CN1604873A - 用于蒸馏的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于蒸馏，例如从海水中提取淡水的装置。该装置包括至少在一排的许多腔室(3)，蒸馏流体的入口(10)，蒸馏残余物的出口(11)，蒸馏物的出口(5)和气体压缩机(13)。另外，该装置包括两个管路系统(1，2)，其中第一管路系统(1)有蒸馏流体的入口(10)和蒸馏残余物的出口(11)，以及湿气的出口(12)。第二管路系统(2)有在一排的许多腔室(3)，每一排(3)有湿气的上部入口(4)和蒸馏物的下部出口(5)。入口(4)平行连接，并且出口(5)平行连接。第一管路系统(1)的湿气出口(12)通过压缩机(13)连接到第二管路系统(2)的出口(4)，并且在蒸馏流体的入口(10)、蒸馏残余物的出口(11)和湿气出口(12)之间，第一管路系统(1)包围第二管路系统(2)。本发明也提供通过使用这种装置的蒸馏方法。

Description

用于蒸馏的装置和方法

本发明涉及分别根据权利要求1和5的用于蒸馏，例如从海水中提取淡水的装置和其方法。

发明背景

在许多情况下，人们几乎不能获取淡水，但可以有许多办法获取海水。这种例子可以是小的岛屿群落、行进长的距离而不与陆地接触的船只和在海上的平台或类似的装置。

今天，有几种类型的淡化装置以从海水中提供淡水，如例如描述于US4,391,676和WO93/10048中的那样。这些装置都使用类似于普通热交换器的系统，同时海水被蒸发并且湿气被压缩和冷凝。

大多数已知的淡化装置具有相对复杂的结构，因此制造和操作它们是昂贵的。装置的部件也需要频繁的关闭和维护，这进一步增加了成本。最经常的是，海水腐蚀了装置的不同部件，从而一些部件必须不时地替换。

发明目的

本发明的目的是提供具有稳定操作，几乎不需要维护并且便宜和节能的蒸馏装置和方法。

本发明

用分别根据权利要求1和5的特征部分的装置和方法实现该目的。另外的优选特征将从独立权利要求中显现。

本发明基于使海水沸腾，并冷凝湿气以生产淡水的旧原则。根据本发明，新的装置和新的方法用来提供淡水。该装置和方法也可以用于其他蒸馏目的，但本专利出版物将仅仅描述海水的蒸馏。

根据本发明的装置主要包括两个管路系统，其中第一管路系统包括入口和下部以及上部出口，第二系统包括入口和出口，同时第一系统的上部出口通过压缩机连接到第二系统的入口。在第一管路系统中部分蒸馏流体蒸发，在第二管路系统中湿气冷凝成蒸馏物，同时管路系统中的流体互相热交换。

在湿气被冷凝成蒸馏物的状态下，第二管路系统成形为一排垂直的腔室。腔室的入口平行连接，以使得湿气仅仅通过一个腔室。

平行连接这个表述，在本上下文中它是指平行连接的物件这样连接以使得流体在每一个物件中流动的可能性相等。流入一个物件的流体不允许进入其他平行连接的物件。

第一管路系统主要包括蒸馏流体的入口，湿气的上部出口，同时该出口连接到第二管路系统的入口，以及蒸馏残余物的第二出口，因为仅仅一些蒸馏流体会蒸发。在入口和出口之间，第一管路系统包围第二管路系统。在最简单的实施方案中，第一管路系统是带有入口和下部以及上部出口的空间，其中第二管路系统置于该空间中。明显地，该空间必须这样成形以使得从室的湿气出口连接到置于该空间里面的第二管路系统的入口，例如通过管路穿过空间中的壁延伸并延伸至第二管路系统的入口，并因此成形为第二管路系统的出口。在本发明的优选实施方案中，第一管路系统可以包围许多第二管路系统，其中第二管路系统的入口平行连接。

引入的蒸馏流体和流出的蒸馏物的温度应该接近于沸点，以使得管路系统之间的热交换基本上导致蒸发和冷凝。

实施例

本发明将在下面参照附图描述为从海水生产淡水的过程，其中：

图1表示根据本发明，装置的第二管路系统的垂直纵向横截面图，

图2表示沿着图1中的线I-I，第二管路系统的垂直横截面图，

图3表示沿着图2中的线II-II，根据图1和2的第二管路系统的水平横截面图，x

图4表示从侧面看，根据本发明的装置的优选实施方案，和

图5表示从上面根据图4的装置。

图1表示根据本发明，装置的第二管路系统2的垂直纵向横截面图，同时湿气冷凝成淡水。第二管路系统包括在一排的许多腔室3，应该根据正在进行的过程、装置总的设计和将要蒸馏的数量将腔室的数目最优化。由于图的限制，图1表示随机数目。该排的每一腔室3形成有在上部末端的湿气入口4以及在下部末端的冷凝物/淡水的出口5。入口平行连接以使得湿气平行进入每一腔室3。出口这样连接以使得淡水平行离开每一腔室。腔室3隔一段距离在一排中装配，同时每一腔室的深度d，和腔室之间的距离构成了第二管路系统2的长度1。

