DE102018002568A1 - Method and device for carrying out the method for concentration of solutions - Google Patents
Method and device for carrying out the method for concentration of solutions Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018002568A1 DE102018002568A1 DE102018002568.4A DE102018002568A DE102018002568A1 DE 102018002568 A1 DE102018002568 A1 DE 102018002568A1 DE 102018002568 A DE102018002568 A DE 102018002568A DE 102018002568 A1 DE102018002568 A1 DE 102018002568A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- evaporator
- concentration
- solution
- crystallizer
- brine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/10—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by direct contact with a particulate solid or with a fluid, as a heat transfer medium
- C02F1/12—Spray evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/14—Evaporating with heated gases or vapours or liquids in contact with the liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/38—Gas flow rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/40—Liquid flow rate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren vorgestellt, das sich vor allem für die Konzentration von Lösungen eignet, wobei die Konzentration der Lösung in hintereinander geschalteten Stufen von Verdunstern und Kondensatoren schrittweise erhöht werden. In den einzelnen Stufen wird Lösungsmittel mit geringem Energieaufwand verdunstet und nach dessen Kondensation ausgeschleust. Das gewonnene Lösungsmittel kann auch ein Produkt des Prozesses sein oder wiederverwendet werden. Es werden Maßnahmen gezeigt, die eine hohe Konzentration der Lösung und die Kristallisation in der HD-Anlage ermöglichen. A method is presented, which is particularly suitable for the concentration of solutions, whereby the concentration of the solution in successive stages of evaporators and condensers are gradually increased. In the individual stages, solvent is evaporated with little expenditure of energy and discharged after its condensation. The recovered solvent may also be a product of the process or reused. Measures are shown which enable a high concentration of the solution and the crystallization in the HP plant.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die vorangegangene Hauptanmeldung des Erfinders: „Verfahren und Einrichtungen zur Erzeugung von Frischwasser“ AKZ 10 2017 006 726.0, Anmeldetag 14.2017, und erweitert die Erfindung vor allem im Hinblick auf größere Anlagen zur Konzentration von Prozesswasser, bis hin zur Kristallisation von Feststoff aus dem Prozesswasser. Die Erfindung stellt sich außerdem die Aufgabe, Möglichkeiten zur möglichst kontinuierlichen Gewinnung großer Mengen von Reinwasser mit geringem Aufwand zu eröffnen. Dabei werden die in der Hauptanmeldung offenbarten Maßnahmen ergänzt und erweitert.The present invention relates to the previous parent application: "Methods and apparatus for producing fresh water" AKZ 10 2017 006 726.0, filing date 14.2017, and extends the invention, especially with regard to larger plants for the concentration of process water, to crystallization of solid from the process water. The invention also has the task to open up opportunities for the highest possible recovery of large quantities of pure water with little effort. In doing so, the measures disclosed in the parent application are supplemented and expanded.
In der Hauptanmeldung werden vor allem Maßnahmen behandelt, eine möglichst große Menge an Kondensat in einer Stufe des Verdunstungs-Kondensations-Prozesses (Humidification-Dehumidification Process; HD-Prozess) mit möglichst wenig extern zugeführter Wärme zu generieren. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit neuen Möglichkeiten des HD-Verfahrens, insbesondere zur schrittweisen Konzentrierung der Sole und zum kontinuierlichen Betrieb mit großen Kondensat-Mengenströmen und gegebenenfalls mit Kristallisation. Die Möglichkeiten ergeben sich durch die erfindungsgemäße mehrstufige und modulare Anordnung der HD-Einrichtungen, dem kontinuierlichen Betrieb mit Niedertemperatur-Wärme und der Einbeziehung der Kristallisation in die HD-Anlage. Damit können Nachteile der herkömmlichen Technik überwunden werden.In the main application, measures are mainly taken to generate the largest possible amount of condensate in one stage of the evaporation-condensation process (humidification-dehumidification process, HD process) with as little externally supplied heat as possible. The present invention is concerned with new possibilities of the HD process, in particular for the stepwise concentration of the brine and for continuous operation with large condensate flow rates and optionally with crystallization. The possibilities arise from the inventive multi-stage and modular arrangement of the HD facilities, the continuous operation with low-temperature heat and the inclusion of crystallization in the HD system. Thus, disadvantages of the conventional technique can be overcome.
