(57)【要約】本発明は塩水採掘プロセスに関する。本プロセスは正浸透工程を組み込み、そこで、少なくとも１つのプロセスストリームのうちの少なくとも一部は少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供される。したがって本プロセスは複数の水源の使用及び高品質を可能にし、そしてそれは天然水源への依存性を低減させることができる。採掘及び任意の川下のプロセス装置の寿命を向上させることができる。生産ストリームのうちの少なくとも一部を川下プロセス（塩素−アルカリプロセス等）へ供給することもできる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの塩水採掘プロセスストリームのうちの少なくとも一部を少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供することを含む、塩水採掘プロセス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのプロセスストリームが前記正浸透ユニットにおけるドローストリームとして使用される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ドローストリームが電気化学セルからの使用済み陽極液または流出塩水ストリームである、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記ドローストリームが前記正浸透ユニットにおける使用の前に更に処理される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記正浸透ユニットが三酢酸セルロースを含む少なくとも１つの膜を含む、請求項３または４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
真水、塩水、同じまたは１つもしくは複数の異なるプロセス（複数可）からの１つまたは複数の水性ストリーム、またはその組み合わせが、正浸透工程におけるフィードストリームとして使用される、請求項１または２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスストリームに、その後の塩水採掘場への導入、川下プロセスへの提供、少なくとも１つの正浸透ユニットへの再提供、またはこれらの組み合わせを行う、請求項１または２のいずれか一項に記載プロセス。
【請求項８】
前記川下プロセスが塩素−アルカリプロセスを含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの塩水採掘プロセスストリームが複数の正浸透ユニットへ提供される、請求項１、２または６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの塩水採掘プロセスストリームが複数の正浸透ユニットへ並列して提供される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの塩水採掘プロセスストリームが複数の正浸透ユニットへ連続して提供される、請求項８または９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記フィード溶液が複数の正浸透ユニットへ並列して提供される、請求項９、１０または１１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記ドロー溶液及びフィード溶液が複数の正浸透ユニットへ対向流アレンジで提供される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
２つ以上のフィード溶液が複数の正浸透ユニットへ並列して提供される、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
２つ以上のドロー溶液が複数の正浸透ユニットへ並列して提供される、請求項１２または１４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１６】
少なくとも１つの正浸透ユニットが２つ以上の正浸透膜を含む、請求項１または１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１７】
正浸透ユニットあたりの膜の数が、各々のユニットへのフロー率を供与するように調整される、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記フィード溶液またはドロー溶液のいずれかまたは両方のフロー率が、少なくとも２つの正浸透ユニットの間で調整される、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記フロー率が、前記フィード溶液またはドローの溶液のいずれかまたは両方の部分的なパージによって調整される、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記プロセスストリーム、フィードストリーム及び／またはドローストリームが、追加の処理工程へさらされる、請求項１、８または１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記追加の処理工程が、逆浸透、電気化学反応、イオン交換、希釈、濾過またはこれらの任意の数の組み合わせを含む、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記塩水が、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記塩が塩化ナトリウムを含む、請求項２２に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年１０月１８日に出願された米国仮出願第６１／８９３，０４０号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は正浸透を組み込んだ塩水採掘プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
より大規模な製造業者については、独自の原材料の生産は、供給業者からの購入よりも経済的な代替であり得る。塩素化化合物の生産者は、例えば生産物の製造において大量の塩素を使用する。企業内でのこの原材料の生産は費用節約をもたらすだけではなく、かかる材料の輸送によって提起され得る問題を最小限にするかまたは解消することもできる。
【０００４】
塩素は、典型的には水中で多量の塩化物を含む溶液（例えば塩化ナトリウム水溶液）の電気分解によって生産することができる。いくつかの実例において、独自に塩素を生産することを望む製造業者は、塩化ナトリウムを購入し、それを使用して溶液を生産し、次いで生産された溶液を電気分解にさらして塩素を生産することができる。多くの製造業者及び特に多量の塩素を要求する製造業者は、ある原材料を購入して別のものを生産するのではなく、塩水採掘を利用して、典型的には地球表面の数百〜数千フィート下にあるかもしれない塩類鉱床からの塩溶液または塩水を生成することができる。
【０００５】
しかしながら、塩水採掘には特有の費用及び課題が存在する。一つには、効率を最大化するために、川下製品の生産のための工場は、望ましくは、採掘される鉱床だけでなく、要求される多量の水（例えば井戸、川、湖、大洋など）を提供できる水源にも非常に接近して位置する。かかる所在地でさえ、水不足または渇水の時期においては、利用可能な水の体積は、塩水採掘場の操業の維持に所望されるものを下回るだろう。
【０００６】
所望される水体積が天然水源から利用可能であっても、かかる水には、塩水採掘または川下のプロセス装置及び／もしくは収率へ有害な汚染物質が常にないとは限らない。そのため、精製工程は、非精製水の使用に起因し得る損害を最小限にすることが要求されるだろう。たとえそうであっても、所望される純度は天然資源からの水で達成するのは困難であろう。装置への損害は、製造した液体からの塩の結晶の沈殿からも、結果として起こり得る。採掘場から最大量の塩を抽出する一方で、かかる沈殿で目詰まりしたかまたは塞がれるようになった洗浄装置の費用を避けるという要望のバランスをとるように注意しなければならない。
【０００７】
最終的に、塩水採掘は、１つまたは複数のボーリング穴を塩類鉱床へドリリングすることも必要とする。各々のボーリング穴のドリリングは数千万ドルかかり、注入液体の注入及び飽和溶液の引抜きに必要とされる圧力を適用できるポンプは低価格ではない。そのため、ボーリング穴の数の増加及び／またはボーリング穴の直径の増加は、提供される水の量及び採掘場から引抜かれる塩水の量を増加させるかもしれないが、ボーリング穴の数及びその直径、ならびにそれらの水及び溶液を中へ及び外へ移動させるのに要求される装置は、望ましくは最小限に抑えられるだろう。
【０００８】
したがって、採掘または川下プロセスの装置を損なわずに、その効率が最大化される、塩水採掘プロセスについての必要がある。かかるプロセスが代替の水源の使用及び／または天然資源への依存性の低減を可能にすれば、かかるプロセスは当該技術分野への追加の利点を提供するだろう。
【発明の概要】
【０００９】
本発明はかかるプロセスを提供する。より詳細には、本塩水採掘プロセスは正浸透工程を組み込む。対象となる塩または１つまたは複数の汚染物質の濃度は、そのように処理されたプロセスストリームにおいて低減させることができ、そのため、ストリームは、採掘場への導入もしくは再導入のために、または川下プロセスにおける使用のためにより好適にされる。塩水採掘プロセスにおける正浸透の使用は、他の精製技法と比較して、例えば逆浸透よりも少ない光熱費の支出を要求し得るという点で有利である。そして、いくつかの精製技法（逆浸透が含まれる）は、高圧の適用を要求し、それは高価なポンプならびにそれを適用及び供与する他の装置の使用を要求する。天然資源への依存性も、プロセス内での正浸透によって処理したプロセスストリームの再使用によって、いくつかの実施形態において低減させることができる。
【００１０】
本発明の一態様において、塩水採掘プロセスが提供される。本プロセスは、少なくとも１つの塩水採掘プロセスストリームのうちの少なくとも一部を少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供することを含む。正浸透ユニットへ提供されるプロセスストリームは、例えば膜電気分解プロセスのセルもしくは隔膜セルから排出され得るような使用済み陽極液（それはある程度の塩（塩化ナトリウム等）を枯渇させた塩水ストリームである）、または正浸透ユニットへ提供される前にいくつかの処理（プロセス装置内で付着を引き起こし得る有機物または化合物の除去等）を要求する塩水ストリームであり得る。かかる追加の処理は、例えば逆浸透、電気化学反応、イオン交換、希釈、濾過またはこれらの任意の数の組み合わせを含むことができる。生産物ストリームの具体的な組成物が何であれ、及び任意の処理の有無に関わらず、それは、フィードストリーム、ドローストリームもしくはこれらの組み合わせとして使用することができるか、または、フィードストリーム及び／またはドローストリームは、真水、塩水、同じまたは１つもしくは複数の異なるプロセスからの１つまたは複数の水性プロセスストリーム、またはこれらの組み合わせを含むことができる。そのように処理されたプロセスストリームに、塩水採掘場への再導入、川下プロセス（塩素−アルカリプロセス等）への提供、少なくとも１つの正浸透ユニットへの再導入、またはこれらの組み合わせを行うことができる。
【００１１】
