CA2993007C 有效 渗透脱盐方法和相关系统
7. 权利要求的是: 1. 一种方法,包括: 输送含有悬浮和/或乳化的不混溶相和溶解离子的水性进料流,其浓度至少为约 6.,000 ppm 穿过第一渗透膜的第一侧; 将第一抽取入口流输送穿过第一渗透膜的第二侧,第一抽取入口流具有比含水进料流的渗透压更高的渗透压,使得水从含水进料流输送通过第一渗透膜 对第一取料入口流产生渗透压低于第一取料入口料流的第一取料产物料流和具有比含水进料料流更高的溶解离子浓度的浓缩含水料流; 引导含水进料流穿过第一渗透..膜和/或第一抽取入口流穿过第一渗透膜,使得以下两个比率彼此在约20%以内:质量流速的比率 进入第一渗透膜的第一抽取入口流与进入第一渗透膜的水性进料流的质量流速的比值,以及进入第一渗透膜的水性进料流的渗透压与入口之间的渗透压差的比率 第一渗透膜两端的压力差等于进入第一渗透膜的第一抽取入口流的渗透压与第一渗透膜两端的入口压力差的总和; 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 提取入口流和第二个 Date Reçue/Date Received 2022-08-18 浓缩水流,其渗透压高于第一个提取产物流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜,使得以下两个比率彼此在约20%以内:质量流速比率 进入第二渗透膜的第二提取入口流的质量流速与进入第二渗透膜的第一提取产物流的质量流速,以及进入第二渗透膜的第一提取产物流的渗透压与 第二渗透膜入口压差与进入第二渗透膜的第二抽取入口流的渗透压和第二渗透膜入口压差之和的总和。 2. 一种方法,包括: 以至少约 60,000 ppm 的浓度输送含有悬浮和/或乳化不混溶相和溶解离子的含水进料流穿过第一渗透膜的第一侧; 将第一抽取入口流输送穿过第一渗透膜的第二侧,第一抽取入口流具有比含水进料流的渗透压更高的渗透压,使得水从含水进料流通过第一渗透膜输送 将膜连接到第一抽取入口流以产生渗透压低于第一抽取入口流的第一抽取产物流和具有比含水进料流更高的溶解离子浓度的浓缩含水流; 引导含水进料流穿过第一渗透膜和/或第一抽取入口流穿过第一渗透膜,使得在含水进料流进入第一渗透膜和跨膜网的入口处的跨膜净驱动力 模具入口处的驱动力 __ 第一个吸入流到第一个渗透膜的驱动力彼此相差约 10% 以内; 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; Date Reçue/Date Received 2022-08-18 输送第二个抽取入口流穿过第二个渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 抽取入口流和渗透压高于第一抽取产物流的第二浓缩水流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜,使得在第一提取产物流进入第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力和 在穿过第二渗透膜的第二抽取入口流的入口处的跨膜净驱动力彼此在约10%以内。 3.一种方法,包括:以至少约 60,000 ppm 的浓度输送含有悬浮和/或乳化不混溶相和溶解离子的含水进料流穿过第一渗透膜的第一侧; 将第一抽取入口流输送穿过第一渗透膜的第二侧,第一抽取入口流具有比含水进料流的渗透压更高的渗透压,使得水从含水进料流输送通过第一渗透膜 对第一取料入口流产生渗透压低于第一取料入口料流的第一取料产物料流和具有比含水进料料流更高的溶解离子浓度的浓缩含水料流; 引导含水进料流穿过第一渗透膜和/或第一抽取入口流穿过第一渗透膜,使得在含水进料流进入第一渗透膜和跨膜网的入口处的跨膜净驱动力 在第一抽取入口流到第一渗透膜的入口处的驱动力彼此相差至少约10%; Date Reçue/Date Received 2022-08-18 测量温度、压力、溶解物质浓度和含水进料流和/或第一抽取入口流的流速中的至少一个; 改变水性进料流的流速和第一抽取入口流的流速中的至少一个使得水性进料流到第一渗透膜入口处的跨膜净驱动力和跨膜净驱动力在 第一抽取入口流到第一渗透膜的入口彼此在约10%以内; 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 抽取入口流和渗透压高于第一抽取产物流的第二浓缩水流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜的输送,使得在第一提取产物流进入第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力和 在第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力彼此相差至少约10%; 测量第一提取产物流和/或第二提取入口流的温度、压力、溶解物质浓度和流速中的至少一个; 并且改变第一提取产物流的流速和第二提取入口流的流速中的至少一个使得跨膜净驱动力..在第一提取产物流到第二渗透膜的入口处和 在第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力彼此相差约10%以内。 日期 Reçue/Date Received 2022-08-18 77 . 4. 