In der vorliegenden Beschreibung werden die in der Hauptanmeldung verwendeten Formelzeichen und Bezugszeichen beibehalten. Neue Bezugszeichen werden mit Ziffern ab 50 benannt und in der Bezugszeichenliste am Ende der Beschreibung aufgelistet.In the present description, the symbols and reference numerals used in the parent application are retained. New reference numbers are designated with numbers from 50 and listed in the list of reference numerals at the end of the description.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird eine Lösung (Sole) mit Salzkonzentration im Lösungsmittel Wasser angenommen. Es sind jedoch auch Lösungen mit anderen gelösten Stoffen und Lösungsmitteln gemeint, wenn bei der Verdunstung die gelösten Stoffe in der Lösung zurückbleiben.To simplify the description, a solution (brine) with salt concentration in the solvent water is assumed. However, solutions with other solutes and solvents are also meant when the solutes remain in the solution during evaporation.
Anteile von Stoffen in der Lösung, die im Prozess verdunsten, aber nicht wieder kondensieren, können aus der Lösung ausgetrieben werden, so dass ebenso wie die Salze nicht im gewonnenen Lösungsmittel enthalten sind.Parts of substances in the solution that evaporate in the process but do not condense again can be expelled from the solution, so that just like the salts are not contained in the recovered solvent.
Das HD-Verfahren ist seit vielen Jahrzehnten bekannt. Eine Übersicht der Entwicklung enthält das Conference Paper von
In der Hauptanmeldung wurde gezeigt, dass eine hoch-effiziente Nutzung der dem Prozess zugeführten Wärme Qext dann erfolgt, wenn die Temperaturerhöhung Δt12 = t2 - t1 des Rohwasserstroms im Kondensator
Das Verhältnis Δt12 / Δt23 wird in der Hauptanmeldung als Effektivität PRHD bezeichnet und dort in Gleichung (
Die optimalen Bedingungen für die Durchführung des Verfahrens sind insbesondere abhängig von den laufenden Kosten für die externe Wärmezufuhr und vom apparativen Aufwand. Die Erfindung ermöglicht die Anpassung an die gegebenen Rahmenbedingungen, vor allem durch die Anpassung der Effektivität PRHD. Eine Vergrößerung der Effektivität wird vor allem durch einen größeren apparativen Aufwand bewirkt. Durch modulare Vergrößerung der Apparatehöhe wird durch den Gegenstrombetrieb die extern zuzuführende Wärme verringert.The optimal conditions for carrying out the method are dependent, in particular, on the running costs for the external supply of heat and on the expenditure on equipment. The invention makes it possible to adapt to the given framework conditions, above all by adapting the effectiveness PR HD . An increase in effectiveness is mainly caused by a larger equipment cost. By modular enlargement of the apparatus height, the externally supplied heat is reduced by the counterflow operation.
Eine modulare Vergrößerung durch übereinander und hintereinander angeordnete, weitgehend einheitliche Module ist dabei besonders vorteilhaft. Die Module des HD-Systems können in einer Rahmenstruktur angeordnet und gehalten werden, so dass sie ganz oder teilweise auch für die Instandhaltung und Wartung aus der Rahmenstruktur entnommen werden können. Durch Überbrückung einzelner Module kann daher deren Instandhaltung auch ohne Unterbrechung des Gesamtbetriebs erfolgen. Es können somit Anlagen nahezu beliebiger Größe erstellt und weitgehend kontinuierlich betrieben werden.A modular enlargement by superimposed and successively arranged, largely uniform modules is particularly advantageous. The modules of the HD system can be arranged and held in a frame structure, so that they can be completely or partially removed for maintenance and service from the frame structure. By bridging individual modules, therefore, their maintenance can be carried out without interrupting the overall operation. It can thus be created systems of almost any size and operated largely continuously.