塩水採掘プロセスストリームは複数の正浸透ユニットへ供給され、かかる実施形態において、ユニットへ連続的にもしくは並列してまたはその組み合わせで供給され得る。さらに、フィード溶液及びドロー溶液が複数の正浸透ユニットへ連続して提供される実施形態において、互いと比較したフィード溶液及びドロー溶液の流れ、ならびにユニットの間のフィード溶液及びドロー溶液のフローは、対向流であるようにアレンジされる。
【００１２】
正浸透ユニットのうちの少なくとも１つは、望ましくは２つ以上の正浸透膜を含む。実際、各々のユニット内の膜の数は、ユニットへのフィード溶液及び／またはドロー溶液のフローを供与するように調整され得る。他の実施形態において、ユニット／膜へのフローは、任意の量のフィードまたはドローのパージによって、場合に応じて調整することができる。
【００１３】
所望されるならばフィードストリームまたはドローストリームを追加の処理工程にさらすことができ、任意のかかる追加の処理は正浸透工程の前または後に起こり得る。追加の処理工程は、例えば逆浸透、電気化学反応、イオン交換、希釈、濾過またはこれらの任意の数の組み合わせを含むことができる。
【００１４】
塩水は、塩水採掘によって望ましくは得られる任意の塩（例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、またはこれらの組み合わせ）を含むことができる。例えば塩素の生産における重要性があるので、塩水は望ましくは塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
これら及び他の特色、態様、及び本発明の利点は、以下の発明を実施するための形態を添付の図面を参照して読了した場合に、より良好に理解されるようになるだろう。
【００１６】
【図１】一実施形態に記載の塩水採掘プロセスの図式的な表現を示す。
【図２】本プロセスの一実施形態の図式的な表現を示し、そこで、フィード溶液及びドロー溶液は複数の膜を有する正浸透ユニットへ並列して供給される。
【図３】本プロセスの一実施形態の図式的な表現を示し、そこで、フィード溶液及びドロー溶液は、ユニット間の対向流のフローにより複数の正浸透ユニットへ連続して供給される。
【図４】本プロセスの一実施形態の図式的な表現を示し、そこで、フィードは複数の正浸透ユニットへ並列して供給され、ドローはユニット間の対向流のフローにより複数の正浸透ユニットへ連続して供給される。
【図５】本プロセスの一実施形態の図式的な表現を示し、そこで、フィードは複数の正浸透ユニットへ並列及び連続の両方で供給され、ドローはユニット間の対向流のフローにより複数の正浸透ユニットへ連続して供給される。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書は、本発明をより良好に定義し、本発明の実践において当業者をガイドする、特定の定義及び方法を提供する。特定の用語または語句についての定義の但し書きまたは但し書きの欠如は、いかなる特定の重要性またはその欠如を示唆することを意味しない。むしろ、そして特に断りのない限り、用語は当業者による慣例的用法に従って理解されるべきである。
【００１８】
「第１」、「第２」という用語、及び同種のものは、本明細書において使用される時、任意の順序、量または重要性を表わさないが、むしろある要素と別のものの区別に使用される。さらに、「１つの（ａ）」「１つの（ａｎ）」という用語は、量の限定を表わさないが、むしろ参照された項目の少なくとも１つが存在することを表わし、「前部」、「後部」、「底部」、及び／または「頂部」という用語、特に断りのない限り、単に記述の便宜上使用され、任意の１つの位置または空間的方向に限定されて記述されている部分を限定することは意図されない。
【００１９】
範囲が開示されるならば、同じ構成要素または特質へ向けられたすべての範囲のエンドポイントは包括的であり、独立して組み合わせ可能である（例えば「２７重量％まで、またはより具体的に５重量％〜２０重量％」の範囲は、「５重量％〜２７重量％」の範囲のエンドポイント及びすべての中間値などを包括する）。本明細書において使用される時、パーセント（％）転換は、流入フローに対する比で、反応器中の反応物のモルフローまたは質量フローにおける変化を示すことを意味し、一方で、パーセント（％）選択性は、反応物のモルフロー率の変化に対する比で、反応器中の生産物のモルフロー率における変化を意味する。
【００２０】
本明細書において使用される時、「正浸透ユニット」という語句は、少なくとも１つの正浸透膜を含み、そして、正浸透膜へのその設備の前または後でドロー溶液またはフィード溶液のいずれかで実行される任意の処理の実行のための装置、測定装置（例えばフロー率、圧力、温度、ｐＨ、伝導性などの測定のための）、ポンプ、タンク、および内部または外部の相互連結のための配管を随意に更に含む、正浸透プロセスの実行のための装置の集合を意味する。正浸透ユニットの制御可能な要素のうちの任意またはすべては、プログラマブル論理制御装置（「ＰＬＣ」）によって制御することができ、もし使用されれば、ＰＬＣは正浸透ユニットの一部であると判断することができる。「正浸透膜」という語句は、正浸透ユニット内の各々の個別の膜を示すことを意味する。「塩水採掘プロセスストリーム」という語句は、塩水採掘プロセスにおいて、または塩水採掘プロセスに補助的に、使用される任意のプロセスストリームを意味し、例えば使用済み陽極液ストリーム（例えば、膜電気分解プロセスのセルまたは隔膜セルから排出され得るような飽和よりも低い塩化ナトリウム濃度の塩水ストリーム等）、または正浸透ユニットへ提供される前にいくつかの処理（プロセス装置内で付着を引き起こし得る有機物または化合物の除去等）を要求する塩水ストリームが含まれ得る。
【００２１】
塩水採掘プロセスからの、または塩水採掘プロセスに補助的な、少なくとも１つのプロセスストリームのうちの少なくとも一部が、少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供される、塩水採掘プロセスが提供される。プロセスストリームはドロー溶液として利用することができ、その場合には、対象となる塩、及びいくつかの実施形態１つまたは複数の汚染物質の濃度は、そのように処理されたプロセスストリームにおいて低減させることができ、そのため、ストリームは、採掘場への導入もしくは再導入のために、または川下プロセスにおける使用のためにより好適にされる。すなわち、正浸透膜は、典型的にはフィード溶液中に存在する汚染物質のうちの多数または一部を拒絶する一方で、水を通過させ、結果として、正浸透ユニットを出るフィード溶液中の不純物の濃度が増加し、ドロー溶液の中への清浄な水の通過により、その中の不純物及び汚染物質の濃度はより希釈されるだろう。
【００２２】
ドロー溶液がその中の塩濃度を低減させたので、それは、採掘場の中への再導入を介して追加の量の対象となる塩を吸収する使用のために好適である。そのように処理された生産ストリーム内の多くの汚染物質の濃度が、生産流の希釈を介して低減されたので、生産ストリームは川下プロセスにおいてより使用可能になる。加えて、塩水採掘場の中へ汚染水を供給することは汚染塩水及びしたがって汚染生産ストリームをもたらすが、より清浄な水の使用はより清浄な生産ストリームをもたらす。いくつかの実施形態において、処理されたストリームは、正浸透ユニットの中へ再導入されるか、または更なるドローストリームとして正浸透ユニットの中へ導入され得る一方で、かかる実施形態におけるフィード溶液は他のプロセスからのストリームを含み得る。かかる実施形態において、ドローストリームは使用済みプロセスストリームからの水の回収に効果的に作用することができ、それによって天然資源への依存性を低減させる。
【００２３】
塩水採掘プロセスにおける正浸透の使用は、他の精製技法と比較して、例えば逆浸透よりも少ない光熱費の支出を要求し得るという点で有利である。そしていくつかの精製技法（逆浸透が含まれる）は、高圧の適用を要求し、それは高価なポンプならびにそれを適用及び供与する他の装置の使用を要求する。天然資源への依存性も、プロセス内での正浸透によって処理したプロセスストリームの再使用によって、いくつかの実施形態において低減させることができる。
【００２４】
たとえかかる利点を提供することができても、正浸透は塩水採掘プロセスと併用して従来から提供されていない。むしろ、蒸発または塩可溶化が慣習的な正浸透プロセスにおいて使用されるドロー溶液を再濃縮するために利用され、これは、恐らく当業者がこの目的のために塩水採掘場の使用を考慮しなかったためか、または恐らくこの単独の目的のために塩水採掘場を提供することは費用がかかりすぎると判断したため、のいずれかであった。同様に、塩水採掘における当業者は、既に費用がかかるプロセスの費用へ追加することに乗り気ではないので、慣習的な塩水採掘プロセスは、典型的にはその中に精製プロセスを組み込んでいない。さらに、本明細書における開示の前には、塩水採掘場の生産能力を満たすような手法で塩水採掘と正浸透を組み合わせる一方で、正浸透でない任意の精製法と同じものをなお供与する、公知のプロセスはなかった。本明細書において、正浸透プロセスは、費用効率が良いだけでなく、塩水採掘生産の要求性が満たされるような手法で、塩水採掘プロセスと組み合わせて提供できることが意外にも見出された。
【００２５】
正浸透工程を組み込むことができる塩水採掘場の１つの実施例が、図１中で図式的に示される。塩水採掘場１００において、ボーリング穴は、採掘される塩の鉱床１０８及びそこを介して提供されるケーシング１０２へ、またはその近傍内に、ドリリングされる。セメント（図示されない）をケーシング１０２の周囲にポンプで輸送して、土のボーリング穴の壁とケーシングの１０２との間の環状空間をシールすることができる。ハウジング１１２内で提供され得るような注入井戸ヘッド（図示されない）は、接続点に加えてケーシング１０２への接近を提供する。内側パイプ１０４はケーシング１０２内で提供され、ケーシング１０２の内側表面と内側パイプ１０４の外側表面との間に環状空間１０６を提供する。環状空間１０６は注入導管として役に立つ一方で、内側パイプ１０４は採掘場からの生産ストリームのための導管として役に立つ。
【００２６】
操業において、注入ストリーム１１４は環状空間１０６を介して採掘場の中へ導入される。任意の水性液体を使用することができ、当業者は多数のものに精通する。例示的な注入液体は天然源または合成プロセスからのものであり、それゆえ、塩水または真水、及び同じまたは異なる化学的プロセスからの水性プロセスストリーム（使用済みプロセスストリーム、廃棄ストリーム、副産物ストリームなど等）からなり得る。
【００２７】
注入ストリームは環状空間１０６から塩類鉱床１０８の中へフローし、その中に溶解された塩の濃度を有する塩水を形成する。次いで塩水の生産ストリームを内側パイプ１０４を介して引抜き、導管１１６経由で１つまたは複数の川下プロセスへ提供することができる。
【００２８】
塩水採掘場の特定の立体配置は重要ではなく、塩水採掘の当業者は、それとの接続に利用される装置及び技法に精通しており、これらのうちの任意のものは、任意の立体配置において、本プロセスにおいて使用することができる。例えば、単一のボーリング穴は図１において示されるが、複数のボーリング穴を使用ができ、例えば、水溶液の注入のために１つまたは複数の導管、及び塩水の引抜きのために提供される１つまたは複数の分離した導管を提供することができる。または、より大きな直径のボーリング穴をドリリングし、同じ井戸穴内に２本の分離した導管を提供することができる。他の実施形態において、３つ以上パイプを単一のボーリング穴を介して同心的に提供して、鉱床１０８の中または上部への例えば追加溶媒、採掘処理剤、液体ブランケットなどの分離した注入を可能にすることができる。各々のボーリング穴の設備に関連し得る高額の費用に起因して、１つのボーリング穴のみが利用される立体配置が好ましく、注入導管がケーシング１０２及び内側パイプ１０４によって提供される環状空間であるものが、特に好ましいであろう。
