मल्टी-स्टेज फ़्लैश आसवन
| Water desalination
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मल्टी-स्टेज फ्लैश आसवन (एमएसएफ) एक जल अलवणीकरण प्रक्रिया है जो फ्लैश वाष्पीकरण द्वारा समुद्री जल के एक हिस्से को भाप में कई चरणों में आसवित करती है, जो अनिवार्य रूप से प्रतिधारा विनिमय होते हैं। वर्तमान एमएसएफ सुविधाओं में अधिकतम 30 चरण हो सकते हैं।[1] मल्टी-स्टेज फ्लैश डिस्टिलेशन संयंत्र दुनिया में सभी अलवणीकृत पानी का लगभग 26% उत्पादन करते हैं, लेकिन लगभग सभी नए अलवणीकरण संयंत्र वर्तमान में बहुत कम ऊर्जा खपत के कारण विपरीत परासरण का उपयोग करते हैं।[2]
सिद्धांत
संयंत्र में स्थानों की एक श्रृंखला होती है जिन्हें चरण कहा जाता है, प्रत्येक में एक उष्मा का आदान प्रदान करने वाला और एक संघनन संग्राहक होता है। अनुक्रम में एक ठंडा अंत और एक गर्म अंत होता है जबकि मध्यवर्ती चरणों में मध्यवर्ती तापमान होता है। स्टेज तापमान पर पानी के क्वथनांक के अनुरूप चरणों में अलग-अलग दबाव होते हैं। गर्म सिरे के बाद एक कंटेनर होता है जिसे ब्राइन हीटर कहा जाता है।
जब संयंत्र स्थिर अवस्था में काम कर रहा होता है, तो ठंडे इनलेट तापमान पर फ़ीड पानी चरणों में हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से प्रवाहित होता है, या पंप किया जाता है और गर्म हो जाता है। जब यह ब्राइन हीटर तक पहुंचता है तो इसका तापमान पहले से ही लगभग अधिकतम होता है। हीटर में अतिरिक्त ऊष्मा की मात्रा डाली जाती है। हीटर के बाद, पानी वाल्वों के माध्यम से वापस उन चरणों में प्रवाहित होता है जिनमें दबाव और तापमान हमेशा कम होता है। चूंकि यह चरणों के माध्यम से वापस बहता है, इसलिए पानी को इनलेट पानी से अलग करने के लिए नमकीन कहा जाता है। प्रत्येक चरण में, जैसे ही नमकीन पानी प्रवेश करता है, इसका तापमान चरण के दबाव पर क्वथनांक से ऊपर होता है, और नमकीन पानी का एक छोटा सा अंश भाप में उबलता है (चमकता है) जिससे संतुलन तक पहुंचने तक तापमान कम हो जाता है। परिणामी भाप हीट एक्सचेंजर में डाले गए पानी की तुलना में थोड़ी अधिक गर्म होती है। भाप ठंडी हो जाती है और हीट एक्सचेंजर ट्यूबों के खिलाफ संघनन होता है, जिससे पहले बताए अनुसार फ़ीड पानी गर्म हो जाता है।[3] उपयोग किए गए तापमान की सीमा के आधार पर, सभी चरणों में कुल वाष्पीकरण सिस्टम के माध्यम से बहने वाले पानी का लगभग 85% तक होता है। बढ़ते तापमान के साथ पैमाने के निर्माण और क्षरण की कठिनाइयां बढ़ रही हैं। 110-120°C अधिकतम प्रतीत होता है, हालाँकि पैमाने से बचने के लिए 70°C से नीचे तापमान की आवश्यकता हो सकती है।[4] फ़ीड पानी संघनित भाप की गुप्त गर्मी को दूर ले जाता है, जिससे मंच का तापमान कम बना रहता है। कक्ष में दबाव स्थिर रहता है क्योंकि जब नया गर्म नमकीन पानी चरण में प्रवेश करता है तो समान मात्रा में भाप बनती है और हीट एक्सचेंजर की ट्यूबों पर संघनित होने पर भाप को हटा दिया जाता है। संतुलन स्थिर है, क्योंकि यदि किसी बिंदु पर अधिक वाष्प बनता है, तो दबाव बढ़ जाता है और इससे वाष्पीकरण कम हो जाता है और संघनन बढ़ जाता है।
अंतिम चरण में नमकीन पानी और घनीभूत का तापमान इनलेट तापमान के करीब होता है। फिर नमकीन पानी और घनीभूत को निम्न दबाव से परिवेशी दबाव तक पंप किया जाता है। नमकीन पानी और कंडेनसेट में अभी भी थोड़ी मात्रा में गर्मी होती है जो उनके डिस्चार्ज होने पर सिस्टम से नष्ट हो जाती है। हीटर में डाली गई गर्मी इस नुकसान की भरपाई करती है।
ब्राइन हीटर में जोड़ी गई गर्मी आमतौर पर अलवणीकरण संयंत्र के साथ स्थित एक औद्योगिक प्रक्रिया से गर्म भाप के रूप में आती है। भाप को नमकीन पानी ले जाने वाली नलियों के विरुद्ध संघनित होने दिया जाता है (चरणों के समान)।