一种方法,包括: 以至少约 60,000 ppm 的浓度输送含有悬浮和/或乳化不混溶相和溶解离子的含水进料流穿过第一渗透膜的第一侧; 将第一抽取入口流输送穿过第一渗透膜的第二侧,第一抽取入口流具有比含水进料流的渗透压更高的渗透压,使得水从含水进料流输送通过第一渗透膜 对第一取料入口流产生渗透压低于第一取料入口料流的第一取料产物料流和具有比含水进料料流更高的溶解离子浓度的浓缩含水料流; 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加水压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生渗透压低于第二渗透压的第二提取产物流 第二提取入口流和渗透压高于第一提取产物流的第二浓缩含水流; 其中: 第一渗透膜的操作使得: MD1,i c 7rF1.-(PF1-PD1) 1 71.131,0-(PF1-PD1) 其中 PFI 是第一渗透膜的含水进料流入口处的水压 膜; n1F1,i是水性进料流在第一渗透膜入口处的质量流量; 是在含水进料流到第一渗透膜的入口处的含水进料流的渗透压; Pp]是第一抽取入口流到第一渗透膜的入口处的水压; /mil,/是在第一抽取入口流到第一渗透膜的入口处的第一抽取入口流的质量流速; zrp],i 是在 Date Reçue/Date Received 2022-08-18 第一取入流的入口到第一渗透膜的第一取入流的渗透压; CI为约0.8至约1.2; 并且操作第二渗透膜使得: rnD2,i c F2,i-(P F2-11 D2) rn F2,i 2 7TD2,i+ (PF2- PD2) 其中 PF2 是第一抽吸入口处的水压 产品流向第二个渗透膜; mF2,,是在第一提取产物流到第二渗透膜的入口处的第一提取产物流的质量流速; 7-F2,,是在第一提取产物流到第二渗透膜的入口处的第一提取产物流的渗透压; PD2是第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的水压; mD2,是在第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的第二抽取入口流的质量流量; 711024是在第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的第二抽取入口流的渗透压; C2为约0.8至约1.2。 5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,在所述第二渗透膜的至少约90%的表面区域上,穿过所述第二渗透膜的跨膜净驱动力在约10%以内是均匀的。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其中,在所述第一渗透膜的至少约90%的表面区域上,穿过所述第一渗透膜的跨膜净驱动力在约10%以内是均匀的。 7.权利要求1-6中任一项的方法,包括: 将至少一部分第二提取产物流从第二渗透膜的第二侧输送穿过第三渗透膜的第一侧; 输送第三抽取入口流穿过第三渗透膜的第二侧; 并在第三渗透膜的第一侧对第二提取产物流施加液压,使得水从第二提取产物流通过第三渗透膜输送至第三提取入口流至接收日期/接收日期 2022- 08-18产生具有比第三提取入口流更低的渗透压的第三提取产物流和具有比第二提取产物流更高的渗透压的第三浓缩含水流。 8. 权利要求 7 的方法,其中操作第三渗透膜使得: 第二提取产物流到第三渗透膜的入口; mF3,,是第二提取产物流在第二提取产物流到第三渗透膜的入口处的质量流速; a- F3,, 是第二提取产物流在第二提取产物流到第三渗透膜的入口处的渗透压; PD3是第三抽取入口流到第三渗透膜的入口处的水压; mD3,i 是第三抽取入口流到第三渗透膜的入口处的第三抽取入口流的质量流量; a-D3,i是在第三抽取入口流到第三渗透膜的入口处的第三抽取入口流的渗透压; C3来自大约 0.8 至约 1.2。 9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,其中所述第一抽取入口流包含至少一部分所述第二浓缩含水流。 10.权利要求7-9中任一项的方法,其中第二抽取入口流包含至少一部分第三浓缩含水流。 11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法,其中,在所述第一渗透膜上的至少一个位置处,所述第一渗透膜的第一侧上的渗透压与所述第一渗透膜的第二侧上的渗透压之间的差异 第一渗透膜小于约45巴。 12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法,其中,在所述第二渗透膜上的至少一个位置处,Date Reçue/Date Received 2022-08-18第一侧的渗透压与第二渗透压之间的差异 膜和第二渗透膜的第二侧上的渗透压小于约45巴。 13.根据权利要求7-12中任一项所述的方法,其中,在所述第三渗透膜上的至少一个位置处,所述第三渗透膜的第一侧上的渗透压与所述第三渗透膜的第二侧上的渗透压之间的差异 第三渗透膜小于约45巴。 14.如权利要求1-13中任一项所述的方法,其特征在于,所述水性进料流和所述第一抽取入口流以逆流配置输送穿过所述第一渗透膜。 15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法,其中将所述第一提取产物流和所述第二提取入口流以逆流配置输送穿过所述第二渗透膜。 