DE10124082C2

DE10124082C2 - Process and plant for water desalination

Info

Publication number: DE10124082C2
Application number: DE10124082A
Authority: DE
Inventors: Norbert Raebiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: DE10124082A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage (Einrichtung) zur Wasserentsalzung, und zwar insbesondere zur Entsalzung von Brackwasser.The present invention relates to a method and a plant (device) for Desalination of water, in particular for desalination of brackish water.

Das in vielen Regionen dieser Welt vorhandene Wasserreservoir ist durch eine abnehmende Menge und zunehmende Aufsalzung gekennzeichnet. Besonders in Wüstenregionen, aber auch in Küstenbereichen arider Gebiete sind eine große Zahl von Brackwasserressourcen zu finden, die mit den derzeit bekannten Methoden nicht effizient aufbereitet werden können. Die Ursache hierfür liegt darin begründet, dass die im Brackwasser zumeist vorhandene besonders große Salzkonzentration die kosteneffiziente Verwendung einer Umkehrosmose- oder Verdampfungstechnik nicht zulässt. An natürliche Verdunstungsprozesse angelehnte Verfahren, bei denen Salzwasser durch Sonnenenergie verdunstet wird, werden derzeit noch nicht im Praxismaßstab zur Trinkwasser- oder Brauchwassergewinnung genutzt.The water reservoir present in many regions of the world is through a decreasing amount and increasing salting marked. Especially in desert regions, but also in coastal areas of arid areas are large Finding number of brackish water resources that are currently known Methods cannot be processed efficiently. The reason for this lies is based on the fact that the particularly large ones mostly present in brackish water Salt concentration the cost-effective use of a reverse osmosis or Evaporation technology not allowed. Of natural evaporation processes similar methods in which salt water evaporates through solar energy is currently not yet on a practical scale for drinking water or Used water production used.

Aus der DE 31 22 312 A1 ist eine Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser bekannt, die einen Raum aufweist, in dem das Meerwasser verdampft und der Wasserdampf zu einer Kühlfläche gelangt, an der er kondensiert, wobei das Kondensat gesammelt wird. In dem Raum ist ein Schwingungszerstäuber angeordnet, durch den das Meerwasser in kleinste Tröpfchen zerstäubt wird.DE 31 22 312 A1 describes a device for desalination of sea water known, which has a room in which the sea water evaporates and the Water vapor reaches a cooling surface on which it condenses, the Condensate is collected. There is a vibration atomizer in the room arranged, through which the sea water is atomized into tiny droplets.

Aus der DE 24 53 590 A1 ist eine Anlage zur Destillierung von Meerwasser durch Anfeuchtung und Entfeuchtung eines Gases sowie ein zugehöriges Verfahren bekannt.From DE 24 53 590 A1 is a plant for the distillation of sea water Humidification and dehumidification of a gas and an associated process known.

Aus der EP 0 099 320 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser bekannt, wobei salzhaltiges Wasser in einer erstem Stufe erwärmt und in einer zweiten Stufe zerstäubt wird, wonach das dabei entstehende Luft- /Wasser-Gemisch als Primärluftkreis in einer weiteren Stufe einer Kondensation unterzogen und vor dieser durch Tropfenabscheider geführt wird.EP 0 099 320 A2 describes a method and a device for desalting known from water, whereby saline water is heated in a first stage and atomized in a second stage, after which the resulting air / Water mixture as the primary air circuit in a further stage of condensation subjected and before this is passed through droplet separators.

Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders effizientes Verfahren zur Wasserentsalzung anzugeben, welches insbesondere in Gegenden mit einer großen Zahl von Sonnenstunden kosteneffizient einsetzbar ist. Gleichzeitig sollte eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.It was the object of the present invention to be particularly efficient Specify water desalination process, which in particular in Areas with a large number of hours of sunshine can be used cost-effectively is. At the same time, an installation for carrying out the method should be specified become.

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zur Wasserentsalzung gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:
In procedural terms, the task is solved by a process for water desalination, which comprises the following steps:

- provision of saline water with a temperature T1 <60 ° C,
- dispersing the saline water in a gaseous medium, preferably air, with a temperature T2 <T1 - 15 ° C, so that the Water at least partially evaporates and the gaseous medium Water is loaded and warmed up, whereby
- The saline water in the downward direction in the gaseous medium is dispersed in that this is accelerated,
- The accelerated gaseous medium redirected and so in a Upward extending tube is introduced that it is upward and towards a device for cooling the gaseous medium flows, and
- Condense at least part of the water from which cooling, water-laden gaseous medium.

Der wesentliche Unterschied zu natürlichen Verdunstungsprozessen besteht dabei in zwei Merkmalen:
The main difference to natural evaporation processes consists of two features:

1. The saline water is directed downwards into the gaseous medium dispersed in, so that this is accelerated. Find in nature such directional dispersion does not take place.
2. The accelerated gaseous medium is redirected and so in a Upward extending tube initiated that it is upward and in it flows towards the device for cooling the gaseous medium.

Die Dispergierung des salzhaltigen Wassers, insbesondere Brack- oder Meerwassers führt zu einer hocheffizienten Verdunstung des Wassers in die gasförmige Phase und ist an die jeweiligen örtlichen Bedingungen leicht anpassbar.The dispersion of saline water, especially brackish or Sea water leads to highly efficient evaporation of the water in the gaseous phase and is light to the local conditions customizable.

