DE1300871C2 - Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verfahren zur Entsalzung von Wasser, insbesondere Meerwasser, und betrifft im näheren ein Verfahren 2ur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser durch direkten Wärmeaustausch zwischen heißen Wärmeträgern und Salzwasser.

Die bekannten Verdampfungsverfahren zur Süßwassergewinnung arbeiten mit indirektem Wärmeaustausch zwischen dem einströmenden Sahwasser und dem erzeugten Süßwasser sowie der abgeschiedenen Sole, indem innerhalb der verwendeten Wärmetauscher durch Rohre und Wände die Wärme tauschenden Medien ständig voneinander getrennt bleiben. Da die auszutauschende Wärmemenge (etwa 550 kcal/1 erzeugtem Frischwasser) sehr groß ist. sind dafür große Wärmeaustauschflächen erforderlich, was sehr hohe Anlagekosten, bezogen auf die Mengeneinheit des gewonnenen Süßwassers, bedingt.

Ferner haben die eingesetzten Wärmetauscher den Nachteil, daß die Trennwände vom Salzwasser angegriffen werden und der sich an der Oberfläche dieser Wände bildende Niederschlag den Wärmeübergang ungünstig beeinflußt.

Daher geht die Erfindung davon aus, den Wärmewechsel zwischen dem aufzuheizenden Salzwasser und dem erzeugten Süßwasser sowie der abgeschiedenen Sole über Wärmeträger im unmittelbaren Wärmeaustausch stattfinden zu lassen. Dazu ist es bekannt, zur direkten Erhitzung von zerstäubten Flüssigkeiten, wie ζ. Γ wäßrigen Lösungen, diese mit im Gegenstrom zu ihnen geführten heißen Gasen in Berührung zu bringen. Die grsförm;~en oder auch flüssigen Wärmeträger werden zweckmäßig in bekannter Weise in einem Kreislauf gefii.rt. Weiterhin ist es bekannt, die einer unter Druck stehenden heißen Flüssigkeit innewohnende Arbeit durch Entspannen dieser Flüssigkeit zum Beireiben eines mit einer Pumpe gekuppelten Motors einzusetzen.

Auch sind Verfahren für den stofflichen Wärmeaustausch bekannt, um eine Aufheizung von Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten unmittelbar durch in Kreislauf geführte körnige Stoffe durchzuführen.

Die bekannten Verfahren beruhen auf der Anwendung technischer Mittel. Dagegen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Süßwassergewinnung vorzuschlagen, bei dem eine physikalische Betriebsweise unter besonderer Berücksichtigung der Eigenschaften von Wasser in der Umgebung seines kritischen Punktes erreicht ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Salzwasser mittels Wärmeaustausch-Medien bei einem Druck in der Nähe des kritischen Drucks von Wasser bis zu etwa der kritischen Temperatur von Wasser erhitzt, die sich hierbei von der Salzwasserschicht scheidende leichte Trinkwasserschicht weiterhin verdichtet und schließlich die Wärme der getrennten Schichten in bekannter Weise zum Aufheizen des Salzwassers benutzt.

Vorzugsweise verwendet man zum Wärmeaustausch zwischen dem heißen Süßwasser bzw. auch dem heißen Salzwasser und dem zu behandelnden Salzwasser zwei oder mehrere Kreisläufe eines oder mehrerer gasförmiger oder flüssiger Wärmeaustausch-Medien und betreibt jeden dieser Kreisläufe in einem wählbaren Temperaturbereich.

Tn einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in mindestens einem der Kreisläufe, dessen Temperaturbereich unter der kritischen. Temperatur des Wassers liegt, ein komprimiertes Gas als Wärmeaustausch-Medium verwendet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, das Salzwasser sich bei kritischer Temperatur und kritischem Druck von "Wasser in ?.wei leicht zu trennende Anteile aufspaltet, nämlich in einen leichteren Süßwasseranteil und einen schwereren Anteil konzentrierter

ίο Salzsole. Die Bereitstellung der erforderlichen Wärmemenge, um das Salzwasser bei kritischem Druck auf etwa kritische Temperatur zu erhitzen, durch Rückgewinnung innerhalb des Verfahrens, ist eine wirtschaftlich notwerdige Voraussetzung, die nicht ohne weiteres zu erfüllen ist.

