CN107405532B - 多级蒸馏设备以及用于运行该多级蒸馏设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个级Si的多级蒸馏设备(1)，其中i＝1、…n，其中，在运行时每个级Si相比其下一级Si+1在更高的压力和温度区域(Pi、Ti)中工作，其中，每个级Si包括一个蒸发器Ei和一个冷凝器Ci，其中，每个蒸发器Ei和每个冷凝器Ci包括一个密闭的容器(2)，所述容器带有蒸汽室(6)，每个蒸发器Ei的蒸汽室(6)通过具有如下这样大横截面的蒸汽管道(7)与同级Si的冷凝器Ci的蒸汽室(6)压力连接。每个蒸发器Ei的出口(5)与下一个蒸发器Ei+1的喷射入口(3)并且最后的蒸发器En的出口(5)与第一个蒸发器E1的喷射入口(3)通过相应地流体导管(8)连接成蒸发器回路，每个冷凝器Ci的每个出口(5)与上一个冷凝器Ci‑1的喷射入口(3)并且第一个冷凝器C1的出口(5)与最后的冷凝器Cn的喷射入口(3)通过流体导管(9)连接成冷凝器回路。根据本发明，至少一个蒸汽导管(10)以第一端部与在冷凝器Ci+1和Ci之间的密闭的流体导管(9)之一连接或者与在蒸发器En和E1之间的流体导管(8)连接，并且以第二端部与蒸汽室连接，所述蒸汽室在运行时具有比在冷凝器Ci的蒸汽室(6)中的压力Pi或者在蒸发器E1的蒸汽室(6)中的压力P1高的压力P。本发明也涉及一种用于在按本发明的设备上实施蒸馏的方法以及控制装置。

Description

多级蒸馏设备以及用于运行该多级蒸馏设备的方法

技术领域

本发明涉及一种多级蒸馏设备，其中，在运行时每个级相比其下一级在更高的压力和温度区域中工作，其中，每个级包括一个蒸发器和一个冷凝器，它们具有各一个密闭的容器，所述容器带有上部的喷射入口和下部的出口以及在所述喷射入口和接收的流体之间的蒸汽室，所述喷射入口用于导入和喷射添加的流体，所述出口用于将接收的流体排出，其中，每个蒸发器的蒸汽室通过具有如下这样大横截面的密闭的蒸汽管道与同级的冷凝器的蒸汽室压力连接，使得在运行时在一个级的两个蒸汽室中的压力可以始终平衡，每个蒸发器的出口与下一个蒸发器的喷射入口并且最后的蒸发器的出口与第一个蒸发器的喷射入口通过相应密闭的流体导管连接成一个蒸发器回路，每个冷凝器的出口与上一个冷凝器的喷射入口并且第一个冷凝器的出口与最后的冷凝器的喷射入口通过密闭的流体导管连接成一个冷凝器回路。另外，本发明涉及一种用于实施这样的蒸馏设备的方法以及涉及一种用于运行所述方法的控制装置。

背景技术

蒸馏设备是长久以来已知的。蒸馏设备例如用于处理水或将酒精与其它液体进行分离并且在许多其它设备中进行使用。原则上，待蒸馏的液体在供热时蒸发，以便将待蒸馏的液体与残留物、例如盐或具有较高沸点的其它液体分离。最后，蒸汽在另外的腔室中冷却，由此其冷凝成馏出物。

近些年来，设备已得到这样改进，使得效率更高并且控制得到简化。在WO2008/122136中描述了一种有利的具有高效率的根据现有技术的设备。该设备优选在释放热量的设备、例如发电站的环境中使用，这些设备所释放的热能是能免费或者经济地使用的。这样的蒸馏设备特别是也可以多级地设置，以便使用所提供的温度差的整个范围、例如50-100℃。

为了针对需求优化地使用所提供的热量，提供充分已知的热交换器和其它已知的辅助器件。附加地，运行这样的蒸馏设备也需要电流，特别是此外为了借助泵运送流体或者为了运行用于抽吸不可冷凝的气体的真空泵。用于运行这样的设备的电需求是整个运行成本的主要部分。为了能更有利地运行蒸馏设备，因此必须降低电流需求。

发明内容

因此，本发明的任务在于，这样改进在开头所描述类型的多级蒸馏设备，使得电消耗在运行时得到降低。本发明的另外的任务在于，描述一种实施这样的蒸馏的方法以及阐述一种用于运行该方法的控制装置。