Durch die Dispergierung in Abwärtsrichtung, d. h. unter Annäherung an den Erdmittelpunkt, wird das gasförmige Medium, bei dem es sich vorzugsweise um Luft handelt, definiert beschleunigt und seine kinetische Energie erhöht. Die erhöhte kinetische Energie ermöglicht ein Umlenken der Gasphase (und damit deren Abtrennung von der nicht-umgelenkten wässrigen Phase) und trägt gleichzeitig zu einer Überwindung des durch die Umlenkung erzeugten Druckverlusts bei. Bei einer aufwärts gerichteten Dispergierung wäre zwar kein durch eine Umlenkung erzeugter Druckverlust zu überwinden, doch würden flüssige dispergierte Phase und mit Wasser beladene Gasphase nicht voneinander getrennt, so dass nachteiligerweise auch Flüssigkeit in dem sich in Aufwärtsrichtung erstreckenden Rohr aufwärts strömen würde (Aerosoltransport).By dispersing in the downward direction, i.e. H. approaching the The center of the earth is the gaseous medium, which is preferably Air acts, accelerates and its kinetic energy increases. The increased kinetic energy enables a redirection of the gas phase (and thus their separation from the non-redirected aqueous phase) and carries at the same time overcoming what is generated by the deflection Loss of pressure at. With an upward dispersion there would be none pressure loss generated by a deflection, but would liquid dispersed phase and water-laden gas phase not separated from each other, so that liquid is also disadvantageously in the Upward extending pipe would flow upward (aerosol transport).

Vorteilhafterweise wird das im erfindungsgemäße Verfahren eingesetzte Rohr vertikal verlaufen. Bei gegebener Höhendifferenz zwischen Rohrfuß und Rohrkopf sind in einem vertikal verlaufenden Rohr die größten Luftströmungen zu erreichen.The tube used in the method according to the invention is advantageously used run vertically. Given the difference in height between the pipe base and Pipe heads are the largest air flows in a vertical pipe to reach.

Vorzugsweise wird in der Einrichtung zum Kühlen des gasförmigen Mediums Kühlwasser mit einer Temperatur T3 < T1 so in das aufwärts strömende gasförmige Medium eindispergiert, dass zumindest ein Teil des Wassers aus dem sich abkühlenden, mit Wasser beladenen gasförmigen Medium am dispergierten Kühlwasser kondensiert. Eine derartige Nasskühlung bietet im Vergleich zu anderen Kühlungsverfahren den Vorteil, dass das Kühlwasser in definierter Richtung in das strömende gasförmige Medium eindispergiert werden kann, so dass dessen Strömungsrichtung definiert veränderbar ist. Preferably in the device for cooling the gaseous medium Cooling water with a temperature T3 <T1 in the upward flowing dispersed gaseous medium that at least part of the water from the cooling, water-laden gaseous medium on dispersed cooling water condensed. Such a wet cooling offers in Compared to other cooling methods the advantage that the cooling water in be dispersed in a defined direction into the flowing gaseous medium can, so that its direction of flow can be changed in a defined manner.

Bevorzugt ist eine Verfahrensgestaltung, bei der das salzhaltige Wasser in Richtung auf eine Auffangvorrichtung in das gasförmige Medium, also vorzugsweise in Luft, hineindispergiert wird, so dass sich in dieser Auffangvorrichtung aufkonzentriertes salzhaltiges Wasser und/oder Salz im festen Aggregatzustand sammelt. Die Auffangvorrichtung wird dann vorzugsweise auch die Umlenkung des beschleunigten gasförmigen Mediums bewirken.A process design is preferred in which the saline water is in Direction of a collecting device in the gaseous medium, ie is preferably dispersed in air, so that in this Concentrated salt water and / or salt in the collects solid state. The fall arrester will then preferably also the deflection of the accelerated gaseous medium cause.

Mit Blick auf die Anlage wird die gestellte Aufgabe durch eine Anlage zur Entsalzung von Wasser gelöst, die folgende Bestandteile umfasst:
With regard to the plant, the task is solved by a plant for desalination of water, which comprises the following components:

- A first dispersing device, which is set up to contain saline Water with a temperature T1 <60 ° C in a downward direction disperse the gaseous medium so that it accelerates and is loaded with water,
- A cooling device for cooling a gaseous medium and
- An upward extending between the first Dispersing device and the cooling device arranged tube for Passing gaseous medium loaded with water.

Die Kühleinrichtung umfasst aus den oben genannten Gründen vorzugsweise einen Nasskühler, welcher vorteilhafterweise als zweite Dispergiereinrichtung dazu eingerichtet ist, Kühlwasser so in ein aufwärts strömendes, mit Wasser beladenes gasförmiges Medium zu dispergieren, dass dessen Strömungsrichtung verändert wird.The cooling device preferably comprises for the reasons mentioned above a wet cooler, which advantageously as a second dispersing device is set up to cool water flowing into an upstream, with water to disperse laden gaseous medium that Flow direction is changed.