【００２９】
むしろ、本プロセスにおいて要求されるものは、塩水採掘プロセス内で、または塩水採掘プロセスに補助的に、使用される少なくとも１つのストリームのうちの少なくとも一部が、少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供されるということである。すなわち、例えば注入ストリームもしくは生産ストリームまたは両方のうちの少なくとも一部は、正浸透ユニットへ提供することができる。さらに、生産ストリームのうちの少なくとも一部が正浸透ユニットによって処理される実施形態において、それは採掘場の中へ再導入され、それによって注入ストリームのうちの少なくとも一部になる。または、他の実施形態において、生産ストリームのうちの処理された一部は、川下プロセスへ提供することができる。言いかえれば、利便性及び明瞭性の目的のみのために、本明細書におけるプロセスストリームの分類は、その設備から正浸透ユニットへの時間における点から定義され、それがその後どのように使用されるかではない。当業者が理解するように、プロセスが操業される時に、プロセスストリームの一部に、注入ストリームとして使用すること、生産ストリームとして回収すること、川下プロセスへ提供すること、及び／もしくは注入ストリームとして塩水採掘場の中へ再導入すること、またはこれらの任意の数の組み合わせを行うことができる。
【００３０】
正浸透ユニットは、ドロー側及びフィード側を有する少なくとも１つの（望ましくは準透過性のある）膜を含む。操業において、フィードストリームに膜のフィード側を接触させ、望ましくはフィード溶液よりも高い浸透圧を有するドローストリームに膜のドロー側を接触させる。ドロー溶液ｖｓフィード溶液のフローは、互いと比較して並流または対向流にされ得るが、典型的には、フィードストリームがフィード側で通過されるとともに、ドロー溶液は膜の透過側で循環し、その結果、フィード溶液に対するドローのフローの関係性はより複雑である。
【００３１】
しかしながら、フィード溶液及びドロー溶液のフローの関係性にかかわらず、膜のドロー側上の浸透圧（ドローストリームによって典型的には提供され得るような）が膜のフィード側上の浸透圧よりも高い限り、水はフィード側から膜を介してドロー側へ拡散し、それによってドローストリームを希釈する。別の言い方をすれば、したがってドロー溶液は、フィードストリームから膜を介して水を通過させる一方で、膜は、その中に存在する不純物または汚染物質の多くを拒絶する。有利なことには、追加の圧力の適用は要求されず、そのため、追加の圧力の適用を要求する精製技法（例えば逆浸透）を上回る有意な費用節約が提供される。
【００３２】
この希釈を考慮して差異的浸透圧を維持するために、ドロー溶液は典型的には使用の間に再濃縮されるか、またはそうでなければ補充され得る。慣習的な正浸透プロセスにおいて、ドロー溶液は、購入した固体塩をその中に混合することを介してまたは蒸発技術によって再濃縮される。かかる慣習的な再濃縮方法は、実際は、典型的には正浸透ユニットを操業するために必要とされるエネルギーのうちの大部分を消費し得る。既存の塩水採掘場の中への導入を介してドロー溶液を再濃縮することは、より都合がよいだけではなく、蒸発装置のための追加の著しい資本費用ならびに／または原材料及び要求されるエネルギーにおける操業費用も要求しない。
【００３３】
塩水採掘プロセスの中への正浸透プロセスの取り込みにより、多様な源からの水の使用が可能になるか、または正浸透プロセスが存在しない場合には汚染物質レベルに起因して許容される代替と判断されないであろうものの使用が考慮される。これらの代替源（例えば他のプロセスからの使用済みプロセスストリーム、海水など）からの水の由来は、水不足が起こり得る環境において、塩水採掘プロセスを適切にすることができるプロセッシング代替物において柔軟性を提供する。
【００３４】
任意の適切な膜を正浸透ユニットにおいて使用することができ、２つ以上の膜及び異なる適切な膜の組み合わせを使用することができる。当業者は多数のものを承知しており、それらには、例えばＤｕＰｏｎｔ（登録商標）、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ及びＨｙｄｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ（「ＨＴＩ」）から商業的に入手可能なものが含まれる。特に、正浸透において使用される膜は、典型的には逆浸透において使用されるものに類似し得るので、逆浸透プロセスにおける使用のために好適であることが公知である膜も使用することができる。適切な膜の選択は、典型的には様々な有機的及び／または無機的な汚染物質に加えて少なくとも対象となる塩も拒絶する（すなわち、膜のフィード側からドロー側へ横切ることを防止する）膜を選択することを含み得る。
【００３５】
適切な膜（複数可）は任意の立体配置で更に提供され得る。すなわち、利用される膜（複数可）は、管状、中空繊維状、平面状、または渦巻き状であり得、平面状ならば、ユニット内で個別の膜として提供することができるか、またはアウターケーシングが有るもしくは無い状態で一緒に接続することができ、すなわち、複数の膜をカセットとして提供することができる。膜は所望に応じて強化または非強化であり得る。平面状膜は任意の適切なサイズ及び型であり得、すなわち、円形、矩形、半円形などであり得る。活性表面を有する膜が利用されるならば、望ましくはその活性表面はフィードストリームが接触するように配向させられる。
【００３６】
複数の膜が使用されるならば、フィード溶液またはドローの溶液を膜へ分配するフローチャンネルは、望ましくは正浸透ユニットの給水口と排水口との間の圧力低下を最小限に（すなわち、２００ｐｓｉ未満、または１５０ｐｓｉ、または１００ｐｓｉ、または５０ｐｓｉ、または場合によっては２５ｐｓｉ未満へ）するような様式で、膜を介して提供することができる。フローチャンネルは、膜への支持を提供するようにも働き得る。適切な単数または複数の給水口及び排水口も提供される。渦巻き状の膜が望ましくは使用される実施形態において、ドローストリームは中央給水管の中へ導入され、その後に、中央給水管中で提供される穴を介して膜層の間に提供されるフローチャンネルの中へ提供することができる。さらに、複数の膜が使用されるならば、それらは同じタイプである必要がなく、すなわち、平面状の膜及び渦巻き状の膜の組み合わせを使用することができ、異なるサイズまたは単位領域あたりの膜を介する異なる特異的な水フロー率（流動率と称される）を有する膜の組み合わせを使用することができる、などである。
【００３７】
塩水採掘プロセスの詳細でのように、正浸透ユニットの特定の特色及び操業パラメーターは重要ではなく、任意の立体配置における任意の数の正浸透ユニット（任意の立体配置における任意の数及び／またはタイプの膜を含む）を利用することができる。正浸透の当業者は、正浸透装置の設定及び操業において利用可能なオプション、ならびに不必要な実験なしにそれらからどのように選択するかを十分に承知している。むしろ、本発明の利益は、少なくとも１つのストリームのうちの少なくとも一部を、塩水採掘ストリームから少なくとも１つの正浸透ユニットへ提供することによって観察されることが予想される。上述のように、そうすることは、さもなければ塩水採掘または川下のプロセスにおける使用のために最適以下の純度を有し得る水源の使用を可能にするだろう。加えて、正浸透ドロー溶液を再濃縮する塩水採掘場の使用は、再濃縮の従来の方法と比較して、都合がよく費用効果の高い再濃縮する方法を提供することができる。
【００３８】
前述されたことにもかかわらず、新しい塩水採掘装置、または既存の塩水採掘装置の修飾に関連した資本費用及び設置費用を考慮して、塩水採掘場の入出力要求性に少なくとも部分的に基づいて、特定の正浸透ユニット（複数可）、膜、その立体配置及びその操業パラメーターは、望ましく選択することができ、その逆ではない。すなわち、塩水採掘場において提供される各々のボーリング穴はその内径によって少なくとも部分的に規定される生産能力を有する。比較的小さな内径を有するボーリング穴は毎時２０トンのフロー率を供与することができ、しかしまだ少ない初期資本及び操業費用の支出を要求し得るが、それに対して大きいと判断されるボーリング穴は、毎時５０００トンのフロー率を供与することができ、しかしより高い資本及び操業費用の支出も要求し得る。正浸透ユニット及び／または膜は低価格ではないが、それらは、新しいボーリング穴のドリリング、または既存のボーリング穴の改修よりも高価ではない。そのため、正浸透ユニット（複数可）への特定のフロー及び濃度を提供するように既存の塩水採掘装置を設置または改修するのではなく、望ましくは、正浸透プロセス装置、立体配置及びパラメーターを、塩水採掘場へ及び塩水採掘場からのフロー率及び／または塩濃度を提供及び／または供与するように選択することができる。
【００３９】
正浸透の当業者は、供与されるだろう正浸透ユニット及び膜ならびに既存のまたは意図される塩水採掘操業の数、タイプ、立体配置及びプロセッシングパラメーターを、不必要な実験なしに、決定及び／または操作することができる。図２〜４により、出願人は、想定される例示的な塩水採掘入出力要求性に基づいて、いくつかの代替の設置を提供したが、これらは、決して、本発明の範囲内の塩水採掘／正浸透立体配置を代表しない。
【００４０】
塩水採掘プロセスの中へ組み込まれ得る１つの例示的な正浸透工程を、図２中で示す。示されるように、正浸透プロセス２００は、源（図示されない）に対して操業可能に配置されたフィードストリーム給水口２０４及びフィードストリーム排水口２０６を有する正浸透ユニット２０２を利用する。ドローストリーム給水口２０８及び排水口２１４も提供され、正浸透ユニット２０２及び塩水採掘場２０３に対して作動可能に配置される。導管２０５も提供され、塩水採掘場２０３から塩素−アルカリプロセス等の川下プロセス（図示されない）へ生産ストリーム２１６のうちの少なくとも一部を提供するのに使用することができる。
【００４１】
正浸透ユニット２０２は望ましくは少なくとも１つの正浸透膜を含み、望ましくは、フィード及びドローの両方のストリームが膜へ並列して提供されるようにアレンジされた２つ以上の膜を含む。例えば、正浸透ユニット２０２は、望ましくは１０を超える、または５０を超える、または１００を超える、または５００を超える、１０００を超える、１０，０００を超える、２０，０００を超える、または５０，０００を超える膜を含み得る。膜は平面状であり得るか、または好ましくは渦巻き状の立体配置で提供され得る（図示されない）。
【００４２】
プロセス２００の操業において、水性フィードストリームは、並列の立体配置での正浸透ユニット２０２の複数の膜へ提供され、すなわち、正浸透ユニット２０２は、複数の膜すべてがフィード側への給水口ストリーム中で同じ塩または不純物の濃度を経験するように、各々の膜へフィードストリームのうちの一部を提供する複数の給水口（図示されない）を含む。ドローストリームは導管２０８を介して提供され、ドローストリームのうちの少なくとも一部を正浸透ユニット２０２内の複数の給水口（図示されない）へ同様に提供し、すなわち、その結果、膜すべてがドロー側への給水口ストリーム中で同じ塩濃度を経験するように、ドローストリームも、正浸透ユニット２０２内の膜へ並列して提供される。
【００４３】
導管２０４経由で提供されるフィードストリームは、導管２０８を介して提供されるドローストリームによって提供される浸透圧よりも低い浸透圧を有する任意の水性ストリームであり得る。例示的な目的のために、プロセス２００は海水の使用を企図する。海水は、典型的には、１％を超える、または２％を超える、または３％を超える塩化ナトリウム濃度を有し得る。典型的には、この場合もやはり重要でないが、海水は、約３．５％の塩濃度を有し得る。
【００４４】
