DE102008051731A1

DE102008051731A1 - Vorrichtung zum Abtrennen von einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen

Info

Publication number: DE102008051731A1
Application number: DE200810051731
Authority: DE
Original assignee: Terrawater GmbH
Current assignee: Terrawater GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Vorrichtung zum Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen, mit einem ersten, die Flüssigkeit in einer ersten Richtung führenden geschlossenen Kreis (70), in dem wenigstens eine einen Verdunster (20) und einen Kondensator (30) aufweisende Einheit (10) und ein Wärmetauscher (50) liegt, und einem zweiten, ein Wärmeträgerfluid in einer entgegengesetzten Richtung führenden geschlossenen Kreis, in dem der Kondensator (30) und der Wärmetauscher (50) liegen, und einem Mittel zum Abführen der sich in dem Verdunster (20) absetzenden Fremdstoffe und einem Mittel (90) zum Einführen einer der Masse der abgeführten Fremdstoffe und des abgeführten Kondensats entsprechenden Masse der Flüssigkeit, in der Fremdstoffe gelöst sind, und einem Mittel (100) zum Abführen des in dem Kondensator (30) der oder wenigstens einer der Einheiten gebildeten Kondensats.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen.
Das Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen ist dann erforderlich, wenn das – etwa bei der Gewinnung von Wasser – anfallende, mit Fremdstoffen – insbesondere Salzen – angereicherte Wasser nicht zurückgeführt werden kann, die Fremdstoffe vielmehr zu deponieren sind.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen als abführbare und deponierbare Feststoffe erlaubt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen ersten die Flüssigkeit in einer ersten Richtung führenden geschlossenen Kreis, in dem wenigstens eine einen Verdunster und einen Kondensator aufweisende Einheit und ein Wärmetauscher liegt, einen zweiten geschlossenen, ein Wärmeträgerfluid in einer entgegen gesetzten Richtung führenden geschlossenen Kreis, in dem der Kondensator und der Wärmetauscher liegen, Mittel zum Abführen der sich in dem Verdunster absetzenden Fremdstoffe, Mittel zum Abführen des in dem Kondensator der oder wenigstens einer der Einheiten gebildeten Kondensats und Mittel zum Einführen einer der Masse der abgeführten Fremdstoffe und des abgeführten Kondensats entsprechenden Masse der mit Flüssigkeit, in der die abzutrennenden Fremdstoffe gelöst sind, wobei die Flüssigkeit mit den in ihr gelösten Fremdstoffen durch die eine Seite des Wärmetauscher geführt in diesem aufgewärmt in den Verdunster eingeführt wird und die um sich in dem Verdunster zum Teil absetzenden Fremdstoffe befreite, in diesem abgekühlte Flüssigkeit der einen Seite des Wärmetauschers wieder zugeführt wird, wobei das Wärmeträgerfluid durch die andere Seite des Wärmetauschers geführt, in diesem abgekühlt der einen Seite des Kondensators zugeführt und das in dem Kondensator aufgewärmte Wärmeträgerfluid der anderen Seite des Wärmetauschers wieder zugeführt wird, und wobei in der bzw. den Einheit(en) ein Trägergas durch den Verdunster unter Aufnahme von Wärme und Feuchtigkeit und durch den Kondensator unter Abgabe von Wärme und Feuchtigkeit – und damit Freigabe des Kondensats – zirkuliert.
In dem zweiten Kreis zwischen dem Kondensator und dem Wärmetauscher ist vorzugsweise eine das dem Wärmetauscher zuzuführende Wärmeträgerfluid erwärmenden Einrichtung vorgesehen, eine solche das dem Verdunster zuzuführende Wärmeträgerfluid erwärmende Einrichtung kann aber auch in dem ersten Kreislauf zwischen dem Wärmetauscher und dem Verdunster vorgesehen sein.
In dem zweiten Kreis zwischen dem Wärmetauscher und dem Kondensator kann eine das dem Kondensator zuzuführende Wärmeeträgerfluid abkühlende Einrichtung vorgesehen sein, eine solche, die dem Wärmetauscher zuzuführende Flüssigkeit abkühlende Einrichtung kann aber auch in dem ersten Kreis zwischen dem Verdunster und dem Wärmetauscher vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung ohne Pumpen und dergleichen.
Die Vorrichtung zum Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen besteht aus einem ersten, die Flüssigkeit in einer ersten Richtung führenden geschlossenen Kreis 70, in dem wenigstens eine einen Verdunster 20 und einen Kondensator 30 aufweisende Einheit 10 und ein Wärmetauscher 50 liegt, einem zweiten geschlossenen, ein Wärmeträgerfluid in einer entgegen gesetzten Richtung führenden geschlossenen Kreis, in dem der Kondensator 30 und der Wärmetauscher 50 liegen, Mitteln zum Abführen der sich in dem Verdunster 20 absetzenden Fremdstoffe, Mitteln 90 zum Einführen einer der Masse der abgeführten Fremdstoffe und des abgeführten Kondensats entsprechenden Masse der Flüssigkeit, in der die abzutrennenden Fremdstoffe gelöst sind, und Mitteln 100 zum Abführen des in dem Kondensator 30 der oder wenigstens einer der Einheiten gebildeten Kondensats.