Die Aktive Wand zwischen Verdunster und Kondensator kann auch bei übereinander angeordneten Modulen so gestaltet werden, dass in jedem Modul die optimale Luftführung erzielt wird. Dafür kann es vorteilhaft sein, bei jedem Modul einzeln steuerbare Ventilatoren und Querstrom-Öffnungen einzubauen. Die Aktive Wand ermöglicht vielfältige Anordnungen von Verdunster und Kondensator, weil durch die einstellbaren Ventilatoren und Querstromöffnungen für optimale Strömungsverhältnisse weitgehend unabhängig von der Position gesorgt werden kann. Beispielsweise kann ein Verdunster zwischen zwei Kondensatoren angeordnet werden.The active wall between the evaporator and the condenser can also be designed with modules arranged one above the other in such a way that the optimum air flow is achieved in each module. For this purpose, it may be advantageous to install individually controllable fans and cross-flow openings for each module. The Active Wall allows manifold arrangements of evaporator and condenser because can be provided by the adjustable fans and cross-flow openings for optimum flow conditions largely independent of the position. For example, an evaporator can be arranged between two capacitors.
Die optimale Effektivität ist von den Investitionskosten für zusätzliche Module und den dabei erzielten abnehmenden Energiekosten abhängig. Mit Hilfe der Erfindung werden die Möglichkeiten für eine optimale Anpassung an die Rahmenbedingungen erweitert.The optimal efficiency depends on the investment costs for additional modules and the resulting decrease in energy costs. With the help of the invention, the possibilities for an optimal adaptation to the basic conditions are extended.
Beim HD-Verfahren können bekanntlich auch Wärmequellen mit niedriger Temperatur (insbesondere unter 100 °C) genutzt werden. Dadurch kann der HD-Prozess vorteilhaft mit anderen Prozessen verbunden werden, bei denen Wärme mit niedriger Temperator anfällt. Es können auch sehr große Anlagen vorteilhaft betrieben werden, weil häufig die entsprechende externe Wärmequelle kostengünstig bereitsteht. Der HD-Prozess kann dem Temperaturniveau der externen Wärmequelle angepasst werden. Beispielsweise kann der HD-Prozess auch mit einer Wärmequelle von 80 °C betrieben werden, indem die Temperaturen t1 bis t3 entsprechend für die Dimensionierung gewählt werden.In the HD method, it is known that heat sources with a low temperature (in particular below 100 ° C.) can also be used. As a result, the HD process can be advantageously connected to other processes in which low-temperature heat is generated. It is also very large systems can be operated advantageously, because often the corresponding external heat source is available inexpensively. The HD process can be adapted to the temperature level of the external heat source. For example, the HD process can also be operated with a heat source of 80 ° C by the temperatures t 1 to t 3 are chosen according to the dimensioning.
Die niedrige Betriebstemperatur und der Betrieb bei Atmosphärendruck erlaubt die Nutzung von kostengünstigen und korrosionsbeständigen Werkstoffen für die Apparatebauteile und von großen einfachen Wänden für das Gehäuse von Verdunster und Kondensator. Vor allem eignen sich Kunststoffe wie Polypropylen als Werkstoff. Bei Kunststoff-Bauteilen können die Herstellkosten bei großer Stückzahl in Richtung auf die Materialkosten gesenkt werden. Die Standardisierung der Bauteile bei der modularen Bauweise ist daher eine wirksame Maßnahme zur Senkung der Anlagekosten.The low operating temperature and operation at atmospheric pressure allows the use of inexpensive and corrosion resistant materials for the apparatus components and of large simple walls for the housing of evaporator and condenser. Above all, plastics such as polypropylene are suitable as a material. With plastic components, the manufacturing costs can be reduced in large numbers in the direction of the material costs. The standardization of components in the modular design is therefore an effective measure to reduce investment costs.