Die spezifische Wärme von Wasser bei kritischem Druck und einer Temperatur zwischen 0 und 140^c C beträgt etwa 1 kcal/kg. Bei weiterem Anstieg der Temperatur erhöht sich die spezifische "Wärme des

so Wassers zunächst langsam von 1 auf etwa 1,3 kcal/kg, bis eine Temperatur von etwa 300° C erreicht ist. Danach steigt mit weiterer Temperaturerhöhung die spezifische Wärme des Wassers sprunghaft von 1,3 auf 4,5 kcal/kg in der Nähe der kritischen Tempe-

a.-i ratur. Oberhalb dieser Temperatur nimmt die spezifische Wanne des Wassers wieder ab. Ein Wärmetausch in der Nähe des kritischen Punktes von Wasser kann daher nicht zufriedenstellend durchgeführt werden, denn die benötigte Wärme, um eine bestimmte

Wassermenge in diesem Temperatur- und Druckbereich um beispielsweise 5⁰C zu erhitzen, kann nicht einer gleichen Wassermenge durch Abkühlen um 5° C entzogen werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird

diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß der Druck des Süßwasserdampfes, bevor dieser zur Wärmeabgabe herangezogen wird, über den kritischen Druck hinaus weiter verdichtet wird. Gleichzeitig erhöht sich damit die Tempcat.ur des Süß-

wasserdampfes, so daß für den Wärmeaustausch ein großer Temperaturunterschied zur Verfügung steht um! der Süßwasserdampf beim Abkühlen zunächst einen Anstieg seiner spezifischen Wärme aufweist. Auf diese Weise kann der größte Teil der Wärme für da«, einfließende Salzwasser zurückgewonnen werden.

Die Anlage zur Ausübung des neuen Verfahrens kommt mit sehr einfachen, wenig störungsanfälligen Geräten aus. Vor allem die Wärmetauscher, in denen das Salzwasser in unmittelbarer Berührung mit den strömungsfähigen Wärmeträgern steht, sind äußerst einfach aufgebaut, da auf ausgedehnte metallene und somit korrosionsanfällige Wärmetaiischflächen verzichtet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an einem ausführlichen Beispiel erläutert. Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung von zwei Wärmetausch-Kreisläufen, bei welchen für den Kreislauf, der bei niedrigerer Temperatur arbeitet, verdichteter Stickstoff eingesetzt wird, während in dem Kreislauf, der bei höherer Temperatur arbeitet, Paraffin verwendet wird. Der Temperaturbereich des umlaufenden Paraffins ist so festgelegt, daß es über diesen ganzen Bereich eine größere Dichte als Wasser hat.

Der Verfahrensablauf ist im einzelnen in der Zeichnung erkennbar. Das eingeleitete Salzwasser wird von atmosphärischem Druck auf einen Anfangs-

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druck Pi = 220 atm verdichtet und anschließend in unmittelbarem Wärmetausch mit Stickstoff im Gegenstrom auf eine Temperatur von etwa 356° C erwiirmi. Dann wird es weiter erhitzt in unmittelbares Wiumetausch mit Paraffin im Gegenstrom auf eine Temperatur van etwa 400° C. Danach wird das Salzwasser in eine Kammer zur Phasentreiinung wekergek-itel, erforderlichenfalls wird es vorher durch Wärmezufuhr von außen noch weiter erwärmt. In dieser Kammer, die bei einer Temperatur von ungefähr 400° C oder ein wenig höher und bei einem Druck von 220 atm arbeitet, findet die Phasentrennmig in tinem leichten Anteil von gereinigtem Wasserdampf und in einem schweren Anteil von Salzsole statt. Außerdem schlagen sich in dieser Kammer Salze nieder, so wie es bei jedem Wärmetausci.zyklus geschieht. Der Wasserdampf wird dann weiter auf einen Druck von 245 atm verdichtet und zur Aufwärmung des Paraffins herangezogen, nachdem dieses zunächst auf den gleichen Druck gebracht wurde. Dieses ?:uafiin wurde beim vorherigen Erwärmen des Salzwassers abgekühlt. Danach wird da? nunmehr rein-.: Wasser zur Erwärmung des Stick'.toffs verwendet. Zuvor wird der Stickstoff, der durch Wärmeabgabe an das Salzwasser abgekühlt wurde, ebenfalls auf einen Druck von 245 atm verdichtet. Die Salzsole verläßt die Phasentrennkammer und wird zur Aufwärmung des kalten Stickstoffs verwendet. Nachdem das leine Wasser sich abgekühlt hat, wird es auf atmosphärischen Druck entspannt und aus der Anlage abgezogen. Der Stickstoff und das Paraffin, die beide auf die gewünschte Temperatur durch das Wasser erwärmt wurden, werden wieder so weit entspannt, daß sie einen Druck von 220 atm haben. Die Arbeit, die durch die Entspannung des Wassers, des Stickstoffs und des Paraffin? frei wird, wird für den Antrieb von Pumpen und Kompressoren benutzt und so als mechanische Arbeit für das Verfahren nutzbar gemi.:ht.

