[0003] 本发明涉及一种并入正向渗透的卤水开采工艺。

[0004] 对于较大的生产商而言，自己生产原料可能是比从供应商购买原料的更经济的选择。例如，含氯化学品的生产商在其产品的生产中使用大量的氯。自身生产这种原料不仅可以节省成本，而且还可以最大程度地减少或消除可能由运输这类材料所产生的问题。

[0005] 氯通常可以通过在水中包含大量氯的溶液例如氯化钠水溶液的电解而产生。在一些情况下，想要自己生产氯的制造商可以购买氯化钠，用其产生溶液，然后使产生的溶液经受电解以产生氯。与购买一种原料来生产另一种原料相反，许多生产商，特别是那些具有很大氯需求的生产商可能利用卤水开采从通常可以位于地表下方数百至数千英尺的盐矿床来产生盐溶液或卤水。

[0006] 然而，卤水开采不是没有它自己的成本和挑战。对于生产商而言，为了使效率最大化，用于生产下游产物的工厂的位置理想是不仅紧邻待开采的矿床，而且紧邻能够提供大量所需的水的水源例如井、河流、湖泊或海洋等。即使位置是这样的，在水短缺或干旱的时候，可利用的水量仍可能达不到维持卤水矿的操作所需的水量。

[0007] 即使可以从天然水源获得所需的水量，这样的水不总是没有对卤水开采或下游工艺设备和/或产量有害的污染物。因此，可能需要纯化步骤以最大程度地减少可能会由使用非纯化水所产生的损害。即使如此，所需的纯度可能难以在来自天然资源的水中获得。对设备的损害还可以随着来自产出液的盐结晶的沉淀而发生。必须小心地平衡从矿井提取最大量的盐的期望，且同时避免清洗由于这样的沉淀而已经结垢或堵塞的设备的成本。

[0008] 最后，卤水开采还需要将一个或多个钻孔钻至盐矿床。钻取每个钻孔可能耗费数千万美元，并且能够施加注射注入流体和抽出饱和溶液所需要的压力的泵并不便宜。因此，虽然增加钻孔的数量和/或增加钻孔直径可以增加提供至矿井的水量和从矿井抽出的卤水量，但是钻孔的数量和其直径以及使水和溶液移动至其内外所需的设备可以理想地保持最小值。

[0009] 因此，存在对其中效率被最大化且不损坏开采设备或下游工艺设备的卤水开采工艺的需求。如果这样的工艺允许使用替代的水源和/或降低对天然资源的依赖性，那么它们将为本领域提供额外的优点。

[0022] 本说明书提供了某些定义和方法以更好地定义本发明并指导本领域一般技术人员实施本发明。提供或不提供特定术语或短语的定义不意味着暗示具有任何特定的重要性或缺乏所述重要性。相反地，且除非另有说明，否则可以根据相关领域的一般技术人员的常规用法来理解术语。

[0023] 如本文所用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区分一个要素与另一个要素。此外，术语“一(a)”和“一(an)”并不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所提到的项目，并且除非另外指出，否则术语“前面”、“背面”、“底部”和/或“顶部”仅用于描述的便利性，并且无意将所描述的部分限于任一位置或空间定向。

[0024] 如果揭示了范围，那么针对相同组分或特性的所有范围的端点包括在内并且可独立组合(例如，“高达27重量％，或更确切地说，5重量％至20重量％”的范围包括“5重量％至27重量％”的范围的端点和所有中间值等)。如本文所使用，转化百分比(％)意在指示反应器中反应物的摩尔或质量流的变化与进入流的比率，而选择性百分比(％)意指反应器中产物的摩尔流速的变化与反应物的摩尔流速变化的比率。

[0025] 如本文所使用，短语“正向渗透单元”意指用于实施正向渗透工艺的设备的集合，包括至少一个正向渗透膜且任选地进一步包括用于实施将在提供给所述正向渗透膜之前或之后对汲取溶液或原料溶液进行的任何处理的设备、测量装置(例如，用于测量流速、压力、温度、pH、电导率等)、泵、槽以及用于内部或外部互连的管道。正向渗透单元的任何或全部可控元件可以由可编程逻辑控制器(“PLC”)控制，且如果使用，则PLC可以被视为正向渗透单元的部分。短语“正向渗透膜”意图表示正向渗透单元内的每一个膜。短语“卤水开采工艺流”意指用于或附随于卤水开采工艺的任何工艺流，且可以包括例如用过的阳极电解液流，例如可以从膜电解工艺槽或隔膜电解槽排出的其中氯化钠浓度低于饱和程度的卤水流或需要在提供至正向渗透单元前进行一些处理(例如去除可能导致在工艺设备内结垢的有机物或化合物)的卤水流。

[0026] 本发明提供了一种卤水开采工艺，其中来自或附随于卤水开采工艺的至少一种工艺流的至少一部分被提供给至少一个正向渗透单元。工艺流可以被用作汲取溶液，在此情况下，受关注的盐以及在一些实施方案中一种或多种污染物的浓度在如此处理的工艺流中可以降低，因此使得该物流更适用于引入或再引入矿井中或用于下游工艺。也就是说，正向渗透膜通常可以排斥原料溶液中存在的许多或部分污染物，同时允许水通过，且因此离开正向渗透单元的原料溶液中的杂质浓度可以增加，而随着洁净的水进入汲取溶液，其中的杂质和污染物的浓度将变得更稀释。

[0027] 因为汲取溶液中的盐浓度降低，所以其适用于经由再引入矿井中而吸收额外量的受关注的盐。因为经过这样处理的生产流中的许多污染物的浓度已经由生产流的稀释而降低，生产流在下游工艺中变得更可用。另外，鉴于将受污染的水馈入卤水矿将产生受污染的卤水且因而产生受污染的生产流，使用更洁净的水产生更洁净的生产流。在一些实施方案中，可以将处理流再引入正向渗透单元中或作为汲取流引入其它正向渗透单元中，而在这样的实施方案中，原料溶液可以包含来自其它工艺的物流。在这样的实施方案中，汲取流可以有效地用于从用过的工艺流回收水，从而降低对天然资源的依赖性。

[0028] 在卤水开采工艺中使用正向渗透相比于其它纯化技术是有利的，因为其在设施成本方面可以比例如反渗透需要更少的支出。而且，一些纯化技术包括反渗透可能需要应用高压，这继而需要使用昂贵的泵和其它设备来应用和调节它。在一些实施方案中，还可以通过在工艺中再利用通过正向渗透处理的工艺流而降低对天然资源的依赖性。