Der HD-Prozess kann für die Konzentrierung von Lösungen genutzt werden. Die Rückführung der Sole aus dem Verdunster
Um unerwünschte Kristallisation im Verdunster zu vermeiden, werden vorteilhaft die Temperaturen im Verdunster so eingestellt, dass eine Übersättigung der Lösung vermieden wird. Die Kristallisation kann in einem dafür vorgesehenen Kristallisator stattfinden, der in die HD-Anlage eingebaut werden kann. Diese Prozessführung ist anwendbar, wenn die Übersättigung durch Temperaturabsenkung erzielt werden kann. Für Stoffsysteme, bei denen die Löslichkeit des gelösten Stoffes nahezu unabhängig von der Temperatur ist (beispielsweise bei NaCl-H2O), wird eine erfindungsgemäße Alternative bei der Beschreibung von
Damit werden die Vorteile des HD-Verfahrens auf die Erzeugung sehr hoher Konzentrationen der Sole ausgedehnt, bis hin zur nahezu vollständigen Trennung von gelöstem Stoff und Lösungsmittel.Thus, the benefits of the HD process are extended to producing very high concentrations of brine, up to nearly complete separation of solute and solvent.
Daher ist das Verfahren auch für Aufgaben bei der Konzentration von Lösungen einsetzbar, für die sich andere Verfahren, beispielsweise die Umkehrosmose, nicht eignen. Für diese neuen Möglichkeiten werden die Einrichtungen und Funktionen anhand von
-
1 ist Teil eines Anlagenschemas mit zwei HD-Stufen (HD-Apparaten), -
2 zeigt die geometrische Konstruktion zur Ermittlung des von Stufe zu Stufe zunehmenden Salzgehalts S der in die Stufe eintretenden Sole. -
3 ist Teil eines Anlagenschemas, bei dem eine hohe Konzentration der Sole erreicht wurde und Kristallisation auftritt.
-
1 is part of a plant scheme with two HD stages (HD equipment), -
2 shows the geometric design for determining the increasing from stage to stage salinity S of entering the stage brine. -
3 is part of a plant scheme in which a high concentration of brine has been achieved and crystallization occurs.
Die rechts in
Aus einer Mengenbilanz für den Solestrom L und dessen Salzgehalt S ergeben sich für die Stufe i und die ihr folgende Stufe i + 1 die Beziehungen:
In guter Näherung kann beim HD-Prozess der im Verdunster der Stufe i verdunstete und im Kondensator zurück gewonnene Reinwasserstrom Mi aus der vereinfachten Energiebilanz des Kondensators ermittelt werden:
Die linke Seite der Gleichung (6) ist der bei der Kondensation der Kondensat-Mengenstrom Mi frei werdende Wärmestrom (mit der spezifischen Kondensationswärme Δhv) der fast ausschließlich zur Vorwärmung des Rohwassers beziehungsweise des Solestroms Li um die Temperaturerhöhung Δt12,i dient, was als rechte Seite der Gleichung zum Ausdruck kommt. Dabei wird mit cp,w die spezifische Wärme der Sole bezeichnet. Gleichung (6) zeigt somit die Beziehung zwischen dem im Kondensator gewonnenen Kondensatstrom Mi und der Temperaturerhöhung Δt12,i der Sole im Kondensator vor dem Eintritt in den Externen Heizer.The left-hand side of equation (6) is the heat flow released during the condensation of the condensate flow rate M i (with the specific heat of condensation Δh v ) which serves almost exclusively for preheating the raw water or the brine flow L i by the temperature increase Δt 12, i , which is expressed as the right side of the equation. In this case, c p, w denotes the specific heat of the brine. Equation (6) thus shows the relationship between the condensate flow M i obtained in the condenser and the temperature increase Δt 12, i of the brine in the condenser before entering the external heater.