Das spezifische Volumen des Stickstoffs bei eine Temperatur von ungefähr 400° C, diese Temperatur liegt nahe der kritischen Temperatur von Wasser, ist ungefähr zweieinhalbmal größer als dessen spezifisches Volumen bei Raumtemperatur und einem Druck von 220 atm. Die bei der Expansion des Stickstoffs von dem Druck Ph — 245 atm, das ist der höchste Druck, der innerhalb des Verfahrens auftritt, auf den Au.gangsdruck P/ bei einer Temperatur von ungefähr 400° C frei gewordene Energie ist ferner ungefähr zweieinhalbmal größer als die Arbeit, die zur Verdichtung der gleichen Menge des Gases von Pi auf Ph bei Raumtemperatur angewendet wurden muß. Die Arbeit, die innerhalb des Stickstoffkreislaufs frei wird, wird verwendet, um die mechanische Arbeit zu decken, die zum Betrieb des Wasser- und Paraffinkreislaufs benötigt wird, so daß an Stelle der Verwendung teurer mechanischer Kraft nur der zusätzliche Wärmebedarf, der für die Aufrechterhaltung des Verfahrensablaufs notwendig ist, in Form von Wärme ergänzt wird. Die spezifische Wärme des Paraffins, das in diesem Beispiel verwendet wird, beträgt ungefähr 0,7 kcal/kg im Temperaturbereich von 340 bis 440° C und im Druckbereich von 220 bis 245 atm. Die spezifische Wärme des Stickstoffs beträgt ungefähr 0,25 kcal/kg im Temperaturbereich von 0 bis 400° C und im Druckbereich von 220 bis 245 atm.

In der Zeichnung ist die Anlage zur Ausübung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt. Die Anlage umfallt iiii wesentlichen einen Stickstoffkreislauf, einen Paraffinkreislauf, eine Piiasentrennkammer und ein System von Pumpen, Antiiebsmascninen und Kompressoren. Der Stickstoffkreislauf, in den das Salzwasser zuerst eingeleitet wird, besteht hauptsächlich aus einem Wärmetauscher W₁, in welchem das Salzwasser zuerst erwärmt wird, und Wärmetauschern W₁' und W, in denen der abgekühlte Stick-

stoff durch das reine Wasser und durch die abgeschiedene Sole erwärmt wird. Der Paraffinkreislauf setzt sirh im wesentlichen zusammen aus einem Wärmetauscher W... in dem das durch den Stickstoff im Wärmetauscher H₁ erhitzte Wasser weitererhitzt

wird, und einem Wärmetauscher W./, in dem das durch den vorangehenden Wärmetausch abgekühlte Paraffin durch das abgeschiedene Wasser wieder erhitzt wird. Das im Wärmetauscher W₂ erhitzte Wasser gelangt in die Phasentrennkammer S, und von dieser

ao wird der abgeschiedene Wasserdampf durch eine Leitung 21 abgezogen, währe .,i die Salzsole durch eine Leitung 30 abgezogen wird. Jrder Wärmetauscher in beiden Kreisläufen besteht aus einem hohen, säulenartigen Behälter, in dessen Spitze das abwärts strö-

=5 mende Medium und in dessen Bodenraum das auf-■,vär;s strömende Medium eingeleitet werden kann.