Zwischen der ersten Dispergiereinrichtung und dem sich in Aufwärtsrichtung erstreckenden Rohr sind vorzugsweise Mittel zum Umlenken des in Abwärtsrichtung mitgerissenen gasförmigen Mediums in Aufwärtsrichtung und zum Einleiten des dann in Aufwärtsrichtung fließenden gasförmigen Mediums in das Rohr vorgesehen. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei den Umlenkmitteln um Bestandteile einer Auffangvorrichtung für das salzhaltige, nach Teilverdunstung aufkonzentrierte Wasser handeln. Between the first dispersing device and the one in the upward direction extending tube are preferably means for deflecting the in Downward entrained gaseous medium in the upward direction and for introducing the gaseous medium then flowing upwards into the pipe provided. As already mentioned, it can be the case with the deflecting means to components of a collecting device for the saline, after Act partial evaporation of concentrated water.

Nur in Ausnahmefällen wird man salzhaltiges Wasser einsetzen können, welches bereits natürlich eine Temperatur T1 < 60°C besitzt. Im Regelfall wird es daher notwendig sein, das salzhaltige Wasser auf die besagte Temperatur zu erwärmen, und deshalb ist es vorteilhaft, der ersten Dispergiereinrichtung Mittel zum Erwärmen von salzhaltigem Wasser auf eine Temperatur T1 < 60°C vorzuschalten. Derartige Mittel werden insbesondere in sonnenreichen Regionen vorzugsweise Sonnenkollektoren enthalten.Only in exceptional cases will you be able to use salty water, which already naturally has a temperature T1 <60 ° C. As a rule, it will be necessary to bring the saline water to the said temperature heat, and therefore it is advantageous to the first dispersing means for heating saline water to a temperature T1 <60 ° C upstream. Such funds are used particularly in sun-rich regions preferably contain solar panels.

In einer Vielzahl von Fällen wird es zudem sinnvoll sein, der Kühleinrichtung Mittel zum Abkühlen kondensierten Wassers nachzuschalten. Abgekühltes kondensiertes Wasser kann dann als Kühlwasser im Nasskühler eingesetzt werden, wozu den Mitteln zum Abkühlen kondensierten Wassers Mittel nachgeschaltet werden, um das abgekühlte kondensierte Wasser der Einrichtung zum Kühlen des gasförmigen Mediums zuzuführen. Ist das kondensierte Wasser wärmer als das zu entsalzende Brackwasser, ist es zudem sinnvoll, mittels eines Wärmetauschers Energie aus dem abzukühlenden Kondenswasser zu entziehen und dem Brackwasser zuzuführen, welches ja in der Regel erwärmt werden muss.In a large number of cases it will also be useful to use the cooling device Subsequent means for cooling condensed water. cooled Condensed water can then be used as cooling water in the wet cooler be what the means for cooling condensed water means downstream to the cooled condensed water of the facility to cool the gaseous medium. Is the condensed water warmer than the brackish water to be desalinated, it also makes sense to use a Extract heat exchanger energy from the condensate to be cooled and add to the brackish water, which is usually heated got to.

Die erfindungsgemäße Anlage wird vorzugsweise mit einer Vorentsalzungseinrichtung kombiniert, in der erhitztes Wasser mit einer niedrigeren Salzkonzentration mit kälterem, zu entsalzendem Wasser einer höheren Salzkonzentration versetzt wird, so dass die resultierende Wassermischung an Salz übersättigt ist. Dieses Salz wird vorzugsweise in einer separaten Equilibriereinrichtung ausgefällt und das überstehende (equilibrierte) Salzwasser teilweise zur weiteren Entsalzung eingesetzt und teilweise erneut erhitzt und mit zu entsalzendem Wasser gemischt. Hierzu folgt weiter unten anhand eines Beispiels eine detaillierte Erläuterung. Die Vorentsalzungseinrichtung kann auch mit anderen, d. h. nicht erfindungsgemäßen Entsalzungsanlagen kombiniert werden.The system according to the invention is preferably equipped with a Pre-desalination device combined in the heated water with a lower salt concentration with colder water to be desalinated higher salt concentration is added, so that the resulting Water mixture of salt is oversaturated. This salt is preferably in a separate equilibration device failed and the protruding (equilibrated) Salt water partly used for further desalination and partly again heated and mixed with water to be desalinated. This follows below a detailed explanation using an example. The Pre-desalination equipment can also be used with other, e.g. H. not according to the invention Desalination plants can be combined.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention is described below with reference to the attached figures explained in more detail using two exemplary embodiments:

Es stellen dar: They represent:

Fig. 1 Anlage zur Entsalzung von Wasser; Fig. 1 plant for the desalination of water;

Fig. 2 Anlage zur Entsalzung von Wasser mit integrierter Vorentsalzung. Fig. 2 plant for desalination of water with integrated pre-desalination.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur Entsalzung von Wasser umfasst eine erste Dispergiereinrichtung 1, die als Ringleitung mit über den Ringumfang in gleichmäßigen Abständen angeordneten Verdüsungselementen ausgebildet ist. Die Verdüsungselemente sind dazu eingerichtet, salzhaltiges Wasser (z. B. Brackwasser) in Abwärtsrichtung zu verdüsen.The plant for desalination of water shown in FIG. 1 comprises a first dispersing device 1 , which is designed as a ring line with atomizing elements arranged at regular intervals over the circumference of the ring. The atomizing elements are set up to spray saline water (e.g. brackish water) downwards.