浸透圧差がフィードストリームからドローストリームの中への水の拡散を可能にするように、導管２０８を介して提供されるドローストリームは、典型的にはフィードストリームの濃度を超える濃度で対象となる塩（例えば塩化ナトリウム）を含むだろう。導管２０８によって提供される塩化ナトリウムの濃度は、例えば、典型的には重量で１０％を超える、または１５％を超える、または２０％を超える、またはさらに約２５％を超え得る。いくつかの実施形態において、導管２０８によって提供されるドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、重量で２５．５％であり得る。
【００４５】
正浸透ユニット２０２内で、フィード溶液はそのフィード側上の正浸透膜に接触する一方で、ドローストリームはそのドロー側上の正浸透膜に接触する。結果として、水はフィードストリームからドローストリームの中へ吸引される一方で、フィードストリーム中の任意の不純物は膜（複数可）によって拒絶され得る。そのため、排水口２０６経由で正浸透ユニット２０２を出るフィードストリーム中の塩の濃度は、それが給水口２０４経由で正浸透ユニット２０２に入る時のフィードストリーム内の濃度より高くなるだろう。典型的には、出ていくフィードストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、３．５％を超える、または３．６％を超える、または３．７％を超える、または３．８％を超える、または３．９％を超える、または４％を超えるだろう。プロセス２００のいくつかの実施形態において、排水口２０６経由で正浸透ユニット２０２を出るフィードストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、４．１％であり得る。
【００４６】
同様に、排水口２１４経由で正浸透ユニット２０２を出るドローストリーム中の塩の濃度は、それが正浸透ユニット２０２に入る時のドローストリームの濃度よりも低くなるだろう。そのため、出ていくドローストリーム中の塩の濃度は、２５％未満、または２４％未満、または２３％未満、または２２％未満、または２０％未満、または１８％未満、または１４％未満、または１０％未満だろう。プロセス２００のいくつかの実施形態において、排水口２０６経由で正浸透ユニット２０２を出るドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、１７．５％であり得る。
【００４７】
プロセス２００の目的のために、導管２０８によって提供されるドローストリームフロー率は、正浸透ユニットが施設された特定の塩水採掘場立体配置に依存して、幅広い範囲内で変動することができ、特に、特定の塩水採掘場の利用可能なボーリング穴及びサイズに依存し得る。ドローストリームフロー率は、望ましくは、採掘場によって生産されるプロセスストリームについての川下プロセスの需要にも依存し得る。
【００４８】
例えば、塩水採掘場が毎時１３．８トン（ｔ／ｈ）の性能を有する１０のボーリング穴を備え、川下プロセス（例えばストリーム２０５）への所望される生産フロー率が５０ｔ／ｈの塩水であれば、正浸透ユニット２０２へのストリーム２０８の所望されるフロー率は８８ｔ／ｈであるだろう。他方では、塩水採掘場が３４５０ｔ／ｈの性能を有する２つのボーリング穴を備え、ライン２０５経由の川下プロセスへの所望される生産フロー率が２，５００ｔ／ｈの塩水であれば、ユニット２０２へのフロー率は４３９５ｔ／ｈであるだろう。
【００４９】
ドローストリームが正浸透ユニット２０２内のフィードストリームから水を吸引する時に、その水分含有量及び望ましくはフロー率は正浸透ユニット２０２内で増加し、その結果、排水口２１４経由で出るフロー率は、正浸透ユニット２０２に入るドローストリーム２０８のフロー率を超える。水分含有量／フロー率のこの増加は、塩水採掘場２０３、及びライン２０５によって供給されるような川下プロセス（複数可）へ所望されるフローまたは十分なフローを提供するのに有利に使用することができる。
【００５０】
例えば、ストリーム２０５が、望ましくは２５％の塩含有量または３７．５ｔ／ｈの水分含有量で５０ｔ／ｈのフロー率を有し、正浸透ユニット２０２の中へのフロー率が８８ｔ／ｈである事例について、塩水採掘場２０３の中へフロー率は、１７．５％の塩濃度または１０３ｔ／ｈの水分含有量で１２５ｔ／ｈであるだろう（膜の流動率及びサイズに依存して）。
【００５１】
ストリーム２０５が２５％の塩含有量で２５００ｔ／ｈのフロー率を要求する事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それがライン２０８経由で正浸透ユニット２０２の中へ流れる時に４３９５ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それがライン２１４経由で正浸透ユニット２０２を出る時に６２７０ｔ／ｈのフロー率及び１７．５％の塩含有量へ増加するだろう。
【００５２】
プロセス２００の目的のために、導管２０４を介するフィードストリームのフロー率は、それが正浸透ユニットを出る時にドローストリームの中へ必要な量の水を配給するように提供されて、塩水採掘場２０３、及びライン２０５経由で供給される川下プロセスの要求性に応じる。フィードストリームの水分含有量が減少しているので、そのフロー率は減少し得る。
【００５３】
例えば、ストリーム２０５が２５％の塩含有量で５０ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される事例について、そこで、フィードストリームのフロー率は、それがライン２０４経由で正浸透ユニット２０２の中へ流れる時に２６４ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量から、それがライン２０６経由で正浸透ユニット２０２を出る時に２２６ｔ／ｈのフロー率及び４．１％の塩含有量へ減少するだろう。ストリーム２０５が２５％の塩含有量で２５００ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される事例について、そこで、フィードストリームのフロー率は、それがライン２０４経由で正浸透ユニット２０２の中へ流れる時に１３１８４ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量から、それがライン２０６経由で正浸透ユニット２０２を出る時に１１３０９ｔ／ｈのフロー率及び４．１％の塩含有量へ減少するだろう。ライン２０６は他のプロセスへ出るフィードストリームを提供できるか、または所望に応じてフィードストリームを適切に処分することができる。
【００５４】
プロセス２００において、正浸透ユニット２０２を出るドローストリームは、塩水採掘場２０３の中へ「整頓されて」（すなわち１つまたは複数の他の水性構成ストリームの添加なしに）導入される。プロセス２００のかかる実施形態は、したがって水性注入ストリームのための外部への依存性の減少を提供する。他の実施形態において、図２中で図示されないが、処理されたドロー溶液は、他の源（天然資源が含まれる）、他のまたは同じ化学プロセスからの水性ストリームなどによって増大させることができる。
【００５５】
図２によって示されるようなまたは図２に類似する正浸透立体配置の使用は、既存の塩水採掘場の中への注入体積が特に限定されていない場合（すなわち塩水採掘場が、大きな能力または容易に拡張可能な能力を有する場合）、とりわけ有益であると立証できる。用途、または採掘場に対して作動可能に配置された適切な処分地がある場合、図２中で示される立体配置も最も有利に用いられて、プロセス２００の操業によって生成された使用済みフィードストリームの体積を受理する。図２は、正浸透ユニット及び膜のための初期資本金費用が最小限にされる立体配置も代表する。
【００５６】
別の例示的なプロセスを図３中で示す。示されるように、正浸透プロセス３００は複数の正浸透ユニット３０２、３１２、３２２、３３２及び３４２を利用する。したがってプロセス３００は、複数の正浸透ユニットが使用される点でプロセス２００と異なる。プロセス３００は複数の正浸透ユニットへ連続的に提供されるフィードストリーム及びドローストリームの両方のフローも示し、フィードストリームは最初に正浸透ユニット３４２に接触する一方で、ドローストリームは最初に正浸透ユニット３０２に接触し、すなわち、正浸透ユニットへのフィード溶液及びドロー溶液のフローは対向流である。
【００５７】
プロセス３００の操業において、水性フィードストリームは正浸透ユニット３４２へ提供される。導管３０４経由で提供されるフィードストリームは、それが正浸透ユニット３４２へ提供される時にドローストリームによって提供される浸透圧よりも低い浸透圧を有する任意の水性ストリームであり得る。例示的な目的のために、プロセス３００は、フィードストリームとして３．５％の塩濃度を有する海水の使用を企図する。
【００５８】
塩水採掘場３０３からの生産ストリーム３１６のうちの少なくとも一部３０８を含むドローストリームは、正浸透ユニット３０２へ提供される。浸透圧差がフィードストリームからドローストリームの中への水の拡散を可能にするように、ドローストリームは、典型的には正浸透ユニット３０２内のドローストリーム内の塩の濃度を超える濃度で対象となる塩（例えば塩化ナトリウム）を含むだろう。ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、例えば、典型的には１０％を超える、または１５％を超える、または２０％を超える、またはさらに約２５％を超える。プロセス３００において、ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は２５％であるように企図される。
【００５９】
プロセス３００の各々の正浸透ユニット内で、フィード溶液はそのフィード側上の正浸透膜（複数可）に接触する一方で、ドローストリームはそのドロー側上の正浸透膜（複数可）に接触する。結果として、水はフィードストリームからドローストリームの中へ吸引される一方で、フィードストリーム中の任意の不純物は膜（複数可）によって拒絶され得る。そして、各々の正浸透ユニット３４２、３３２、３２２、３１２及び３０２を出るフィードストリーム中の塩の濃度は、それが各々のユニットに入る時のフィードストリーム内の濃度より逐次的に高くなるだろう。同様に、正浸透ユニット３０２、３１２、３２２、３３２及び３４２を出るドローストリーム中の塩の濃度は、それが各々のユニットに入る時のドローストリーム中の塩の濃度より逐次的に低くなるだろう。
【００６０】
プロセス２００でのように、導管３０８によって提供されるドローストリームフロー率は、望ましくは、プロセス３００が施設されている特定の塩水採掘場の利用可能なボーリング穴及びサイズに依存し得る。ドローストリームフロー率は、望ましくは、採掘場によって生産されるプロセスストリームについての川下プロセスの需要にも依存し得る。あるスペクトルのうちの１つの結果を例示するために、塩水採掘場３０３の生産能力は３１ｔ／ｈの塩水であり、川下プロセスはこの生産のうちの２５ｔ／ｈを要求すると推測することができ、その結果、正浸透ユニット３０２へのフロースルー導管３０８は６ｔ／ｈである。より大きな能力の塩水採掘場は、例えば６２，６００ｔ／ｈの塩水及び望ましくは５００００ｔ／ｈのフィード川下プロセスを生産することができ、それによって１２，６００ｔ／ｈの正浸透ユニット３０２へのフロースルー導管３０８を提供する。
【００６１】
