CN103260729B - 多级隔膜蒸馏设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多级隔膜蒸馏设备，其包括加热级(28)、优选地多个冷凝/蒸发级(12)和冷凝级(36)，待浓缩液体连续地通过这些级。每个冷凝/蒸发级包括至少一个冷凝单元(K)和至少一个蒸发单元(V)。每个冷凝单元包括至少部分地由冷凝壁(16)定界的第一蒸汽室，并且每个蒸发单元包括至少部分地由蒸汽可渗透的液体密封的隔膜壁(20)定界的第二蒸汽室。形成在该冷凝单元K和与所述冷凝单元毗邻的该蒸发单元V之间并且传导待浓缩液体的至少一个流道设置在每个冷凝/蒸发级中以使待浓缩液体经由冷凝壁加热，并且由待浓缩液体产生的蒸汽通过隔膜壁到达第二蒸汽室。在相应的前一级产生的蒸汽经由专门地传导所述蒸汽并且专门地进一步传导所述蒸汽到直接下一级的蒸汽通道被传导到直接下一级的冷凝单元中。
Description
技术领域
本发明涉及一种多级隔膜蒸馏装置，其包括加热级、优选地多个冷凝/蒸发级和冷凝级，待浓缩液体连续地流过这些级，其中每个冷凝/蒸发级包括相应的多个冷凝单元和多个蒸发器单元以及每个形成在冷凝单元和与该冷凝单元相邻的蒸发器单元之间的并且传导待浓缩液体的多个平行的流道；相应的冷凝单元包括至少部分地由冷凝壁定界的第一蒸汽空间，并且相应的蒸发器单元包括至少部分地由蒸汽可渗透的、液体紧密的隔膜壁定界的第二蒸汽空间；以及至少一个流道，其形成在该冷凝单元和与该冷凝单元相邻的该蒸发器单元之间并且传导待浓缩液体，该流道设置在相应的冷凝/蒸发级中，使得待浓缩液体经由冷凝壁被加热并且由待浓缩液体产生的蒸汽移动通过隔膜壁而进入第二蒸汽空间。
背景技术
在WO 2005/089914和WO 2007/054311中分别描述了具有两个冷凝/蒸发级的这种类型的隔膜蒸馏装置。
先前已经提出了在侧蒸汽通道中收集来自不同级的蒸汽(参照尚未公布的DE 10 2009 020 128)。
由于蒸汽容积汇聚在该蒸汽收集通道中并且由于出现较高的流速和摩擦损耗，所以包括大量单元的隔膜蒸馏装置的设计受到限制，尤其受流速限制。
在从WO2005/089914已知的隔膜蒸馏装置中，产生于相应的前一级的蒸汽被收集并经由蒸汽管线提供给直接下一级，在所述直接下一级中所述蒸汽随后被分布在该级的冷凝单元上，然而，先前提到的问题也在此处再一次出现。
发明内容
实际上，本发明的基础目的是提供消除了先前所提及问题的最初提及的类型尤其是还具有较大数量级的改进的多级装置。
依照本发明实现该目的的原因在于，在相应的前一级的相应的蒸汽空间中产生的蒸汽经由仅传导该蒸汽并且仅将该蒸汽向前传导到直接下一级的蒸汽通道被相应地传送到直接下一级的冷凝单元，其中产生于相应的前一级的相应的蒸汽空间的蒸汽经由相应的蒸汽通道传送到相应的下一级的仅一个相应的冷凝单元中。
基于该设计，包括较大数量的单元或级的隔膜蒸馏装置的构造实际上不再受流速的任何限制。
还尤其有益的是：蒸发器单元具有蒸汽出口通道并且冷凝单元具有蒸汽入口通道，用于在相应的前一级的相应的蒸发器单元和相应的直接下一级的相应的冷凝单元之间形成相应的蒸汽通道，以及两个单元被布置为使得其具有蒸汽出口通道和蒸汽入口通道的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够在它们之间留有用于导出馏出物的间隙。
依照优选的实际的实施例，其中供给的待浓缩液体被预热的加热级包括至少一个加热单元和至少一个蒸发器单元，相应的加热单元包括至少部分地由流体密封的、热传导的壁定界的加热流体空间，并且相应的蒸发器单元包括至少部分地由蒸汽可渗透的、液体紧密的隔膜壁定界的蒸汽空间，并且至少一个流道形成在加热单元和与该加热单元相邻的蒸发单元之间并且传导待浓缩液体，该至少一个流道设置在加热级中，以使待浓缩液体经由流体密封的、热传导的壁被预热并且由待浓缩液体产生的蒸汽移动通过隔膜壁而进入蒸汽空间。
在这方面，蒸汽有利地从加热级的相应的蒸发器单元的蒸汽空间经由仅传导该蒸汽且仅将该蒸汽向前传导到直接下一冷凝/蒸发级的蒸汽通道传送到该直接下一冷凝/蒸发级的冷凝单元中，其中蒸汽从加热级的相应的蒸发器单元的蒸汽空间经由相应的蒸汽通道传送到直接下一冷凝/蒸发级的仅一个相应的冷凝单元中。