16.根据权利要求7-15中任一项所述的方法,其中将所述第二提取产物流和所述第三提取入口流以逆流构造输送穿过所述第三渗透膜。 17.根据权利要求7-16中任一项所述的方法,其中第一提取产物流内的渗透压与第二提取入口流的渗透压之间的差异以及第二提取产物流内的渗透压与 第三抽取入口流的渗透压在约 20. 彼此。 18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法,其中所述含水进料流包含Ne、Mg'、Ca'、Sr'、Ba'、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、硫酸氢根阴离子和/或溶解的二氧化硅 . 19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法,其中所述第一抽取入口流包含Ne、Mg'、Ca2+、Sr2+、Ba2+和/或Cl-。 收到日期/收到日期 2022-08-18 20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法,其中所述第二抽取入口流包含Ne、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+和/或Cl-。 21.根据权利要求7-20中任一项所述的方法,其中所述第三抽取入口流包含Ne、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+和/或Cl-。 22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法,其包括在将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧之后,将压力降低至 一部分第一提取产物流传输穿过第二渗透膜的第一侧。 23.权利要求22的方法,包括回收至少一部分通过降低输送穿过第二渗透膜的第一侧的第一提取产物流的部分的压力而释放的能量。 24.根据权利要求23所述的方法,其中所回收的至少一部分释放的能量用于增加输送穿过所述第二渗透膜的第一侧的所述第一提取产物流的一部分的压力。 25.一种方法,包括: 将含水进料流输送穿过渗透膜的第一侧; 将提取入口流输送穿过渗透膜的第二侧,使得水从含水进料流通过渗透膜输送到提取入口流,以产生具有比提取入口流低的渗透压的提取产物流和 浓缩的含水流具有比含水进料流更高的渗透压; 其中渗透膜这样操作: = c ThF,HPF-PD) mF,i 1 7rD,i+(PF-PD) 其中PF是渗透膜的含水进料流入口处的液压; mF,i 是水性进料流在渗透膜入口处的质量流量; KT-Li 是 Date Reçue/Date Received 2022-08-18 含水进料流在渗透膜入口处的渗透压; PD是渗透膜的吸入流入口处的水压; 172D,1是抽取入口流到渗透膜的入口处的抽取入口流的质量流速; 7rE,,, 是在抽取入口流到渗透膜的入口处的抽取入口流的渗透压; C为约0.8至约1.2。 26.一种方法,包括: 将含水进料流输送穿过渗透膜的第一侧; 将抽取入口流输送穿过渗透膜的第二侧..使得水从含水进料流通过渗透膜输送到抽取入口流以产生渗透压低于抽取入口流的抽取产物流 和具有比含水进料流更高渗透压的浓缩含水流; 引导含水进料流穿过渗透膜和/或抽取入口流穿过渗透膜,使得以下两个比率彼此在约20%以内:抽取入口的质量流速的比率 进入渗透膜的水流与进入渗透膜的水进料流的质量流量之比,以及进入渗透膜的水进料流的渗透压与穿过渗透膜的入口压差之间的差值与 进入渗透膜的抽取入口流的渗透压与穿过渗透膜的入口压差之和。 27.一种方法,包括: 将含水进料流输送穿过渗透膜的第一侧; 将提取入口流输送穿过渗透膜的第二侧,使得水从含水进料流通过渗透膜输送到提取入口流,以产生渗透压低于提取入口流的提取产物流,并且 浓缩的含水流具有比含水进料流更高的渗透压; 引导水性进料流穿过渗透膜和/或吸入入口流穿过渗透膜,使得跨膜日期 Reçue/Date Received 2022-08-18 水性进料流入口处的净驱动力进入 渗透膜和抽取入口流进入渗透膜的入口处的跨膜净驱动力彼此相差至少约10%; 测量含水进料流和/或抽取入口流的温度、压力、溶解物质浓度和流速中的至少一项; 改变水性进料流的流速和抽取入口流的流速中的至少一种使得水性进料流进入渗透膜的跨膜净驱动力和进入渗透膜的跨膜净驱动力 进入渗透膜的抽取入口流的入口彼此在约10%以内。 28.根据权利要求25-27中任一项所述的方法,其中所述抽取入口流具有比所述含水进料流的渗透压更高的渗透压。 29.根据权利要求25-27中任一项所述的方法,其中所述抽取入口流具有比所述含水进料流的渗透压低的渗透压。 30.根据权利要求25-29中任一项所述的方法,其中所述含水进料流..包含悬浮的和/或乳化的不混溶相。 31.如权利要求25-30中任一项所述的方法,其特征在于,所述含水进料流中溶解离子的浓度为至少约60,000ppm。 32.根据权利要求25-31中任一项所述的方法,其中,在所述渗透膜的至少约90%的表面区域上,穿过所述渗透膜的跨膜净驱动力在约10%以内是均匀的。 33.根据权利要求25-32中任一项所述的方法,其中,在渗透膜的至少一个位置处,渗透膜第一侧的渗透压与渗透膜第二侧的渗透压之间存在差异。 膜小于约 45 巴。 申请日期/收到日期 2022-08-18 84 34.