Multiple effect distillation for seawater desalination with solar energy: a DynSim based simulation study

This thesis investigates the potential of seawater desalination to produce freshwater. The DynSim software is used to model the desalination process and to analyze the performance of the system under various operating conditions. The current state of water desalination technologies is evolving. The demand for freshwater is growing due to rapid growth in population in arid areas as well as in developing countries. Thermal desalination, being the traditional method of producing freshwater is reduced due to evolution of new technologies and higher operating costs. Although when it is used with a renewable energy source, it has great potential. The core objective of this thesis focuses on the development of a comprehensive step by-step model of a Multiple Effect Distillation (MED) plant for seawater desalination using the DynSim simulator. The primary aim is to achieve a stable, dependable, and efficient process which necessitates the implementation of a systematic startup procedure, comprising a series of well-defined operations. The operations of the Multiple effect distillation aligning it with the concentrated solar power plant were studied and tuning its parameters for optimal functioning of the plant. Furthermore, the establishment of a safe shutdown procedure is essential to ensure the plant's secure and reliable operation. The proposed desalination process and process control mechanisms are described using the DynSim suite, emphasizing the importance of simulation. Dynamic simulation allows better understanding of the process. This thesis report offers detailed knowledge on various technologies of MED seawater desalination powered by heat source, specifically solar energy, not only in alleviating water scarcity but also in achieving sustainability and environmental conservation.

Questa tesi indaga il potenziale della desalinizzazione dell'acqua di mare per produrre acqua dolce. Il software DynSim viene utilizzato per modellare il processo di dissalazione e per analizzare le prestazioni del sistema in varie condizioni operative. Lo stato attuale delle tecnologie di desalinizzazione dell’acqua è in evoluzione. La domanda di acqua dolce è in crescita a causa della rapida crescita della popolazione nelle aree aride e nei paesi in via di sviluppo. La desalinizzazione termica, essendo il metodo tradizionale di produzione di acqua dolce, è ridotta a causa dell'evoluzione delle nuove tecnologie e dei maggiori costi operativi. Tuttavia, quando viene utilizzato con una fonte di energia rinnovabile, ha un grande potenziale. L'obiettivo principale di questa tesi si concentra sullo sviluppo di un modello completo passo dopo passo di un impianto di distillazione a effetto multiplo (MED) per la desalinizzazione dell'acqua di mare utilizzando il simulatore DynSim. L'obiettivo primario è quello di realizzare un processo stabile, affidabile ed efficiente che richieda l'implementazione di una procedura di avvio sistematica, comprendente una serie di operazioni ben definite. Sono state studiate le operazioni della distillazione a effetto multiplo allineandola con la centrale solare a concentrazione e mettendo a punto i suoi parametri per il funzionamento ottimale dell'impianto. Inoltre, l'istituzione di una procedura di arresto sicuro è essenziale per garantire il funzionamento sicuro e affidabile dell'impianto. Il processo di desalinizzazione proposto e i meccanismi di controllo del processo sono descritti utilizzando la suite DynSim, sottolineando l'importanza della simulazione. La simulazione dinamica consente una migliore comprensione del processo. Questo rapporto di tesi offre una conoscenza dettagliata su varie tecnologie di dissalazione dell'acqua di mare MED alimentata da una fonte di calore, in particolare l'energia solare, non solo per alleviare la scarsità d'acqua ma anche per raggiungere la sostenibilità e la conservazione ambientale.