加热级可具有多个加热单元和/或多个蒸发器单元，以及分别形成在加热单元和与该加热单元相邻的蒸发器单元之间且传导待浓缩液体的多个平行的流道。
在这方面尤其有利的是：蒸发器单元具有蒸汽出口通道，并且冷凝单元具有蒸汽入口通道，用于在加热级的相应的蒸发器单元和直接下一冷凝/蒸发级的相应的冷凝单元之间形成相应的蒸汽通道，以及两个单元被布置为使得其具有蒸汽出口通道和蒸汽入口通道的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够在它们之间留有用于导出馏出物的间隙。
优选地，来自最后一冷凝/蒸发级的相应的蒸发器单元的蒸汽被供给到布置在最后一冷凝/蒸发级的正下游的冷凝级。
在这方面，冷凝级有利地包括至少一个冷却单元和至少一个冷凝单元，其中相应的冷却单元包括至少部分地由流体密封的、热传导的壁定界的冷却流体空间，并且相应的冷凝单元也包括至少部分地由冷凝壁定界且蒸汽从最后一冷凝/蒸发级经由相应的蒸汽通道供给的蒸汽空间，并且至少一个冷却单元与冷凝级中的至少一个冷凝单元直接相邻使得相应的冷凝单元的冷凝壁经由冷却单元冷却，然而，实际上仍能够容许留有间隙。
来自最后一冷凝/蒸发级的相应的蒸发器单元的蒸汽经由仅传导该蒸汽且仅将该蒸汽传导到冷凝级的蒸汽通道方便地传导到冷凝级的冷凝单元中。
冷凝级可尤其包括多个冷却单元和/或多个蒸发器单元。
优选地，蒸汽从最后一冷凝/蒸发级的相应的蒸发器单元的蒸汽空间经由相应的蒸汽通道传送到冷凝级的仅一个相应的冷凝单元。
在这方面有利的是：蒸发器单元具有蒸汽出口通道并且冷凝单元具有蒸汽入口通道，用于在最后一冷凝/蒸发级的相应的蒸发器单元和直接下一冷凝级的相应的冷凝单元之间形成相应的蒸汽通道，以及两个单元被布置为使得其具有蒸汽出口通道和蒸汽入口通道的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够在它们之间留有用于导出馏出物的间隙。
依照优选的实际的实施例，多级隔膜蒸馏装置被设计为包括多个框架元件的模块化的流动系统，其中在每种情况下，诸如尤其为相应的冷凝单元、相应的蒸发器单元、相应的加热单元和/或相应的冷却单元的不同功能单元可设置为这种框架元件的形式。框架元件可设置有腹板结构，框架元件尤其能够经由该腹板结构彼此连接，用于形成加热级、相应的冷凝/蒸发级和/或冷凝级。框架元件可各自包括由外框架环绕且优选地设置有尤其格栅状的间隔件46的内部区域，在格栅状的间隔件46的两侧尤其能够施加相应的功能表面(优选地为薄膜或隔膜)，用于形成相应的蒸汽空间、相应的加热流体空间或相应的冷却流体空间。
因此，多级或多效果隔膜蒸馏装置尤其能够由框架元件构成。框架元件可以包括所施加的功能表面。特别地，可构思出以下类型的框架元件：在两侧处分别设置有隔膜的框架元件、在两侧处分别设置有流体密封薄膜的框架元件、由薄膜跨越且具有流体通道的框架元件。依照本发明的多级隔膜蒸馏装置能够由例如这种框架元件构成。
例如，水能够用作加热级中的加热流体。然而，通常地，还能够借助蒸汽进行加热。在后者的情况下，多效果处理随后在被供给蒸汽的一个或多个冷凝单元中发生。
经由加热单元来加热待浓缩液体。待浓缩液体能够在与蒸汽并行的流中传导、在与蒸汽相逆的流中传导和/或在每级中传导。
待浓缩溶液优选地处于与各相邻蒸发器单元的蒸汽空间中所有级内的绝对压力对应的沸点温度，诸如此处包含在本申请的公开内容中的WO 2007/054311中所描述的。
多级隔膜蒸馏装置还能够有利地包括用于待浓缩液体的预热，其中待浓缩液体从冷凝级流入并且在例如设置有薄膜的框架元件中被传导。在这方面，优选地经由蒸汽对待浓缩液体进行预热。全部的待浓缩液体能够被传导至加热级，或者每级所需的待浓缩液体的量能够导入相应的级和流道中。
多级隔膜蒸馏装置可以包括壳体，该壳体相对于容纳有不同级的环境是真空密封的。
进入冷凝单元的蒸汽在冷凝表面处冷凝。相应的热经由相应的表面传递到待浓缩液体。其中产生的蒸汽穿过相邻的蒸发器单元的隔膜而进入其与下一冷凝/蒸发级的相应的冷凝单元的蒸汽空间的压力连通的蒸汽空间。