Das Salzwasser wird in den Stickstoffkreislauf eingepumpt und auf einen Druck von 220 atm verdichtet durch die Pumpe P₁. Von dort verläßt das Salzwasser

den Stickstoffkreislauf durch eine Leitung 12, welche es dem Paraffinkreislauf zuführt. Während es weiterhin unter dem Druck von 220 atm steht, wird das Salzwasser in der Kammer S in zwei Phasen getrennt und danach der abgeschiedene Süßwasserdampf durch einen Kompressor C₁ auf einen Druck von 245 atm verdichtet. Das Paraffin, das den Wärmetauscher W, verläßt, wird gleichfalls durch eine Pumpe P., auf diesen Druck gebracht, so daß der Druck im Wärmetauscher W.,' 245 atm beträgt. Nachdem das Paraffin den Wärmetauscher W.,' verlassen hat, wird es in der Antriebsmaschine Μ_Λ auf 220 atm entspannt. Das Wasser, welches den Wärmetauscher W.,' durch die Leitung 26 verläßt, hat weiterhin einen Druck von 245 atm, und der Stickstoff im Wärmetauscher W₁' steht ebenfalls unter diesem Druck, nachdem er den Wärmetauscher W₁ verlassend durch einen Kompressor C₁ auf diesen Druck von 245 atm verdichtet wurde. Der den Wärmetauscher W₁' verlassende Stickstoff wird in den Antriebsmaschinen M., und A^₁ wieder auf einen Druck von 220 atm entspannt. Schließlich wird das reine Wasser, das den Wärmetauscher W₁' verläßt, durch die Antriebsmaschine M₁ auf atmosphärischen Druck entspannt. Die enorderliche Wärme wird dem System über ein oder mehrere Erhitzer 15, 35', 15" und 15"' sowie 49 zugeführt.

ObwoM die Pumpen, Kompressoren und Antriebsmaschinen in einer sehr vereinfachten Darstellung gezeigt sind, haben sie dennoch eine solche bcid-

seitige Ventilanordnung, daß sie doppeltwirkend ausgerüstet sind.

Das Salzwasser wird durch eine Leitung 1 in die Pumpe P₁ eingespeist; diese Pumpe P₁ weist einen Zylinder 2 mit einem Kolben 3 auf, der auf einer

Kolbenstange 4 angeordnet ist. Das Salzwasser wird unter einem Druck von 220 atm über eine Leitung 7 aufwärts zu einem Sprühkopf 8 gepumpt, von wo es in den Wärmetauscher W₁ eingespritzt wird. In die-

sein Wärmetauscher //, wird das Salzwasser durch Wärmetausch mit Stickstoff im Gegenstrom auf eine Temperatur von 356° C gebracht. Der Stickstoff wird in den Wärmetauscher /Y₁ durch Einspritzvorrichtungen α,, a., und n_;) bei unterschiedlichen Temperaturen eingeleitet und strömt durch das herabströmendc Wasser in Blasen aufwärts bzw. fließt das Salzwasser in Tropfen nach unten. Mit der Temperatur von 356° C läuft das Salzwasser durch einen Trichter 9

von 245 atm durch eine Leitung 31 ab und durchläuft den Erhitzer 15', in dem es auf eine Tcmpernlur von 408° C erhitzt wird. Danach gelangt es in den Zylinder 32 der Antriebsmaschine M_;l, deren 5 Kolben 33 gleichfalls auf der Kolbenstange 4 angeordnet ist. Das Paraffin entspannt sich im Zylinder 32 auf 220 atm und wird durch eine Leitung 34 weitergefördert, immer noch bei einem Druck von 220 atm und bei einer Temperatur von 408° C. Ein Teil des

in eine konische Zelle 10, in der sich eine sehr kon- io Paraffins fließt dann durch den Erhitzer 15", eine

zentrierte Sole mit. einigen Feststoffen sammelt, die durch ein Ventil 11 abgezogen werden kann. Das Salzwasser fließt durch eine Leitung 12 zu einem Verteiler 13 im unteren Teil des Wärmetauschers //„. Den Wärmetauscher //., durchläuft das Salzwasser aufwärts im Gegenstrom mit aufgeheiztem Paraffin, das durch die Einspritzvorrichtungen A₂ und A₂" in diesen Wärmetauscher eingegeben wird. Das Salzwasser verläßt den Wärmetauscher //., bei einer Tcm-