为此，本发明提出一种具有多个级Si的多级蒸馏设备，其中i＝1、…n，其中，在运行时每个级Si相比其下一级Si+1在更高的压力和温度区域中工作，其中，每个级Si包括一个蒸发器Ei和一个冷凝器Ci，其中，每个蒸发器Ei和每个冷凝器Ci分别包括一个密闭的容器，所述容器带有上部的喷射入口和下部的出口以及在所述喷射入口和接收的流体之间的蒸汽室，所述喷射入口用于在容器中导入和喷射添加的流体，所述出口用于将在容器中接收的流体排出，其中，每个蒸发器Ei的蒸汽室通过密闭蒸汽管道与同级Si的冷凝器Ci的蒸汽室压力连接为使得在运行时在一个级Si的两个蒸汽室中的压力Pi能始终平衡，每个蒸发器Ei的出口与下一个蒸发器Ei+1的喷射入口并且最后的蒸发器En的出口与第一个蒸发器E1的喷射入口通过相应地密闭的流体导管连接成一个蒸发器回路，每个冷凝器Ci的出口与上一个冷凝器Ci-1的喷射入口并且第一个冷凝器C1的出口与最后的冷凝器Cn的喷射入口通过密闭的流体导管连接成一个冷凝器回路，其特征在于，至少一个密闭的蒸汽导管以第一端部与在冷凝器Ci+1和Ci之间的密闭的流体导管之一连接或者与在蒸发器En和E1之间的密闭的流体导管连接，并且以第二端部与如下蒸汽室连接，该蒸汽室在运行时具有的压力P比在冷凝器Ci的蒸汽室中的压力Pi高或者说比在蒸发器E1的蒸汽室中的压力P1高，以用于给流体施加更高的压力以及输送流体。

本发明还提出一种用于在使用根据本发明的蒸馏设备的情况下运行蒸馏过程的方法，所述蒸馏设备包括通入蒸发器回路中的流入口和蒸发器回路的用于排出具有高的残留物浓度的流体的出口以及冷凝器回路的馏出物出口，所述流入口用于输入待蒸馏的流体，所述馏出物出口用于排出由设备产生的馏出物，其特征在于如下过程步骤：a.监控在蒸发器回路中和冷凝器回路中的液位；b.监控在蒸发器回路中的残留物的浓度；c.一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最大液位和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则将具有高的残留物浓度的流体在出口处排出；d.一旦在冷凝器回路中的液位已达到预定的最大液位，则在馏出物出口处将馏出物从冷凝器回路中排出；e.一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最小值和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则使流体在流入口处流入冷凝器回路中；f.一直重复步骤a.至e.，直到所述过程应停止。

根据本发明，开头所描述的蒸馏设备包括密闭的蒸汽导管，所述蒸汽导管以第一端部与在两个相邻的冷凝器之间的密闭的流体导管之一或者与在最后的蒸发器和第一个蒸发器之间的密闭的流体导管连接。此外，所述密闭的蒸汽导管的第二端部与一个蒸汽室连接，该蒸汽室在运行中具有比在密闭的流体导管中的流体流向的蒸汽室中的压力高的压力，以用于给流体施加较高的压力以及输送流体。

通过施加压力将流体导管中的流体置于较高压力下，这能实现流体在具有较高温度的级中蒸发。另外，可以通过施加压力将流体运送到设置在较高势能上的容器中，而对此无需使用电流。由此在连续的运行期间根本不需要泵。

虽然在蒸发器回路和冷凝器回路中还安装有泵，但是仅需用于在过程开始时进行启动。几分钟之后过程就已经自主运行，而无需运行用于使流体在回路中循环的泵。唯独在冷凝器中的冷凝路径的端部上用于抽吸不可冷凝的气体的真空泵有时还须运行，但仅短时间地运行。

电消耗可以在根据本发明的蒸馏设备中大幅降低。另外，在每个回路中仅还需要各一个泵，这也降低了蒸馏设备的投资成本。

用于在使用根据本发明的蒸馏设备的情况下运行蒸馏过程的方法，所述蒸馏设备包括通入蒸发器回路中的流入口和蒸发器回路的出口以及冷凝器回路的馏出物出口，其特征在于如下过程步骤：