Unterhalb der ersten Dispergiereinrichtung ist eine Auffangvorrichtung 2 angeordnet, die in etwa Wannenform besitzt. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, fungiert diese Auffangvorrichtung auch als Umlenkeinrichtung zum Umlenken eines in Abwärtsrichtung fließenden gasförmigen Mediums in Aufwärtsrichtung.Arranged below the first dispersing device is a collecting device 2 , which has approximately the shape of a trough. As will be described in more detail below, this collecting device also functions as a deflection device for deflecting a gaseous medium flowing in the downward direction in the upward direction.

Ein Rohr 3, dessen Rohrfuß 13 oberhalb der Auffangwanne 2 aber unterhalb der Dispergiereinrichtung (Verdüsungseinrichtung) 1 angeordnet ist, erstreckt sich vertikal durch die Ringleitung der ersten Dispergiereinrichtung hindurch aufwärts. Dabei verjüngt es sich zunächst von der Mündung des Rohrfußes in Aufwärtsrichtung, besitzt dann aber in etwa ab Höhe der ersten Dispergiereinrichtung einen in etwa konstanten Durchmesser.A pipe 3 , the pipe foot 13 of which is arranged above the collecting trough 2 but below the dispersing device (atomizing device) 1 , extends vertically upwards through the ring line of the first dispersing device. It initially tapers in the upward direction from the mouth of the pipe base, but then has an approximately constant diameter from approximately the height of the first dispersing device.

Das Rohr 3 erstreckt sich nach oben hin bis zu einem Rohrkopf 23, wo sich das Rohr zu einer oberen Mündung hin aufweitet.The pipe 3 extends upwards to a pipe head 23 , where the pipe widens towards an upper mouth.

In die Rohrmündung des Rohrkopfes hinein ragt die Umlenkhilfe eines Nasskühlers 4, der dazu eingerichtet ist, Kühlwasser in ein strömendes gasförmiges Medium hineinzudispergieren, so dass im Ergebnis - wie weiter unten noch näher erläutert wird - die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums verändert wird.The deflection aid of a wet cooler 4 , which is set up to disperse cooling water into a flowing gaseous medium, protrudes into the pipe mouth of the pipe head, so that the result - as will be explained in more detail below - changes the flow direction of the gaseous medium.

Dem Nasskühler 4 zugeordnet ist eine nur schematisch dargestellte Auffangeinrichtung 14 zum Auffangen von dispergiertem/kondensiertem Wasser. Associated with the wet cooler 4 is a collecting device 14, shown only schematically, for collecting dispersed / condensed water.

Oberhalb des Nasskühlers 4 ist ein Auslass mit einem integrierten Nachkühler 5 zugeordnet, welcher Kühlschlangen umfasst, an denen eine (Folge-) Kondensation stattfinden kann.Above the wet cooler 4 there is an outlet with an integrated aftercooler 5 , which comprises cooling coils on which (subsequent) condensation can take place.

Die Auffangeinrichtung 14 steht über eine Leitung 24 mit einem Sammelgefäß 6 in Verbindung, so dass Wasser aus der Auffangeinrichtung 14 in das Sammelgefäß fließen kann. Über eine weitere Leitung 26 kann kaltes Wasser aus dem Sammelgefäß 6 der Kühleinrichtung 5 zugeführt werden.The collecting device 14 is connected via a line 24 to a collecting vessel 6 , so that water can flow from the collecting device 14 into the collecting vessel. Cold water can be fed from the collecting vessel 6 to the cooling device 5 via a further line 26 .

Das Rohr 3 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist seitlich von einer zeltartig aufgespannten Trenn- und Schutzeinrichtung 7 umgeben, die in etwa auf Höhe der ersten Dispergiereinrichtung 1 Belüftungsöffnungen aufweist und bis zum Boden reicht. Durch die Belüftungsöffnungen strömt im Betrieb der Anlage Luft in Richtung der ersten Dispergiereinrichtung 1 und des Rohres 3.The tube 3 of the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is laterally surrounded by a separating and protective device 7 , which is spread out like a tent and has ventilation openings approximately at the level of the first dispersing device 1 and extends to the bottom. When the system is operating, air flows through the ventilation openings in the direction of the first dispersing device 1 and the pipe 3 .

Weitere Bestandteile der in Fig. 1 dargestellten Anlage sind ein Salzwasser- Reservoir 9, welches z. B. mit Brackwasser gefüllt ist, eine Salzwasser-Leitung 10, die durch das Sammelgefäß 6 hindurchverläuft und dort einen Wärmetauscher 30 umfasst sowie eine Heizeinrichtung 8 zum Erwärmen von salzhaltigem Wasser, welches aus dem Salzwasser-Reservoir 9 stammt, mittels Solarenergie, d. h. beispielsweise unter Verwendung üblicher Sonnenkollektoren. Die Salzwasserleitung 10 führt hinter der Heizeinrichtung weiter bis zu der ersten Dispergiereinrichtung 1.Further components of the system shown in Fig. 1 are a salt water reservoir 9 , which, for. B. is filled with brackish water, a salt water line 10 which extends through the collecting vessel 6 and there comprises a heat exchanger 30 and a heating device 8 for heating saline water, which comes from the salt water reservoir 9 , by means of solar energy, that is, for example, under Use of common solar panels. The salt water line 10 leads behind the heating device to the first dispersing device 1 .