Die Flüssigkeit mit den in ihr gelösten Fremdstoffen wird durch die eine Seite des Wärmetauschers 50 geführt in diesem aufgewärmt in den Verdunster 20 eingeführt und die um die sich in dem Verdunster 20 zum Teil absetzenden Fremdstoffe befreite und in diesem abgekühlte Flüssigkeit wird der einen Seite des Wärmetauschers 50 wieder zugeführt. Das Wärmeträgerfluid wird durch die andere Seite des Wärmetauschers 50 geführt, in diesem abgekühlt der einen Seite des Kondensators 30 zugeführt und das in dem Kondensator 30 aufgewärmte Wärmeträgerfluid der anderen Seite des Wärmetauschers 50 wieder zugeführt. In der bzw. den Einheit(en) 10 zirkuliert ein Trägergas durch den Verdunster 20 unter Aufnahme von Wärme und Feuchtigkeit und durch den Kondensator 30 unter Abgabe von Wärme und Feuchtigkeit und damit Freigabe des Kondensats.
Jede Einheit 10 besteht also aus einem Verdunster 20 und einem Kondensator 30. In jeder Einheit 10 zirkuliert ein Trägergas, das die verdunstete Flüssigkeit vom Verdunster in den Kondensator transportiert. Im Verdunster erwärmt sich das Trägergas von unten nach oben durch die relativ zum Trägergas wärmere zu trennende Flüssigkeit, die von oben, im Gegenstrom zum Trägergas, in den Verdunster verrieselt wird. Im Kondensator 30 wird das mit Feuchtigkeit beladene und erwärmte Trägergas durch eine relativ zum Trägergas kühlere sekundäre Flüssigkeit gekühlt. Hierbei entsteht ein Produkt des Prozesses, das Kondensat, das über eine – in der Zeichnung die letzte – der Einheiten 10 abgeführt wird.
In dem Kondensator 30 wird durch das Kühlen des Trägergases die Energie an ein Wärmeträgerfluid übertragen, das in einem Wärmetauscher 50 diese Energie wieder in den Kreislauf der zu trennenden Flüssigkeit überträgt und diese aufwärmt. Zwischen dem wärmeefluidseitigseitig letzten Kondensator 30 und dem Wärmetauscher 50 ist eine Einrichtung 40 vorgesehen, die das Wärmeträgerfluid auf ein höheres Temperaturniveau bringt. Diese Einrichtung 40 kann wahlweise auch zwischen dem Wärmetauscher 50 und der Einheit 10 in die zu trennende Flüssigkeit – beispielsweise eine Sole – angeordnet sein. Nach dem Austreten des Wärmeträgerfluids aus dem Wärmetauscher 50 wird diese durch einen Kühler 60 geführt, in der das Wärmeträgerfluid auf eine relativ niedrigere Temperatur herunter gekühlt wird. Danach tritt diese wieder in den Kondensator 30 ein und durchströmt dann hintereinander alle Einrichtungen 30 wobei sich das Wärmeträgerfluid wieder aufwärmt.
Die zu trennende und durch die Einrichtung 50 und ggf. die Einrichtung 40 erwärmte Flüssigkeit tritt in die in der Zeichnung oberste Einheit 10 ein. In der Einheit 10 erhöht sich die Konzentration der Fremdstoffe, die in der Flüssigkeit gelöst sind durch das Verdunsten von Wasser, das von dem Trägergas aufgenommen wird. In dem Verdunster 20, fallen die in der Flüssigkeit gelösten Fremdstoffe permanent aus. Diese Fremdstoffe lagern sich an dem Verdunstermaterial an. Um ein Zusetzen der Poren im Verdunstermaterial zu vermeiden, muss dieses permanent oder zyklisch gereinigt oder ausgetauscht werden. Dies kann sowohl händisch als auch maschinell durchgeführt werden. Das in den Kondensatoren 30 anfallende Kondensat, wird vorzugsweise aus dem letzten Kondensator 30 über die Einrichtung 100 abgeführt und kann als Frischwasser genutzt werden. Ein der Summe der Masse des abgeführten Kondensats und des abgeführten Fremdstoffe entsprechender Massenstrom wird z. B. aus einem Vorratstank der zu trennenden Flüssigkeit in den Kreislauf der zu trennenden Flüssigkeit über eine Einrichtung 90 (z. B. einem stellbaren Ventil) vor dem Wärmetauscher 50 dem Kreis zugeführt. Hierdurch ist immer gleich viel Flüssigkeit im Kreis 70.
Dass System kann genauso auch zyklisch betrieben werden, in dem ein gewisser Massenstrom an zu trennender Flüssigkeit in das System gegeben wird, der so lange im Kreislauf gefahren wird, bis eine gewünschte Aufdickung oder Aufkonzentration erreicht ist. Um die Wärmekapazitätsströme im System zwischen Trägergas, zu trennender Flüssigkeit und Wärmeträgerfluid gleich groß zu halten müssen die Wärmekapazitätsströme der zu trennenden Flüssigkeit und der sekundären Flüssigkeit dem Wärmekapazitätsstrom des Trägergases angepasst werden.
Bei einem permanenten Einspeisen der zu trennenden Flüssigkeit in die Vorrichtung werden die Volumenströme des Trägergases in den Einrichtungen 10 fest eingestellt und die Anpassung der Wärmekapazitätsströme des Wärmeträgerfluids und der zu trennenden Flüssigkeit dem des Trägergases angepasst.

Claims

Vorrichtung zum Abtrennen von in einer Flüssigkeit gelösten Fremdstoffen, gekennzeichnet durch einen ersten, die Flüssigkeit in einer ersten Richtung führenden geschlossenen Kreis (70), in dem wenigstens eine einen Verdunster (20) und einen Kondensator (30) aufweisende Einheit (10) und ein Wärmetauscher (50) liegt, einen zweiten geschlossenen, ein Wärmeträgerfluid in einer entgegen gesetzten Richtung führenden geschlossenen Kreis, in dem der Kondensator (30) und der Wärmetauscher (50) liegen, Mittel zum Abführen der sich in dem Verdunster (20) absetzenden Fremdstoffe, Mittel (90) zum Einführen einer der Masse der abgeführten Fremdstoffe und des abgeführten Kondensats entsprechenden Masse der Flüssigkeit, in der Fremdstoffe gelöst sind, und Mittel (100) zum Abführen des in dem Kondensator (30) der oder wenigstens einer der Einheiten gebildeten Kondensats, wobei die Flüssigkeit mit den in ihr gelösten Fremdstoffen durch die eine Seite des Wärmetauscher (50) geführt in diesem aufgewärmt in den Verdunster (20) eingeführt wird und die um sich in dem Verdunster (20) zum Teil absetzenden Fremdstoffe befreite, in diesem abgekühlte Flüssigkeit der einen Seite des Wärmetauschers (50) wieder zugeführt wird, wobei das Wärmeträgerfluid durch die andere Seite des Wärmetauschers (50) geführt, in diesem abgekühlt der einen Seite des Kondensators (30) zugeführt und das in dem Kondensator (30) aufgewärmte Wärmeträgerfluid der anderen Seite des Wärmetauschers (50) wieder zugeführt wird, und wobei in der bzw. den Einheit(en) (10) ein Trägergas durch den Verdunster (20) unter Aufnahme von Wärme und Feuchtigkeit und durch den Kondensator (30) unter Abgabe von Wärme und Feuchtigkeit – und damit Freigabe des Kondensats – zirkuliert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in dem zweiten Kreislauf zwischen dem Kondensator (30) und dem Wärmetauscher (50) liegenden, das dem Wärmetauscher (50) zuzuführende Wärmeträgerfluid erwärmenden Einrichtung (40).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in dem zweiten Kreislauf zwischen dem Wärmetauscher (50) und dem Kondensator (30) liegende, das dem Kondensator (30) zuzuführende Wärmeeträgerfluid abkühlende Einrichtung (60).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in dem ersten Kreislauf zwischen dem Wärmetauscher (50) und dem Verdunster (20) liegende, das dem Verdunster (20) zuzuführende Wärmeträgerfluid erwärmende Einrichtung.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in dem ersten Kreislauf zwischen dem Verdunster (20) und dem Wärmetauscher (50) liegende, die dem Wärmetauscher (50) zuzuführende Flüssigkeit abkühlende Einrichtung.