Leitung34 und einen Verteiler/1, in den Wärmetauscher H₂ ein, während der übrige Teil des Paraffins unmittelbar zum Verteiler A₂" durch eine Lei

tupg 34" geführt wird. Durch das aufströmmde 15 Salzwasser innerhalb des Wärmetauschers //.,' wird das Paraffin auf 356° C abgekühlt u'.d fällt" durch den Trichter Π in die Zelle C. Die dort abgesetzten festen Bestandteile werden durch ein Ventil /> abgezogen, während das Paraffin durch ein Ventil 35 ausperatur von beinahe 400° C durch eine Leitung 14, ao fließt und über eine Leitung 36 in den Zylinder 37 wird durch den Erhitzer 15 geleitet, in dem es auf der Pumpe P₂ gelangt; der Kolben 38 der Pumpe/'., 400' C erhitzt wird. Danach durchläuft es eine Lei- ist ebenfalls auf der Kolbenstange 4 angeordnet. Das Hing 16 und gelangt in die Phasentrennkammer .S'. In Paraffin wird in dieser Pumpe auf einen Druck .on diesem Stadium hat das Salzwasser ein spezifisches 245 atm verdichtet und über eine Leitung 39 /um Volumen von 8,2 l/kg. In der Kammer S teilt sieh das »5 Verteiler A₂' oben im Wärmetauscher Zi₂' gepumpt. Salzwasser in einen leichten Anteil von reinem Auf dem Weg abwärts durch den Wärmetauscher //.,' Wasser, der in Dampfform anfällt und die Kammer S wird das Paraffin durch das aufwärts strömende enidurch die Leitung 21 verläßt, und in einen schweren salzte Wasser auf annähernd 408° C erhitzt. Noch Anteil von Sole, der aus der Zelle 29 der Kammer.? unter dem Druck von 245 atm fließt das Parat tin durch eine Leitung 30 abgezogen wird. Eine stark 30 zum Teil durch ein Ventil V₂' und zum anderen Teil konzentrierte Sole, die gewöhnlich feste Salze enthält, durch ein Ventil V₂ und die Leitung 31 zur Antriebssetzt sieh in den Zellen 17 und 18 der Kammer .S' ab, maschine M₁; damit beginnt der Paraffinkreislauf \on von wo sie gegebenenfalls über Ventile 19 und 20 neuem.

abgezogen wird. Obwohl die Menge des Paraffins, die den KoIIh.η

Das reine dampfförmige Wasser mit einer Tempe- 35 33 der Antriebsmaschine M₃ antreibt, die gleiche \Λ ratur von 400° C bei einem Druck von 220 atm wird wie die Menge des Paraffins, die durch den Kol'i.n dann zu dem Zylinder 22 des Kompressors C₁, dessen 38 der Pumpe P₂ gefördert wird, ist das Volun π Kolben 23 auf einer Kolbenstange 4 angeordnet ist, des letzteren bei gleichem Druck von 245 atm t^; ■-geleitet und wird hier auf einen Druck von 245 atm ner, da dessen Temperatur um etwa 50° C nicd: 1 verdichtet, wobei sich seine Temperatur auf ungefähr 4° liegt. Folglich erzeugt die Antriebsmaschine M'., Il ■■> 415° C erhöht. Der Wasserdampf wird durch eine retisch mehr mechanische Energie, als für den c Leitung 24 zu einem Verteiler 25 im Wärmetauscher trieb der Pumpe P₂ benötigt wird.
//.,' weitergefördert und fließt in diesem aufwärts im Der StickstofTkreislauf wird nachfolgend nun i..i ■