ドローストリームが各々の正浸透ユニット３０２、３１２、３２２、３３２及び３４２内のフィードストリームから水を吸引する時に、その水分含有量及び望ましくはフロー率は各々の正浸透ユニット３０２、３１２、３２２、３３２及び３４２内で増加し、その結果、排水口３１４経由で出るフロー率は、導管３０８経由で正浸透ユニット３０２に入るドローストリームのフロー率を超える。移動した水の量または流動率は、各々の正浸透ユニットにおいて膜の２つの側の間の濃度差に少なくとも部分的に依存し得る。そのため、濃度差が正浸透ユニットから正浸透ユニットで、及びフィードの濃度でより小さくなっていくので、流動率は正浸透ユニット３０２から正浸透ユニット３４２で減少するだろう。例えば、流動率は４０〜０Ｌ／（ｈ×ｍ２）または２０〜６Ｌ／（ｈ×ｍ２）の範囲であり得る。
【００６２】
本明細書において提供される濃度及びフロー率は、実施された通りの企図された膜の特性に基づいた推定にすぎないと理解すべきである。経時的に、流動率は膜の目詰まりまたは物理的変化に起因して変化し得る。他の膜はより大きな流動率及び／または目詰まりへの耐性を示すことができ、及び／または膜の再生は可能であり、その結果、流動率は膜の寿命にわたって変動し得る。正浸透ユニットにおける使用のために好適な任意の公知の膜、将来開発される膜を使用することができる。
【００６３】
ストリーム３０５が望ましくは２５％の塩含有量で２５ｔ／ｈのフロー率を有する事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット３０２の中へ流れる時に６ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット３１２に入る時に９ｔ／ｈのフロー率及び１７．５％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３２２に入る時に１２ｔ／ｈのフロー率及び１２．８％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３３２に入る時に１６ｔ／ｈのフロー率及び９．７％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３４２に入る時に２１ｔ／ｈのフロー率及び７．６％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット３４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は２５ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．３％であり得る。
【００６４】
ストリーム３０５が望ましくは２５％の塩含有量で５００００ｔ／ｈのフロー率を有する事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット３０２の中へ流れる時に１２６１０ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット３１２に入る時に１７９８０ｔ／ｈのフロー率及び１７．５％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３２２に入る時に２４７００ｔ／ｈのフロー率及び１２．８％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３３２に入る時に３２６００ｔ／ｈのフロー率及び９．７％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３４２に入る時に４１３００ｔ／ｈのフロー率及び７．６％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット３４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は５０１１０ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．３％であり得る。
【００６５】
フィードストリームのフロー率は、ドローストリームへ必要な水を配給するように正浸透ユニット３３２、３２２、３１２及び３０２へ提供されて、塩水採掘場３０３、及びライン３０５によって供給される川下プロセス（複数可）の要求性に応じる。フィードストリームの水分含有量が減少しているので、そのフロー率は減少し得るか、またはいくつかの実施形態において、実質的に同じにとどまり得る。
【００６６】
ストリーム３０５が望ましくは２５％の塩含有量で２５ｔ／ｈのフロー率を有する例示的な実施形態について、そこで、フィードストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット３４２の中へ流れる時に６２ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット３３２に入る時に５９ｔ／ｈのフロー率及び３．８％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３２２に入る時に５５ｔ／ｈのフロー率及び４．１％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３１２に入る時に５１ｔ／ｈのフロー率及び４．４％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３０２に入る時に４７ｔ／ｈのフロー率及び４．７％の塩含有量へ減少するだろう。それが正浸透ユニット３０２を出る時に、この例示的な事例のためのフィードストリームのフロー率は４５ｔ／ｈであり得、その塩含有量は５．０％であり得る。
【００６７】
ストリーム３０５が望ましくは２５％の塩含有量で５００００ｔ／ｈのフロー率を有する事例について、そこで、フィードストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット３４２の中へ流れる時に１２３９００ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット３３２に入る時に１１５０９０ｔ／ｈのフロー率及び３．８％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３２２に入る時に１０６４００ｔ／ｈのフロー率及び４．１％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３１２に入る時に９８４９０ｔ／ｈのフロー率及び４．４％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット３０２に入る時に９１７８０ｔ／ｈのフロー率及び４．７％の塩含有量へ減少するだろう。それが正浸透ユニット３０２を出る時に、この例示的な事例のためのフィードストリームのフロー率は８６４００ｔ／ｈであり得、その塩含有量は５．０％であり得る。
【００６８】
各々の正浸透ユニット内の正浸透膜の数は、望ましくは、各々の逐次的なユニットへ提供されると予想されるドロー溶液の増加フローを供与するように増加され得る。他方では、フィード溶液のフローに対して、各々の正浸透ユニット内の正浸透膜の数はこの立体配置において減少するだろう。別の言い方をすれば、プロセス３００について、正浸透ユニット３１２は正浸透ユニット３０２よりも多数の膜を含み、正浸透ユニット３２２は正浸透ユニット３１２よりも多数の膜を含むなどである。
【００６９】
一般的に言えば、各々の正浸透ユニットは望ましくは１つのまたは複数の正浸透膜を含み、より詳細には、望ましくは、任意の型及び立体配置の、または型及び立体配置の組み合わせで、１つ以上、１００を超える、１，０００を超える、４，０００を超える、または１００，０００の膜を含むことができる。
【００７０】
各々の正浸透ユニット内で使用される膜の特定の数は、多数の関連する変数（例えば各々の膜を横切る水フロー、フィード溶液とドローの溶液との間の差異的な浸透圧、使用される膜の合計の表面面積、プロセス温度、目詰まり率などが含まれる）に依存し得る。プロセス３００について、１つまたは複数の川下プロセス（複数可）へ提供されるフロー率が望ましくは２５ｔ／ｈであるその実施形態において、上で想定される各々の正浸透ユニットへの濃度及びフロー率で、正浸透ユニット３０２は望ましくは５０以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット３１２は望ましくは７０以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット３２２はこの場合は１００を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット３３２は望ましくは１３０を超える膜を含むことができ、正浸透ユニット３４２は望ましくは１７０を超える膜を含むことができる。１つまたは複数の川下プロセスへ提供されるフロー率が望ましくは５０００ｔ／ｈであるプロセス３００のその実施形態において、正浸透ユニット３０２は望ましくは１０５００以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット３１２は望ましくは１４５００以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット３２２はこの場合は２０５００を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット３３２は望ましくは２７０００を超える膜を含むことができ、正浸透ユニット３４２は望ましくは３４０００を超える膜を含むことができる。
【００７１】
図３中で示される立体配置は一般的には例えば図２よりも多くの正浸透ユニット及び／または膜を要求し得るが、一般的には塩水採掘場への追加のボーリング穴を要求せず、すなわち、図３によって示された立体配置によって提供されるドローストリームのアウトフローは、図２中で示される立体配置によって提供されるものよりも少ない。図２によって示されるようなまたは図２に類似する正浸透立体配置の使用は、送出フィードストリームの処分が問題であり得る場合、すなわち、送出フィードストリームが川下プロセスに供与され得ないか、源（例えば井戸、川、大洋、内海など）の中へ再導入することができない場合も、とりわけ有益であり得る。
【００７２】
追加の例示的なプロセスを図４中で示す。正浸透プロセス４００は、複数の正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２を利用する。したがって、プロセス４００は、ドローストリームが複数の正浸透ユニットへ連続的に提供されているが、フィードストリームが複数の正浸透ユニットへ並列して提供される点でプロセス３００と異なる。プロセス４００において、ドローストリームは最初に正浸透ユニット４０２に接触する一方で、同じフロー率及び濃度のフィードストリームが各々の正浸透ユニットに接触する。
【００７３】
プロセス４００の操業において、水性フィードストリームは、正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２へ提供される。提供されるフィードストリームは、望ましくは、正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２へ提供される時にドローストリームによって提供される浸透圧よりも低い浸透圧を有する水性ストリームであるだろう。例示的な目的のために、プロセス４００は、フィードストリームとして３．５％の塩濃度を有する海水の使用を企図する。
【００７４】
塩水採掘場４０３からの生産ストリームのうちの少なくとも一部４０８を含むドローストリームは、正浸透ユニット４０２へ提供される。浸透圧差がフィードストリームからドローストリームの中への水の拡散を可能にするように、ドローストリームは、典型的には各々の正浸透ユニットへ提示されるようなドローストリーム内の塩の濃度を超える濃度で対象となる塩（例えば塩化ナトリウム）を含むだろう。ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、例えば、典型的には１０％を超える、または１５％を超える、または２０％を超える、またはさらに約２５％を超え得る。プロセス４００において、ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は２５％であるように企図される。