监控在两个回路中的液位；监控在蒸发器回路中的残留物的浓度；一旦在蒸发器回路中的液体已达到预定的最大液位和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则将具有高的残留物浓度的流体在出口处排出；一旦在冷凝器回路中的液位已达到预定的最大液位，则在馏出物出口处将馏出物从冷凝器回路中排出；一旦在蒸发器回路中的液体已达到预定的最小液位和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则在流入口处使流体流入冷凝器回路中；一直重复上述步骤，直到所述过程应停止。

优选地，只有当不仅达到最大浓度而且达到最大液位时，才将流体从蒸发器回路中排出，并且更确切地说直到达到最小液位。于是，通过输入新鲜的流体直到最大液位将浓度降低。此后一旦达到最小液位或者最大浓度，液位则相应再次提高直至最大液位。

在一种优选的方法中使用一种蒸馏设备，其包括真空泵，所述真空泵通过气体导管与每个冷凝器的每个冷凝路径的端部连接。所述方法的特征在于如下方法步骤：

测定在相同级的蒸发器和冷凝器的蒸汽室中的温度差；一旦温度差已达到预定的最大值，则借助于真空泵将在冷凝器的蒸汽室中不可冷凝的气体通过气体导管除去，直至已达到预定的最小值。重复上述步骤，直到所述过程应停止。

用于运行根据本发明的方法的根据本发明的控制装置，其包括用于读入测量数据的传感器的接口、用于分析处理测量数据的处理器以及用于改变阀和泵的调节的接口。

附图说明

下面参照附图详尽描述本发明。相同的附图标记分别涉及相同的对象。在附图中：

图1示出根据现有技术的多级蒸馏设备；

图2示出根据本发明的多级蒸馏设备；

图3示出根据图2的具有示例性的温度和压力值的蒸馏设备。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的多级蒸馏设备1。其中示出有三个级，所述三个级分别用下括号S1、S2和S3标出。此外，级S1除了通过热交换器14与级S2连接的部分之外用虚线包围。每个级S包括一个蒸发器(或者汽化器)E1、E2、E3和一个冷凝器(或凝结器)C1、C2、C3，所述蒸发器分别构成每个级S1、S2、S3的左腔室，所述冷凝器分别构成所述级S的所示的右腔室。蒸发器和冷凝器都具有蒸汽室，其中，相应同一级S1、S2、S3的蒸发器E1、E2、E3的蒸汽室和冷凝器C1、C2、C3的蒸汽室分别通过一个实施连接的蒸汽室6相互连接，其中，所述实施连接的蒸汽室6如此确定大小，使得在该级的蒸汽室内部的压力P能无阻碍地得到平衡。因此，在每个级S1、S2、S3的两个腔室中存在相同的压力P1、P2、P3。在每个腔室中，流体4从腔室被向上带至喷射入口3并在那里喷射。在蒸发器E1、E2、E3中喷射的流体4a比在相应同一级的冷凝器C1、C2、C3的喷射的流体4a具有稍高的温度。蒸发器E1、E2、E的温度对应地分别稍微高于冷凝器C1、C2、C3的温度，稍微低于对于相应的蒸汽压力P1、P2、P3的饱和曲线的温度Ts1、Ts2、Ts3，所述温度对于相应的流体是已知的。

出于该原因，在每个蒸发器中喷射的流体4a部分地蒸发并且流动到所属的冷凝器的相邻腔室中，在冷凝器的腔室里，该流体与较冷的液滴相遇并且自身再次冷凝。因此，从每个蒸发器中蒸发的流体随时间转移到同级的冷凝器中。在冷凝器中可以除去馏出物，而在蒸发器中可以导入新的流体。

因此，第一级S1在蒸发器E1中以温度T1,1工作，相应地在冷凝器C1中以温度T1,2工作，其方式为：将具有给定的温度的流体4a喷射到腔室中。与冷凝器C1相邻的腔室是蒸发器E2，该蒸发器与冷凝器C2构成第二级S2。级S2的腔室相应地在蒸发器E2中以温度T2,1工作，并且在冷凝器C2中以温度T2,2工作，其中，彼此紧靠的腔室C1和E2设有相同的温度。因此适用：T1,2＝T2,1。为了实现温度一致性，腔室C1和E2的下部区域构造成热交换器14。这同样适用于腔室C2和E3，这两个腔室同样通过热交换器14相互连接，以便使冷凝器C2的温度T2,2和蒸发器E3的温度T3,1始终保持相同的温度。