加热级的加热单元的加热流体空间经由设置在例如用于冷凝单元中的非可冷凝气体的相应框架元件中的镗孔以及经由用于将馏出物传导到冷凝/蒸发部中的位于底部的限制器仅与冷凝/蒸发部连接。冷凝/蒸发部中的绝对压力低于加热级中的绝对压力。
在加热级的相应的蒸发单元的蒸汽空间中产生的蒸汽能够进入冷凝/蒸发部的相应冷凝单元的与其正相反布置的蒸汽空间中并且能够在其中冷凝，然而，尤其仍能够在它们之间留有用于导出馏出物的间隙。热也再次传递到此处并且新的蒸汽产生于相邻蒸发单元的蒸汽空间中，所述蒸汽空间与冷凝/蒸发部的相邻冷凝单元的蒸汽空间的压力水平连通。
各框架元件能够经由其彼此连接的腹板结构能够例如为焊接的腹板结构或粘合剂结构，框架元件经由腹板结构或粘合剂结构彼此焊接或结合。在焊接的腹板结构的情况下，摩擦焊接处理、激光焊接处理和/或加热元件焊接处理能够用于例如连接框架元件。
通过依照本发明的多级隔膜蒸馏装置获得了其它优点中的以下优点：极大的交换表面能够安装在较小的容积内。离开相应的蒸发单元的蒸汽在下一级进入冷凝单元的蒸汽空间中。蒸汽容积流不再汇聚以使先前限制热电厂的较大型设计的流速递增不再发生。
附图说明
下面将参照实施例和附图对本发明进行更加详细地说明；其中示出了：
图1为多级隔膜蒸馏装置的示例性实施例的示意性平面图；
图2为可与依照图1的实施例相比的多级隔膜蒸馏装置的实施例，另外提供待浓缩液体的预热；
图3为立体表示的设计为冷凝单元的框架元件的示例性实施例和设计为蒸发器单元的框架元件的示例性实施例；
图4为设计为蒸发器元件的依照图3的框架元件的示意性前视图；
图5为设计为冷凝元件的依照图3的框架元件的示意性前视图；
图6为既能够用作加热单元又能够用作冷却单元的框架元件的示例性实施例的示意性前视图；
图7为包括加热级、冷凝/蒸发级和冷凝级的多级隔膜蒸馏装置的示例性实施例的示意性前视图；以及
图8为可与依照图7的实施例相比的多级蒸馏装置的实施例的示意性立体图，其中还是另外提供待浓缩液体的预热。
具体实施方式
图1示出了多级隔膜蒸馏装置10的示例性实施例的示意性平面图。
从例如依照图1的该图示可以看出，该多级隔膜蒸馏装置10包括加热级28、优选地多个冷凝/蒸发级121-123以及冷凝级36。待浓缩液体14连续地流过级28、121-123、36。
每个冷凝/蒸发级121-123分别包括至少一个冷凝单元K和至少一个蒸发单元V，相应的冷凝单元K包括至少部分地由冷凝壁16定界的第一蒸汽空间181并且相应的蒸发器单元V包括至少部分地由蒸汽可渗透的、流体密封的隔膜壁20定界的第二蒸汽空间182。
形成在该冷凝单元K和与该冷凝单元K相邻的蒸发器单元V之间且传导待浓缩液体的至少一个流道设置在相应的冷凝/蒸发级121-123中以使待浓缩液体14经由冷凝壁15加热并且由待浓缩液体14产生的蒸汽移动通过隔膜壁20而进入第二蒸汽空间182。
在这方面，产生于相应的前一级28、121-123的蒸汽经由蒸汽通道24、26传送到直接下一级121-123、36的冷凝单元K中(参见例如图3-5)，蒸汽通道24、26仅传导该蒸汽并且仅将该蒸汽传导至直接下一级121-123、36。
多级隔膜蒸馏装置10优选地包括多于三个的冷凝/蒸发级121-123。然而，通常是，还可以提供少于三个的这样的冷凝/蒸发级。
结果，例如，从图7和图8可知，更多的级28、121-123、36还能够尤其布置在彼此之下。
至少一个相应的冷凝/蒸发级121-123还能够具有相应的多个冷凝单元K和/或多个蒸发器单元V以及形成在冷凝单元K和与该冷凝单元K相邻的蒸发器单元V之间并且传导待浓缩液体14的多个平行的流道22。
产生于相应的前一级28、121-123的相应的蒸汽空间182的蒸汽优选地经由相应的蒸汽通道24、26传送到直接下一级121-123、36的相应一个冷凝单元K中。
蒸发器单元V可具有蒸汽出口通道24(参见例如图3和图4)并且冷凝单元K可具有蒸汽入口通道26(参见例如图5)，用于在相应的前一级28、121-123的相应的蒸发器单元V和相应的直接下一级121-123、36的相应的冷凝单元K之间形成相应的蒸汽通道24、26。在这方面，两个单元V、K优选地布置为使其具有蒸汽出口通道24和蒸汽入口通道26的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够留有用于导出(lead off)馏出物的间隙(例如参见图1)。