Im Betrieb fließt heißes salzhaltiges Wasser mit einer Temperatur T1 < 60°C aus der Heizeinrichtung 8 kommend in die erste Dispergiereinrichtung 1. Von dieser wird es in vergleichsweise kühle Luft mit einer Temperatur von z. B. 40°C eingedüst (dispergiert), welche aus der Umgebung durch die Belüftungsöffnungen der Trenneinrichtung 7 frisch zuströmt (vgl. in Fig. 1 die seitlichen Pfeile A). Mittels der Dispergiereinrichtung 1 wird das salzhaltige Wasser so in Abwärtsrichtung in die Luft hineindispergiert, dass diese dabei (ebenfalls in Abwärtsrichtung) beschleunigt wird. Das Wasser verdunstet hierbei zumindest teilweise, so dass die Luft mit Wasser beladen wird. Zugleich erwärmt sich die Luft aufgrund des überaus intensiven Kontakts mit dem verdüsten Salzwasser. Die sich mit Wasser beladende Luft wird durch das sich in Abwärtsrichtung bewegende verdüste Wasser beschleunigt. Verdüstes Wasser und mitgerissene (inzwischen mit Wasser beladene) Luft treffen dann auf den Boden der Auffangvorrichtung (Wanne) 2. Und während das nunmehr aufkonzentrierte salzhaltige Wasser dort vollständig verbleibt, wird die mit Wasser beladene Luft umgelenkt und tritt über den trichterförmigen Rohrfuß 13 in das Rohr 3 ein (vgl. in Fig. 1 die Pfeile B). Dort steigt sie aufwärts. Die Auffangvorrichtung fungiert somit auch als Mittel zur Umlenkung des mit Wasser beladenen gasförmigen Mediums Luft. Die gewählte Anordnung von erster Dispergiereinrichtung 1, Auffangvorrichtung 2 und Rohrfuß 3 und die Ausrichtung der Verdüsungselemente der Dispergiereinrichtung 1 (Abwärtsverdüsung) sind verantwortlich für eine optimale Trennung von gasförmiger und flüssiger Phase.During operation, hot saline water with a temperature T1 <60 ° C. comes from the heating device 8 into the first dispersing device 1 . From this it is in comparatively cool air with a temperature of e.g. B. 40 ° C injected (dispersed), which flows fresh from the environment through the ventilation openings of the separating device 7 (see. In Fig. 1, the arrows A). By means of the dispersing device 1 , the saline water is dispersed into the air in a downward direction so that it is accelerated (also in a downward direction). The water evaporates at least partially, so that the air is loaded with water. At the same time, the air warms up due to the extremely intensive contact with the atomized salt water. The air loading with water is accelerated by the downward moving water. Atomized water and entrained air (meanwhile loaded with water) then hit the bottom of the collecting device (tub) 2 . And while the now concentrated salt-containing water remains there completely, the air laden with water is deflected and enters the tube 3 via the funnel-shaped tube foot 13 (cf. arrows B in FIG. 1). There it rises. The collecting device thus also functions as a means for deflecting the gaseous medium air laden with water. The selected arrangement of the first dispersing device 1 , collecting device 2 and tube base 3 and the alignment of the atomizing elements of the dispersing device 1 (downward atomization) are responsible for an optimal separation of the gaseous and liquid phase.

Durch die Dispergierung des salzhaltigen Wassers, beispielsweise Brack- oder Meerwasser, wird eine an die individuellen Gegebenheiten anpassbare hocheffiziente Verdunstung des Wassers in die gasförmige Phase erzielt. Durch die abwärts in Richtung Boden gerichtete Dispergierung ist nach erfolgter Wasseraufnahme und simultaner Temperaturerhöhung des gasförmigen Mediums Luft dessen strömungsgünstige Einführung in das Rohr 3 möglich. Der an der unteren Umlenkung des Rohrfußes 13 entstehende Druckverlust der Gasströmung wird durch den Impuls der Strömung verdüsten Salzwassers aufgebracht, was letztlich zu einer Optimierung von Gasausbeute und Gasfluss (Lufttransport) führt.By dispersing the saline water, for example brackish or sea water, a highly efficient evaporation of the water into the gaseous phase can be achieved. Due to the dispersion directed downwards towards the bottom, after the water has been absorbed and the temperature of the gaseous medium air has risen simultaneously, it can be introduced into the tube 3 in a manner which is favorable for flow. The pressure loss of the gas flow which arises at the lower deflection of the tube foot 13 is applied by the impulse of the flow of atomizing salt water, which ultimately leads to an optimization of the gas yield and gas flow (air transport).