在每个蒸汽室6中的温度和压力测量仪器26、27用于过程监测。另外，真空泵V允许在每个冷凝路径的端部处抽吸在系统中不可冷凝的气体。这是重要的，以便所述过程高效地运行。

根据现有技术，各个级仅仅利用热交换器相互连接，从而不能形成不同级S之间流体或者蒸汽的交换或流动。各级仅仅通过热交换器相互连接。虽然各个级S在不同的、相应邻接的温度区域内运作，但是每个都只针对自身。

优选的实施例

图2示出一种按照本发明的实施例。该示图示出一种具有级Si的多级蒸馏设备1，其中i＝1，…n，其中，在运行时每个级Si相比其下一级Si+1在更高的压力和温度区域Pi、Ti工作。在图3中给出了一种根据图2的设备，其中给出了各各容器和压力室的压力和温度值，这些压力和温度值可以根据本发明进行调节。

每个级Si包括一个蒸发器Ei和一个冷凝器Ci，其中，每个蒸发器Ei和每个冷凝器Ci包括一个密闭的容器2，所述容器带有上部喷射入口3以及下部出口5，所述上部喷射入口用于在容器2中导入和喷射添加的流体4a，所述下部出口用于将在容器2中接收的流体4b排出。另外，每个容器2包括一个在喷射入口3和接收的流体4b之间的蒸汽室6，其中，每个蒸发器Ei的蒸汽室6通过具有如下这样大横截面的密闭蒸汽管道7与同级Si的冷凝器Ci的蒸汽室6压力连接，使得在运行时在一个级Si的两个蒸汽室6中的压力Pi可以始终平衡。每个蒸发器Ei的出口5与下一个蒸发器Ei+1的喷射入口3并且最后的蒸发器En的出口5与第一个蒸发器E1的喷射入口3通过相应密闭流体导管8连接成蒸发器回路。类似地，每个冷凝器Ci的出口5与上一个冷凝器Ci-1的喷射入口3并且第一个冷凝器C1的出口5与最后的冷凝器Cn的喷射入口3通过密闭流体导管9连接成冷凝器回路。根据本发明，蒸馏设备包括至少一个密闭蒸汽导管10，所述蒸汽导管以第一端部与在冷凝器Ci+1和Ci[i为1至3]之间的密闭流体导管9或者与在蒸发器En和E1之间的密闭流体导管8连接，并且以第二端部与蒸汽室连接，所述蒸汽室在运行时具有比在冷凝器Ci的蒸汽室6中的压力Pi以及在蒸发器E1的蒸汽室6中的压力P1都高的压力P，以便用于给流体4施加高压以及输送流体4。

容器2的布置特别是也可以这样改变，使得蒸发器和冷凝器的回路在同一个高度水平(Niveau)上设置。在此，例如冷凝器Cn和蒸发器E1在同一或者相近的高度水平上，冷凝器C1和蒸发器En也是同样高度水平的。这样缩短了实施连接的蒸汽室6的长度。出于清晰度原因，给出的图2和图3已如此表示并且应被理解为示意图。

根据本发明，在本文描述的蒸馏设备1中，蒸发器E和冷凝器C在空间上是彼此分离的并且通过具有这样大的横截面的管道来相互连接，使得在两个腔室2中的压差小于10mbar。重要的是，这种压力平衡始终得到保证。通过腔室2在空间上的分离，现在开启了如下的可能性：相同类型的腔室、即各蒸发器和各冷凝器分别相互连接并且在空间上布置成，使得在考虑在不同级Si中相应的蒸汽压力的情况下，流体4在没有泵的支持下通过各个腔室2的势能流入到下一个腔室2。这特别在蒸发器E1到En之间以及在冷凝器C1和Cn之间得到实现。因此，还仅需在冷凝器Cn至C1之间以及在蒸发器En和E1之间的流体导管中进行支持。

这种支持或者可以通过泵提供，或者可以通过蒸汽压力提供。当具有比目标腔室中的压力更高压力的蒸汽被馈入到流体导管中时，在导管中的流体将被运送到目标腔室中。对此，能从蒸馏设备1的蒸汽室中提取蒸汽。但如果在另一个附近的源中提供具有合适压力和温度关系的蒸汽，则自然也可以使用这些蒸汽。另外，可以在蒸发器E1上游的流体导管中设置蒸汽腔室25，在所述蒸汽腔室中流过的流体会部分变成蒸汽。所述蒸汽是整个蒸馏设备1中最热的并且另外也是具有最高压力的。在蒸汽腔室25中的压力比在蒸发器E1中的压力还高。流体4可以从所述蒸汽腔室25输送出去并且被施加压力，所述流体必须置于稍微较低的压力之下。在图2和图3中可以看出示例。级S中的具有较低压力的蒸汽室6可以输送相应的流体，所述流体的目标容器2相比蒸汽室6处于更低压力下，蒸汽导管10从所述蒸汽室6那里获得其压力。

优选地，蒸馏设备1在蒸发器回路的流体导管8中以及在冷凝器回路的流体导管9中具有各一个泵11，用于实现在过程开始时流体4的预定的压力。这分别仅须运行几分钟长，直到在所有容器2中的压力和温度关系已经理想地建立。于是，这个过程会自动运行。优选地，泵11设置在连接导管8、9中，所述连接导管8、9分别位于容器C1和Cn之间以及容器En和E1之间。

另外优选地，蒸馏设备1在蒸发器回路的流体导管8中在蒸发器E1上游具有加热装置12，并且在冷凝器回路的流体导管中在冷凝器Cn上游具有冷却装置13，以实现在蒸发器E1中和在冷凝器Cn中预定的温度。优选地，所述加热装置12和所述冷却装置13至少部分地一起构造为热交换器14。但因为热交换器14不能达到容器Cn或者说E1的期望的目标温度，所以在导管8、9中还需要分别在冷凝器回路的流体导管中设置一个单独的冷却装置13以及在蒸发器回路的流体导管8中设置一个单独的加热装置12。

已经表明，当在流体导管8、9的各个区段中仍有足够的流体4时，这对于过程的起动是有利的。为了确保这一点，可以在冷凝器Cn至C1之间和/或在蒸发器E1至En之间的流体导管9、8中设置虹吸管15，以防止在系统停止时各个冷凝器Ci和/或蒸发器Ei的空载运行。

在另一优选的布置中，在蒸发器E1和En之间的流体导管8中的虹吸管15具有居中的排出口。已经表明，在那里越来越多地积聚残留物，因此能简单地从回路除去所述高浓度的残留物。

为了所述方法优化运行并且尽可能多地蒸发导入的流体，必须时不时地将积聚在冷凝路径的端部上的不可冷凝的气体从蒸汽室6除去。为此，每个冷凝器Ci在蒸馏路径的端部上具有与真空泵16连接的气体导管17。在需要时运行所述真空泵16，但这也相应仅是短时间需要的，通常小于运行时间的5％。

已经表明，真空泵16同样能以蒸汽来运行。为了在运行时供给蒸汽，真空泵必须与密闭导管10连接。由此给真空泵16输送比蒸汽室6具有更高压力P的蒸汽，在蒸汽室中应抽吸气体。

这引起，在过程起动并且已经达到稳定状态之后，在运行中根本不需要电。

此外，优选地使各个容器2高度水平上彼此如此定向，使得可以优化利用流体的势能。根据本发明，每个蒸发器Ei+1这样设置在比上一个蒸发器Ei更低的高度水平上，使得在过程的实施期间流体4仅通过压力差和高度水平差从每个蒸发器Ei流入到相应下一个蒸发器Ei+1，而对此无需电驱动泵。因为每个下一级Si+1在比其上一个级S1更低的压力下工作，所以下一级Si+1相应更高地设置，从而流体由于其提高的压力而向上流。

相应地，每个冷凝器Ci+1相对于其下一个冷凝器Ci在高度水平上这样设置，使得在过程实施期间流体通过压力差和高度水平差和/或通过蒸汽导管的输送力从冷凝器Ci+1流入到相应下一个冷凝器Ci，而对此无需电驱动泵。因为在冷凝器回路中流动方向反向于在蒸发器中的流动方向，流体从具有较低压力的容器2流至具有较高压力的容器2。这可以部分地通过如下方式得到支持，即较高级的冷凝器比较低级的冷凝器设置得更高。为了进行支持，附加地通过蒸汽导管10输送较高压力的蒸汽来输送流体。因此可以避免必须使用耗电的泵。

另外，冷凝器C1和Cn在高度水平上这样设置，使得在过程实施期间冷凝器C1的流体4通过压力差和高度水平差经由冷凝器回路的流体导管9从冷凝器C1流至冷凝器Cn，而对此无需电驱动泵。因为C1中的压力比Cn中的压力高很多，所以可以克服很大的高度，而对此无需泵。

蒸发器En和E1优选在高度水平上也这样设置，使得在过程实施期间蒸发器En的流体4通过压力差和高度水平差以及通过一个或者多个蒸汽导管10的输送力经由蒸发器回路的流体导管8从蒸发器En流至蒸发器E1，而对此无需电驱动泵。在流体导管8的该区段中不仅必须克服高度而且被施加压力。这优选通过如下方式分级地实现，即将多个蒸汽导管10从不同级S引至流体导管8。所述不同的蒸汽导管10也可以都在相同位置上导入流体导管8但相继地运行，使得始终相应最合适的蒸汽导管10在运行。

蒸汽导管10可以选择性地也在流体导管8、9内部引导。

根据本发明的蒸馏设备1包括一个通入蒸发器回路中的流入口18和一个从蒸发器回路出来的出口19以及从冷凝器回路出来的馏出物出口20，所述流入口用于输入待蒸馏的流体4，所述出口用于排出具有高的残留物浓度的流体4，所述馏出物出口用于排出由设备产生的馏出物21。这在图2中示出。

另外，每个蒸汽导管10和/或每个气体导管17包括用于调节流量的阀22。所述阀17优选可控并且与调节装置连接。

至少第一冷凝器C1和最后的蒸发器En的容器2包括各一个液位传感器23用于确定在容器2中接收的流体4b的液位。另外的容器2同样可以具有这样的液位传感器23。但为了调节所述过程特别是需要两个所提及的液位传感器23。附加地，优选的蒸馏设备1在蒸发回路中、优选在最后的蒸发器En的区域中具有传感器24，用于测量残留物浓度。传感器23、24同样优选可控的并且与未示出的调节装置连接。

接下来，在使用根据本发明的蒸馏设备1的情况下描述根据本发明的用于运行蒸馏过程的方法，所述蒸馏设备包括一个通入蒸发器回路中的流入口18和一个从蒸发器回路出来的出口19以及一个从冷凝器回路出来的馏出物出口20，所述流入口用于输送待蒸馏的流体4，所述出口用于排出具有高的残留物浓度的流体4，所述馏出物出口用于排出由蒸馏设备产生的馏出物21。根据本发明在该方法中实施如下过程步骤：

监控在蒸发器回路中和冷凝器回路中的液位；监控在蒸发器回路中残留物的浓度；一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最大液位和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则在出口19处将具有高的残留物浓度的流体排出；一旦在冷凝器回路中的液位已经达到预定的最大液位，则在馏出物出口20上将馏出物从冷凝器回路排出；一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最小值和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则在流入口18处使流体4流入冷凝器回路中；上述步骤一直重复直到所述过程应停止。

在上述方法中值得一提的是如下事实，即一旦给出框架条件，在各个腔室中的压力和温度进行自我调节。单独地调节流体和馏出物的输入和输出。另外，在过程开始时必须注意，流入蒸发器E1和冷凝器Cn中的流体相应于预定的压力和温度关系。这通过加热装置12以及冷却装置13实现。

为了改善该过程应从冷凝器回路中除去不可冷凝的气体。为此，每个冷凝器Ci在蒸馏路径的端部上具有一个与真空泵16连接气体导管17。所述方法附加有如下方法步骤：

确定在相同级Si的蒸发器Ei和冷凝器Ci中的容器2的蒸汽室6中的温度差dTi；一旦温度差dTi已达到预定的最大值，则借助于真空泵16将冷凝器Ci的蒸汽室6中的不可冷凝的气体通过气体导管17除去，直至温度差dTi已达到预定的最小值；重复上述步骤直到所述过程应停止。

根据本发明的用于运行根据本发明的方法的控制装置包括用于读入测量数据的传感器的接口、用于分析处理测量数据的处理器以及用于改变阀22和泵11、16的调节的接口。

阀22通常是打开的。但在过程开始时一些阀22可以是关闭的或者扼流的。

附图标记列表

1 蒸馏设备

2 容器

3 喷射入口

4 流体

4a 喷射的流体

4b 接收的流体

5 出口

6 蒸汽室

7 蒸汽管道

8 通向蒸汽回路的流体导管

9 通向冷凝器回路的流体导管

10 蒸汽导管

11 泵

12 加热装置

13 冷却装置

14 热交换器

15 虹吸管

16 真空泵

17 气体导管

18 流入口

19 具有高的残留物浓度的流体的出口

20 馏出物出口

21 馏出物

22 阀

23 液位传感器

24 用于测量残留物浓度的传感器

25 蒸汽腔室

26 温度传感器

27 压力传感器

E 蒸发器，E1、...En

C 冷凝器，C1、...Cn

S 级，S1、...Sn

Claims (21)

1.具有多个级Si的多级蒸馏设备(1)，其中i＝1、…n，其中，在运行时每个级Si相比其下一级Si+1在更高的压力和温度区域(Pi、Ti)中工作，其中，每个级Si包括一个蒸发器Ei和一个冷凝器Ci，其中，每个蒸发器Ei和每个冷凝器Ci分别包括一个密闭的容器(2)，所述容器带有上部的喷射入口(3)和下部的出口(5)以及在所述喷射入口(3)和在容器(2)中接收的流体(4b)之间的蒸汽室(6)，所述喷射入口用于在容器(2)中导入和喷射添加的流体(4a)，所述出口用于将在容器(2)中接收的流体(4b)排出，其中，每个蒸发器Ei的蒸汽室(6)通过密闭蒸汽管道(7)与同级Si的冷凝器Ci的蒸汽室(6)压力连接为使得在运行时在一个级Si的两个蒸汽室(6)中的压力Pi能始终平衡，每个蒸发器Ei的出口(5)与下一个蒸发器Ei+1的喷射入口(3)并且最后的蒸发器En的出口(5)与第一个蒸发器E1的喷射入口(3)通过相应地密闭的流体导管(8)连接成一个蒸发器回路，每个冷凝器Ci的出口(5)与上一个冷凝器Ci-1的喷射入口(3)并且第一个冷凝器C1的出口(5)与最后的冷凝器Cn的喷射入口(3)通过密闭的流体导管(9)连接成一个冷凝器回路，其特征在于，至少一个密闭的蒸汽导管(10)以第一端部与在冷凝器Ci+1和Ci之间的密闭的流体导管(9)之一连接或者与在蒸发器En和E1之间的密闭的流体导管(8)连接，并且以第二端部与如下蒸汽室连接，该蒸汽室在运行时具有的压力P比在冷凝器Ci的蒸汽室(6)中的压力Pi高或者说比在蒸发器E1的蒸汽室(6)中的压力P1高，以用于给流体(4)施加更高的压力以及输送流体(4)。

2.根据权利要求1所述的蒸馏设备，其特征在于，具有压力P的蒸汽室是蒸馏设备的一个蒸汽室(6)。

3.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，所述蒸馏设备包括在蒸发器回路的流体导管(8)中以及在冷凝器回路的流体导管(9)中的各一个泵(11)，用于在过程开始时实现流体(4)的预定压力。

4.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，所述蒸馏设备包括在蒸发器回路的流体导管(8)中在蒸发器E1上游的加热装置(12)以及在冷凝器回路的流体导管中在冷凝器Cn上游的冷却装置(13)，以用于实现在蒸发器E1中和在冷凝器Cn中的预定温度。

5.根据权利要求4所述的蒸馏设备，其特征在于，所述加热装置(12)和所述冷却装置(13)部分地一起构造成热交换器(14)。

6.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，在冷凝器Cn至C1之间和/或在蒸发器E1至En之间的流体导管(9、8)中设置有虹吸管(15)，以用于防止在系统停止时各个冷凝器Ci和/或蒸发器Ei空载运行。

7.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，在蒸馏路径的端部上的每个冷凝器Ci具有与真空泵(16)连接的气体导管(17)，用于从蒸汽室(6)中除去不可冷凝的气体。

8.根据权利要求7所述的蒸馏设备，其特征在于，所述真空泵(16)与密闭的蒸汽导管(10)连接，所述蒸汽导管在运行时通过如下方式对真空泵(16)供给，即，向真空泵(16)供应相比应抽出气体的蒸汽室(6)具有更高压力P的蒸汽。

9.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，每个蒸发器Ei+1设置在比上一个蒸发器Ei更低的高度水平上，使得在过程的实施期间流体(4)仅通过压力差和高度水平差从每个蒸发器Ei流入到相应下一个蒸发器Ei+1中，而对此无需电驱动泵。

10.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，每个冷凝器Ci+1相对于其下一个冷凝器Ci在高度水平上设置成，使得在过程实施期间流体通过压力差和高度水平差和/或通过蒸汽导管的输送力从冷凝器Ci+1流入到相应下一个冷凝器Ci中，而对此无需电驱动泵。

11.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，冷凝器C1和Cn在高度水平上设置成，使得在过程实施期间冷凝器C1的流体(4)通过压力差和高度水平差经由冷凝器回路的流体导管(9)从冷凝器C1流至冷凝器Cn，而对此无需电驱动泵。

12.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，所述蒸发器En和E1在高度水平上设置成，使得在过程实施期间蒸发器En的流体(4)通过压力差和高度水平差以及通过一个或者多个蒸汽导管(10)的输送力经由蒸发器回路的流体导管(8)从蒸发器En流至蒸发器E1，而对此无需电驱动泵。

13.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，至少一个所述流体导管(8、9)和/或至少一个所述蒸汽导管(10)设置在容器(2)内部和/或在蒸汽管道(6)内部。

14.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，所述蒸馏设备包括通入蒸发器回路中的流入口(18)和蒸发器回路的用于排出具有高的残留物浓度的流体的出口(19)以及冷凝器回路的馏出物出口(20)，所述流入口用于输入待蒸馏的流体(4)，所述馏出物出口用于排出由所述蒸馏设备产生的馏出物(21)。

15.根据权利要求7所述的蒸馏设备，其特征在于，每个蒸汽导管(10)和/或每个气体导管(17)包括用于调节流量的阀(22)。

16.根据权利要求1或2的蒸馏设备，其特征在于，至少第一个冷凝器C1和最后的蒸发器En的容器(2)包括各一个液位传感器(23)，用于测定在容器(2)中接收的流体(4b)的液位。

17.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，在蒸发回路中设置有用于测量残留物浓度的传感器(24)。

18.根据权利要求1或2所述的蒸馏设备，其特征在于，在最后的蒸发器En的区域中设置有用于测量残留物浓度的传感器(24)。

19.用于在使用根据上述权利要求1至18之一所述的蒸馏设备(1)的情况下运行蒸馏过程的方法，所述蒸馏设备包括通入蒸发器回路中的流入口(18)和蒸发器回路的用于排出具有高的残留物浓度的流体的出口(19)以及冷凝器回路的馏出物出口(20)，所述流入口用于输入待蒸馏的流体(4)，所述馏出物出口用于排出由设备产生的馏出物(21)，其特征在于如下过程步骤：

a.监控在蒸发器回路中和冷凝器回路中的液位；

b.监控在蒸发器回路中的残留物的浓度；

c.一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最大液位和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则将具有高的残留物浓度的流体在出口(19)处排出；

d.一旦在冷凝器回路中的液位已达到预定的最大液位，则在馏出物出口(20)处将馏出物从冷凝器回路中排出；

e.一旦在蒸发器回路中的液位已达到预定的最小值和/或在蒸发器回路中的残留物浓度已达到预定的最大值，则使流体(4)在流入口(18)处流入冷凝器回路中；

f.一直重复步骤a.至e.，直到所述过程应停止。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，在蒸馏路径的端部上的每个冷凝器Ci具有与真空泵(16)连接的气体导管(17)，其特征在于如下方法步骤：

a.确定在相同级Si的蒸发器Ei和冷凝器Ci的容器(2)的蒸汽室(6)中的温度差dTi；

b.一旦温度差dTi已达到预定的最大值，则借助于真空泵(16)将在冷凝器Ci的蒸汽室(6)中不可冷凝的气体通过气体导管(17)除去，直至温度差dTi已达到预定的最小值；

c.重复步骤a.和b.，直到所述过程应停止。

21.用于运行根据权利要求19或20所述的方法的控制装置，包括用于读入测量数据的传感器接口、用于分析处理测量数据的处理器以及用于改变阀(22)和泵(11,16)的调节的接口。