供给的待浓缩液体能够在加热级26中进行预热。在这方面，该加热级28可以包括例如至少一个加热单元301和至少一个蒸发器单元V，其中相应的加热单元301包括至少部分地由流体密封的、热传导的壁32定界的加热流体空间34并且相应的蒸发器单元V包括至少部分地由蒸汽可渗透的、流体密封的隔膜壁20定界的蒸汽空间182。
在这方面，形成在加热单元301和与该加热单元301相邻的蒸发器单元V之间且传导待浓缩液体14的至少一个流道22设置在加热级28中以使待浓缩液体14经由流体密封的、热传导的壁32预热并且由待浓缩液体14产生的蒸汽移动通过隔膜20而进入蒸汽空间182。
来自加热级28的相应的蒸发器单元V的蒸汽空间182的蒸汽能够经由蒸汽通道24、26传送到该直接下一冷凝/蒸发级121-123的冷凝级K中，该蒸汽通道仅传导该蒸汽并且仅将该蒸汽向前传导至直接下一冷凝/蒸发级121-123。
加热级28可具有多个加热元件301和/或多个蒸发单元V以及分别形成在加热单元301和与该加热单元相邻的蒸发器单元V之间且传导待浓缩液体14的多个平行的流道22。
优选地，蒸汽从加热级28的相应的蒸发器单元V的蒸汽空间182经由相应的蒸汽通道24、26传送到直接下一冷凝/蒸发级121-123的仅一个相应的冷凝单元K中。
蒸发器单元V可具有蒸汽出口通道24(参见例如图3和图4)并且冷凝单元K可具有蒸汽入口通道26(参见例如图5)，用于在加热级28的相应的蒸发器单元V和直接下一冷凝/蒸发级121-123的相应的冷凝单元K之间形成相应的蒸汽通道24、26。在这方面，两个单元V、K随后可被布置为使其具有蒸汽出口通道24和蒸汽入口通道26的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够留有用于导出馏出物的间隙。
来自最后一冷凝/蒸发级123的相应的蒸发器单元V的蒸汽能够供给到布置在最后一冷凝/蒸发级123的正下游的冷凝级36。
再次从图1中可以看出，冷凝级36可以包括至少一个冷却单元301和至少一个冷凝单元K。在这方面，相应的冷却单元302可以具有至少部分地由流体密封的、热传导的壁32定界的冷却流体空间38，并且相应的冷凝单元K可尤其也具有至少部分地由冷凝壁16定界的蒸汽空间181，来自最后一冷凝/蒸发级123的蒸汽经由相应的蒸汽通道24、26供给到蒸汽空间181。至少一个冷却单元302优选地与冷凝级K中的至少一个冷凝单元K直接相邻以使相应的冷凝单元K的冷凝壁16经由冷却单元302冷却，在该情况下也仍能够留有间隙。
来自最后一冷凝/蒸发级123的相应的蒸发器单元V的蒸汽优选地经由蒸汽通道24、26传导到冷凝级36的冷凝单元K中，蒸汽通道24、26仅传导该蒸汽并且仅将该蒸汽向前传导到冷凝级36。
冷凝级36可以包括多个冷却单元302和/或多个蒸发器单元V。
来自最后一冷凝/蒸发级123的相应的蒸发器单元V的蒸汽空间182的蒸汽优选地经由相应的蒸汽通道24、26传送到冷凝级36的仅一个相应的冷凝单元K中。
蒸发器单元V还可以具有蒸汽出口通道24并且冷凝单元K还可以具有蒸汽入口通道26，用于在最后一冷凝/蒸发级123的相应的蒸发器单元V和直接下一冷凝级36的相应的冷凝级K之间形成相应的蒸汽通道24、26。两个单元V、K随后可尤其也被布置为使其具有蒸汽出口通道24和蒸汽入口通道26的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够留有用于导出馏出物的间隙。
在之前提及的所有情况下，相应的蒸汽通道24、26还能够尤其由蒸汽出口通道24和蒸汽入口通道26形成，因为两个相应的单元V、K相对于彼此布置以使其具有蒸汽出口通道24和蒸汽入口通道26的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对，然而，尤其仍能够留有用于导出馏出物的间隙。
然后，两个单元V、K在这些蒸汽出口通道和蒸汽入口通道24、26的区域中分别方便地彼此连接以使蒸汽能够优选地从蒸汽出口通道24至少基本上直接地移动到蒸汽入口通道26中。