[0029] 尽管可以提供这些优点，但是通常还没有与卤水开采工艺一同提供正向渗透。相反地，已经利用蒸发或盐溶解来再浓缩用于常规正向渗透工艺中的汲取溶液，这大概是因为本领域的一般技术人员没有考虑过将卤水矿用于此目的，或可能因为只为了这个目的而提供卤水矿被认为成本太高。类似地，常规卤水开采工艺通常没有在其中并入纯化工艺，因为卤水开采领域的一般技术人员不愿意增加已然昂贵的工艺的成本。此外，在本文的公开内容之前，还没有已知的方法将正向渗透与卤水开采结合在一起以满足卤水矿的生产能力，同时还使其适应于任何纯化方法，更不用说正向渗透。已出乎意料地发现，正向渗透工艺可以结合卤水开采工艺来提供，这不仅具有成本效益，而且使得卤水开采的生产要求得以满足。

[0030] 图1示意地示出了可以将正向渗透步骤并入其中的卤水矿的一个实施例。在卤水矿100中，将钻孔钻至待开采的盐矿床108或其接近处，并且提供通过其中的套管102。可以将水泥(未示出)泵送到套管102的周围以密封土钻孔的壁部与套管102之间的环形空间。可以提供在外罩112内的注入井口(未示出)提供进入套管102的入口以及连接点。套管102内提供了内管104，这提供套管102的内表面与内管104的外表面之间的环形空间106。环形空间106充当注入导管，而内管104充当供来自矿井的生产流使用的导管。

[0031] 在操作中，经由环形空间106将注入流114引入矿井中。可以使用任何水性流体，且本领域的一般技术人员熟悉很多。示例性注入流体可以来自天然来源或合成过程，且因此可以包括咸水或淡水，以及来自相同或不同的化学过程的水性工艺流，例如用过的工艺流、废物流、副产物流等。

[0032] 注入流从环形空间106流入盐矿床108中并形成具有溶解于其中的一定浓度的盐的卤水。该卤水的生产流然后经由内管104抽出且可以经由导管116提供至一个或多个下游工艺。

[0033] 卤水矿的特定构造并不是关键，且卤水开采领域的一般技术人员熟悉所用的有关设备和技术，且在本工艺中可以使用呈任何构造的这些中的任一个。例如，虽然图1中示出了单个钻孔，但可以使用多个钻孔，例如，可以提供用于注入水溶液的一个或多个导管，并提供用于抽出卤水的一个或多个不同的导管。或者，可以钻取较大直径的钻孔，并在同一井眼内提供两个不同的导管。在其它实施方案中，可以提供同心穿过单一钻孔的三个或更多个管道，以允许分开注入例如另外的溶剂、矿井处理剂、流体覆层等至矿床108中或其顶部。由于与提供每个钻孔相关的费用可能很大，因此其中仅利用单个钻孔的构造可以是优选的，且其中注入导管是由套管102和内管104提供的环形空间的那些构造可以是特别优选的。

[0034] 相反地，在本工艺中只需要将卤水开采工艺中所用的或附随的至少一种物流的至少一部分提供给至少一个正向渗透单元。即，可以将例如注入流或生产流或两者的至少一部分提供至正向渗透单元。此外，在其中生产流的至少一部分被正向渗透单元处理的那些实施方案中，可以将其再引入矿井中，从而变成注入流的至少一部分。或者，在其它实施方案中，可以将生产流的处理部分提供至下游工艺。换言之，只是为了方便和简单起见，本文中的工艺流的分类是由其提供至正向渗透单元的时间点而不是其之后将如何使用来定义。如本领域的一般技术人员所理解，随着工艺的进行，工艺流的一部分可以被用作注入流、作为生产流回收、提供至下游工艺和/或作为注入流再引入卤水矿中或其任何组合。

[0035] 正向渗透单元包括至少一个理想为半渗透的膜，其具有汲取侧和进给侧。在操作中，使原料流接触膜的进给侧，并且使理想地具有高于原料溶液的渗透压的汲取流接触膜的汲取侧。尽管可以使汲取溶液与原料溶液的流动相对于彼此为并流或对流，但通常，当原料流通过进给侧时，汲取溶液在膜的渗透侧上循环，所以汲取溶液与原料溶液的流动的关系更复杂。

[0036] 然而，无论原料和汲取溶液的流动的关系如何，只要膜的汲取侧上的渗透压(通常可以由汲取流提供)高于膜的进给侧上的渗透压，水就将通过膜从进给侧扩散到汲取侧，从而稀释汲取流。换句话说，汲取溶液由此使得水从原料流穿过所述膜，而所述膜排斥其中存在的许多杂质或污染物。有利的是，不需要施加额外的压力，且因此相对于需要施加额外压力的纯化技术例如反渗透节省了大量成本。

[0037] 为了根据这种稀释维持渗透压差，通常可以在使用期间再浓缩或另外补充汲取溶液。在常规的正向渗透工艺中，经由将购买的固体盐混合于其中或通过蒸发技术来再浓缩汲取溶液。实际上，这样的常规再浓缩方法通常可能消耗操作正向渗透单元所需的能量的大部分。经由引入现有的卤水矿中来再浓缩汲取溶液不仅可以更方便，而且不需要增加关于蒸发设备的大量资本成本和/或在原料和所需能量方面的操作成本。

[0038] 将正向渗透工艺并入卤水开采工艺中允许使用或考虑使用来自各种来源的水，其在没有正向渗透工艺的情况下由于污染物水平将不会被视为可接受的替代物。从这些替代性来源(例如来自其它工艺的用过的工艺流、海水等)获取水提供了处理替代物的灵活性，所述替代物可以使得卤水开采工艺适用于其中可能发生水短缺的环境。

[0039] 在正向渗透单元中可以使用任何合适的膜，并且可以使用多于一个膜和不同合适的膜的组合。本领域的一般技术人员了解许多膜，包括例如那些购自 Eastman Chemical Company、The Dow Chemical Company和Hydration Technology Innovations(“HTI”)的膜。具体地说，由于用于正向渗透的膜通常可以类似于那些用于反渗透的膜，因此还可以使用已知适用于反渗透工艺的膜。选择适当的膜通常可以涉及选择这样的膜，其排斥至少受关注的盐以及各种有机和/或无机污染物，即阻止从所述膜的进给侧穿透到汲取侧。

[0040] 合适的膜可以进一步以任何构造来提供。即，所用的膜可以是管状的、中空纤维、平坦的或螺旋缠绕的，且如果是平坦的，则可以作为个别膜在所述单元内提供，或可以连接在一起(具有或不具有外壳)，即多个膜可以作为匣盒提供。所述膜可以根据需要进行或不进行加强。平板膜可以具有任何适合的大小和形状，即：可以是矩形、圆形、半圆形等。如果利用具有活性表面的膜，则使其活性表面理想地定向成被原料流接触。