Die aufwärts strömende, mit Wasser beladene Luft erreicht den sich trichterförmig aufweitenden Rohrkopf 23 und gelangt dort in Kontakt mit der Prallfläche des Nasskühlers 4, wodurch eine Umlenkung eingeleitet wird. Im Nasskühler 4 wird dann zusätzlich Kühlwasser in Schrägaufwärtsrichtung in den Luftstrom eindispergiert, wodurch es zu einer Trennung von Transportgas und Wasser kommt. An den mehr oder weniger kleinen Wassertröpfchen des eindispergierten Kühlwassers kondensiert nämlich nun das in der transportierten Luft befindliche Wasser aus. Die Luft kühlt sich ab und das Kühlwasser erwärmt sich leicht, während das nunmehr entsalzte Wasser an ihm auskondensiert. Das am oberen Ende des Rohres 3 durch den Nasskühler 4 bewirkte Auskondensieren des in der Luft vorhandenen Wassers wird also strömungstechnisch in ähnlicher Weise wie bereits am Rohrfuß 13 realisiert. Ein Teilstrom des bereits gewonnenen Kondenswassers wird am Rohrkopf 23 dispergiert und die Strömungsführung ist dabei so angelegt, dass das Trägergas Luft am Rohrkopf 23 strömungsgünstig in die Umlenkung zur Auskondensierung gelenkt wird, vgl. in Fig. 1 die Pfeile C. Auch hier werden die Druckverluste der Gasströmung an der Umlenkung durch die dispergierte Wasserphase aufgebracht und gleichzeitig ein außerordentlich intensiver Stofftransport zur Kondensation des in der gasförmigen Phase enthaltenen Wassers erzielt. Mit anderen Worten ist die Dispergierung zum Auskondensieren des Wassers aus der gasförmigen Phase so ausgeführt, dass wiederum die Umlenkung der Gasphase an der oberen Umlenkkante des Rohrkopfes 23 durch den aufgebrachten Impuls unterstützt und der Druckverlust der Gasströmung verringert wird. Das sowohl zum Verdunsten wie auch zum Kondensieren eingesetzte Prinzip der gerichteten Flüssigkeitsdispergierung trägt zur Überwindung der jeweiligen Druckverluste der Luftströmung an den Umlenkorten bei. Deshalb kann das durch die Temperaturdifferenz erzeugte thermodynamische Potential für den gerichteten Lufttransport optimal ausgenutzt werden. Die Mischung aus Kühlwasser und Kondenswasser (= entsalztes gewonnenes Wasser) gelangt zunächst in die Auffangeinrichtung 14 und von dort aus über die Ableitung 24 in das Wasser-Sammelgefäß 6. Das im Sammelgefäß 6 befindliche Wasser wird weiter abgekühlt, und zwar insbesondere mittels des Wärmetauschers 30, der zur Vorwärmung des zu entsalzenden Brackwassers eingesetzt wird. Ein Teil des im Sammelgefäß 6 befindlichen Wassers wird über die Verbindungsleitung 26 dem Kühler 5 zugeführt, an dem entlang die bereits im wesentlichen von Ihrer Wasserbeladung befreite Luft aufwärtsströmt und weiteres Wasser abgibt.The upward flowing, water-laden air reaches the tube head 23 which widens in a funnel shape and comes into contact with the baffle surface of the wet cooler 4 , as a result of which a deflection is initiated. In the wet cooler 4 , additional cooling water is then dispersed into the air flow in an inclined upward direction, as a result of which the transport gas and water are separated. The water in the transported air condenses on the more or less small water droplets of the dispersed cooling water. The air cools down and the cooling water heats up slightly, while the demineralized water condenses on it. The condensation of the water present in the air at the upper end of the tube 3 by the wet cooler 4 is thus achieved in terms of flow technology in a manner similar to that already implemented on the tube base 13 . A partial flow of the condensed water already obtained is dispersed on the pipe head 23 and the flow guidance is designed such that the carrier gas air is directed at the pipe head 23 in a flow-favorable manner into the deflection for condensation, cf. in Fig. 1, the arrows C. Again, the pressure losses of the gas flow are applied to the deflection by the dispersed water phase and at the same time achieves an extremely intense mass transfer for condensation of the water contained in the gaseous phase. In other words, the dispersion for condensing the water out of the gaseous phase is carried out in such a way that the deflection of the gas phase at the upper deflection edge of the tube head 23 is supported by the applied pulse and the pressure loss of the gas flow is reduced. The principle of directed liquid dispersion used both for evaporation and for condensation helps to overcome the respective pressure losses in the air flow at the deflection points. Therefore, the thermodynamic potential generated by the temperature difference can be optimally used for directional air transport. The mixture of cooling water and condensed water (= desalinated water obtained) first reaches the collecting device 14 and from there via the discharge line 24 into the water collecting vessel 6 . The water in the collecting vessel 6 is further cooled, in particular by means of the heat exchanger 30 , which is used for preheating the brackish water to be desalinated. Part of the water in the collecting vessel 6 is fed via the connecting line 26 to the cooler 5 , along which the air already freed from its water load flows upwards and releases further water.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Anlage realisiert somit eine integrierte Wärmekopplung, bei der Kondenswasser Wärme an das Salzwasser (Brackwasser) abgibt (über den Wärmetauscher 30) und bei der abgekühltes Kondenswasser als Kühlwasser eingesetzt wird (in der Kühleinrichtung 5). Das nach Passieren des Sammelgefäßes 6 vorerwärmte salzhaltige Wasser fließt durch die Leitung 10 zur Heizeinrichtung 8 und von dort aus in oben beschriebener Weise zur ersten Dispergiereinrichtung 1. The system according to the invention shown in FIG. 1 thus realizes an integrated heat coupling, in which condensed water gives off heat to the salt water (brackish water) (via the heat exchanger 30 ) and in which cooled condensed water is used as cooling water (in the cooling device 5 ). The preheated salt-containing water after passing through the collecting vessel 6 flows through the line 10 to the heating device 8 and from there to the first dispersing device 1 in the manner described above.

