèi)的所說的收集管的上方還設(shè)置一個或多個橫向的過濾部件，以濾除海水中的雜質(zhì)。
4.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于按照海水的不同濃度改變所說蒸騰裝置中的外層的鋸齒形導熱元件兩個鋸齒邊之間的夾角。
5.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于其中所說的導熱元件由單晶硅制成。
6.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的鹽提取設(shè)備，其特征在于其中所說的導熱元件是硅鐵。
7.一種按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備從海水中快速蒸發(fā)提取鹽的方法，其特征在于所說方法包括如下步驟a)自一個中空圓柱狀高位貯水塔的上端引入海水，讓海水流入設(shè)置在所說水塔下部的中心部位的豎直集水池中，并使海水自一排或多排相互隔開并通過導管與所說集水池相通的環(huán)形噴霧管的外周邊上的微孔以滴澤形式噴下，所說管的環(huán)形直徑大于所說水塔的外徑;b)在一個截頭圓錐體狀的蒸騰裝置上快速蒸發(fā)所說滴澤，所說裝置的截頭端與所說水塔的下封閉端接合并且中心線對齊，在所說裝置的錐面上自上而下設(shè)置蒸騰部件，所說部件是一個多層結(jié)構(gòu)，最靠近所說錐面的是一層電加熱元件，中間是一層防水絕熱層，最外面是垂直斷面為鋸齒形的導熱元件;以及c)加蓋由高透射性玻璃制成的覆蓋層，所說層覆蓋住自所說水塔中部開始至整個蒸騰裝置的所有部位。
8.一種按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括海水進入所說收集管前的過濾除雜質(zhì)步驟。
全文摘要
一種快速海水蒸發(fā)型的鹽提取設(shè)備和方法，屬于海水制鹽領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置主要包括高位貯水塔、蒸騰裝置和透明覆蓋層。其中主要利用環(huán)形噴霧管形成的高空微位滴澤落入鋸齒形蒸騰裝置的力學、熱學、流體力學、能量轉(zhuǎn)換作用，快速蒸發(fā)一次成鹽。此外還具有不受天氣影響、占地少、省勞力等優(yōu)點，可廣泛用于制鹽工業(yè)。
文檔編號B01D1/00GK1101009SQ9311792
公開日1995年4月5日 申請日期1993年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月29日
發(fā)明者梁炳勛, 吳潤廷, 秦文彬, 王玉成, 鄭新華, 蘇長勝 申請人:吉林省文化發(fā)展總公司