用以減少催化海水脫氧單元的結垢的系統的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發明涉及用以減少催化海水脫氧單元的結垢的系統以及方法。具體來說，本發明涉及使用納濾膜系統或反滲透膜系統以便在脫氧進行之前去除經溶解無機鹽以及有機成分的系統以及方法，該經溶解無機鹽以及有機成分來自海水導致發生結垢。本發明還涉及使用微濾或超濾以便在脫氧進行之前去除有機成分的系統以及方法，該有機成分來自海水導致發生結垢。
[0002]基于催化劑床的海水脫氧單元通過使經溶解氧氣與氫氣發生反應來從海水去除經溶解氧氣。此反應在催化劑床的開放區域上進行。然而，海水內的某些經溶解無機鹽可以通過從溶液沉淀且在該床上形成沉積物而使催化劑床結垢。這些被稱為水垢的沉積物減少了在可以進行脫氧反應的床上的開放區域的量。海水中的有機成分中的一些也可能聚集在催化劑上，從而進一步減少了該床的反應區域。因此，脫氧單元的處理能力降低，催化脫氧系統必須更頻繁地離線以用于清潔，并且催化劑使用壽命減少。
[0003]多介質過濾或筒式過濾器都不能夠去除來自海水導致發生結垢的成分的全部。去除結垢的典型的方式是使系統離線并且用一種或多種化學清潔劑洗滌催化劑。檸檬酸通常用于水垢，而次氯酸鈉可以用于控制有機成分。然而，使用次氯酸鈉還導致氯氣的產生，氯氣像氧氣一樣與供應到脫氧單元中的氫氣發生反應。因此，需要更多的氫氣以及更大的催化劑體積來實現相同水平的氧氣去除。氫氧化鈉或殺生物劑等其它化學清潔劑也可以用于從催化劑去除有機成分。然而，使用任何化學清潔劑都增加化學消耗、操作成本以及系統停工時間。在化學處理操作、儲存操作以及處置操作、特別地在離岸操作中可能出現其它問題。另外，因為試劑不能始終去除水垢以及有機成分的全部，所以催化劑不可能完全再生。在催化劑上結垢的量還隨時間推移而增加。為了補償用于結垢的催化劑損耗，催化脫氧系統可以經設計以具有比所需用于待處理的水的數量以及質量更多的催化劑。或者，可以更頻繁地更換催化劑。這兩種選擇方案都導致了操作上的挑戰、處理效率降低以及成本增加。
[0004]因此，需要可以在海水進入脫氧單元之前從海水去除無機以及有機結垢的主要組分的系統以及方法。這些系統以及方法將基本上消除催化劑的水垢以及有機結垢，從而形成脫氧單元更長的運行時間以及更加可靠的操作。其它優點包含增加催化劑使用壽命、減少催化劑體積連同在處理容器大小以及成本上的對應減少、以及減少化學清潔劑的消耗。
【發明內容】
[0005]一種用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結垢的系統，所述系統包含具有多個可選擇性滲透膜的過濾系統，所述可選擇性滲透膜經布置以接觸未經處理海水供給。所述未經處理海水供給穿過可選擇性滲透膜以提供由海水供給的一部分組成的膜滲透物，經溶解無機鹽以及有機成分等污染物已經從所述一部分去除。所述系統還包含接收所述膜滲透物的基于催化劑床的脫氧單元。所述過濾系統可以是納濾膜系統、微濾膜系統、超濾膜系統或反滲透膜系統。所述過濾系統可以具有一級或兩級。
[0006]一種用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結垢的方法包含以下步驟:提供具有多個可選擇性滲透膜的過濾系統，所述可選擇性滲透膜經布置以接觸未經處理海水供給；使所述未經處理海水供給的一部分穿過所述可選擇性滲透膜以產生膜滲透物，污染物已經從所述膜滲透物去除；并且將所述膜滲透物導引到基于催化劑床的脫氧單元。所述過濾系統可以是納濾膜系統、微濾膜系統、超濾膜系統或反滲透膜系統，并且所述污染物可以是經溶解無機鹽和/或有機成分。所述過濾系統可以具有一級或兩級。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據本發明用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結垢的系統的優選實施例。圖1中的過濾系統是兩級納濾膜系統。
[0008]圖2示出了根據本發明用于減少在基于催化床的脫氧單元中的結垢的系統的優選實施例。圖2中的過濾系統是單級反滲透膜系統。
[0009]圖3示出了根據本發明用于減少基于催化床的脫氧單元的有機結垢的系統的優選實施例。圖3中的過濾系統是單級微濾膜系統或超濾膜系統。
[0010]圖式以及【具體實施方式】中使用的元件以及元件編號
[0011]10過濾系統
[0012]20兩級納濾膜系統