例如，在加热级28中能够发生借助于水的加热。然而，通常还能够构思出不同的加热流体。
非可冷凝气体的导出由箭头66表示。
该处理还能够通过蒸汽进行加热，在该情况下，相应的加热单元例如能够由相应的冷凝单元替换。
待浓缩液体经由相应的加热单元进行加热。例如，待浓缩液体能够在与蒸汽平行的流中传导、在与蒸汽相逆的流中传导和/或在每级中传导。
如之前最初所述，待浓缩液体优选地处于与多效果处理的所有级中的相应的蒸汽空间中的绝对压力对应的沸点温度。在这方面，尤其可再次参照包含在本申请的公开内容中的WO 2007/054311。
图2示出了可与依照图1的实施例相比较的多级隔膜蒸馏装置的实施例，然而，从例如该图2中能够看出，待浓缩液体14的预热68能够另外地提供在相应的两级隔膜蒸馏装置10中。待浓缩液体14能够供给自冷凝级36。在这点上，还能够在预热单元50中进行。这些预热单元50能够例如还具有至少部分地由流体密封的、热传导的壁32定界的流体空间34。预热尤其能够经由蒸汽而发生。待浓缩液体14能够尤其传导至加热级28，或者在每个级所需的待浓缩液体的量能够例如被导入对应的级并且进入传导待浓缩液体的流道22。
在另一方面，包括预热的该多级隔膜蒸馏装置10能够尤其也被至少基本上设计为例如参照图1所描述的那样。彼此对应的部件具有与其相关联的相同的附图标记。
从例如图3至图6中能够看出，多级隔膜蒸馏装置10能够尤其设计为包括多个框架元件的模块化的流动系统。在这方面，例如，尤其诸如相应的冷凝单元K、相应的蒸发器单元V、相应的加热单元301、相应的冷却单元302和/或相应的预热单元50的不同的功能单元能够分别设置为这种框架元件的形式。
框架元件优选地设置有腹板结构40，框架元件能够尤其经由腹板结构40彼此连接，用于形成加热级28、相应的冷凝/蒸发级121-123和/或冷凝级36。在这方面，不同的框架元件能够例如经由腹板结构40彼此例如焊接或粘合。如果例如使用焊接的腹板结构，摩擦焊接工艺、激光焊接工艺和/或加热元件焊接工艺能够用于例如连接框架元件。
框架元件均包括内部区域44，内部区域44由外框架42围绕且优选地设置有尤其格栅状的间隔件46。
图3以立体图示出了设计为冷凝单元K的框架元件的示例性实施例以及设计为蒸发器单元V的框架元件的示例性实施例。
相应的薄膜或隔膜能够尤其施加到该尤其格栅状的间隔件46的两侧以形成相应的功能表面，尤其用于形成相应的蒸汽空间181、182、相应的加热流体空间34、相应的冷却流体38或用于实现相应的预热单元50。
在这方面，在冷凝单元K的情况下，优选地使用薄膜，并且在蒸发器单元V的情况下，优选地使用蒸汽可渗透的、流体密封的隔膜。
在图3中，设置为冷凝单元K或蒸发单元V形式的两个框架元件根据待实现的功能而相对于彼此布置，设置为冷凝单元K的形式的框架元件尤其能够架设有冷凝薄膜，并且设置为蒸发单元V的形式的框架元件尤其能够架设有隔膜。在多级隔膜蒸馏装置加热时，设置为冷凝单元K的形式的框架元件能够例如朝左且朝底部打开，以使蒸汽能够进入该冷凝单元K并且能够在其中冷凝。设置为冷凝单元V的形式的框架元件尤其优选地具有位于闭合侧的用于非可冷凝气体的总共至少一个或多个引入口。
传导待浓缩液体的相应的流道22通过使设置为冷凝单元K的形式且设置有薄膜的框架元件和设置为蒸发单元V的形式且设置有隔膜的框架元件在一起而存在于隔膜和薄膜之间。
间隔件仍能够插入到该流道22中，除了这种间隔件之外，尤其格栅状的间隔件46还能够被构造为使得例如用于传导溶液的限定的通道在流道22填充时形成。
从图3中可知，分别设置为框架元件的形式的两个单元K、V的外框架42可分别设置有通道开口54，尤其用于加热流体或冷却流体。从图3中可知，例如，相应的这种通道开口54能够例如设置在相应的框架元件的每个角部区域中。而且，该通道开口54还能够通过腹板部56朝向内部区域44勾勒轮廓，如同样地从图1中可看到的那样。
而且，在每种情况下，设置为例如冷凝单元K或蒸发器单元V的形式的框架元件的外框架42能够设置有通道开口58，尤其用于待浓缩液体。这些通道开口58显然同样位于腹板结构40的外部内，但是不同于通道开口54，它们不相对于内部区域44勾勒轮廓。而且，参照图3同样可得知，相应的这种通道开口58能够设置在相应的外框架42的角部区域中。