【００７５】
プロセス４００の各々の正浸透ユニット内で、水はフィードストリームからドローストリームの中へ吸引され、フィードストリーム中の任意の不純物は膜（複数可）によって拒絶され、フィードストリーム内の塩の濃度は、ドローストリーム内の塩の濃度が一般的には増加する時に一般的には増加し得る。フィードストリームが正浸透ユニットへ並列して供給されるので、各々の正浸透ユニットへ供給されるフィードストリーム内の塩の濃度は同じだろう。ドローストリーム内の塩の濃度が各々の逐次的なユニットで減少すると予想され、その結果、フィード溶液とドロー溶液との間の浸透圧は、ドローストリーム内の塩濃度が最高である正浸透ユニット４０２内で最高であると予想される。ドロー溶液とフィード溶液との間の浸透圧は、プロセス４００のうちのドローストリーム内の塩の濃度が最低である正浸透ユニット４４２内で最低であると予想される。
【００７６】
プロセス２００及び３００でのように、導管４０８によって提供されるドローストリームフロー率は、望ましくは、プロセス４００が施設されている特定の塩水採掘場の利用可能なボーリング穴及びサイズに依存し得る。ドローストリームフロー率は、望ましくは、採掘場によって生産されるプロセスストリームについての川下プロセスの需要にも依存し得る。１つの低能力の塩水採掘場を例示するために、塩水採掘場４０３の生産能力は５００ｔ／ｈの塩水であり、川下プロセスはこの生産のうちの１５０ｔ／ｈを要求すると推測することができ、その結果、正浸透ユニット４０２へのフロースルー導管４０８は３５０ｔ／ｈである。大きな能力の塩水採掘場は、例えば９，３００ｔ／ｈの塩水及び望ましくは７５００ｔ／ｈのフィード川下プロセスを生産することができ、それによって１，８００ｔ／ｈの正浸透ユニット４０２へのフロースルー導管４０８を提供する。
【００７７】
ドローストリームが各々の正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２内のフィードストリームから水を吸引する時に、その水分含有量及び望ましくはフロー率は各々の正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２内で増加し、その結果、排水口４１４経由で出るフロー率は、導管４０８経由で正浸透ユニット４０２に入るドローストリームのフロー率を超える。
【００７８】
ストリーム４０５が２５％の塩含有量で１５０ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット４０２の中へ流れる時に３６ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット４１２に入る時に５２ｔ／ｈのフロー率及び１７．２％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４２２に入る時に７３ｔ／ｈのフロー率及び１２．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４３２に入る時に９６ｔ／ｈのフロー率及び９．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４４２に入る時に１２２ｔ／ｈのフロー率及び７．３％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット４４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は１４８ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．１％であり得る。
【００７９】
ストリーム４０５が２５％の塩含有量で７５００ｔ／ｈのフロー率を要求する事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット４０２の中へ流れる時に１８００ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット４１２に入る時に２６１３ｔ／ｈのフロー率及び１７．２％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４２２に入る時に３６６０ｔ／ｈのフロー率及び１２．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４３２に入る時に４８３０ｔ／ｈのフロー率及び９．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット４４２に入る時に６１２０ｔ／ｈのフロー率及び７．３％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット４４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は７４２５ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．１％であり得る。
【００８０】
フィードストリームのフロー率は、ドローストリームへ必要な水を配給するように正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２へ提供されて、塩水採掘場４０３、及びライン４０５によって供給される川下プロセス（複数可）の要求性に応じる。フィードストリームが正浸透ユニット４０２、４１２、４２２、４３２及び４４２へ並列して供給されるので、各々のユニットの中へのフロー率は実質的に同じであると予想される。各々の正浸透ユニットが出る時にフィードのフロー率の任意の差は、したがって、各々の正浸透ユニット内のフィードストリームが遭遇したドローストリーム濃度の差によって決定されるだろう。
【００８１】
ストリーム４０５が２５％の塩含有量で１５０ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される例示的な実施形態について、そこで、水フィードフロー率は、ユニット４０２へ１０８ｔ／ｈ、ユニット４１２へ１５７ｔ／ｈ、ユニット４２２へ２１９ｔ／ｈ、ユニット４３２へ２８９ｔ／ｈ、ユニット４４２へ３６７ｔ／ｈであり得、すべてのユニットへのフィードの合わせたフロー率（ストリーム４０４）は、１１４０ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量である。正浸透ユニット４０２を出る時のフィードのフロー率が９１ｔ／ｈであると予想される一方で、その塩含有量は４．１％であると予想される。正浸透ユニット４１２を出ると、フィードストリームは４．０％の塩含有量及び１３６ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４２２を出ると、フィードストリームは３．９％の塩含有量及び１９６ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４３２を出ると、フィードストリームは３．８％の塩含有量及び２６４ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４４２を出ると、フィードストリームは３．８％の塩含有量及び３４１ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。
【００８２】
ストリーム４０５が２５％の塩含有量で５０００ｔ／ｈのフロー率を要求する事例について、フィードストリーム４０４の合わせたフロー率は、３８０４２ｔ／ｈ及び３．５％の塩濃度である。正浸透ユニット４０２を出る時のフィードのフロー率が３０５３ｔ／ｈであると予想される一方で、その塩含有量は４．１％であると予想される。正浸透ユニット４１２を出ると、フィードストリームは４．０％の塩含有量及び４５３１ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４２２を出ると、フィードストリームは３．９％の塩含有量及び６５３８ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４３２を出ると、フィードストリームは３．８％の塩含有量及び８８０２ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。正浸透ユニット４４２を出ると、フィードストリームは３．８％の水分含有量及び１１３６７ｔ／ｈのフロー率を有すると予想される。
【００８３】
各々の正浸透ユニット内の正浸透膜の数は、望ましくは、各々の逐次的なユニットへ提供されると予想されるドロー溶液の増加フローを供与するように増加され得る。プロセス４００について、上で想定される各々の正浸透ユニットへの濃度及びフロー率で、ストリーム４０５が２５％の塩含有量で１５０ｔ／ｈを有する場合、正浸透ユニット４０２は望ましくは３００以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット４１２は望ましくは４３５以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット４２２はこの場合は６００を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット４３２は望ましくは８００以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット４４２は望ましくは１０００を超える膜を含むことができる。ストリーム４０５が望ましくは５０００ｔ／ｈのフロー率で２５％の塩水を提供するその実施形態において、正浸透ユニット４０２は望ましくは９９００以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット４１２は望ましくは１４５００以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット４２２はこの場合は２００００を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット４３２は望ましくは２６０００以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット４４２は望ましくは３３５００を超える膜を含むことができる。
【００８４】
フィードフローを中に提供し、恐らくフィードストリームフローを外へ供与することができる、天然水源に接近して位置する塩水採掘設置と接続して使用された場合に、図４によって示された実施形態はとりわけ有益である。フィードストリームアウトフローを利用することができる川下プロセスに接近して位置する塩水採掘場設置も、この実施形態から利益を得るだろう。有利なことには、フィードストリームが遭遇した最後のユニットでフィードストリームとドローストリームとの間で大きな濃度差があるので、膜を介する水のより大きな流動率を予想することができ、したがって、必要とされる正浸透要素の数はいくらかより少なくなる。したがってこの正浸透ユニット立体配置に関連した資本費用は、図３によって例示される実施形態よりも少なくなる。
【００８５】
追加の例示的なプロセスを図５中で示す。正浸透プロセス５００は、複数の正浸透ユニット５０２、５１２、５２２、５３２及び５４２を利用する。したがって、プロセス５００は、ドローストリームが複数の正浸透ユニットへ連続的に提供されているが、フィードストリームが複数の正浸透ユニットへ並列して及び連続して提供される点でプロセス４００と異なる。