如权利要求25-33中任一项所述的方法,其特征在于,所述含水进料流和所述抽取入口流以逆流配置输送穿过所述渗透膜。 35.根据权利要求25-34中任一项所述的方法,其中所述含水进料流包含Nat Mg'、Ca'、Sr'、Ba'、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、硫酸氢根阴离子和/或溶解的二氧化硅。 36.如权利要求25-35中任一项所述的方法,其特征在于,所述提取入口流是第一提取入口流,所述渗透膜是第一渗透膜,所述提取产物流是第一提取产物流,并且所述方法还包括 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加水压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生渗透压低于第二渗透压的第二提取产物流 第二提取入口流和渗透压高于第一提取产物流的第二浓缩含水流; 其中:操作第二渗透膜使得: MD2,i c 7rF2,HPF2-PD2) n1F2,i 2 RD2,i+(PF2-PD2) 其中PF2是第一提取产物流入口处的水压至第二 渗透膜; mF2,i是在第一提取产物流到第二渗透膜的入口处的第一提取产物流的质量流速; 2rF2,,是在第一提取产物流到第二渗透膜的入口处的第一提取产物流的渗透压; PD2是第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的水压; mDzi 是在第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的第二抽取入口流的质量流速; 71:02,i 是第二个抽取入口流到第二个渗透膜的入口处的第二个抽取入口流的渗透压日期 Reçue/Date Received 2022-08-18 C2为约0.8至约1.2。 37.如权利要求25-36中任一项所述的方法,其特征在于,所述提取入口流是第一提取入口流,所述渗透膜是第一渗透膜,所述提取产物流是第一提取产物流,并且所述方法还包括 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 抽取入口流和渗透压高于第一抽取产物流的第二浓缩水流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜,使得以下两个比率彼此在约20%以内:质量流速比率 进入第二渗透膜的第二提取入口流的质量流速与进入第二渗透膜的第一提取产物流的质量流速,以及进入第二渗透膜的第一提取产物流的渗透压与 第二渗透膜入口压差与进入第二渗透膜的第二抽取入口流的渗透压和第二渗透膜入口压差之和的总和。 38.如权利要求25-37中任一项所述的方法,其特征在于,所述提取入口流是第一提取入口流,所述渗透膜是第一渗透膜,所述提取产物流是第一提取产物流,并且所述方法还包括 : Date Reçue/Date Received 2022-08-18 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 抽取入口流和渗透压高于第一抽取产物流的第二浓缩水流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜,使得在第一提取产物流进入第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力和 在穿过第二渗透膜的第二抽取入口流入口处的跨膜净驱动力彼此相差约10%以内。 39.如权利要求25-38中任一项所述的方法,其特征在于,所述提取入口流是第一提取入口流,所述渗透膜是第一渗透膜,所述提取产物流是第一提取产物流,并且所述方法还包括 将至少一部分第一提取产物流从第一渗透膜的第二侧输送穿过第二渗透膜的第一侧; 输送第二抽取入口流穿过第二渗透膜的第二侧; 向第二渗透膜的第一侧施加液压,使得水从第一提取产物流通过第二渗透膜输送到第二提取入口流,以产生具有比第二提取压力低的渗透压的第二提取产物流 抽取入口流和渗透压高于第一抽取产物流的第二浓缩水流; 引导第一提取产物流穿过第二渗透膜和/或第二提取入口流穿过第二渗透膜,使得第一提取产物流入口处的跨膜净驱动力日期 Reçue/Date Received 2022- 08-18到第二渗透膜和第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的跨膜净驱动力彼此相差至少约10%; 测量第一提取产物流和/或第二提取入口流的温度、压力、溶解物质浓度和流速中的至少一个; 改变第一提取产物流的流速和第二提取入口流的流速中的至少一个使得在第一提取产物流到第二渗透膜和跨膜网的入口处的跨膜净驱动力 第二抽取入口流到第二渗透膜的入口处的驱动力彼此相差约10%以内。 40.如权利要求25-39中任一项所述的方法,其特征在于,所述浓缩的含水流具有比所述含水进料流更高浓度的溶解离子。 41.根据权利要求36-40中任一项所述的方法,其中: (a)在所述第一渗透膜的至少约90%的表面区域上,穿过所述第一渗透膜的跨膜净驱动力在约10以内是均匀的 %,和/或(b)在第二渗透膜的至少约90%的表面区域上,穿过第二渗透膜的跨膜净驱动力在约10%以内是均匀的。 日期 Reçue/Date Received 2022-08-18
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