在隔膜蒸馏装置加热时，框架状的冷凝单元K能够朝左或朝底部打开，以使蒸汽能够进入并冷凝。该冷凝单元K能够具有位于闭合侧的用于非可冷凝气体的总共至少一个或多个引入口。
能够在图3所示的蒸发器单元V中识别出向上且向右侧开口的蒸汽出口通道24。
图4以示意性的前视图示出了设计为蒸发器单元V的依照图3的框架元件。彼此对应的部件具有与其相关联的相同的附图标记。
在当前的情况下，相应的一个隔膜优选地布置在间隔件46的两侧处。
框架状的蒸发器单元V能够例如朝右且朝顶部打开以使蒸汽能够离开单元。
图5以示意性的前视图示出了设计为冷凝单元K的依照图3的框架元件。
用作例如水通道的通道开口54以及尤其用作待浓缩液体的通道的通道开口58能够尤其在图5中识别出。在当前的情况下，尤其相应的薄膜能够设置在间隔件46的两侧处。
彼此对应的部件具有与其相关联的相同的附图标记。
例如，在当前情况下在间隔件46的两侧处分别设置有薄膜的框架元件能够尤其用于加热蒸汽或源自相应的蒸发器单元的蒸汽的冷凝。
图6以示意性的前视图示出了能够用作加热单元301或用作冷却单元302的框架元件的示例性实施例。在当前情况下，间隔件46尤其设置有位于两侧处的相应的薄膜。例如水的加热流体或冷却流体流过分别形成在薄膜之间的加热流体空间或冷却流体空间34或38。加热流体或冷却流体经由例如水通道的通道60分别供给到加热流体空间或冷却流体空间34和38并且再次从加热流体空间或冷却流体空间34和38中移除。
尤其是，还能够在图6中再次识别出用作待浓缩液体的通道的通道开口58。
该框架元件能够例如蚀镂到加热级中或者作为冷却元件蚀镂到冷凝级中。
在该图6中，与其它图的那些部件对应的部件也同样设有相同的附图标记。
图7以示意性的前视图示出了多级隔膜蒸馏装置10的示例性实施例，多级隔膜蒸馏装置包括加热级28、冷凝/蒸发级121和冷凝级36。因此，相应的多级隔膜蒸馏装置能够尤其为三级隔膜蒸馏装置。
从图7中可知，多排的级28、121、36能够布置在彼此下方。
隔膜蒸馏装置10能够包括壳体62，壳体中容纳有不同的级28、121、36并且壳体优选地朝向环境真空密封。
在图7所示的实施例中，平行地布置在彼此上方的加热级28布置在左侧，在当前情况下，例如经由从左侧供给的处理蒸汽对隔膜蒸馏装置10进行加热。该蒸汽能够例如源自汽轮机。
进入加热级28的冷凝单元K或对应的框架元件的蒸汽在由例如薄膜形成的冷凝壁处冷凝。热经由表面传递到由其产生蒸汽的待浓缩液体通过相邻的蒸发器单元或对应的框架元件的相邻隔膜而进入与下一级的相应的冷凝单元或相应的框架元件的蒸汽空间的压力连通的相应的蒸汽空间中。
加热级28的相应的冷却流体空间优选地仅经由用于冷凝单元中的非可冷凝气体的镗孔且经由用于将冷凝/蒸发121中的馏出物传导到冷凝/蒸发级的位于底部的限制器连接。冷凝/蒸发级12中的绝对压力比加热级28中的低。
产生于加热级28的相应的蒸汽通道中的蒸汽能够进入冷凝/蒸发级121的相应的冷凝单元的相应直接相对布置的蒸汽空间并且能够冷凝，然而，尤其仍能够在它们之间留有用于导出馏出物的间隙。热也能够再次传递到此处并且新的蒸汽产生于与冷凝级36的相应的冷凝单元的蒸汽空间的压力水平连通的冷凝/蒸发级121的相应的相邻蒸发器单元的蒸汽空间。
而且，例如在图7中能够识别出布置于彼此下方的级之间的冷凝物传送装置64。
与其它图中的部件对应的部件设有相同的附图标记。
图8以示意性的立体图示出了能够与依照图7的实施例相比较的多级隔膜蒸馏装置10的实施例，然而，另外还提供了待浓缩液体的预热。在这方面，该预热能够例如也设计为如结合图2所描述的。彼此对应的部件也具有与其相关联的相同的附图标记。
能够利用根据本发明的多级隔膜蒸馏装置将极大的交换表面安装在小的容积内。特别地，隔膜蒸馏装置的不同单元能够由从图中可得知的尤其为板形式的对应框架元件实现。离开产生蒸汽的相应单元的蒸汽在直接下一级进入冷凝通道或进入冷凝单元的蒸汽空间。不会发生蒸汽容积流的汇聚，因此不会发生先前限制热电厂的流速递增。
附图标记列表
10 隔膜蒸馏装置
121-123 冷凝/蒸发级
14 待浓缩液体
16 冷凝壁
181 第一蒸汽空间
182 第二蒸汽空间
20 隔膜壁
22 流道