【００８６】
プロセス５００の操業において、水性フィードストリームは正浸透ユニット５２２及び５４２へ提供される。提供されるフィードストリームは、望ましくは、正浸透ユニット５０２、５１２、５２２、５３２及び５４２へ提供される時にドローストリームによって提供される浸透圧よりも低い浸透圧を有する水性ストリームであるだろう。例示的な目的のために、プロセス５００は、フィードストリームとして３．５％の塩濃度を有する海水の使用を企図する。
【００８７】
塩水採掘場５０３からの生産ストリームのうちの少なくとも一部５０８を含むドローストリームは、正浸透ユニット５０２へ提供される。浸透圧差がフィードストリームからドローストリームの中への水の拡散を可能にするように、ドローストリームは、典型的には各々の正浸透ユニットへ提示されるようなドローストリーム内の塩の濃度を超える濃度で対象となる塩（例えば塩化ナトリウム）を含むだろう。ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は、例えば、典型的には１０％を超える、または１５％を超える、または２０％を超える、またはさらに約２５％を超え得る。プロセス５００において、ドローストリーム内の塩化ナトリウムの濃度は２５％であるように企図される。
【００８８】
プロセス５００の各々の正浸透ユニット内で、水はフィードストリームからドローストリームの中へ吸引され、フィードストリーム中の任意の不純物は膜（複数可）によって拒絶され、フィードストリーム内の塩の濃度は、ドローストリーム内の塩の濃度が一般的には減少する時に一般的には増加し得る。フィードストリームは正浸透ユニット５４２及び５２２へ供給される。次いで、ユニット５４２を出る濃縮されたフィードストリームは、正浸透ユニット５３２へ供給されるだろう。５２２を出る濃縮されたフィードストリームは、５１２へ供給され、より濃縮され、次いで５０２へ供給されるだろう。ドローストリーム内の塩の濃度が各々の逐次的なユニットで減少すると予想され、その結果、フィード溶液とドロー溶液との間の浸透圧は、ドローストリーム内の塩濃度が最高である正浸透ユニット５０２内で最高であると予想される。ドロー溶液とフィード溶液との間の浸透圧は、プロセス５００のうちのドローストリーム内の塩の濃度が最低である正浸透ユニット５４２内で最低であると予想される。
【００８９】
プロセス２００、３００及び４００でのように、導管５０８によって提供されるドローストリームフロー率は、望ましくは、プロセス５００が施設されている特定の塩水採掘場の利用可能なボーリング穴及びサイズに依存し得る。ドローストリームフロー率は、望ましくは、採掘場によって生産されるプロセスストリームについての川下プロセスの需要にも依存し得る。１つの低能力の塩水採掘場を例示するために、塩水採掘場５０３の生産能力は１２５ｔ／ｈの塩水であり、川下プロセスはこの生産のうちの１００ｔ／ｈを要求すると推測することができ、その結果、正浸透ユニット５０２へのフロースルー導管５０８は２５ｔ／ｈである。より大きな能力の塩水採掘場は、例えば１８７０ｔ／ｈの塩水及び望ましくは１５００ｔ／ｈのフィード川下プロセスを生産することができ、それによって３７０ｔ／ｈの正浸透ユニット５０２へのフロースルー導管５０８を提供する。
【００９０】
ドローストリームが各々の正浸透ユニット５０２、５１２、５２２、５３２及び５４２内のフィードストリームから水を吸引する時に、その水分含有量及び望ましくはフロー率は各々の正浸透ユニット５０２、５１２、５２２、５３２及び５４２内で増加し、その結果、排水口５１４経由で出るフロー率は、導管５０８経由で正浸透ユニット５０２に入るドローストリームのフロー率を超える。
【００９１】
ストリーム５０５が２５％の塩含有量で１００ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット５０２の中へ流れる時に２５ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット５１２に入る時に３６ｔ／ｈのフロー率及び１７．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５２２に入る時に４９ｔ／ｈのフロー率及び１２．６％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５３２に入る時に６５ｔ／ｈのフロー率及び９．５％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５４２に入る時に８３ｔ／ｈのフロー率及び７．５％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット５４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は１００ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．２％であり得る。
【００９２】
ストリーム５０５が２５％の塩含有量で１５００ｔ／ｈのフロー率を要求する事例について、そこで、ドローストリームのフロー率は、それが正浸透ユニット５０２の中へ流れる時に３７０ｔ／ｈ及び２５％の塩含有量から、それが正浸透ユニット５１２に入る時に５３７ｔ／ｈのフロー率及び１７．３％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５２２に入る時に７４０ｔ／ｈのフロー率及び１２．６％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５３２に入る時に９７７ｔ／ｈのフロー率及び９．５％の塩含有量へ、それが正浸透ユニット５４２に入る時に１２３９ｔ／ｈのフロー率及び７．５％の塩含有量へ増加するだろう。それが正浸透ユニット５４２を出る時に、この例示的な事例のためのドローストリームのフロー率は１５０３ｔ／ｈであり得、その塩含有量は６．２％であり得る。
【００９３】
フィードストリームのフロー率は、ドローストリームへ必要な水を配給するように正浸透ユニット５２２及び５４２へ並列して提供されて、塩水採掘場５０３、及びライン５０５によって供給される川下プロセス（複数可）の要求性に応じる。フィードストリームは、５２２から正浸透ユニット５０２、５１２へ連続して、及び５４２から５３２へ連続して供給され、各々のユニットの中へのフロー率は実質的に同じであると予想される。各々の正浸透ユニットが出る時にフィードのフロー率の任意の差は、したがって、各々の正浸透ユニット内のフィードストリームが遭遇したドローストリーム濃度の差によって決定されるだろう。
【００９４】
ストリーム５０５が２５％の塩含有量で１００ｔ／ｈのフロー率を有するように要求される例示的な実施形態について、そこで、水フィードフロー率は、ユニット５２２へ１４８ｔ／ｈ、ユニット５４２へ２４８ｔ／ｈであり得、ユニット５２２及び５４２への新鮮なフィードの合わせたフロー率（ストリーム５０４）は、３９６ｔ／ｈ及び３．５％の塩含有量である。正浸透ユニット５４２を出ると、フィードストリームは３．８％の塩含有量及び２３０ｔ／ｈのフロー率を有して５３２の中へ供給されると予想される。正浸透ユニット５３２を出ると、フィードストリームは４．１％の塩含有量及び１７８ｔ／ｈのフロー率を有して排出されると予想される。正浸透ユニット５２２を出ると、フィードストリームは３．９％の塩含有量及び１３２ｔ／ｈのフロー率を有して５１２へ供給されると予想される。正浸透ユニット５１２を出ると、フィードストリームは４．５％の塩含有量及び９４ｔ／ｈのフロー率を有して５０２の中へ供給されると予想される。正浸透ユニット５０２を出る時のフィードのフロー率が６３ｔ／ｈであると予想される一方で、その塩含有量は５．３％で排出されると予想される。５３２及び５０２から外への合わせたストリーム（ストリーム５０６）は、３２１ｔ／ｈ及び４．３％の塩含有量である。
【００９５】
ストリーム５０５が２５％の塩含有量で１５００ｔ／ｈのフロー率を要求する事例について、フィードストリーム５０４の合わせたフロー率は、５９３７ｔ／ｈ（５２２へ２２１９ｔ／ｈ及び５４２へ３７１８ｔ／ｈ）及び３．５％の塩濃度である。正浸透ユニット５４２を出ると、フィードストリームは３．８％の塩含有量及び３４５４ｔ／ｈのフロー率を有して５３２の中へ供給されると予想される。正浸透ユニット５３２を出ると、フィードストリームは４．１％の塩含有量及び２６７２ｔ／ｈのフロー率を有して排出されると予想される。正浸透ユニット５２２を出ると、フィードストリームは３．９％の塩含有量及び１９８３ｔ／ｈのフロー率を有して５１２へ供給されると予想される。正浸透ユニット５１２を出ると、フィードストリームは４．５％の塩含有量及び１４１１ｔ／ｈのフロー率を有して５０２の中へ供給されると予想される。正浸透ユニット５０２を出る時のフィードのフロー率が９４４ｔ／ｈであると予想される一方で、その塩含有量は５．３％で排出されると予想される。５３２及び５０２から外への合わせたストリーム（ストリーム５０６）は、４８１０ｔ／ｈ及び４．３％の塩含有量である。
【００９６】
各々の正浸透ユニット内の正浸透膜の数は、望ましくは、各々の逐次的なユニットへ提供されると予想されるドロー溶液の増加フローを供与するように増加され得る。プロセス５００について、上で想定される各々の正浸透ユニットへの濃度及びフロー率で、ストリーム５０５が２５％の塩含有量で１００ｔ／ｈを有する場合、正浸透ユニット５０２は望ましくは２００以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット５１２は望ましくは３００以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット５２２はこの場合は４００を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット５３２は望ましくは５４０以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット５４２は望ましくは６９０を超える膜を含むことができる。ストリーム５０５が望ましくは１５００ｔ／ｈのフロー率で２５％の塩水を提供するその実施形態において、正浸透ユニット５０２は望ましくは３０８０以上の正浸透膜を含むことができ、正浸透ユニット５１２は望ましくは４４７５以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット５２２はこの場合は６１５０を超える膜を含むことができる。正浸透ユニット５３２は望ましくは８１５０以上の膜を含むことができる。正浸透ユニット５４２は望ましくは１０３００を超える膜を含むことができる。
【００９７】
正浸透工程（複数可）の使用は、代替の水源の使用の可能性及び本プロセスによって提供される他の効率に加えて、フィード溶液から不純物を拒絶する一方で、ドロー溶液へ水を提供するという利点も提供することができる。例えば、塩水採掘溶液は、典型的には、変動濃度のカルシウム、マグネシウム、硫酸塩、ニッケル、バリウム、ストロンチウム、マンガン、アルミニウム、シリカ、鉄、バナジウム、クロミウム、モリブデン、チタン、フッ化物及び同種のものに加えて、多くの有機化合物を含むことができる。これらの汚染物質がドロー溶液に入り、次いでそれが塩水採掘場の中へ再導入されることの防止は、次いで採掘場からの生産ストリームを利用する川下プロセスの中へこれらの汚染物質が導入されないだろうという点で大きな利益を提供している。
【００９８】