जो ऊर्जा वाष्पीकरण को संभव बनाती है वह हीटर से निकलते समय नमकीन पानी में मौजूद होती है। वाष्पीकरण को न्यूनतम दबाव और तापमान पर एक चरण के बजाय कई चरणों में होने देने का कारण यह है कि एक चरण में, फ़ीड पानी केवल इनलेट तापमान और हीटर के बीच एक मध्यवर्ती तापमान तक गर्म होगा, जबकि अधिकांश भाप संघनित नहीं होगी और मंच न्यूनतम दबाव और तापमान बनाए नहीं रखेगा।
ऐसे संयंत्र 23-27 kWh/m पर काम कर सकते हैं3 (लगभग 90 एमजे/एम3) आसुत जल।[5] चूँकि प्रक्रिया में प्रवेश करने वाला ठंडा खारा पानी खारे अपशिष्ट जल/आसुत जल के साथ प्रतिधारा विनिमय करता है, इसलिए बहिर्प्रवाह में अपेक्षाकृत कम ऊष्मा ऊर्जा निकलती है - अधिकांश ऊष्मा हीटर की ओर बहने वाले ठंडे खारे पानी द्वारा उठा ली जाती है और ऊर्जा का पुनर्चक्रण किया जाता है।
इसके अलावा, एमएसएफ आसवन संयंत्र, विशेष रूप से बड़े वाले, अक्सर सह-उत्पादन विन्यास में बिजली संयंत्रों के साथ जोड़े जाते हैं। बिजली संयंत्र से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग समुद्री जल को गर्म करने के लिए किया जाता है, साथ ही बिजली संयंत्र को शीतलता प्रदान की जाती है। इससे आवश्यक ऊर्जा आधे से दो-तिहाई तक कम हो जाती है, जो संयंत्र की अर्थव्यवस्था में भारी बदलाव लाती है, क्योंकि ऊर्जा एमएसएफ संयंत्रों की अब तक की सबसे बड़ी परिचालन लागत है। रिवर्स ऑस्मोसिस, एमएसएफ आसवन का मुख्य प्रतियोगी, को सस्ते निम्न-श्रेणी अपशिष्ट ताप के विपरीत समुद्री जल के अधिक पूर्व-उपचार और अधिक रखरखाव के साथ-साथ कार्य (बिजली, यांत्रिक शक्ति) के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।[6][7]
यह भी देखें
- वाष्पीकरणकर्ता (समुद्री)#फ्लैश डिस्टिलर
- [[बहु-प्रभाव आसवन]]
- बहु-प्रभाव आसवन
- विपरीत परासरण
- रिवर्स ऑस्मोसिस संयंत्र
- पुनर्योजी ताप एक्सचेंजर
संदर्भ
- ↑ "Multi-Stage Flash - an overview | ScienceDirect Topics".
- ↑ Ghaffour, Noreddine; Missimer, Thomas M.; Amy, Gary L. (January 2013). "Technical review evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability" (PDF). Desalination. 309: 197–207. doi:10.1016/j.desal.2012.10.015. hdl:10754/562573.
- ↑ Warsinger, David M.; Mistry, Karan H.; Nayar, Kishor G.; Chung, Hyung Won; Lienhard V, John H. (2015). "परिवर्तनशील तापमान अपशिष्ट ताप द्वारा संचालित अलवणीकरण की एन्ट्रॉपी पीढ़ी". Entropy. 17 (12): 7530–7566. Bibcode:2015Entrp..17.7530W. doi:10.3390/e17117530.
- ↑ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (2019-11-25). "अलवणीकरण नमकीन निपटान के तरीके और उपचार प्रौद्योगिकियाँ - एक समीक्षा". Science of the Total Environment. 693: 133545. Bibcode:2019ScTEn.693m3545P. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.351. ISSN 0048-9697. PMID 31374511. S2CID 199387639.
- ↑ "The Connection: Water and Energy Security". IAGS Energy Security. Retrieved 2008-12-11.
- ↑ "शोएबा अलवणीकरण संयंत्र". Water Technology. Retrieved 2006-11-13.
- ↑ Tennille Winter; D. J. Pannell & Laura McCann (2006-08-21). "The economics of desalination and its potential application in Australia, SEA Working Paper 01/02". University of Western Australia, Perth. Archived from the original on 2007-09-03. Retrieved 2006-11-13.
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बाहरी संबंध
- International Desalination Association
- Encyclopedia of Desalination and Water Resources
- Prospects of improving energy consumption of the multi-stage flash distillation process O. A. Hamed, G. M. Mustafa, K. BaMardouf and H. Al-Washmi. Saline Water Conversion Corporation, Saudi Arabia, 2015. Retrieved 21 May 2016.