Die Auffangvorrichtung 2, welche die für die Verdunstung des Wassers sowie für die gerichtete Förderung der Transportluft genutzte Meer- oder Brackwasserdispersion aufnimmt ist strömungsgünstig gestaltet, so dass auch insoweit ein Druckverlust der Strömung sehr gering ist und ein Abzug der gesammelten Salzsole an den Rändern wie auch im Kern der Auffangvorrichtung ermöglicht ist. Bei der Verwendung von Meerwasser kann die Salzsole zur Salzerzeugung verwendet werden.The collecting device 2 , which receives the sea or brackish water dispersion used for the evaporation of the water as well as for the directed conveyance of the transport air, is designed to be streamlined, so that a pressure drop in the flow is very low and the salt brine collected at the edges as well is made possible in the core of the fall arrester. When using sea water, the brine can be used to produce salt.

Die in Fig. 2 dargestellte Anlage ist eine um eine Vorentsalzungseinrichtung ergänzte Anlage gemäß Fig. 1; dementsprechend bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Anlagenelemente. Fig. 2 illustriert, wie auf besonders effiziente Weise eine Entsalzung vorgenommen werden kann, wenn die Salzkonzentration in dem zu entsalzenden Wasser besonders hoch ist. Es wurde in diesem Zusammenhang festgestellt, dass es bei steigenden Temperaturen häufig zur störenden Ausfällung von Feststoffen (insbesondere Salz) aus Brack- oder Meerwasser in Rohrleitungen o. dgl. kommt, wenn keine Vorentsalzung durchgeführt wird. Es ist daher gemäß der in Fig. 2 dargestellten Anlagengestaltung günstig, das zu entsalzende Wasser nicht direkt über eine Vorerwärmung im Sammelgefäß 6 und eine Aufheizung in einer Heizeinrichtung zu der ersten Dispergiereinrichtung zu führen, sondern es vor der Beförderung zur ersten Dispergiereinrichtung so teilzuentsalzen, dass es zumindest nahezu im thermodynamischen Gleichgewicht mit ausgefälltem Feststoff (Salz) steht.The plant shown in FIG. 2 is a plant according to FIG. 1 supplemented by a pre-desalination device; accordingly, the same reference numerals designate the same system elements. FIG. 2 illustrates how desalination can be carried out in a particularly efficient manner if the salt concentration in the water to be desalinated is particularly high. In this context, it was found that, with increasing temperatures, there is often a disturbing precipitation of solids (especially salt) from brackish or sea water in pipelines or the like if no demineralization is carried out. It is therefore advantageous, according to the system design shown in FIG. 2, not to lead the water to be desalinated directly to the first dispersing device via preheating in the collecting vessel 6 and heating in a heating device, but rather to partially desalinate it before being transported to the first dispersing device it is at least almost in thermodynamic equilibrium with precipitated solid (salt).