それにもかかわらず、いくつかの実施形態において、追加の処理工程を正浸透工程の前または後に実行して、フィード溶液またはドロー溶液のいずれか中の任意のかかる不純物の濃度を低減させることができる。フィード溶液中の任意のかかる不純物の減少は、例えば、正浸透ストップ中のドロー溶液へそれらが移動し得る任意の可能性を低減または除去するために所望され得る。追加の処理工程は、フィード溶液またはドロー溶液中に存在し得るこれらのまたは他の所望されない不純物のうちのいずれかの濃度を低減させるのに好適な任意の処理も含むことができる。適切な処理の例には、逆浸透、電気化学反応、イオン交換、希釈、濾過またはこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【００９９】
塩水採掘場からの生産ストリームのうちの少なくとも一部が正浸透工程へさらされる一方で、生産ストリームのうちの少なくとも一部を川下プロセスへ提供することもできる。かかる実施形態において、生産ストリームのこの一部は、川下プロセス（例えば塩素−アルカリプロセス）への導入の前に不純物の減少のための処理へさらすこともできる。
【０１００】
かかるプロセスにおいて、例えば炭酸カルシウム及び／または水酸化マグネシウムの存在は、生産ストリームにおいて所望されないだろう。したがって炭酸ナトリウム及び／または苛性ソーダと生産ストリームを反応させて、炭酸カルシウム及び／または水酸化マグネシウムを沈殿させることができる。これらの比較的緻密な沈殿物は、それらと共に他の不純物（アルミニウムの水酸化物及びケイ酸塩など等）を保有し、もたらされた沈殿物のスラリーを濾過し、沈殿物を除去することができる。更なる精製工程（典型的には１つまたは複数のイオン交換工程または活性炭ベッドとの接触を含む）も利用して、塩素−アルカリプロセスへの導入の前に生産ストリーム中の不純物の濃度を低減させることができる。
【０１０１】
一旦生産ストリームが所望される任意の追加の精製工程へさらされたならば、それは塩素の生産のための塩素−アルカリプロセスへ提供することができる。任意の公知の塩素−アルカリプロセスを利用することができ、慣習的な塩素−アルカリプロセスは、３つのタイプの電解セル（隔膜セル、膜セル及び水銀セル）のうちの１つを利用する。これらの３つは、どのように塩素ガス及び水酸化ナトリウムがセル内で混合されることを防止するかにおいてのみ異なり、それぞれ陽極で塩素、ならびに陰極コンパートメント中で（または水銀セルの事例において分離した反応器中で）水素及び水酸化ナトリウムを生成する。当業者は３つのすべての操業上の態様に精通し、それらのうちのいずれかにおいて本プロセスからの生産ストリームを利用して所望される生産物を生産する。塩素は、例えば典型的には乾燥され、精製され、必要であるならば圧縮され、販売可能または使用可能な形状へと液化される。
【０１０２】
以下の実施例１〜３中で、同じ正浸透膜の異なる数は、フィードストリーム及びドローストリームの並列的なフィード、連続的なフィード、またはその組み合わせを提供するようにアレンジされた正浸透ユニットの異なる数内で使用される。
【０１０３】
実施例１
３．５％の塩濃度を有する海水を含む３５１ｔ／ｈのフィードストリーム、及び２５％のＮａＣｌを含む１１７ｔ／ｈ時間のドロー溶液を、１６Ｌ／（ｈ×ｍ２）の流動率を示す９７６の正浸透膜（３．２ｍ２面積、タイプＦＯ＿ＣＴＡ、製品４０４０ＭＳ、ＨＴＩ（商標）、Ａｌｂａｎｙ  ＯＲから商業的に入手可能）を含む、単一の正浸透ユニットへ提供する。
【０１０４】
送出フィードストリーム２０６は３０１ｔ／ｈのフロー率で４．１のＮａＣｌを含有する一方で、送出ドローストリーム２１４は１６７ｔ／ｈのフロー率で１７．５のＮａＣｌを含有する。次いでこの送出ドローストリームを塩水採掘場へと再導入して２５％のＮａＣｌへ再濃縮し、購入した塩または蒸発によりそれを再濃縮する必要を除き、それによって費用節約を提供する。
【０１０５】
既存の採掘場構造に供与できない追加のフローは保存されるか、他のプロセスにおいて使用されるか、または適切に処分される。または、追加のボーリング穴を提供してフローを供与する。この事例において、約５０ｔ／ｈの真水が正浸透ユニットから吸引されて、川下プロセスへ２５％の塩濃度を有する６７ｔ／ｈの塩水を提供する。９７６の膜を有する１つの正浸透ユニットが使用され、その結果、正浸透ユニットの設置のための資本費用は最小限にされる。
【０１０６】
実施例２
３．５重量％のＮａＣｌを含むフィードストリーム及び２５重量％のＮａＣｌを含むドローストリームは、連続的に、及び対向流方式で、合計１４３８の正浸透膜（タイプＦＯ＿ＣＴＡ、製品４０４０ＭＳ、ＨＴＩ（商標）、Ａｌｂａｎｙ、Ｏｒｅｇｏｎ）を含む５つの正浸透ユニットへ供給される。各々の正浸透ユニットでのフィードストリーム及びドローストリームのフロー率及び塩濃度に加えて、各々の正浸透ユニットで使用される正浸透膜の数は、表１中で示され、そこで正浸透ユニットは図３への参照によって確認される。この実施例における膜の流動率は、ユニット３０２における１６Ｌ／（ｈ×ｍ２）から、ユニット３１２における１４Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット３２２における１２Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット３３２における１０Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット３４２における８Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ減少し、膜の２つの側上の塩濃度差の減少によって引き起こされた。送出ドローストリームは再濃縮のために塩水採掘場へと導入される。
【０１０７】
2017501016.tif 000003
【０１０８】
この実施例は、連続的な立体配置で、より多くの正浸透膜の使用は送出ドロー溶液のより低いフロー率及び／または塩濃度を提供できることを示す。このフローは、いくつかの既存の採掘場構造によってより容易に供与することができ、例えば、その結果、追加のボーリング穴及び／または他の機器費用は必要でない。さらに、実施例１と比較して、この実施形態は送出フィードストリームのフローのポンプによる輸送及び／または処分のための費用を低減させることができる。
【０１０９】
実施例３
３．５重量％のＮａＣｌを含むフィードストリームは並列して、及び２５重量％のＮａＣｌを含むドローストリームは連続的に、合計１４１５の正浸透膜（タイプＦＯ＿ＣＴＡ、製品４０４０ＭＳ、ＨＴＩ（商標）、Ａｌｂａｎｙ  Ｏｒｅｇｏｎ）を含む５つの正浸透ユニットへ供給される。各々の正浸透ユニットでのフィードストリーム及びドローストリームのフロー率及び塩濃度に加えて、各々の正浸透ユニットで使用される正浸透膜の数は、表２中で示され、そこで正浸透ユニットは図４への参照によって確認される。この実施例における膜の流動率は、ユニット４０２における１７Ｌ／（ｈ×ｍ２）から、ユニット４１２における１５Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット４２２における１２Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット４３２における１０Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット４４２における８Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ減少し、膜の２つの側上の塩濃度差の減少によって引き起こされた。送出ドローストリームは再濃縮のために塩水採掘場へと導入される。
【０１１０】
2017501016.tif 000004
【０１１１】
この実施形態はフロー中でより高いフィードストリームを要求し、実施形態によって提供されるものは、実施例２中で例証されたものよりも、より高いフィードストリームアウトフローを生産する。この実施形態は、したがって、フィードフローを中に提供し、その中の塩濃度がいくつかの環境において許容され得るので、恐らくフィードストリームフローを外へ供与することができる、天然水源に接近して位置する塩水採掘設置と接続して使用された場合に、とりわけ有益であると想定される。フィードストリームアウトフローを利用することができる川下プロセスに接近して位置する塩水採掘場設置も、この実施形態から利益を得るだろう。有利なことには、フィードストリームが遭遇した最後のユニットでフィードストリームとドローストリームとの間で大きな濃度差があるので、膜を介する水のより大きな流動率を予想することができ、したがって、必要とされる正浸透要素の数はいくらかより少なくなる。したがってこの正浸透ユニット立体配置に関連した資本費用も、実施例２によって例示される実施形態よりも少なくなる。
【０１１２】
実施例４
３．５重量％のＮａＣｌを含むフィードストリームは並列及び連続して、及び２５重量％のＮａＣｌを含むドローストリームは連続的に、合計１４３１の正浸透膜（タイプＦＯ＿ＣＴＡ、製品４０４０ＭＳ、ＨＴＩ（商標）、Ａｌｂａｎｙ  Ｏｒｅｇｏｎ）を含む５つの正浸透ユニットへ供給される。各々の正浸透ユニットでのフィードストリーム及びドローストリームのフロー率及び塩濃度に加えて、各々の正浸透ユニットで使用される正浸透膜の数は、表３中で示され、そこで正浸透ユニットは図５への参照によって確認される。この実施例における膜の流動率は、ユニット５０２における１７Ｌ／（ｈ×ｍ２）から、ユニット５１２における１４Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット５２２における１２Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット５３２における１０Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ、ユニット５４２における８Ｌ／（ｈ×ｍ２）へ減少し、膜の２つの側上の塩濃度差の減少によって引き起こされた。送出ドローストリームは再濃縮のために塩水採掘場へと導入される。
【０１１３】
2017501016.tif 000005
【０１１４】
この実施形態は、フロー率、濃度及び数要素において実施例２と３との間にある。実施例３と同じくらいのフィードフローを有する必要なしに、それは実施例２と比較して減少した要素の数を有する。
【０１１５】
表４は実施例１〜４の要約を提供する。
【０１１６】
2017501016.tif 000006
【０１１７】
表４によって示されるように、実施例１の正浸透立体配置は、正浸透ユニットから外への１６７ｔ／ｈのドローストリームフローを供与するために追加のボーリング穴のドリリングを要求し、採掘場は５０ｔ／ｈ±２０％を供与するようにセットアップされると推測される。しかしながら、実施例１の立体配置は最少数の正浸透膜を要求し、したがって資本費用を節約することができる。
【０１１８】
同じ採掘場能力だと仮定すれば、実施例２は、任意の追加の穴のドリリングを要求しなかったが、実施例１の立体配置によって要求されるよりもさらにおよそ５００の膜または４７％多い膜の資本費用の支出を要求する。実施例２は、フィードストリーム体積の最大の減少を示すが、したがって送出フィードストリームは最高濃度の不純物も有するだろう。
【０１１９】
同様に、実施例３の立体配置は、追加の穴のドリリングを要求せず、実施例１と比較して、わずかに少ない量の追加の膜を要求する（この実施例において４４％であると計算される）。実施例３は最高のフィードストリームアウトフローを生産し、このフローの使用及び／または処分の適切な手段の採掘場をセットアップする間に、考察がなされる必要があるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2017501016.tif 000012
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