Das Verhältnis der Salzgehalte der Sole Si/Si+1 ergibt sich aus Gleichung (
Aus den Gleichungen (6) und (7) folgt die Zunahme der Salzkonzentration ΔSi gemäß Gleichung (4) durch die Extraktion des Kondensatstroms Mi
Die Zunahme der Salzkonzentration ΔSi in der Stufe i folgt aus der Abnahme des Wassergehaltes der Sole Li aufgrund des gewonnenen reinen Kondensatstroms Mi. Die Kondensationswärme (= Verdampfungswärme) Δhv wird an der Ordinate (S = 0) aufgetragen. In
Die Verbindung der beiden Ordinatenwerte bei S = 0 und bei Si ergibt zwei ähnliche Dreiecke, deren Abszissenwerte der Salzgehalt Si+1 (beim großen Dreieck) und die Zunahme des Salzgehalts ΔSi (beim kleinen Dreieck) sind. Die Grafik zeigt die schrittweise geometrische Ermittlung der Salzgehalte in den hintereinander geschalteten Stufen, wobei sich die Kondensat-Mengenströme aus der in der jeweiligen Stufe verwirklichten Temperaturzunahme Δt12,i der Sole im Kondensator gemäß Gleichung (6) ergeben.The combination of the two ordinate values at S = 0 and at S i yields two similar triangles whose abscissa values are the salt content S i + 1 (for the large triangle) and the salt content increase ΔS i (for the small triangle). The graph shows the stepwise geometric determination of the salt contents in the successive stages, the condensate flow rates resulting from the realized in the respective stage temperature increase .DELTA.t 12, i of the brine in the capacitor according to equation (6).
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das bei der Konzentration der Lösung gewonnene Lösungsmittel für die ursprüngliche Aufgabe wieder eingesetzt werden kann, so dass dessen Beschaffungs- und Entsorgungskosten eingespart werden können. Es ist aber auch eine andere Nutzung des reinen Lösungsmittels möglich.An advantage of the invention is that the solvent obtained in the concentration of the solution can be used again for the original task, so that its procurement and disposal costs can be saved. But it is also another use of the pure solvent possible.
Erfindungsgemäß durchläuft die Sole nacheinander die Prozess-Stufen und ihre Konzentration wird dabei schrittweise erhöht. Dabei kann sich die Konzentration der Sole der Sättigungskonzentration nähern. Diese ist im Allgemeinen höher, je höher die Temperatur ist. Das ist in
Diese Erzeugung von Kristallisat ist in
In
Die in
Für den Fall, dass die Löslichkeit des gelösten Stoffes im Lösungsmittel nur wenig mit der Temperatur zunimmt wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Einbauten im Verdunster so zu gestalten, dass Kristallisation im Verdunster zugelassen werden kann und das Kristallisat dem Kristallisator unterhalb des Verdunsters zugeführt wird. Im Kristallisator erfolgt der weitere Abbau der Übersättigung der Lösung. Erfindungsgemäß werden für diesen Fall die Einbauten
Auch die Kristallisation kann bei Temperaturen durchgeführt werden, die einen vorteilhaften Einsatz von Kunststoff ermöglichen, wobei eine geringe Belastung durch den Betrieb im Bereich des Atmosphärendrucks auftritt. Der Kristallisator kann dadurch in einfacher Weise mit dem HD-System verbunden werden.Also, the crystallization can be carried out at temperatures that allow an advantageous use of plastic, with a small load from the operation occurs in the range of atmospheric pressure. The crystallizer can thereby be easily connected to the HD system.
Aus dem Kristallisator können die Kristalle zusammen mit Sole ausgeschleust und von der angenähert gesättigten Lösung mechanisch abgetrennt werden. In
Der größte Teil des zu entfernenden Wassers wurde durch den mehrstufigen HD-Prozess mit geringem Aufwand (im Vergleich zu Verdampfungsprozessen) aus der Lösung extrahiert. Der extern pro Stufe im Externen Heizer
Durch den Gegenstromprozess des HD-Verfahrens ist also nur der um den Divisor PRHD verminderte Wärmestrom extern der Sole zuzuführen.Due to the countercurrent process of the HD process, therefore, only the heat flow reduced by the divisor PR HD is externally supplied to the brine.
Eine vorteilhafte Anordnung kann sich bei Ausgangs-Lösungen mit geringem Salzgehalt ergeben, wenn dem HD-Verfahren eine Umkehr-Osmose vorgeschaltet wird, die im Bereich geringer Salzkonzentrationen eingesetzt werden kann und in diesem Bereich vorteilhaft arbeitet.An advantageous arrangement may result in low salinity starting solutions if the HP process is preceded by reverse osmosis, which can be used in the region of low salt concentrations and works advantageously in this area.
Durch Sole-Rückführung, die in der Haupt-Anmeldung beschrieben ist, kann die konzentrierte Sole bei genügend hoher Temperatur im HD-Prozess zum Teil weiter eingedickt werden.By brine recirculation, which is described in the main application, the concentrated brine can be partially thickened at a sufficiently high temperature in the HD process.
Zur Reinigung der Einbauten können die Verdunster mit Sprüheinrichtungen versehen werden, so dass sich die Einbauten bei der Instandhaltung mit Kondensat reinigen lassen.To clean the internals, the evaporators can be provided with spraying, so that the internals can be cleaned with condensate during maintenance.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch große Anlagen zur Konzentration von Lösungen oder zur Gewinnung von Lösungsmittel gebaut werden. Dabei können die Vorteile einer modularen Bauweise genutzt werden. Beispielsweise können sehr große Anlagen durch Reihen- und Parallelschaltung von Modulen mit einer Höhe von 2 m, einer Breite von 2 m und einer Tiefe von 2 m erstellt und kontinuierlich mit einer Wärmequelle von ca. 100 °C betrieben werden.The process according to the invention can also be used to construct large plants for the concentration of solutions or for the recovery of solvents. The advantages of a modular design can be used. For example, very large systems can be created by series and parallel connection of modules with a height of 2 m, a width of 2 m and a depth of 2 m and operated continuously with a heat source of about 100 ° C.
Anderseits eignet sich das Verfahren beispielsweise auch für die Erzeugung von Reinwasser für Haushalte, beispielsweise für eine Anlage, die mit einer Solarheizung von 100 kWh/Tag und einer Effektivität von 7 betrieben wird und ungefähr 1 Kubikmeter Reinwasser pro Tag erzeugt.On the other hand, the method is also suitable, for example, for the production of pure water for households, for example, for a system that is operated with a solar heating of 100 kWh / day and an efficiency of 7 and generates about 1 cubic meter of pure water per day.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verdunster (Befeuchter)Evaporator (humidifier)
- 22
- Kondensator (Entfeuchter)Condenser (dehumidifier)
- 33
- Aktive Wand (erfindungsgemäßer Einbau zwischen Verdunster und Kondensator)Active wall (installation according to the invention between evaporator and condenser)
- 44
- Externe HeizungExternal heating
- 55
- Rohwasserpumperaw water pump
- 13 13
-
Ventilator (Gebläse) der Aktiven Wand 3Fan (fan) of
Active Wall 3 - 1414
-
Querstrom-Öffnungen der Aktiven Wand 3Cross-flow openings of the
active wall 3 - 1515
- Einbauten (z.B. Rohrbündel) des KondensatorsInternals (e.g., tube bundles) of the capacitor
- 1616
-
Einbauten (z.B. Packungen) des Verdunsters 1Internals (e.g., packages) of the
evaporator 1 - 5050
- Solepumpebrine pump
- 5151
- Solekühlerbrine cooler
- 5252
- Zunahme des Salzgehalts ΔS1 in der ersten StufeIncrease in salinity ΔS 1 in the first stage
- 5353
- Sättigungslinie der KristallisationSaturation line of crystallization
- 5454
- Temperaturlinie des KristallisatorsTemperature line of the crystallizer
- 5555
- KristallisatorCrystallizer
- 5656
- Filterbandfilter belt
- 5757
- Solepumpe beim FilterbandBrine pump at the filter belt
- 5858
- Kühler beim KristallisatorCooler at the crystallizer
- 5959
- Umwälzpumpe beim KristallisatorCirculation pump at the crystallizer
- 6060
- KristallisatbehälterKristallisatbehälter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- B. Seifert et al.: „About the History of Humidification-Dehumidification Desalination Systems“, October 2013, Conference: International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse At: Tianjin, China [0006]B. Seifert et al .: "About the History of Humidification-Dehumidification Desalination Systems", October 2013, Conference: International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse At: Tianjin, China [0006]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2018299217A AU2018299217A1 (en) | 2017-07-14 | 2018-09-13 | Thermal separation process and apparatus |