Eine entsprechende Vorentsalzungseinrichtung umfasst gemäß Fig. 2 eine Heizeinrichtung 48 und eine Equilibriereinrichtung 50, bei der es sich vorliegend um ein aus Glas gefertigtes Gebäude mit schrägem Dach 51 handelt, an dem Kondenswasser ablaufen und in einer Rinne 52 aufgefangen werden kann. Das zu entsalzende Wasser wird über ein Mischventil 54 mit niedriger konzentriertem Salzwasser einer deutlich höheren Temperatur gemischt, wobei der Volumenstrom des zu entsalzenden Wassers deutlich kleiner ist als der Volumenstrom des niedriger konzentrierten, aber höher erhitzten Wassers. Das Wassergemisch, welches eine immer noch sehr hohe Temperatur und eine Salzkonzentration oberhalb der Konzentration des Zumisch-Wassers besitzt, wird in das Equilibrier-Gebäude 50 eingeleitet, wo sich bei einer definierten Temperatur das thermodynamische Gleichgewicht zwischen Salz und Salzlösung einstellt, indem Salz aus dem Wassergemisch auskristallisiert (ausfällt). An dem schrägen Glasdach des Equilibriergebäudes kann Kondenswasser ablaufen und in einer Rinne 52 aufgefangen werden. Im thermodynamischen Gleichgewicht mit auskristallisiertem Salz stehendes Wasser läuft in ein Sammelgefäß 56 ab, und ein erster Teil des Salzwasser wird von dort zu der ersten Dispergiereinrichtung 1 geleitet, während ein zweiter Teil über eine Leitung 70 zur Heizeinrichtung 8 rückgeführt wird, in der es beispielsweise mittels Sonnenkollektoren aufgeheizt wird. Nach Durchlaufen der Heizeinrichtung wird dem heißen Wasser dann das Rohwasser (Brack- oder Meerwasser) mit einer höheren Salzkonzentration zugesetzt. Die Wassermischung hält in der Equilibriereinrichtung in etwa ihre nach dem Mischungsvorgang eingestellte Temperatur, und aufgrund der hohen Anfangskonzentration des Rohwassers kommt es bei dieser Temperatur zu einer Salzausscheidung.A corresponding pre-desalination device according to FIG. 2 comprises a heating device 48 and an equilibration device 50 , which in the present case is a building made of glass with a sloping roof 51 , on which condensed water runs off and can be collected in a channel 52 . The water to be desalinated is mixed via a mixing valve 54 with lower concentrated salt water of a significantly higher temperature, the volume flow of the water to be desalinated being significantly smaller than the volume flow of the lower concentrated but more heated water. The water mixture, which is still at a very high temperature and has a salt concentration above the concentration of the admixed water, is introduced into the equilibration building 50 , where the thermodynamic equilibrium between salt and saline solution is established at a defined temperature by removing salt from the Crystallized water mixture (precipitates). Condensed water can run off on the sloping glass roof of the equilibration building and can be collected in a channel 52 . Water in thermodynamic equilibrium with salt which has crystallized out flows into a collecting vessel 56 , and a first part of the salt water is fed from there to the first dispersing device 1 , while a second part is returned via a line 70 to the heating device 8 , in which it is, for example, by means of Solar panels is heated. After passing through the heating device, the raw water (brackish or sea water) with a higher salt concentration is then added to the hot water. The water mixture in the equilibration device maintains approximately the temperature set after the mixing process, and due to the high initial concentration of the raw water, salt excretion occurs at this temperature.

Das auskristallisierte Salz innerhalb des Equilibrier-Gebäudes wird regelmäßig abgezogen und entweder verkauft oder entsorgt.The crystallized salt inside the Equilibrier building becomes regular deducted and either sold or disposed of.

Die Vorentsalzungseinrichtung ist auch unabhängig von den sonstigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Anlage einsetzbar. Eine Folgeentsalzung kann auch auf nicht-erfindungsgemäße Weise erfolgen.The pre-desalination facility is also independent of the others Components of the system according to the invention can be used. A subsequent desalination can also be done in a manner not according to the invention.

Claims

1. Water desalination process, with the following steps:

- provision of saline water with a temperature T1 <60 ° C,
- Dispersing the saline water in a gaseous medium with a temperature T2 <T1 - 15 ° C, so that the water evaporates at least partially and the gaseous medium is loaded with water and warmed up,
Transport of the gaseous medium laden with water to a device for cooling the gaseous medium,
Condensing at least part of the water from the cooling, water-laden gaseous medium,

characterized in that

- The saline water is dispersed downward into the gaseous medium so that it is accelerated, and
- The accelerated gaseous medium is deflected and introduced into an upwardly extending tube so that it flows upwards and towards the device for cooling the gaseous medium.

2. The method according to claim 1, characterized in that the tube in runs essentially vertically.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that cooling water with a temperature T3 <T1 so in that that upward flowing gaseous medium is dispersed at least part of the water from the cooling, with water loaded gaseous medium condensed on the dispersed cooling water.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Cooling water in the upward flowing gaseous medium is dispersed that its flow direction is changed.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the saline water towards a Collecting device is dispersed into the gaseous medium, so that there is concentrated saline in this collecting device Collects water and / or salt in the solid aggregate state.

6. Water desalination plant, comprising:

a first dispersing device ( 1 ), which is set up to disperse saline water with a temperature T1 <60 ° C. in a downward direction into a gaseous medium in such a way that it is accelerated and loaded with water,
- A cooling device ( 4 ) for cooling a gaseous medium and
- A tube ( 3 ), which extends in the upward direction and is arranged between the first dispersing device ( 1 ) and the cooling device ( 4 ), for the passage of gaseous medium laden with water.

7. Plant according to claim 6, characterized in that the cooling device ( 4 ) comprises a wet cooler.

8. Plant according to claim 7, characterized in that the wet cooler is set up with cooling water flowing in an upward direction To disperse water-laden gaseous medium into that whose flow direction is changed.

9. Plant according to one of claims 6-8, characterized in that between the first dispersing device ( 1 ) and the tube ( 3 ) means ( 2 ) for deflecting a downward flowing gaseous medium in the upward direction and for introducing the upward flowing gaseous medium Medium are provided in the tube ( 3 ).

10. Plant according to one of claims 6-9, characterized in that the first dispersing device ( 1 ) means ( 8 ) for heating saline water to a temperature T1 <60 ° C are connected upstream.

11. Plant according to one of claims 6-10, characterized in that the cooling device ( 4 ) are followed by means ( 6 ) for cooling condensed water.

12. Plant according to claim 11, characterized in that the means ( 6 ) for cooling condensed water are followed by means ( 26 ) for supplying cooled condensed water to the cooling device ( 4 ) for cooling a gaseous medium.

13. Plant according to one of claims 6-12, characterized in that means ( 54 , 56 , 50 ) are provided for the pre-desalination of the water to be desalinated.