[0013]30基于催化劑床的脫氧單元
[0014]40未經處理海水供給
[0015]50第一級納濾膜單元
[0016]60第一級納濾膜單元
[0017]70膜滲透物
[0018]80膜廢棄物
[0019]90膜滲透物
[0020]95來自第一級的組合膜滲透物流
[0021]98來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流
[0022]100膜廢棄物
[0023]105組合膜廢棄物流
[0024]110第二級納濾膜單元
[0025]120膜滲透物
[0026]130經濃縮膜廢棄物
[0027]140氫氣供應
[0028]150組合膜滲透物以及氫氣流
[0029]160經脫氧海水產物
[0030]165過濾系統
[0031]170單級反滲透膜系統
[0032]180反滲透膜單元
[0033]190反滲透膜單元
[0034]200膜滲透物
[0035]210膜廢棄物
[0036]220膜滲透物
[0037]225組合膜滲透物流
[0038]230膜廢棄物
[0039]240經濃縮膜廢棄物
[0040]250組合膜滲透物以及氫氣流
[0041]255過濾系統
[0042]260微濾系統或超濾系統
[0043]265膜滲透物
[0044]270靜態混合器
[0045]275組合膜滲透物以及氫氣流
[0046]280反洗水流
[0047]285反洗水供應
[0048]290反洗到水中的排出裝置
[0049]295壓縮空氣流
[0050]300空氣沖洗供應
【具體實施方式】
[0051]根據本發明產生的系統以及方法在未經處理海水供給進入基于催化床的脫氧單元之前從未經處理海水供給去除經溶解無機鹽以及有機成分等污染物，以便減少脫氧單元的結垢。污染物被發送到處置處。該系統可以由納濾膜系統、微濾膜系統、超濾膜系統或反滲透膜系統組成。每個膜系統可以具有一級或多級。
[0052]首先參考圖1，過濾系統10的優選實施例包含兩級納濾膜系統20。含有經溶解無機鹽以及有機成分的未經處理海水供給40被引導到兩個第一級納濾膜單元50、60中的一個。盡管圖1中示出兩個膜單元，但第一級膜單元的數目可以隨待處理的未經處理海水的數量以及質量、可用空間的量以及其它因素而改變。每個第一級納濾膜單元50、60含有接觸未經處理海水供給的多個可選擇性滲透膜。未經處理海水供給的一部分穿過該膜，形成膜滲透物70、90，該膜滲透物70、90大體上不含經溶解無機鹽，該經溶解無機鹽是造成有機結垢的水垢以及有機成分的主要成分。來自第一級納濾膜單元50、60的膜滲透物70、90的流經混合以形成組合膜滲透物流95。剩余的未經處理海水供給被濃縮成膜廢棄物80、100的流，該剩余的未經處理海水供給含有經溶解無機鹽以及有機成分，該經溶解無機鹽以及有機成分太大以至于不能穿過膜。
[0053]來自第一級納濾膜單元50、60的膜廢棄物80、100的流經混合以形成組合膜廢棄物流105且被導引到第二級納濾膜單元110。圖1示出了單一第二級膜單元。然而，第二級中的膜單元的數目可以隨待處理的未經處理海水的數量以及質量、可用空間的量以及其它因素而改變。此納濾膜單元110還含有多個可選擇性滲透膜。這些膜接觸組合膜廢棄物流105并且允許該流的一部分穿過該膜，從而形成膜滲透物120，該膜滲透物120大體上不含經溶解無機鹽，該經溶解無機鹽是造成有機結垢的水垢以及有機成分的主要成分。剩余的未經處理海水供給形成可以發送到處置處的經濃縮膜廢棄物130的流，該剩余的未經處理海水供給含有經溶解無機鹽以及有機成分，該經溶解無機鹽以及有機成分太大以至于不能穿過膜。
[0054]來自第二級納濾膜單元110的膜滲透物120的流可以與來自第一級納濾膜單元50,60的組合膜滲透物流95混合以形成來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流98。來自第一級以及第二級的組合膜滲透物流98隨后與來自氫氣供應140的氫氣混合以形成組合膜滲透物以及氫氣流150，該組合膜滲透物以及氫氣流150被供應到基于催化劑床的脫氧單元30。基于催化劑床的脫氧單元30通過使經溶解氧氣與氫氣反應來從海水去除經溶解氧氣，從而產生經脫氧海水產物160。
[0055]盡管圖1描繪了兩級系統，但過濾膜系統中的級的數目可以根據待脫氧的未經處理海水的特征、可用空間的量、處理未經處理海水所必須用的速率以及其它因素而改變。在單級系統中，未經處理海水供給可以進入一個過濾膜單元或并行操作的多個過濾膜單元。來自每個膜單