Gegenstrom zum Paraffin, das in diesem Wärme- beschrieben. Für jede Tonne entsalzten Wassertauscher vom Verteiler A/ abwärts fließt. Das im 45 für die entsprechenden 0,5 bis 0.1 t der Sa!
Wärmetauscher//./ kondensierte Wasser verläßt diesen durch eine Leitung 26 bei einer Temperatur von
370° C. Anschließend wird das Wasser durch einen

sowie 1,1 t Salzwasser, das eine angenommene
der Anlage innerhalb einer Zeiteinheit durchfl;
werden 4,1 bis 4,4 t von Stickstoff in dieser /
einheit benötigt. Der Stickstoff fließt an der ίν,ι

Verteiler 27 oben in den Wärmetauscher H₁ cinge-

sprüht und kühlt sich dort infolge Wärmetauschs im so des Wärmetauschers H₁ bei einer Temperatur >-■■ ■

Gegenstrom mit Stickstoff bis auf eine Temperatur ungefähr 19° C und bei einem Druck von 220,-..

von 28° C ab, wobei es einen Druck von 245 atm aus. Ungefähr 9O°/o des Stickstoffs gelangen du -

beibehält. Das Wasser verläßt den Wärmetauscher ein Ventil V und eine Leitung 40 aus dem Wärr-u

//,' durch eine Leitung 28 und wird in den Zylinder 6 tauscher H_x in den Zylinder 41 des Kompressor C,

der Antriebsmaschine M₁ eingeführt. Der Kolben 5 55 und der übrige Stickstoff verläßt den Wärmetaus.ic

der Antriebsmaschine M₁ ist ebenfalls auf der H₁ über ein Ventil V und eine Leitung 40', die i;

Kolbenstange 4 angeordnet. Das Wasser wird hier bis den Wärmetauscher H führt. Der Kompressor C₁ ha

auf atmosphärischen Druck entspannt und verläßt die einen Kolben 42, der ebenfalls auf der Kolben

Anlage durch eine Leitung Γ und wird in einen nicht stange 4 angeordnet ist. Der Stickstoff wird hier au

darrestellten Sammler geleitet, in dem das entsalzte 60 einen Druck von 245 atm verdichtet, während durcl

Wasser und das darin gelöste Paraffin voneinander diese Kompression die Temperatur des Stickstoffs au

getrennt werden. 28° C angehoben wird. Von dort wird der Stickstol

Im folgenden wird der Paraffinkreislauf näher be- über eine Einspritzvorrichtung a ' in den Wärme

schrieben". Für jede Tonne entsalzten Wassers, das in tauscher H₁' eingegeben, wo er vom herabströmen

einer Zeiteinheit gewonnen wird, werden 6 t (unge- 65 den Wasser erhitzt wird und sich sein Feuchtigkeiis

fähr 9 m³) Paraffin benötigt, um in der Zeiteinheit gehalt während des Aufheizens erhöht Ein Teil de

den Kreislauf zu durchlaufen. Das Paraffin fließt feuchten Stickstoffs strömt über eine Leitung 44 i

unten aus dem Wärmetauscher H_t' bei einem Druck halber Höhe des Wärmetauschers H ' bei eine

atur von uneefähr 200 bis 230° C aus und Dieser Betrag von überschüssiger Energie reicht

IS in einen ZyInder 45 der Antriebsmaschine aus, um den Antrieb der Pumpen und Kompressoren

M deren Kolben 46 auch auf der Kolbenstange 4 der Anlage sicherzustellen, wenn man annimmt, daß

aneeordn« tat und in der der Stickstoff auf einen der Wirkungsgrad der Pumpen, Kompressoren und

DiS von 220 ?ttn entspannt wird. Von der An- 5 Antriebsmaschinen bei 85"/, hegt. Laßt man den

UiXmaschine M₁ wird der Stickstoff über eine Lei- Druck des Wasserdampfes nach der Phasentrennung

!ϊίκ 47 i einer Einspritzvorrichtung a₃ geleitet, noch über 245 atm anwachsen, würde sich die uber-

welche die am !.ochsten angeordnete Einspritz- schüssige Energie noch weiter erhohen _,..,_

vo richtunK ta, Wärmetauscher W₁ ist. Der übrige Die Ausdehnungswärme des feuchten Stickstoffs

iicksioTLWärmtauscher/// verläßt diesen an ι. innerhalb der Antriebsmaschinen M und M wird