24 蒸汽出口通道
26 蒸汽入口通道
24，26 蒸汽通道
28 加热级
301 加热单元
302 冷却单元
32 流体密封的、热传导的壁
34 流体空间
36 冷凝级
38 冷却流体空间
40 腹板结构
42 外框架
44 内部区域
46 间隔件
50 预热单元
54 通道开口
56 腹板部分
58 通道开口
60 通道，例如水通道
62 壳体
64 冷凝物导出
66 非可冷凝气体
68 待浓缩液体的预热
K 冷凝单元
V 蒸发器单元
Claims (14)
1.一种多级隔膜蒸馏装置(10)，其包括加热级(28)、多个冷凝/蒸发级和冷凝级(36)，待浓缩液体(14)连续地流过这些级，其中每个冷凝/蒸发级包括多个冷凝单元(K)和多个蒸发器单元(V)以及每个形成在冷凝单元(K)和与所述冷凝单元(K)相邻的蒸发器单元(V)之间并且传导所述待浓缩液体(14)的多个平行的流道(22)；相应的冷凝单元(K)包括至少部分地由冷凝壁(16)定界的第一蒸汽空间(181)；以及相应的蒸发器单元(V)包括至少部分地由蒸汽可渗透的、液体密封的隔膜壁(20)定界的第二蒸汽空间(182)；以及至少一个流道(22)形成在该冷凝单元(K)和与该冷凝单元毗邻的该蒸发器单元(V)之间并且传导所述待浓缩液体(14)，该至少一个流通道设置在相应的冷凝/蒸发级中以使所述待浓缩液体(14)经由所述冷凝壁(16)被加热并且由所述待浓缩液体(14)产生的蒸汽移动通过所述隔膜壁(20)而进入所述第二蒸汽空间(182)，其特征在于
产生于相应的前一级的第二蒸汽空间(182)的蒸汽经由仅传导该蒸汽且仅将该蒸汽向前传导至直接下一级的蒸汽通道被相应地传送到所述直接下一级的冷凝单元(K)中，其中产生于相应的前一级的第二蒸汽空间(182)的蒸汽经由相应的蒸汽通道传送到所述直接下一级的仅一个相应的冷凝单元(K)中。
2.根据前述权利要求1所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述蒸发器单元(V)具有蒸汽出口通道(24)并且所述冷凝单元(K)具有蒸汽入口通道(26)，用于在相应的前一级的相应的蒸发器单元(V)和直接下一级的相应的冷凝单元(K)之间形成相应的蒸汽通道，并且两个蒸发器单元(V)和冷凝单元(K)被布置为使其具有所述蒸汽出口通道(24)和所述蒸汽入口通道(26)侧部分别彼此直接相邻且彼此面对。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
其中供给的待浓缩液体(14)被预热的所述加热级(28)包括至少一个加热单元(301)和至少一个蒸发器单元(V)，其中相应的加热单元(301)包括至少部分地由流体密封的、热传导的壁(32)定界的加热流体空间(34)并且相应的蒸发器单元(V)包括至少部分地由蒸汽可渗透的、液体密封的隔膜壁(20)定界的第二蒸汽空间(182)，并且至少一个流道(22)设置在所述加热级(28) 中的加热单元(301)和与所述加热单元相邻的蒸发器单元(V)之间并且传导所述待浓缩液体(14)以使所述待浓缩液体(14)经由所述流体密封的、热传导的壁(32)预热并且由所述待浓缩液体(14)产生的蒸汽移动通过所述隔膜壁(20)而进入所述第二蒸汽空间(182)。
4.根据权利要求3所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
蒸汽经由仅传送该蒸汽并且仅将该蒸汽向前传送到直接下一冷凝/蒸发级的蒸汽通道从所述加热级(28)的相应的蒸发器单元(V)的所述第二蒸汽空间(182)传送到该直接下一冷凝/蒸发级的冷凝单元(K)中，其中蒸汽从所述加热级(28)的相应的蒸发器单元(V)的第二蒸汽空间(182)经由相应的蒸汽通道传送到直接下一冷凝/蒸发级的仅一个相应的冷凝单元(K)中。
5.根据权利要求4所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述加热级(28)具有多个加热单元(301)和/或多个蒸发器单元(V)，以及多个平行的流道(22)，每个所述流道均形成在加热单元(301)和与所述加热单元毗邻的蒸发器单元(V)之间，所述流道传导所述待浓缩液体(14)。