[0041] 如果使用多个膜，则可以提供穿过其中的流动通道以将原料溶液或汲取溶液分配至所述膜，理想的方式是使得正向渗透单元的进口与出口之间的压力下降减至最低，即减至小于200psi、或150psi、或100psi、或50psi、或甚至小于25psi。流动通道还可以用于对所述膜提供支撑。还提供了适合的单一或多个进口和出口。在理想地使用螺旋缠绕膜的那些实施方案中，可以将汲取流引入中心进口管中，且随后经由提供于该中心进口管中的孔提供至在膜层之间提供的流动通道中。此外，如果要使用多个膜，它们不需要是相同的类型-即，可以使用平坦膜和螺旋缠绕膜的组合、可以使用不同大小的组合或具有不同的通过每单位面积膜的特定水流速率(称为流通率)的膜的组合等。

[0042] 与卤水开采工艺的具体细节一样，正向渗透单元的特定特征和操作参数不是关键的，且可以使用任何数量的呈任何构造的正向渗透单元，其包括呈任何构造的任何数量和/或类型的膜。正向渗透领域的一般技术人员很清楚他们在设置和操作正向渗透设备方面可以利用的选项以及如何从这些选项中进行选择而无需过度实验。相反地，预期本发明的益处将通过将来自卤水开采流的至少一种物流的至少一部分提供给至少一个正向渗透单元而看到。如上所述，这样做将允许使用原本可能未达到用于卤水开采或下游工艺的最佳纯度的水源。另外，与常规的再浓缩方法相比，使用卤水矿来再浓缩正向渗透汲取溶液可以提供方便的和成本有效的再浓缩方法。

[0043] 尽管前面有所提及，且根据与新的卤水开采设备或修改现有的卤水开采设备有关的资本和安装成本，特定的正向渗透单元、膜、其构造和其操作参数可以理想地至少部分基于卤水矿的输入和输出要求来选择，而不是相反。也就是说，卤水矿中提供的每个钻孔具有至少部分由其内径决定的流量。具有相对小的内径的钻孔可以能够容纳20吨/小时的流速，但需要较低的初始资本和操作成本支出，而被视为与其有关的大钻孔可以能够容纳5000吨/小时的流速，但也需要更高的资本和操作成本支出。虽然正向渗透单元和/或膜并不便宜，但它们比钻取新的或修改现有的钻孔便宜。因此，可以理想地选择正向渗透工艺设备、配置和参数以提供和/或调节进入和来自卤水矿的流速和/或盐浓度，而不是安装或修改现有的卤水开采设备以将某种流量和浓度提供至正向渗透单元。

[0044] 正向渗透领域的一般技术人员能够在无需过度实验下确定和/或操控正向渗透单元和膜的数量、类型、构造和处理参数以适应现有的或预期的卤水开采操作。在图2-4中，申请人已基于假定的示例性卤水开采输入和输出要求提供了一些替代性安装，但这些绝不代表在本发明范围内的卤水开采/正向渗透配置。

[0045] 图2示出了可以并入卤水开采工艺中的一种示例性正向渗透步骤。如所示出，正向渗透工艺200使用正向渗透单元202，其具有相对于来源(未示出)操作性安置的原料流进口204以及原料流出口206。还提供了汲取流进口208和出口214，且它们相对于正向渗透单元
202和卤水矿203可操作地安置。还提供了导管205，并且其可以用于将来自卤水矿203的生产流216的至少一部分提供至下游工艺(未示出)，例如氯碱工艺。

[0046] 正向渗透单元202理想地包括至少一个正向渗透膜，且理想地包括多于一个膜，其经过配置以便原料流和汲取流被并联提供至所述膜。例如，正向渗透单元202可以理想地包括大于10个、或大于50个、或大于100个、或大于500个、大于1000个、大于10,000个、大于20,000个或大于50,000个膜。所述膜可以是平坦的，或可以优选以螺旋缠绕构造(未示出)来提供。

[0047] 在工艺200的操作中，将水性原料流提供至正向渗透单元202的呈平行配置的多个膜，即：正向渗透单元202包括多个进口(未示出)以将原料流的一部分提供至每个膜，从而使它们在进给侧的进口流中都经历相同的盐或杂质浓度。通过导管208提供汲取流并以类似方式将该汲取流的至少一部分提供至正向渗透单元202内的多个进口(未示出)，即：使得汲取流也被并联提供至正向渗透单元202内的膜，从而使它们在汲取侧的进口流中都经历相同的盐浓度。

[0048] 经由导管204提供的原料流可以是任何水性流，其渗透压比通过导管208提供的汲取流所提供的渗透压低。就示例性目的而言，工艺200预期使用海水。海水通常可以具有大于1％或大于2％或大于3％的氯化钠浓度。通常，且虽然也不重要，海水可以具有约3.5％的盐浓度。

[0049] 通过导管208提供的汲取流将包含受关注的盐例如氯化钠，其浓度通常大于原料流的盐浓度，以便渗透压差将允许水从原料流扩散至汲取流中。由导管208提供的氯化钠的浓度可以例如通常大于10％、或大于15％、或大于20％或甚至大于约25％(以重量计)。在一些实施方案中，由导管208提供的汲取流内的氯化钠的浓度可以是25.5重量％。

[0050] 在正向渗透单元202内，原料溶液接触正向渗透膜的进给侧，而汲取流接触正向渗透膜的汲取侧。结果，水从原料流被汲取至汲取流中，而原料流中的任何杂质可以被所述膜排斥。因此，经由出口206离开正向渗透单元202的原料流中的盐浓度将大于原料流在经由进口204进入正向渗透单元202时其中的浓度。通常，离开的原料流内的氯化钠的浓度将大于3.5％、或大于3.6％、或大于3.7％、或大于3.8％、或大于3.9％或大于4％。在工艺200的一些实施方案中，经由出口206离开正向渗透单元202的原料流内的氯化钠的浓度可以为4.1％。

[0051] 类似地，经由出口214离开正向渗透单元202的汲取流中的盐浓度将小于汲取流在进入正向渗透单元202时其中的盐浓度。因此，离开的汲取流中的盐浓度可以小于25％、或小于24％、或小于23％或小于22％、或小于20％或小于18％、或小于14％或小于10％。在工艺200的一些实施方案中，经由出口206离开正向渗透单元202的汲取流内的氯化钠的浓度可以为17.5％。

[0052] 就工艺200的目的而言，由导管208提供的汲取流流速可以在广泛范围内变化，这取决于由正向渗透单元服务的特定卤水矿构造，并且具体地说可以取决于特定卤水矿的可利用钻孔和大小。汲取流流速还可以理想地取决于下游工艺对由矿井产生的工艺流的需求。

[0053] 例如，如果卤水矿具有10个容量为13.8吨/小时(t/h)的钻孔且卤水至下游工艺(例如，物流205)的期望生产流速为50t/h，则物流208至正向渗透单元202的期望流速将为88t/h。另一方面，如果卤水矿具有2个容量为3450t/h的钻孔且卤水经由管线205进入下游工艺的期望生产流速为2,500t/h，则进入单元202的流速将为4395t/h。

