海洋资源化学14-02

1、第一章 海水淡化 1.1 引言（海水淡化的重要意义、历史发展与现状、主要方法）1.2 热法淡化工艺（蒸馏法）Thermal Processes 1.3 膜工艺 Membrane Processes1.4 海水淡化技术在其它领域中的应用l1.1 引言l一、海水淡化的重要意义l1.淡水存量太低l淡(化)水：溶解固体（盐）1000 mg/ll地球上的水：海水：94%，淡水：6%。l地球上的淡水：冰川：27%，地下水：72%，河流水库等地表水：1%l淡化：脱盐。自然的、连续的水循环的主要过程。 l2.海水淡化从根本上解决淡水缺乏问题,形成大产业l世界上缺水地区众多，中东地区，盐湖地区，濒海、海岛地区l

2、中国缺水严重，水资源量：2400立方/人，世界的1/4；l中国沿海地区缺水更严重，500立方/人，l其中大连、天津、青岛和上海，300立方/人l海水 “取之不尽、用之不竭”，淡化是水资源的增加，淡化水的成本已经达到5至7元/吨，自来水的价格体系不合理.l海水淡化产业 l3.海水淡化技术广泛地应用于其它领域，产生了巨大的经济和社会效益 4,4, 发展海水淡化产业是发展海水淡化产业是经济社会可持续发展经济社会可持续发展的迫切需求的迫切需求 “人口、资源、环境人口、资源、环境”, , 水是根本水是根本南水北调南水北调引黄济青引黄济青海水淡化是解决沿海地区淡水资源严重短缺的海水淡化是解决沿海地区淡水资

3、源严重短缺的根本根本措施措施. .海水是海洋第一资源海水是海洋第一资源, ,是实施是实施海洋强国战略海洋强国战略的关键的关键5,5,国家高度重视海水淡化技术进步与产业发展国家高度重视海水淡化技术进步与产业发展l20052005年年, ,海水利用专项规划海水利用专项规划( (发改委、海洋局和财政部发改委、海洋局和财政部) )l20122012年年, ,国家连续出台了四个密切相关的文件：国家连续出台了四个密切相关的文件：国务院办公厅关于加快发展海水淡化产业的意见国务院办公厅关于加快发展海水淡化产业的意见关于促进海水淡化产业发展的意见关于促进海水淡化产业发展的意见（国家海洋局）（国家海洋局） 海水淡

4、化科技发展海水淡化科技发展“十二五十二五”专项规划专项规划（科技部）（科技部）海水淡化产业发展海水淡化产业发展“十二五十二五”规划规划（国家发展改革委）（国家发展改革委） 3,3,沿海地区高度重视海水淡化与综合利用沿海地区高度重视海水淡化与综合利用l近年来，国家密集批复并加速实施了辽宁沿海、山东半岛、近年来，国家密集批复并加速实施了辽宁沿海、山东半岛、江苏沿海、浙江沿海、舟山地区、海峡西岸、广西北部湾江苏沿海、浙江沿海、舟山地区、海峡西岸、广西北部湾等一系列沿海地区发展规划。等一系列沿海地区发展规划。l无论是沿海区域规划还是产业振兴规划，都将海水淡化与无论是沿海区域规划还是产业振兴规划，都将海

5、水淡化与综合利用产业作为重要的战略性新兴产业加以优先布局安综合利用产业作为重要的战略性新兴产业加以优先布局安排。陆续出台了发展海水综合利用的规划或指导意见排。陆续出台了发展海水综合利用的规划或指导意见: : l辽宁省海水利用专项规划（辽宁省海水利用专项规划（2009-20202009-2020），2009.12.2009.12.l大连市海水利用规划（大连市海水利用规划（2008-20202008-2020），2008.8.30.2008.8.30.l河北省海水利用中长期规划河北省海水利用中长期规划，2009.12. 2009.12. l天津市海水淡化产业发展规划天津市海水淡化产业发展规划,20

6、06.8.,2006.8.l山东省人民政府关于加强海水利用工作的意见山东省人民政府关于加强海水利用工作的意见，2007.4.29.2007.4.29.l青岛市海水淡化产业发展规划青岛市海水淡化产业发展规划,2006.1.18.,2006.1.18.l江苏省海水利用专项规划江苏省海水利用专项规划，2011.2.12.2011.2.12.l浙江省海水利用发展规划浙江省海水利用发展规划，2006200620202020，2006. 2006. l舟山市海水淡化和综合利用发展规划舟山市海水淡化和综合利用发展规划，2004.2004.l厦门市海水综合利用规划厦门市海水综合利用规划，2007.10 .20