6.根据权利要求5所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述蒸发器单元(V)具有蒸汽出口通道(24)并且所述冷凝单元(K)具有蒸汽入口通道(26)，用于在所述加热级(28)的相应的蒸发器单元(V)和直接下一冷凝/蒸发级的相应的冷凝单元(K)之间形成相应的蒸汽通道并且蒸发器单元(V)和冷凝单元(K)被布置为使其具有所述蒸汽出口通道(24)和所述蒸汽入口通道(26)的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对。
7.根据权利要求6所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
来自最后一冷凝/蒸发级(123)的相应的蒸发器单元(V)的蒸汽被供给到布置在最后一冷凝/蒸发级(123)的正下游的冷凝级(36)。
8.根据权利要求7所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述冷凝级(36)包括至少一个冷却单元(302)和至少一个冷凝单元(K)，其中相应的冷却单元(302)包括至少部分地由流体密封的、热传导的壁(32)定界的冷却流体空间(38)并且相应的冷凝单元(K)也包括至少部分地由冷凝壁(16)定界且来自最后一冷凝/蒸发级(123)的蒸汽经由相应的蒸汽通道供给到其中的蒸汽空间(181)，并且至少一个冷却单元(302)与所述冷凝级(K)中 的至少一个冷凝单元(K)直接相邻以使相应的冷凝单元(K)的冷凝壁(16)经由冷却单元(302)冷却。
9.根据权利要求8所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
蒸汽从最后一冷凝/蒸发级(123)的相应的蒸发器单元(V)经由仅传导该蒸汽且仅将该蒸汽向前传导到冷凝级(36)的蒸汽通道传导到冷凝级(36)的冷凝单元(K)中。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述冷凝级(36)包括多个冷却单元(302)和/或多个蒸发器单元(V)。
11.根据权利要求10所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
来自最后一冷凝/蒸发级(123)的相应的蒸发器单元(V)的第二蒸汽空间(182)的蒸汽经由相应的蒸汽通道传送到冷凝级(36)的仅一个相应的冷凝单元(K)中。
12.根据权利要求11所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述蒸发器单元(V)具有蒸汽出口通道(24)并且所述冷凝单元(K)具有蒸汽入口通道(26)，用于在最后一冷凝/蒸发级(123)的相应的蒸发器单元(V)和直接下一冷凝级(36)的相应的冷凝单元(K)之间形成相应的蒸汽通道，并且蒸发器单元(V)和冷凝单元(K)被布置为使其具有所述蒸汽出口通道(24)和所述蒸汽入口通道(26)的侧部分别彼此直接相邻且彼此面对。
13.根据权利要求1所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
该多级隔膜蒸馏装置被构造为包括多个框架元件的模块化的流动系统，并且相应的冷凝单元(K)、相应的蒸发器单元(V)、相应的加热单元(301)和/或相应的冷却单元(302)的不同的功能单元分别以这种框架元件的形式提供，框架元件设置有腹板结构(40)，所述框架元件能够经由所述腹板结构彼此连接以形成加热级(28)、相应的冷凝/蒸发级和/或冷凝级(36)，并且每个级包括由外框架(42)围绕且设置有为格栅状的间隔件(46)的内部区域(44)，在间隔件的两侧上施加有相应的功能表面，为薄膜或隔膜，用于形成相应的蒸汽空间(181，182)、相应的加热流体空间(34)或相应的冷却流体空间(38)。
14.根据权利要求1所述的多级隔膜蒸馏装置，其特征在于
所述多级隔膜蒸馏装置包括至少三个冷凝/蒸发级。
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