[0054] 当汲取流从正向渗透单元202内的原料流汲取水时，其水含量(且理想地，流速)可以在正向渗透单元202内增加，这使得经由出口214离开的流速大于进入正向渗透单元202的汲取流208的流速。水含量/流速的这种增加可以有利地用于提供所需的或充足的流量至卤水矿203和通过管线205进料的下游工艺。

[0055] 例如，在物流205理想地具有50t/h的流速以及25％的盐含量或37.5t/h的水含量，且进入正向渗透单元202的流速为88t/h的情况下，进入卤水矿203的流速将为125t/h且具有17.5％的盐浓度或103t/h的水含量(取决于膜的流通率和大小)。

[0056] 在物流205需要2500t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其经由管线208流入正向渗透单元202时的4395t/h和25％的盐含量增加至当其经由管线214离开正向渗透单元202时的6270t/h的流速和17.5％的盐含量。

[0057] 就工艺200的目的而言，所提供的通过导管204的原料流的流速将在汲取流离开正向渗透单元时供应所需量的水至汲取流中，以适应卤水矿203和经由管线205进料的下游工艺的要求。因为原料流的水含量减少，所以其流速可以降低。

[0058] 例如，在要求物流205具有50t/h的流速和25％盐含量的情况下，原料流的流速将从其经由管线204流入正向渗透单元202时的264t/h和3.5％的盐含量降低至当其经由管线206离开正向渗透单元202时的226t/h的流速和4.1％的盐含量。在要求物流205具有2500t/h的流速和25％盐含量的情况下，原料流的流速将从其经由管线204流入正向渗透单元202时的13184t/h和3.5％的盐含量降低至当其经由管线206离开正向渗透单元202时的
11309t/h的流速和4.1％的盐含量。管线206可以根据需要将离开的原料流提供至其它工艺，或可以适当地处置原料流。

[0059] 在工艺200中，将离开正向渗透单元202的汲取流“纯净地”引入卤水矿203，即不添加一种或多种其它水性补充流。工艺200的这些实施方案因此可用于降低水性注入流对外部来源的依赖性。在图2未示出的其它实施方案中，处理过的汲取溶液可以增加有来自任何其它来源(包括天然资源、其它或相同的化学工艺等)的水性流。

[0060] 当现有卤水矿的注入量没有受到特定限制时(即，当卤水矿具有大的或容易扩增的容量时)，使用如图2所示或类似于图2的正向渗透构造可以证明是特别有益的。当存在相对于接收由操作工艺200所产生的用过的原料流的矿井可操作安置的使用位置或适合的处理位置时，使用图2中所示的构造也是最有利的。图2还代表了其中针对正向渗透单元和膜的初始资本成本被减至最小的构造。

[0061] 图3示出了另一种示例性工艺。如所示出，正向渗透工艺300使用多个正向渗透单元302、312、322、332和342。因此，工艺300与工艺200的不同之处在于使用多个正向渗透单元。工艺300还示出了串联提供至多个正向渗透单元的原料流和汲取流，原料流首先接触正向渗透单元342，而汲取流首先接触正向渗透单元302，即原料溶液和汲取溶液至正向渗透单元的流动是对流。

[0062] 在工艺300的操作中，将水性原料流提供至正向渗透单元342。经由导管304提供的原料流可以是任何水性流，其渗透压比汲取流在被提供至正向渗透单元342时所提供的渗透压低。就示例性目的而言，工艺300预期使用盐浓度为3.5％的海水作为原料流。

[0063] 将包含来自卤水矿303的生产流316的至少一部分308的汲取流提供至正向渗透单元302。该汲取流将包含受关注的盐例如氯化钠，其浓度通常大于正向渗透单元302内的汲取流中的盐浓度，以便渗透压差将允许水从原料流扩散至汲取流中。汲取流内的氯化钠的浓度可以例如通常大于10％、或大于15％、或大于20％或甚至大于约25％。在工艺300中，预期汲取流内的氯化钠的浓度为25％。

[0064] 在工艺300的每个正向渗透单元内，原料溶液接触正向渗透膜的进给侧，而汲取流接触正向渗透膜的汲取侧。结果，水从原料流被汲取至汲取流中，而原料流中的任何杂质可以被所述膜排斥。并且，离开每个正向渗透单元342、332、322、312和302的原料流中的盐浓度将相继地大于原料流在进入每个单元时其中的浓度。类似地，离开正向渗透单元302、312、322、332和342的汲取流中的盐浓度将相继地小于汲取流在进入每个单元时其中的盐浓度。

[0065] 与工艺200一样，通过导管308提供的汲取流流速可以理想地取决于由工艺300服务的特定卤水矿的可利用钻孔和大小。汲取流流速还可以理想地取决于下游工艺对由矿井产生的工艺流的需求。为了例示范围的一端，卤水矿303的生产能力可以被假定为31t/h卤水，且下游工艺需要该产量的25t/h，因此通过导管308流向正向渗透单元302的流速为6t/h。较大容量的卤水矿可以产生例如62,600t/h的卤水且理想地向下游工艺馈送50000t/h，从而提供通过导管308流向正向渗透单元302的12,600t/h。

[0066] 当汲取流从每个正向渗透单元302、312、322、332和342内的原料流汲取水时，其水含量(且理想地，流速)可以在每个正向渗透单元302、312、322、332和342内增加，这使得经由出口314离开的流速大于经由导管308进入正向渗透单元302的汲取流的流速。每个正向渗透单元中的水转移量或流通率可以至少部分取决于膜两侧之间的浓度差。因此，由于浓度差在不同的正向渗透单元中变得越来越小以及原料的浓度，所以流通率将从正向渗透单元302降低至正向渗透单元342。例如，流通率可以在40l/(h*m2)至零的范围内，或在20至6l/(h*m2)的范围内。

[0067] 应该理解，本文提供的浓度和流速只是基于如所实施的预期膜的性质的估算值。随着时间的推移，流通率可能由于膜的结垢或物理变化而改变。其它膜可以展现更大的流通率和/或抗结垢性，且/或可以使膜再生，所以流通率可以在膜的使用期限内变化。可以使用适用于正向渗透单元的任何已知的膜、未来开发的膜。

[0068] 在物流305理想地具有25t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元302时的6t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元312时的9t/h的流速和17.5％的盐含量、当其进入正向渗透单元322时的12t/h的流速和12.8％的盐含量、当其进入正向渗透单元332时的16t/h的流速和9.7％的盐含量、当其进入正向渗透单元342时的21t/h的流速和7.6％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元342时，它在这种示例性情况下的流速可以是25t/h，且其盐含量可以是6.3％。