7、07.10 .l广东省海水综合利用规划广东省海水综合利用规划，2011.2011.l广西海水综合利用规划广西海水综合利用规划，2010.102010.106, 山东高度重视海水淡化与综合利用山东高度重视海水淡化与综合利用l黄河三角洲高效生态经济区发展规划黄河三角洲高效生态经济区发展规划特别强调：特别强调： “支持延伸石油化工产支持延伸石油化工产业链，综合利用海水、卤水和岩盐资源，推进海水梯级利用、油盐化工产品业链，综合利用海水、卤水和岩盐资源，推进海水梯级利用、油盐化工产品接续利用等重大循环经济项目建设接续利用等重大循环经济项目建设”；“培育培育、海水综合利用海水综合利用等海洋高等海洋高技术产

8、业技术产业”；“建设以建设以、盐化工为特色的新材料产业基地、盐化工为特色的新材料产业基地”；“大力推大力推进进海水直接利用海水直接利用，适度发展海水淡化，适度发展海水淡化”。l山东半岛蓝色经济区发展规划山东半岛蓝色经济区发展规划指出：指出：“实施海水淡化、海水循环冷却、实施海水淡化、海水循环冷却、海水化学资源提取等开发利用工程海水化学资源提取等开发利用工程”；“增加资金投入，加大海水资增加资金投入，加大海水资源、源、等开发利用技术研发力度，提高海洋资源综合利用效率等开发利用技术研发力度，提高海洋资源综合利用效率”； “加快加快建设青岛、烟台、潍坊、威海等海洋新材料产业基地，重点开发生产海水淡建

9、设青岛、烟台、潍坊、威海等海洋新材料产业基地，重点开发生产海水淡化新材料等新产品化新材料等新产品”；“加强与中盐总公司等央企合作，推进盐化工一体化加强与中盐总公司等央企合作，推进盐化工一体化示范工程，推进海水淡化示范工程，推进海水淡化浓缩浓缩机械压缩制盐机械压缩制盐苦卤化工一体化循环经济苦卤化工一体化循环经济发展模式，建设全国重要的新型海洋化工基地发展模式，建设全国重要的新型海洋化工基地”。 n7 7历史发展：历史发展：n1919世纪末，英国，船用海水淡化器（蒸馏法）世纪末，英国，船用海水淡化器（蒸馏法）n18981898年，俄罗斯，多效蒸发海水淡化（年，俄罗斯，多效蒸发海水淡化（123012

10、30吨吨/ /天）天）n二次世界大战，海水淡化大发展，以蒸馏法为主二次世界大战，海水淡化大发展，以蒸馏法为主n19541954年，电渗析海水淡化装置问世年，电渗析海水淡化装置问世n19571957年，闪急蒸馏法揭开了海水淡化发展历史上的新一页，标志着海年，闪急蒸馏法揭开了海水淡化发展历史上的新一页，标志着海水淡化进入大规模实际应用新阶段。水淡化进入大规模实际应用新阶段。n19601960年，反渗透法海水淡化装置问世年，反渗透法海水淡化装置问世 近几十年来，新的海水淡化工艺没有再出现，但是，由于其它学近几十年来，新的海水淡化工艺没有再出现，但是，由于其它学科的发展，使海水淡化成本大大降低，技术水

11、平不断提升。科的发展，使海水淡化成本大大降低，技术水平不断提升。 8 8、现状、现状l海水淡化技术与产业发展已经很成熟海水淡化技术与产业发展已经很成熟l20132013年年, ,全世界海水淡化产水约全世界海水淡化产水约80008000万立方米万立方米/ /天，中国约天，中国约9090万立万立方米方米/ /天天l但是我国海水淡化但是我国海水淡化工程技术工程技术及及关键装备关键装备主要从国外引进。（主要从国外引进。（90%90%）l工程公司：工程公司：IDEIDE，斗山，斗山，SidemSidem，HyfluxHyflux（凯发），威立雅，等（凯发），威立雅，等l关键装备公司：关键装备公司：l膜：

12、膜：DOWDOW（陶氏）、海德能、东丽、（陶氏）、海德能、东丽、KOCHKOCH、NanoH2ONanoH2Ol能量回收装置：能量回收装置：ERIERI（PX330PX330、PX400PX400），），Flowserve-CalderFlowserve-Calderl高压泵：高压泵：KSBKSB（德国），市场占有率最高，效率（德国），市场占有率最高，效率86%86%，80-83%80-83% 格兰富（丹麦）格兰富（丹麦）l国内：国内： l膜：膜： 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-St