Er Se durch eine Leitung 48 und wird, nachdem dem Verfahren unmittelbar oder mittelbar durch zu-

ί duich den Erhhzer49 geleitet wurde, über eine sätzliche Heizkörper, wie die Erhitzer 15, 15', 15 ,

Lifunc 50 dem Zylinder Il der Antriebsmaschine 15'" und 49, sowie durch die Umwandlung der me-

U geführt Auch der Kolben 52 dieser Antriebs- chanischen Energie von 4 kWh in Kompress.ons-

taaschfne ist auf der Kolbenstange 4 angeordnet. Der .5 wärme innerhalb des Kompressors C₁ zugeführt Setzt

•Soff entspannt sich in diesem Zylinder 51 und man die Verluste in der Wärmeübertragung mit 2O»/o

Ϊ rdI durchι SieSpannung auf eine Temperatur von an und gibt einen Zuschlag für die Warmeverluste

Si C Xekühlt Der Stickstoff strömt dann durch innerhalb der Anlage, dann ist es erforderlich ledig-

ftine ι eituSS und ein Teil gelangt über ein Ventil lieh 25 000 kcal/kg oder weniger als 30 kWh fur

X „κ S Einspritzvorrichtung I_x in den unteren ,0 1000 1 entsalzten Wassers, das aus 1050 Salzwasser

Teil des Wärmetauschers H₁. Der übrige TdI wird gewonnen wird, aufzuwenden Bis alle Betr.ebs-

dureh den ErSteer 15'" weitererwärmt, wird in den temperaturen erreicht sind und sich die An age in

timetuscherS"durch eine Einspritzvorrichtung b_t vollem Betrieb befindet muß selbstverständlich

SniefUhrt und dort durch die heiße Sole von 400° C, Energie von außen, sowohl in Form von mecha-

dPnns der Zelle 29 der Kammer S über die Leitung a₅ nischer als auch in Form von Wärmeenergie, dem

30 ine! den Verteiler 8' in die Spitze des Wärme- System zugeführt werden

Suschers H eSitet wird, weiter aufgeheizt. Diese Die Menge der ausgeschiedenen Salze im Verlauf

S 5Ä nWViihlt indem ihr durch den des Entsalzungsverfahrens hangt von den jeweiligen

c -iTa WbW pntVoeen wird Dieser Stickstoff Temperaturen sowie von den Salzen selbst ab, und

Shckstoff y»™J ^ef ^f^StauschersH, unter 30 es ist oft vorteilhaft, diese aus den Sammelbehältern

wird von der spitz.. '", _{r (hirch das} VentilV ,die zu entfernen, in denen stark konzentrierte SaIz-

SiuniXunTdTc: Einspri zvorrich.ung ?>, in den lösungen, gewöhnlich einige ausgeschiedene Salze

Leitung 40 und α _WJ^ , _H eingeleitet. enthaltend, zusammenlaufen. Dies erre.cht man

„n,:ren f^a^/" J^_{n aus} dem konischen d ch Erhitzen dieser Lösungen über den Sättigungs-

K:iite S°^{le und} _pJ^al" ^w" j, _{ir am} Grund des 35 punkt, um die darin enthaltenen Salze auszuscheiden.

Sammler 10 ^" ^e'" ,,_{rhers H} entfernt. Der in Beispielsweise hat Wasser aus dem Toten Meer in

,äulenartigen Warmetau^ch r « e «„erliefe von 30 m ein spezifisches Gewicht von 1.2

djcscrn ^W™~^e^_u ^H _m Kompressor C₄ und wird und enthält folgendes: 918 g Wasser, 13 g KCl, 6 g

^^^A^T^L^^^rH, über MgBr₂, 80 g NaCl, 142 g MgCl₂, 40 g TaCl₂. 1 g

anschließend unten. m den * Der Stick- 4<> CaSO₄. Dabei ist zu bemerken, daß die Sättigungs-

cne E'nspntzvornchtung;a e.i.geB^ „ temperatur für NaCl unter den gegebenen Bedin-