在图2中表示沿着图1中的线I-I的横截面图，并且该横截面图显示了在其中一个腔室内的垂直壁6。每一腔室3优选包括两个同样的，热传导材料的垂直壁6，同时壁6构成了腔室3中的高度h和宽度b。每一腔室3优选具有垂直延伸，同时高度h大于宽度b并且两者显著地大于深度d。垂直壁6形成有湿气的上部入口4和冷凝物的下部出口5。在该阐述的实施方案中，壁6带有皱折7。这对于使得装置运转不是必需的，但提供了优选的实施方案。通过具有这些皱折7，在第二管路系统2外部的腔室3之间的海水可以在腔室3之间移动，以使得对壁6的横向热交换是最佳的并且水蒸发得更快。在该阐述的实施方案中，壁6的上部形成圆形的尖，同时湿气入口4置于该尖上。这对于装置适当地运转并不是必备的，但将引起较好的湿气分离和同时输送的水将偏斜并回落到第一管路系统1中的海水表面上。

构成腔室中的高度h和宽度b的垂直壁6，优选与沿着垂直侧边的两个垂直内壁8、和沿着下边缘的水平内壁相互固定，形成腔室的底部。同样在上部末端，壁6将与内壁相互固定。最后提到的内壁会是水平的或是倾斜的，将由内壁6的上边缘的形状决定，同时内壁优选遵循这种形状。隔开壁6的内壁8的宽度应该/必须当然是相等的，以使得腔室3水平地和垂直地在整个腔室3中得到相同的深度延伸d。内壁8也可以优选是热传导材料。

垂直壁6可以优选与至少一内壁8冲切出来，并弯曲以配合。在这种方式中，每一腔室需要较小数目的部件和连接件。不同的部件优选例如通过焊接而永久固定。

如所提及的那样，不同的腔室3排列成排，并且入口3和出口5都平行连接。在图1的实施方案中，腔室3从第一个到最后一个互相固定以使得湿气入口4和冷凝物出口5每一个是穿过整个腔室3的一条管路，同时管路开放穿过每一腔室。明显地，这可以以许多其他的方式完成。

图3表示从上面看，部分水平横截面的第二管路系统。在图中的线III-III左侧，管路系统被切开，在线的右侧是从上面看的管路系统。由于图的限制，仅仅画出关于湿气入口4的第一和最后的腔室3。从图中得出这样的结果：入口4与所有其他的腔室3开口连接，并且腔室3在上部末端关闭。相对地，它们当然也在它们的下部末端关闭，除了上述的冷凝物出口5之外。

如图中所示，湿气入口4和冷凝物出口5直接互相相对地安置，以腔室3的宽度方向为中心。这不是必需的，但以这种方式获得腔室3中最好的湿气分布以及最好的冷凝物收集。

如上所述，第二管路系统2置于第一管路系统1的里面，并且管路系统1，2中的流体互相热交换因为第二管路系统2的腔室3中的湿气将加热第一系统1中的海水直至沸腾。在最简单的实施方案中，第一管路系统1包括大的空间9，与入口10和出口11，12。海水通过入口10引入，并通过下部出口11引出。在空间9中，海水将与第二管路系统2的腔室3中穿过壁6的湿气热交换，同时海水将在腔室3之间流动，并且部分海水将蒸发。因此，第二管路系统2将安置于海水中，同时湿气入口4将在水面的上方，同时冷凝物的出口5将在水面的下方。

在第一管路系统1的上部出口12和第二管路系统的入口4之间装置一压缩机13，其压缩湿气以使得温度增加并使得热交换正常工作。这也将提高压力，以使得第二管路系统2的压力大于第一管路系统的压力。