13、age Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Mu

14、lti-Stage Flash Distillation， MSF） 例1, Location：Fujairah, UAE; Operational Date：April 2003MSF Capacity：295,100 m3/d; RO Capacity：170,000 m3/d l 例2，Taweelah Desalination Facility; Location:Abu Dhabi, UAE Capacity (m3/d): MSF:1,120,000; MED:239,680;SWRO:227,100 l二、海水淡化主要方法l淡化方法分为两大类：淡化方法分为两大类：l蒸馏法蒸馏法

15、多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏、多效蒸馏、蒸汽压缩蒸馏、多效蒸馏、蒸汽压缩蒸馏l膜法膜法 反渗透反渗透、电渗析、电渗析l海水淡化的技术关键海水淡化的技术关键 先进材料与系统集成先进材料与系统集成: :l1 1），海水淡化装备接触海水），海水淡化装备接触海水强腐蚀性介质，制造装强腐蚀性介质，制造装备的材料必须耐腐蚀，换热器，高压泵，输送管道等。备的材料必须耐腐蚀，换热器，高压泵，输送管道等。l2 2），膜技术的核心），膜技术的核心膜材料的分离性能（通量，选择膜材料的分离性能（通量，选择性）与使用寿命。高分子材料科学的发展是基础。性）与使用寿命。高分子材料科学的发展是基础。l3 3），系统集成，大工业，

16、长期安全运行。），系统集成，大工业，长期安全运行。 1.2 热法淡化工艺（蒸馏法）Thermal Processes 技术关键：阻垢与防腐技术关键：阻垢与防腐l锅垢的主要组成：锅垢的主要组成：CaCOCaCO3 3 与与Mg(OH)Mg(OH)2 2 （软垢），（软垢），CaSOCaSO4 4（硬（硬垢）垢）l锅垢的生成：锅垢的生成：5050o oC C， CaCOCaCO3 3 ；8585 o oC C，Mg(OH)Mg(OH)2 2 ；100100 o oC C，CaSOCaSO4 4l防腐蚀：海水和浓盐水介质（强腐蚀介质），防腐蚀：海水和浓盐水介质（强腐蚀介质），腐蚀与防腐蚀与防护技术（

17、科学）护技术（科学）选择合适的淡化设备材料，海水原料预选择合适的淡化设备材料，海水原料预处理处理l由于是处理较高温度的海水，腐蚀性很强，所以对设备材由于是处理较高温度的海水，腐蚀性很强，所以对设备材料要求很高，主要部件由钛材或其合金生产。所以，海水料要求很高，主要部件由钛材或其合金生产。所以，海水淡化设备的初期投资很高。淡化设备的初期投资很高。l三三、海水淡化海水淡化 1 1 、概述、概述 2 2 、热法海水淡化、热法海水淡化 3 3 、热法海水淡化、热法海水淡化 4 、发展建议、发展建议 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） l

18、三三、海水淡化海水淡化 1 1 、概述、概述 2 2 、热法海水淡化、热法海水淡化 3 3 、热法海水淡化、热法海水淡化 4 、发展建议、发展建议 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏法的主要优点多级闪急蒸馏法的主要优点不在加热面上蒸发，减少了结垢的危害，设备较简单，操作不在加热面上蒸发，减少了结垢的危害，设备较简单，操作方便方便, ,运行可靠，低温热源容易获得等等；运行可靠，低温热源容易获得等等；因此，特别适合于大规模生产，最大日产可以达到近因此，特别适合于大规模生产，最大日产可以达到近2020万万吨，目前运转的单

19、套设备主要产能在吨，目前运转的单套设备主要产能在4,0004,000至至57,00057,000立方每立方每天，通常将多套装置安装在一起，形成日产数十万吨淡水的天，通常将多套装置安装在一起，形成日产数十万吨淡水的大型海水淡化厂。大型海水淡化厂。所以，是目前应用最广、规模最大（所以，是目前应用最广、规模最大（44%44%）的淡化方法。）的淡化方法。l多效蒸馏（多效蒸馏（Multiple Effect DistillationMultiple Effect Distillation）l将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高

20、热能的利用率。利用，从而提高热能的利用率。l( (造水比造水比: :一立方米蒸汽产生淡水的数量一立方米蒸汽产生淡水的数量, ,通常通常1010立方米左立方米左右右) )l低温多效海水淡化低温多效海水淡化 (LT-MED)(LT-MED) 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 多级闪急蒸馏多级闪急蒸馏 （Multi-Stage Flash Distillation， MSF） 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，青岛国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，青岛华欧公司，华欧公司，3000 m3/日低温多效海水淡化装置日低温多效海水淡化装置Multi-Effect Distillation (MED) Facilitie