[0069] 在物流305理想地具有50000t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元302时的12610t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元312时的17980t/h的流速和17.5％的盐含量、当其进入正向渗透单元322时的24700t/h的流速和12.8％的盐含量、当其进入正向渗透单元332时的32600t/h的流速和9.7％的盐含量、当其进入正向渗透单元342时的41300t/h的流速和7.6％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元342时，它在这种示例性情况下的流速可以是50110t/h，且其盐含量可以是6.3％。

[0070] 提供至正向渗透单元332、322、312和302的原料流的流速将供应所需的水至汲取流中，以适应卤水矿303和通过管线305进料的下游工艺的要求。因为原料流的水含量减少，所以其流速可以降低，或在一些实施方案中，可以保持上大体上相同。

[0071] 对于其中物流305理想地具有25t/h的流速和25％的盐含量的示例性实施方案，原料流的流速将从其流入正向渗透单元342时的62t/h和3.5％的盐含量降低至当其进入正向渗透单元332时的59t/h的流速和3.8％的盐含量、当其进入正向渗透单元322时的55t/h的流速和4.1％的盐含量、当其进入正向渗透单元312时的51t/h的流速和4.4％的盐含量、当其进入正向渗透单元302时的47t/h的流速和4.7％的盐含量。当原料流离开正向渗透单元302时，它在这种示例性情况下的流速可以是45t/h，且其盐含量可以是5.0％。

[0072] 在物流305理想地具有50000t/h的流速和25％的盐含量的情况下，原料流的流速将从其流入正向渗透单元342时的123900t/h和3.5％的盐含量降低至当其进入正向渗透单元332时的115090t/h的流速和3.8％的盐含量、当其进入正向渗透单元322时的106400t/h的流速和4.1％的盐含量、当其进入正向渗透单元312时的98490t/h的流速和4.4％的盐含量、当其进入正向渗透单元302时的91780t/h的流速和4.7％的盐含量。当原料流离开正向渗透单元302时，它在这种示例性情况下的流速可以是86400t/h，且其盐含量可以是5.0％。

[0073] 可以理想地增加每个正向渗透单元内的正向渗透膜的数量，以适应预期被提供至每个连续单元的汲取溶液的增加的流量。另一方面，相对于原料溶液的流量，每个正向渗透单元内的正向渗透膜的数量在这种构造中将减少。换句话说，对于工艺300，正向渗透单元312包含数量大于正向渗透单元302的膜，正向渗透单元322包含数量大于正向渗透单元312的膜，如此等等。

[0074] 一般来说，每个正向渗透单元理想地包含一个或多个正向渗透膜，且更具体地说，可以理想地包含一个或大于1个、大于100个、大于1,000个、大于4,000个或100,000个具有任何形状和构造或多种形状和构造的组合的膜。

[0075] 每个正向渗透单元内待使用的膜的特定数量可以取决于许多相关变量，包括例如穿过每个膜的水流量、原料溶液与汲取溶液间的渗透压差、待使用的膜的总表面积、处理温度、结垢速率等。对于工艺300而言，在其中提供至一个或多个下游工艺的流速理想为25t/h的实施方案中(具有上文假定的进入每个正向渗透单元的浓度和流速)，正向渗透单元302可以理想地包含50个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元312可以理想地包含70个或更多个膜。正向渗透单元322可以继而包含大于100个膜。正向渗透单元332可以理想地包含大于130个膜，且正向渗透单元342可以理想地包含大于170个膜。在其中提供至一个或多个下游工艺的流速理想为5000t/h的工艺300的实施方案中，正向渗透单元302可以理想地包含
10500个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元312可以理想地包含14500个或更多个膜。正向渗透单元322可以继而包含大于20500个膜。正向渗透单元332可以理想地包含大于27000个膜，且正向渗透单元342可以理想地包含大于34000个膜。

[0076] 尽管图3中所示的构造一般可能比例如图2要求更多的正向渗透单元和/或膜，但是一般不需要另外向卤水矿中钻孔，即通过图3所示的构造所提供的汲取流流出量小于通过图2所示的构造所提供的汲取流流出量。当处置流出的原料流可能是一个问题时，即：当流出的原料流不能被下游工艺容纳或再引入来源(例如，井、河流、海洋、大海等)中时，使用如图2所示或类似于图2的正向渗透构造也可以是特别有益的。

[0077] 图4示出了另一种示例性工艺。正向渗透工艺400使用多个正向渗透单元402、412、422、432和442。因此，工艺400与工艺300的不同之处在于：汲取流被串联提供至多个正向渗透单元，而原料流被并联提供至多个正向渗透单元。在工艺400中，汲取流首先接触正向渗透单元402，而相同流速和浓度的原料流接触每个正向渗透单元。

[0078] 在工艺400的操作中，将水性原料流提供至正向渗透单元402、412、422、432和442。所提供的原料流将理想地为水性流，其渗透压比汲取流在被提供至正向渗透单元402、412、
422、432和442时所提供的渗透压低。就示例性目的而言，工艺400预期使用盐浓度为3.5％的海水作为原料流。

[0079] 将包含来自卤水矿403的生产流的至少一部分408的汲取流提供至正向渗透单元402。该汲取流将包含受关注的盐例如氯化钠，其浓度通常大于提供至每个正向渗透单元的汲取流中的盐浓度，以便渗透压差将允许水从原料流扩散至汲取流中。汲取流内的氯化钠的浓度可以例如通常大于10％、或大于15％、或大于20％或甚至大于约25％。在工艺400中，预期汲取流内的氯化钠的浓度为25％。

[0080] 在工艺400的每个正向渗透单元内，水从原料流被汲取至汲取流中，原料流中的任何杂质可以被膜排斥，且原料流内的盐浓度一般可以增加，同时汲取流内的盐浓度一般将增加。因为原料流被并联馈送至正向渗透单元，所以馈送至每个正向渗透单元的原料流内的盐浓度将是相同的。预期汲取流中的盐浓度将随着每个连续单元而降低，所以预期原料溶液与汲取溶液间的渗透压在正向渗透单元402内(其中汲取流中的盐浓度将为其最大值)将是最大的。预期汲取溶液与原料溶液间的渗透压在正向渗透单元442内(其中汲取流中的盐浓度将为其最低值)将是其在工艺400中的最低值。

[0081] 与工艺200和300一样，通过导管408提供的汲取流流速可以理想地取决于由工艺400服务的特定卤水矿的可利用钻孔和大小。汲取流流速还可以理想地取决于下游工艺对由矿井产生的工艺流的需求。为了例示一个低容量的卤水矿，卤水矿403的生产能力可以被假定为500t/h卤水，且下游工艺需要该产量的150t/h，因此通过导管408流向正向渗透单元
402的流速为350t/h。大容量的卤水矿可以产生例如9,300t/h的卤水且理想地向下游工艺馈送7500t/h，从而提供通过导管408流向正向渗透单元402的1,800t/h。

[0082] 当汲取流从每个正向渗透单元402、412、422、432和442内的原料流汲取水时，其水含量(且理想地，流速)可以在每个正向渗透单元402、412、422、432和442内增加，这使得经由出口414离开的流速大于经由导管408进入正向渗透单元402的汲取流的流速。

[0083] 在要求物流405具有150t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元402时的36t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元412时的52t/h的流速和17.2％的盐含量、当其进入正向渗透单元422时的73t/h的流速和12.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元432时的96t/h的流速和9.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元442时的122t/h的流速和7.3％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元442时，它在这种示例性情况下的流速可以是148t/h，且其盐含量可以是6.1％。

[0084] 在物流405需要7500t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元402时的1800t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元412时的2613t/h的流速和17.2％的盐含量、当其进入正向渗透单元422时的3660t/h的流速和
12.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元432时的4830t/h的流速和9.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元442时的6120t/h的流速和7.3％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元442时，它在这种示例性情况下的流速可以是7425t/h，且其盐含量可以是6.1％。

[0085] 提供至正向渗透单元402、412、422、432和442的原料流的流速将供应所需的水至汲取流中，以适应卤水矿403和通过管线405进料的下游工艺的要求。因为原料流被并联馈送至正向渗透单元402、412、422、432和442，所以预期进入每个单元的流速将是大体上相同的。因此，原料在离开每个正向渗透单元时的流速差异将由每个正向渗透单元内的原料流所遇到的汲取流浓度的差异决定。

[0086] 对于其中要求物流405具有150t/h的流速和25％的盐含量的示例性实施方案而言，进入单元402的水原料流速可以是108t/h，进入单元412的水原料流速可以是157t/h，进入单元422的水原料流速可以是219t/h，进入单元432的水原料流速可以是289t/h，进入单元442的水原料流速可以是367t/h，进入所有单元的原料(物流404)的组合流速为1140t/h且盐含量为3.5％。预期原料在其离开正向渗透单元402时的流速为91t/h，而预期其盐含量为4.1％。离开正向渗透单元412，预期原料流具有4.0％的盐含量和136t/h的流速。离开正向渗透单元422，预期原料流具有3.9％的盐含量和196t/h的流速。离开正向渗透单元432，预期原料流具有3.8％的盐含量和264t/h的流速。离开正向渗透单元442，预期原料流具有3.8％的盐含量和341t/h的流速。

[0087] 在物流405需要5000t/h的流速和25％的盐含量的情况下，原料流404的组合流速为38042t/h且盐浓度为3.5％。预期原料在其离开正向渗透单元402时的流速为3053t/h，而预期其盐含量为4.1％。离开正向渗透单元412，预期原料流具有4.0％的盐含量和4531t/h的流速。离开正向渗透单元422，预期原料流具有3.9％的盐含量和6538t/h的流速。离开正向渗透单元432，预期原料流具有3.8％的盐含量和8802t/h的流速。离开正向渗透单元442，预期原料流具有3.8％的水含量和11367t/h的流速。

[0088] 可以理想地增加每个正向渗透单元内的正向渗透膜的数量，以适应预期被提供至每个连续单元的汲取溶液的增加的流量。对于工艺400而言，伴随上文假定的进入每个正向渗透单元的浓度和流速(其中物流405将具有150t/h的25％盐含量)，正向渗透单元402可以理想地包含300个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元412可以理想地包含435个或更多个膜。正向渗透单元422可以继而包含大于600个膜。正向渗透单元432可以理想地包含800个或更多的膜。正向渗透单元442可以理想地包含大于1000个膜。在其中物流405理想地具有5000t/h(25％卤水)的流速的实施方案中，正向渗透单元402可以理想地包含9900个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元412可以理想地包含14500个或更多个膜。正向渗透单元422可以继而包含大于20000个膜。正向渗透单元432可以理想地包含26000个或更多的膜。正向渗透单元442可以理想地包含大于33500个膜。

[0089] 当与邻近可以提供原料流入且可以容纳原料流流出物的天然水源的卤水开采设施一起使用时，如图4所示的实施方案特别有利。与能够利用原料流流出物的下游工艺邻近的卤水矿也将受益于这个实施方案。有利地，且因为在原料流所遇到的最后一个单元中原料流与汲取流间的大浓度差异，可以预期水通过所述膜的较大流通率，因此正向渗透元件的所需数量将会少一些。与这种正向渗透单元配置有关的资本成本因此将小于图3所例示的实施方案。

[0090] 图5示出了另一种示例性工艺。正向渗透工艺500使用多个正向渗透单元502、512、522、532和542。因此，工艺500与工艺400的不同之处在于：汲取流被串联提供至多个正向渗透单元，而原料流被并联且串联提供至多个正向渗透单元。

[0091] 在工艺500的操作中，将水性原料流提供至正向渗透单元522和542。所提供的原料流将理想地为水性流，其渗透压比汲取流在被提供至正向渗透单元502、512、522、532和542时所提供的渗透压低。就示例性目的而言，工艺500预期使用盐浓度为3.5％的海水作为原料流。

[0092] 将包含来自卤水矿503的生产流的至少一部分508的汲取流提供至正向渗透单元502。该汲取流将包含受关注的盐例如氯化钠，其浓度通常大于提供至每个正向渗透单元的汲取流中的盐浓度，以便渗透压差将允许水从原料流扩散至汲取流中。汲取流内的氯化钠的浓度可以例如通常大于10％、或大于15％、或大于20％或甚至大于约25％。在工艺500中，预期汲取流内的氯化钠的浓度为25％。

[0093] 在工艺500的每个正向渗透单元内，水从原料流被汲取至汲取流中，原料流中的任何杂质可以被膜排斥，且原料流内的盐浓度一般可以增加，同时汲取流内的盐浓度一般将降低。原料流被馈送至正向渗透单元542和522。离开单元542的浓缩原料流然后将被馈送至正向渗透单元532。离开522的浓缩原料流将被馈送至512，进一步浓缩，且然后馈送至502。预期汲取流中的盐浓度将随着每个连续单元而降低，所以预期原料溶液与汲取溶液间的渗透压在正向渗透单元502内(其中汲取流中的盐浓度将为其最大值)将是最大的。预期汲取溶液与原料溶液间的渗透压在正向渗透单元542内(其中汲取流中的盐浓度将为其最低值)将是其在工艺500中的最低值。

[0094] 与工艺200、300和400一样，通过导管508提供的汲取流流速可以理想地取决于由工艺500服务的特定卤水矿的可利用钻孔和大小。汲取流流速还可以理想地取决于下游工艺对由矿井产生的工艺流的需求。为了例示一个低容量的卤水矿，卤水矿503的生产能力可以被假定为125t/h卤水，且下游工艺需要该产量的100t/h，因此通过导管508流向正向渗透单元502的流速为25t/h。较大容量的卤水矿可以产生例如1870t/h的卤水且理想地向下游工艺馈送1500t/h，从而提供通过导管508流向正向渗透单元502的370t/h。

[0095] 当汲取流从每个正向渗透单元502、512、522、532和542内的原料流汲取水时，其水含量(且理想地，流速)可以在每个正向渗透单元502、512、522、532和542内增加，这使得经由出口514离开的流速大于经由导管508进入正向渗透单元502的汲取流的流速。

[0096] 在要求物流505具有100t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元502时的25t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元512时的36t/h的流速和17.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元522时的49t/h的流速和12.6％的盐含量、当其进入正向渗透单元532时的65t/h的流速和9.5％的盐含量、当其进入正向渗透单元542时的83t/h的流速和7.5％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元542时，它在这种示例性情况下的流速可以是100t/h，且其盐含量可以是6.2％。

[0097] 在物流505需要1500t/h的流速和25％的盐含量的情况下，汲取流的流速将从其流入正向渗透单元502时的370t/h和25％的盐含量增加至当其进入正向渗透单元512时的537t/h的流速和17.3％的盐含量、当其进入正向渗透单元522时的740t/h的流速和12.6％的盐含量、当其进入正向渗透单元532时的977t/h的流速和9.5％的盐含量、当其进入正向渗透单元542时的1239t/h的流速和7.5％的盐含量。当汲取流离开正向渗透单元542时，它在这种示例性情况下的流速可以是1503t/h，且其盐含量可以是6.2％。

[0098] 并联提供至正向渗透单元522和542的原料流的流速将供应所需的水至汲取流中，以适应卤水矿503和通过管线505进料的下游工艺的要求。原料流被从522串联馈送至正向渗透单元502、512并从542串联馈送至532，预期进入每个单元的流速将是大体上相同的。因此，原料在离开每个正向渗透单元时的流速差异将由每个正向渗透单元内的原料流所遇到的汲取流浓度的差异决定。

[0099] 对于其中要求物流505具有100t/h的流速和25％的盐含量的示例性实施方案而言，进入单元522的水原料流速可以是148t/h，进入单元542的水原料流速可以是248t/h，进入单元522和542的新鲜原料(物流504)的组合流速为396t/h且盐含量为3.5％。离开正向渗透单元542，预期原料流具有3.8％的盐含量和馈送至532中的230t/h的流速。离开正向渗透单元532，预期原料流具有4.1％的盐含量和178t/h的排放流速。离开正向渗透单元522，预期原料流具有3.9％的盐含量和馈送至512的132t/h的流速。离开正向渗透单元512，预期原料流具有4.5％的盐含量和馈送至502中的94t/h的流速。预期原料在其离开正向渗透单元502时的流速为63t/h，而预期其将要排放的盐含量为5.3％。532和502的组合流出(物流
506)为321t/h且盐含量为4.3％。

[0100] 在物流505需要1500t/h的流速和25％的盐含量的情况下，原料流504的组合流速为5937t/h(至522为2219t/h，且至542为3718t/h)且盐浓度为3.5％。离开正向渗透单元542，预期原料流具有3.8％的盐含量和馈送至532中的3454t/h的流速。离开正向渗透单元
532，预期原料流具有4.1％的盐含量和2672t/h的排放流速。离开正向渗透单元522，预期原料流具有3.9％的盐含量和馈送至512的1983t/h的流速。离开正向渗透单元512，预期原料流具有4.5％的盐含量和馈送至502中的1411t/h的流速。预期原料在其离开正向渗透单元
502时的流速为944t/h，而预期其将要排放的盐含量为5.3％。532和502的组合流出(物流
506)为4810t/h且盐含量为4.3％。

[0101] 可以理想地增加每个正向渗透单元内的正向渗透膜的数量，以适应预期被提供至每个连续单元的汲取溶液的增加的流量。对于工艺500而言，伴随上文假定的进入每个正向渗透单元的浓度和流速(其中物流505将具有100t/h的25％盐含量)，正向渗透单元502可以理想地包含200个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元512可以理想地包含300个或更多个膜。正向渗透单元522可以继而包含大于400个膜。正向渗透单元532可以理想地包含540个或更多的膜。正向渗透单元542可以理想地包含大于690个膜。在其中物流505理想地具有1500t/h(25％卤水)的流速的实施方案中，正向渗透单元502可以理想地包含3080个或更多个正向渗透膜，正向渗透单元512可以理想地包含4475个或更多个膜。正向渗透单元522可以继而包含大于6150个膜。正向渗透单元532可以理想地包含8150个或更多的膜。正向渗透单元542可以理想地包含大于10300个膜。

[0102] 除了允许使用替代性水源和本工艺所提供的其它效率以外，使用一个或多个正向渗透步骤还可以提供在向汲取溶液提供水的同时排斥原料溶液中的杂质的优点。例如，卤水开采液通常可以包含不同浓度的钙、镁、硫酸盐、镍、钡、锶、锰、铝、硅石、铁、钒、铬、钼、钛、氟化物等以及多种有机化合物。防止这些污染物进入随后被再引入卤水矿中的汲取溶液提供极大的益处，因为这些污染物将不会被引入利用来自所述矿井的生产流的下游工艺。

[0103] 尽管如此，在一些实施方案中，可以在正向渗透步骤之前或之后实施另外的处理步骤，以降低任何这类杂质在原料溶液或汲取溶液中的浓度。可以期望减少原料溶液中的任何这类杂质，以例如减少或消除它们可能在正向渗透步骤中迁移至汲取溶液的任何可能性。另外的处理步骤可以包括任何适用于降低可能存在于原料溶液或汲取溶液中的任何这些或其它非所需杂质的浓度的处理。合适的处理的实例包括但不限于反渗透、电化学反应、离子交换、稀释、过滤或其组合。

[0104] 虽然来自卤水矿的生产流的至少一部分经受正向渗透步骤，但也可以将生产流的至少一部分提供至下游工艺。在这样的实施方案中，这部分生产流也可以在引入下游工艺例如氯碱工艺之前经受用于减少杂质的处理。

[0105] 在这样的工艺中，生产流中存在例如碳酸钙和/或氢氧化镁可以是不期望的。因此可以使该生产流与碳酸钠和/或烧碱反应，以使碳酸钙和/或氢氧化镁沉淀。这些相对密集的沉淀物本身可以具有其它杂质例如铝氢氧化物、硅酸盐等，且可以过滤沉淀物的所得浆料并去除沉淀物。其它纯化步骤(通常包括一个或多个离子交换步骤或与活性炭床接触)也可以用于在引入氯碱工艺之前降低生产流中的杂质浓度。

[0106] 一旦生产流已经受任何额外的所需纯化步骤，就可以将其提供至氯碱工艺用于生产氯。可以利用任何已知的氯碱工艺，且常规氯碱工艺利用三种电解槽(隔膜电解槽、膜电解槽和汞电解槽)中的一种。这三者的区别仅在于如何防止氯气和氢氧化钠在电解槽中混合，且每一个均在阳极产生氯并在阴极隔室内(或在汞电解槽的情况下，在独立的反应器中)产生氢和氢氧化钠。本领域的一般技术人员熟悉所有三者的操作方面并且能够在其中任何一者中利用来自本工艺的生产流以生产所需产物。氯例如通常被干燥，纯化，必要时压缩并液化成可出售或可用形式。

[0107] 在以下实施例1-3中，不同数量的正向渗透单元内使用不同数量的相同正向渗透膜，所述正向渗透单元被配置来提供原料流和汲取流的并联馈送、串联馈送或其组合。

[0108] 实施例

[0109] 实施例1

[0110] 将351t/h的包含盐浓度为3.5％的海水的原料流以及117t/h的包含25％NaCl的汲取溶液提供至包含976个流通率为16l/(h*m2)的正向渗透膜(3.2m2面积，型号FO_CTA，产品4040MS，购自HTITM,Albany OR)的单一正向渗透单元。

[0111] 流出的原料流206含有4.1NaCl，流速为301t/h；而流出的汲取流214含有17.5NaCl，流速为167t/h。然后将该流出的汲取流再引入卤水矿以再浓缩至25％NaCl，因此不需要用购买的盐或蒸发来再浓缩该汲取流，从而节约成本。

[0112] 不能被现有的矿井结构容纳的其它流被储存、用于其它工艺或进行适当的处置。或者，提供额外的钻孔以容纳所述流。在这种情况下，从正向渗透单元汲取了约50t/h淡水，以提供67t/h盐浓度为25％的卤水至下游工艺。使用具有976个膜的一个正向渗透单元，以使用于安装正向渗透单元的资本成本最小化。

[0113] 实施例2

[0114] 将包含3.5重量％NaCl的原料流和包含25重量％NaCl的汲取流以对流方式串联馈送至总共包含1438个正向渗透膜(型号FO_CTA；产品4040MS；HTITM,Albany,Oregon)的五个正向渗透单元。下表1中示出了每个正向渗透单元处的原料流和汲取流的流速和盐浓度以及每个正向渗透单元中所用的正向渗透膜的数量，其中参照图3识别正向渗透单元。在这个2 2
实施例中，膜的流通率从单元302中的16l/(h*m )降低至单元312中的14l/(h*m )，至单元
322中的12l/(h*m2)，至单元332中的10l/(h*m2)，至单元342中的8l/(h*m2)，这是由于膜两侧的盐浓度差减小所引起。将流出的汲取流引入卤水矿中用于再浓缩。

[0115] 表1

[0116]

[0117] 这个实施例显示：以串联配置使用更多的正向渗透膜可以提供具有较低流速和/或盐浓度的流出汲取溶液。这种流可以更容易被例如一些现有的矿井结构容纳，因此额外的钻孔和/或其它设备成本是不必要的。另外，这个实施方案相较于实施例1可以降低流出原料流的泵送和/或处置成本。

[0118] 实施例3

[0119] 将包含3.5重量％NaCl的原料流并联馈送并将包含25重量％NaCl的汲取流串联馈送至总共包含1415个正向渗透膜(型号FO_CTA；产品4040MS；HTITM,Albany,Oregon)的五个正向渗透单元。下表2中示出了每个正向渗透单元处的原料流和汲取流的流速和盐浓度以及每个正向渗透单元中所用的正向渗透膜的数量，其中参照图4识别正向渗透单元。在这个实施例中，膜的流通率从单元402中的17l/(h*m2)降低至单元412中的15l/(h*m2)，至单元422中的12l/(h*m2)，至单元432中的10l/(h*m2)，至单元442中的8l/(h*m2)，这是由于膜两侧的盐浓度差减小所引起。将流出的汲取流引入卤水矿中用于再浓缩。

[0120] 表2

[0121]

[0122]

[0123] 这个实施方案需要更高的原料流流量，且相比于实施例2中所例示的实施方案产生更高的原料流流出量。因此，预期这个实施方案当与邻近可以提供原料流入且由于其中的盐浓度在一些环境中可能是可接受的而可以容纳原料流流出物的天然水源的卤水开采设施一起使用时将特别有利。与能够利用原料流流出物的下游工艺邻近的卤水矿也将受益于这个实施方案。有利地，且因为在原料流所遇到的最后一个单元中原料流与汲取流间的大浓度差异，可以预期水通过所述膜的较大流通率，因此正向渗透元件的所需数量将会少一些。与这种正向渗透单元配置有关的资本成本因此也将小于实施例2所例示的实施方案。

[0124] 实施例4

[0125] 将包含3.5重量％NaCl的原料流并联和串联馈送并将包含25重量％NaCl的汲取流串联馈送至总共包含1431个正向渗透膜(型号FO_CTA；产品4040MS；HTITM,Albany,Oregon)的五个正向渗透单元。下表3中示出了每个正向渗透单元处的原料流和汲取流的流速和盐浓度以及每个正向渗透单元中所用的正向渗透膜的数量，其中参照图5识别正向渗透单元。在这个实施例中，膜的流通率从单元502中的17l/(h*m2)降低至单元512中的14l/(h*m2)，至单元522中的12l/(h*m2)，至单元532中的10l/(h*m2)，至单元542中的8l/(h*m2)，这是由于膜两侧的盐浓度差减小所引起。将流出的汲取流引入卤水矿中用于再浓缩。

[0126] 表3

[0127]

[0128] 这个实施方案中的流速、浓度和元件数量在实施例2和实施例3之间。它具有的元件数量比实施例2少，且不需要具有与实施例3一样多的原料流。

[0129] 表4提供了实施例1至4的汇总。

[0130] 表4

[0131]

[0132] 如表4所示，实施例1的正向渗透配置将需要钻取额外的钻孔以容纳流出正向渗透单元的167t/h汲取流，假定矿井被设定为容纳50t/h±20％。然而，实施例1的配置需要最少数量的正向渗透膜，因此可以节约资本成本。

[0133] 假定矿井容量相同，实施例2将不需要钻取任何额外的孔，但相比于实施例1的配置所需要的膜将需要多约500个膜或多47％膜的资本成本。实施例2展现最大的原料流体积减小量，然而，流出的原料流因此也将具有最高浓度的杂质。

[0134] 类似地，实施例3的配置将不需要另外钻孔，且相较于实施例1需要略低量的额外膜(在这个实施例中计算为44％)。实施例3产生最大的更高原料流流出量，且在矿井设置期间可能需要考虑使用和/或处置这个流的适当装置。