流入第一管路系统的入口10的海水与第二管路系统2的外部接触。海水将由第二管路系统2的腔室3的湿气加热，并且海水中的部分水将蒸发并向上上升。经常地，湿气将带有海水的液滴。在第一管路系统1的第一个末端，有湿气出口12，湿气通过它可以从第一管路系统1中流出。由湿气携带的海水液滴将下落到海水表面。穿过第一管路系统的上部出口12流出的湿气被引入到压缩机13，在那里压力和温度增加。然后压缩的湿气被引入到第二管路系统2的入口4，并将被置于第二管路系统2外部的海水冷却。湿气被冷凝并可以作为淡水移去。第一管路系统1还有海水的出口11，没有蒸发的部分海水将通过它引出。由于蒸发，这些海水将比引入的海水具有更高的盐浓度。这个差值应该保持低的，因为盐浓度的增加将提高水的沸点和管路系统的腐蚀。

在图4和5中，表示本发明的优选实施方案的侧视图和俯视图。第一管路系统1包括四个第二管路系统2，用虚线表示，同时到四个第二管路系统2的入口4平行连接。

第一管路系统1还有一个海水的入口10和一个出口11，以及湿气的上部出口12。如图4中所示，在第一管路系统的上部末端，在湿气出口12之前，提供液滴收集器14。液滴收集器14导致了湿气中的海水液滴将从湿气中分离，从而改进了蒸馏。在其分布到在图4和5中作为虚线框表示的四个第二管路系统2之前，将湿气收集并引到压缩机13。四个第二管路系统2每一个有一个湿气入口4，和一个冷凝物出口5。该入口和出口平行连接，并且出口聚集在一起以使得该装置仅有一个出口。

在阐述的实施方案中，分别在第二管路系统的上部和下部末端的相同纵向末端上显示了湿气入口4和冷凝物出口5。管路系统当然也可以这样排列以使得入口4和出口5被安置在相对的纵向末端上。

第一和第二管路系统应该优选由抗海水的材料，例如钛制得。如果该装置用于其他蒸馏目的，管路系统应该由抗将被蒸馏的流体的材料制得。另外，第二管路系统优选应该由热传导材料制得，以使得在第一和第二管路系统之间的热交换最佳。第一管路系统可以优选由较少热传导的材料，例如复合材料制得，以使得对环境的热损失最小。

该装置和方法当然也可以用于其他蒸馏目的，例如从醇和水的混合物中蒸馏醇，这对于本领域技术人员将是显然的。本发明将不限于所阐述的和上述的本发明的实施方案，同时将被本领域技术人员所理解。本发明也定义了所述特征的结合和亚结合，以及这些特征的改进和变化，在下列权利要求的范围内，对于本领域技术人员是显然的。

Claims (5)

1.用于蒸馏，例如从海水中提取淡水的装置，包括至少在一排的许多腔室(3)，蒸馏流体的入口(10)，蒸馏残余物的出口(11)，蒸馏物的出口(5)，和气体压缩机(13)，特征在于

—该装置包括两个管路系统(1，2)，其中

—第一管路系统(1)包括蒸馏流体的入口(10)和蒸馏残余物的出口(11)，以及湿气的出口(12)，和

—第二管路系统(2)有在一排的许多腔室(3)，每一排(3)有湿气的上部入口(4)和蒸馏物的下部出口(5)，同时入口(4)平行连接，并且出口(5)平行连接，

—第一管路系统(1)的湿气出口(12)通过压缩机(13)连接到第二管路系统(2)的出口(4)，并且

—在蒸馏流体的入口(10)、蒸馏残余物的出口(11)和湿气出口(12)之间，第一管路系统(1)包围第二管路系统(2)。

2.根据权利要求1的装置，特征在于第一管路系统(1)含有两个或更多的第二管路系统(2)，同时第二管路系统(2)的入口(4)平行连接。

3.根据权利要求1或2的装置，特征在于第二管路系统(2)的每一个腔室(3)有两个垂直壁(6)，提供腔室(3)的高度(h)和宽度(b)，并且壁(6)是热传导材料。

4.根据前述权利要求任一项的装置，特征在于第二管路系统(2)的湿气入口(4)和蒸馏物出口(5)沿每个腔室(3)的宽度尺寸处在中心。

5.通过使用根据前述权利要求任一项的装置，用于蒸馏，例如从海水中提取淡水的方法，特征在于

—蒸馏流体被引入第一管路系统(1)，其中流体在第二管路系统(2)的腔室(3)之间流动，蒸馏流体与腔室(3)中的湿气热交换以使得部分流体蒸发并且腔室(3)中的部分湿气冷凝，

—流体的湿气通过第一管路系统(1)中的上部出口(12)排出并被引入气体压缩机(13)，

—湿气从气体压缩机(13)中引出并引入第二管路系统(2)的腔室(3)，在那里它与蒸馏流体热交换并冷凝，和

—冷凝的湿气通过蒸馏物的出口(5)排出并从装置中移去。

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