PCT/AU2018/050994 WO2019010547A1 (en) | 2017-07-14 | 2018-09-13 | Thermal separation process and apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017006726.0 | 2017-07-14 | ||
DE102017006726 | 2017-07-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018002568A1 true DE102018002568A1 (en) | 2019-01-17 |
Family
ID=64745785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018002568.4A Withdrawn DE102018002568A1 (en) | 2017-07-14 | 2018-03-28 | Method and device for carrying out the method for concentration of solutions |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2018299217A1 (en) |
DE (1) | DE102018002568A1 (en) |
WO (1) | WO2019010547A1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2009349828A1 (en) * | 2009-07-13 | 2012-03-22 | Cip Software Co. Ltd. | Water purifying device |
DE102013224351B4 (en) * | 2013-11-28 | 2017-03-30 | Reinhold Barth | Device for generating service water |
FR3032127A1 (en) * | 2015-06-19 | 2016-08-05 | Commissariat Energie Atomique | SYSTEM FOR CONCENTRATING A HUMIDIFYING-DEHUMIDIFYING CYCLE SOLUTION AND ASSOCIATED METHOD |
-
2018
- 2018-03-28 DE DE102018002568.4A patent/DE102018002568A1/en not_active Withdrawn
- 2018-09-13 AU AU2018299217A patent/AU2018299217A1/en not_active Abandoned
- 2018-09-13 WO PCT/AU2018/050994 patent/WO2019010547A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
B. Seifert et al.: „About the History of Humidification-Dehumidification Desalination Systems", October 2013, Conference: International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse At: Tianjin, China |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2018299217A1 (en) | 2020-01-30 |
WO2019010547A1 (en) | 2019-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013037685A1 (en) | Method and device for degassing a pet plastic melt in an extrusion system | |
WO2005075045A1 (en) | Evaporation method for purifying and/or concentrating contaminated liquids | |
EP3710136A1 (en) | Method and device for obtaining water from ambient air | |
DE10347695A1 (en) | Multi-stage vacuum distillation, vacuum cooling and vacuum freezing processes and apparatus for solution separation and seawater desalination | |
EP2370363A1 (en) | Solar condensation system with cascade evaporation | |
CH712029A1 (en) | Low-temperature distillation plant. | |
DE2334481B2 (en) | Device for obtaining pure water from sea water | |
DE102013224351B4 (en) | Device for generating service water | |
DE102018002568A1 (en) | Method and device for carrying out the method for concentration of solutions | |
WO2004067451A1 (en) | Device for purifying water | |
WO2017198664A1 (en) | Method and device for obtaining water from ambient air | |
WO2014195110A1 (en) | System and method for processing water | |
DE102016214019A1 (en) | Device for separating product water from contaminated raw water and method for operating this device | |
WO2019096889A1 (en) | Method and device for obtaining water from the ambient air | |
AT523715B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DESALINATING SOLUTIONS | |
DE2428604A1 (en) | CLEANING SYSTEM FOR REMOVING SOLID AND SOLUBLE MATERIALS FROM SOLUTIONS | |
DE2334573B2 (en) | Device and method for concentrating liquids | |
DE1812960A1 (en) | Recovery system for liquids from solutions | |
DE2706430A1 (en) | Dissolved solids removal from wet cooling tower water - which avoids blowdown problems and utilizes otherwise wasted heat | |
DE10155985A1 (en) | Method and device for distilling water from sea water, brackish water or other contaminated water | |
AT521380B1 (en) | Method and device for extracting water from air | |
DE3242807A1 (en) | Desalting apparatus | |
DE102014112140B4 (en) | Method and device for treating wastewater from production or work processes | |
DE102013016626B4 (en) | Apparatus and method for the treatment of liquids | |
WO1986006977A1 (en) | Process and device for multiple-phase processing of aqueous liquids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |