多段フラッシュ蒸留

多段フラッシュ蒸留（MSF）は、海水を蒸留する脱塩プロセスであり、基本的には逆流熱交換器の複数の段階で水の一部を蒸気にフラッシュすることで海水を蒸留します 。現在のMSF施設には30段階もの段階があります。^[1]

多段フラッシュ蒸留プラントは世界中の淡水化水の約26％を生産していますが、現在、新しい淡水化プラントのほとんどすべては、エネルギー消費がはるかに少ないため、逆浸透法を使用しています。 ^[2]

プラントにはステージと呼ばれる一連の空間があり、各空間には熱交換器と凝縮水コレクターがあります。このシーケンスにはコールドエンドとホットエンドがあり、中間ステージは中間温度です。ステージはステージ温度での水の沸点に応じて異なる圧力を持ちます。ホットエンドの後にはブラインヒーターと呼ばれる容器があります。^[要出典]

プロセスは次の手順で実行されます。

1. プラントが定常状態で稼働しているとき、冷たい入口温度の給水は、各段階の熱交換器を通って流れるか、またはポンプで送られ、温められます。
2. 塩水ヒーターに到達した時点で、塩水の温度はほぼ最高に達しており、ヒーター内でさらに熱が加えられます。
3. ヒーターの後、水はバルブを通って、圧力と温度がさらに低い段階に戻ります。
4. 段階を経て逆流する水は、入口水と区別するために塩水と呼ばれます。各段階では、塩水が流入すると、その温度は段階の圧力で沸点を超え、塩水のごく一部が沸騰して（「フラッシュ」して）蒸気になり、平衡に達するまで温度が下がります。
5. 生成された蒸気は、熱交換器内の給水よりも少し高温になります。
6. 蒸気は熱交換器の管に当たって冷却され凝縮し、それによって前述のように給水が加熱される。^[3]

すべての段階での総蒸発量は、使用される温度範囲に応じて、システムを流れる水の最大約85％になります。温度が上昇すると、スケール形成と腐食が困難になります。110〜120°Cが最大と思われますが、スケールを回避するには70°C未満の温度が必要になる場合があります。^[4]

給水は凝縮した蒸気の潜熱を奪い、ステージの温度を低く保ちます。チャンバー内の圧力は一定に保たれます。新しい温かい塩水がステージに入ると同量の蒸気が生成され、蒸気は熱交換器のチューブで凝縮して除去されるからです。平衡は安定しています。なぜなら、ある時点でより多くの蒸気が生成されると、圧力が上昇し、蒸発が減り、凝縮が増加するからです。^{[引用が必要]}

最終段階では、塩水と凝縮液の温度は入口温度に近くなります。次に、塩水と凝縮液はステージの低圧から周囲圧力までポンプで排出されます。塩水と凝縮液は、排出時にシステムから失われる少量の熱をまだ持っています。ヒーターで追加された熱がこの損失を補います。^{[引用が必要]}

塩水ヒーターに加えられる熱は、通常、淡水化プラントと同じ場所にある工業プロセスからの高温蒸気の形で供給されます。蒸気は、塩水を運ぶチューブ（ステージと同様）に接触して凝縮します。^[要出典]

蒸発を可能にするエネルギーは、ヒーターから出る塩水にすべて含まれています。最低圧力と最低温度で 1 段階ではなく複数の段階で蒸発させる理由は、1 段階では給水が入口温度とヒーターの中間温度までしか温まらず、蒸気の大部分が凝縮せず、最低圧力と最低温度が維持されないためです。^{[引用が必要]}

このような発電所は蒸留水^1m3あたり23～27kWh （約90MJ/m3 ^{）で稼働することができる。 [5]}

プロセスに入る冷たい塩水は塩分を含む廃水/蒸留水と逆流するため、流出時に残る熱エネルギーは比較的少なく、熱のほとんどはヒーターに向かって流れる冷たい塩水によって吸収され、エネルギーはリサイクルされます。

さらに、MSF蒸留プラント、特に大規模なものは、しばしば発電所とコジェネレーション構成で組み合わせられます。発電所からの廃熱は海水の加熱に使用され、同時に発電所の冷却にも使用されます。これにより、必要なエネルギーが半分から3分の2に削減され、MSFプラントの運用コストの圧倒的な最大を占めるエネルギーであるため、プラントの経済性が大幅に変わります。MSF蒸留の主な競合相手である逆浸透は、より安価な低品位廃熱とは対照的に、海水の前処理とメンテナンスがより必要であり、作業（電気、機械力）の形でのエネルギーも必要です。^{[6] [7]}

• 海洋フラッシュ蒸留器
• 多重効果蒸留
• 多重効用蒸留
• 逆浸透
• 逆浸透膜プラント
• 再生熱交換器

• 国際淡水化協会
• 淡水化と水資源の百科事典
• 多段フラッシュ蒸留プロセスのエネルギー消費量改善の見通し OA Hamed、GM Mustafa、K. BaMardouf、H. Al-Washmi。Saline Water Conversion Corporation、サウジアラビア、2015 年。2016 年 5 月 21 日閲覧。