^St°i ,^SÄ,ih das VemJ V aus diesem Wärme- gungen ungefähr 430° C beträgt. Beim Erwärmen

und tritt durch das J-«-ⁿⁱ» ,_{auf vollendet}. der konzentrierten Salzsole, die beim Entsalzen von

tauscher aus; somit hat er _Dnjck ._{m Wass£r am dem Toten Meer erhaUen wjrd werden}

Entsprechend dem nahezu^ ? _{ep ff} ^ ^ _{CaSQ NaQ und als Doppe}l_Salze KCl sowie MgCl,

Wärmetauscher H_x so«ie '^m mechanische ausgeschieden. MgCl₂ und MgBr₂ kann im Wärme-

Jie vom Kompressor C₁ Dem ng tauscher H abgeschieden werden. Obwohl das Wasser

Arbeit sehr gering. _{dje benötigt des Toten} Meeres einen wesentlich höheren SaIz-

Die theoretische ™~^h*ⁿⁱ _n ^c _K ^e _re'_{isIauf zu} betreiben. _eehalt als üblicherweise Meerwasser, das vorwiegend

-.vird, um den ^b.^esc^^"^e"_r^_linet· ₅o nach dem beschriebenen Verfahren entsalzt wird.

ist in der folgenden 1 aoene errcv.» aufweist, ist die Menge des benötigten Stickstoffs für

. t. ,_onicrt,_P Arbeit erforderlich (-) 10001 entsalzten Wassers ungefähr die gleiche wie

Theoretische mechanische ^ArDeu _{oder erzeugt} (_Φ) _bei Meerwasser, während etwa 50 kWh Wärme . energie benötigt werden.

im Wasser-Kreislauf: _ 6 80 kWh 55 Vorstehend ist das Verfahren so beschrieben wor·

durch Pumpe P₁ · _kWh den, daß die Erhitzer 15, 15', 15", 15'" und 49 alle

durch Motor M, ⁺ ' gleichzeitig in Betrieb sind. In der Praxis jedocr

durch Kompressor C₁ -4,0UkWh können gewöhnlich einer oder mehrere von dieser

umgangen werden. wenn der für den Verfahrens

Tm Stickstoff-Kreislauf: _kWh 60 ablauf zu deckende Energiebedarf durch die übriger

durch Kompressor C₁ ' Erhitzer mit gedeckt wird. In diesem Fall müsser

durch Motor M₄ und M₂ — 23,0OkWn _dj_e x_ernpe_rat_Uren der Flüssigkeiten auf den wich

j ι. B-^_mnrp«nr Γ —0,20 kWh _tj„_en Verfahrensstufen so gewählt werden, dal

durch Kompressor C, ^g zufriedenstellender Ablauf des Verfahrens ge

Im Paraffin-Kreislauf: ■ 0 20 kWh ^s' ^s'^{chert ist}· Zweckmäßigerweise wird die erforder durch M₃, P₂ ( + 4,7-4,5) —Z-I liehe Wärme für das Verfahren durch Brenne

Theoretisch verbleibt eine Energie- _+g6()kWh bereitgestellt, die mit flüssigem Brennstoff betriebe!

menge von =—-' ^{wer en}' 4096Π/1

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An Stelle des Stickstoifs kann beispielsweise Luft in diesem Verfahren eingesetzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser durch direkten Wärmeaustausch zwischen heißen Wänneträgem und Salzwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Salzwasser mittels Wärmeaustausch-Medien bei einem Druck in der Nähe des kritischen Drucks von Wasser bis zu etwa der kritischen Temperatur von Wasser erhitzt, die sich hierbei von der Salzwasserschicht scheidende leichte Trinkwasserschicht weiterhin verdichtet und schließlich die

Wärme der getrennten Schicht in bekannter Weise zum Aufheben des Salzwassers benutzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Wärmeaustausch zwischen dem heißen Süßwasser bzw. auch dem heißen Salzwasser und dem zu behandelnden Salzwasser zwei oder mehrere Kreisläufe eines oder mehrerer gasförmiger oder flüsüiger Wärmeaustausch-Medien verwendet und daß man jeden dieser Kreisläufe in einem wählbaren Temperaturbereich betreibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Kreisläufe, dessen Temperaturbereich unter der kritischen Temperatur des Wassers liegt, ein komprimiertes Gas als Wärmeaustausch-Medium verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen