DE1517384B2

DE1517384B2 - Verfahren und vorrichtung zum destillieren von seewasser

Info

Publication number: DE1517384B2
Application number: DE1965B0083733
Authority: DE
Inventors: Robert A Swarthmore Pa Tidball (V St A)
Original assignee: Baldwin Lima Hamilton Corp
Current assignee: Baldwin Lima Hamilton Corp
Priority date: 1964-09-14
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1973-02-15
Also published as: ES317450A1; US3376204A; DE1517384C3; DE1517384A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Destillieren von Seewasser, bei dem frisches Seewasser durch eine erste mehrstufige Schnelldestillationsvorrichtung geleitet und dabei im wesentlichen alle kesselsteinbildenden Bestandteile des Seewassers entfernt werden, wobei gleichzeitig ein Teil des Seewassers in der ersten Vorrichtung verdampft wird, um ein Frischwasserdestillat zu bilden, bei dem ferner das verbleibende Seewasser in eine zweite mehrstufige Schnelldestillationsvorrichtung geleitet und Frischwasserdestillat gewonnen wird.

In neuerer Zeit haben sich bezüglich der Versorgung mit Trinkwasser zunehmende Schwierigkeiten ergeben. Im Hinglick auf die zunehmende Bevölkerung der Welt, umfangreiche Bewässerungsprojekte usw. bleibt die verfügbare Trink- bzw. Süßwassermenge hinter dem zunehmenden Bedarf zurück. Jedoch kann man auf eine bis jetzt noch nicht angegriffene Wasserquelle, nämlich die Weltmeere, zurückgreifen, um den Trinkwasserbedarf zu decken. Allerdings erweist sich eine in großem Umfang durchgeführte Umwandlung von Seewasser in Süßwasser bis jetzt als nur unter Schwierigkeiten durchführbar und als unwirtschaftlich. Die hauptsächlichen Schwierigkeiten, die bei den bis jetzt gebräuchlichen Verfahren zum Umwandeln von Seewasser in Süßwasser auftreten, sind auf die Bildung von Rückständen, das Entstehen von Schaum, Korrosionserscheinungen usw. zurückzuführen, die sich beim Betrieb mehrstufiger Schnelldestillationsanlagen bekannter Art ergeben.

Da sich die im Seewasser vorhandenen, Kesselstein bildenden Salze nur oberhalb bestimmter Temperaturen aus dem Seewasser niederschlagen, wurde vorgeschlagen, die Temperatur des Seewassers in der Destillationsanlage unter diesen kritischen Ausfällungstemperaturen zu halten. Dies führt jedoch zu einem Verlust an Wärmeenergie, so daß weniger Wärmeenergie zur Verfügung steht, um das frische Seewasser zu erhitzen, das in die Destillationsanlage eingeleitet wird, und außerdem verringert sich hierbei die Abdampfgeschwindigkeit in den einzelnen Destillationskammern, so daß die Anlage mit geringem Wirkungsgrad arbeitet und ihr Betrieb hohe Kosten verursacht.

Eine der wirtschaftlichsten Verfahren zum Erzeugen einer Energiemenge, die ausreicht, um mit Hilfe einer mehrstufigen Schnelldestillationsanlage Trinkwasser aus Seewasser zu erzeugen, besteht darin, die Temperatur des in die erste Stufe der Anlage eingeleiteten Seewassers so hoch wie möglich zu machen. Wie schon erwähnt, sind jedoch einige der im Seewasser vorhandenen Salze in heißem Seewasser weniger löslich als in kaltem Seewasser. Zu diesen Salzen gehören Calciumkarbonat, Magnesiumhydroxyd und Calciumsulfat. Wenn man die Temperatur des der mehrstufigen Destillationsanlage zugeführten Seewassers zu stark erhöht, beginnen daher einige dieser Salze, sich niederzuschlagen und Kesselstein auf den Kondensatoren und den Wänden der verschiedenen Destillationskammern zu bilden.

Unbehandeltes Seewasser kann auf etwa 74° C erwärmt werden, ohne daß eine schnelle Kesselsteinbildung eingeleitet wird. Es wurden bereits chemische Behandlungssysteme entwickelt, die es ermöglichen, die obere Temperaturgrenze auf etwa 120° C heraufzusetzen. Wenn man sogenannte Impfkristalle in die Kesselstein bildenden Salze in dem fließenden Solestrom einführt, zeigt es sich z. B., daß die Salze, die sich beim Erhitzen der Sole niederschlagen, an den Impfkristallen kristallisieren, statt sich auf den Wänden der Kondensatorrohre und den Wänden der Destillationskammern niederzuschlagen. Der Niederschlag wird aus dem abgeführten Solestrom entfernt, und ein Teil wird dem erneut umgewälzten Solestrom wieder zugeführt, um die ständige Wirksamkeit des Systems zum Verzögern der Kesselsteinbildung aufrechtzuerhalten.

Bei Temperaturen über etwa 120° C schlägt sich Calciumsulfat aus dem Seewasser nieder. Wird das vorstehend erwähnte Impfverfahren angewendet, zeigt es sich, daß sich der Calciumsulfatniederschlag an die Calciumsulfatkristalle ansetzt. Jedoch löst sich das ausgefällte Calciumsulfat erneut auf, wenn die Sole in den Schnelldestillationskammern der Anlage auf unter etwa 120° C abgekühlt wird. Hierdurch wird das Entfernen einer geregelten Menge des sich abscheidenden Materials in dem abgeführten Solestrom verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Destillieren von Seewasser der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei der Wirkungsgrad und die Ausbeute an Frischwasser gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen wesentlich erhöht werden soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum Destillieren von Seewasser, bei dem frisches Seewasser durch eine erste mehrstufige Schnelldestillationsvorrichtung geleitet und dabei im wesentlichen alle kesselsteinbildenden Bestandteile des See-

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wassers entfernt werden, wobei gleichzeitig ein Teil seistein bewirkenden Stoffe aus der Sole zu entfer-

des Seewassers in der ersten Vorrichtung verdampft nen, bevor diese der ersten Kammer der Schnellde-

wird, um ein Frischwasserdestillat zu bilden, bei dem stillationsvorrichtung 12 zugeführt wird,

ferner das verbleibende Seewasser in eine zweite Die erhitzte Sole strömt aus der Einrichtung 14

mehrstufige Schnelldestillationsvornchtung geleitet 5 über eine Leitung 44 zu der ersten Stufe 46 der

und Frischwasserdestillat gewonnen wird, erfin- mehrstufigen Schnelldestillationsvorrichtung 12. Ein

dungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Verdamp- Teil der erhitzten Sole verwandelt sich in Dampf und

fen eines Teils des verbleibenden Seewassers in der bewirkt eine Erwärmung des frischen Seewassers, das

zweiten Schnelldestillationsvorrichtung des Seewas- durch den betreffenden Kondensator 24 strömt,

sers auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, io Hierbei wird der entstandene Dampf kondensiert und

an der kesselsteinbildende Bestandteile aus dem fri- der betreffenden Stufe als Destillat entnommen. Der

sehen Seewasser ausfallen, aufgeheizt wird. verbleibende Teil der erhitzten Sole tritt in die näch-

Durch diese zusätzliche Aufheizung ergibt sich ste Stufe ein und wird dort weiter in der üblichen

ein wesentlich verbesserter Wirkungsgrad und eine Weise destilliert. Das Destillat aus sämtlichen Stufen

wesentlich vergrößerte Ausbeute an Frischwasserde- 15 wird als Süßwasser gesammelt und mit Hilfe einer

stillat. Pumpe 50 zu einer Abgabeleitung 48 für das Süß-

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteil- wasserdestillat gefördert.

hafter Weise bei einer Vorrichtung mit einer ersten Bei den die Bildung von Kesselstein bewirkenden mehrstufigen Schnelldestillationsvorrichtung zur Ge- Salzen, die in dem Seewasser enthalten sind, handelt winnung von Frischwasser und Seewasser, das im 20 es sich insbesondere um Kalziumkarbonat, Kalziumwesentlichen frei von kesselsteinbildenden Bestand- sulfat und Magnesiumhydrooxyd. Bei Temperaturen teilen ist, und einer zweiten mehrstufigen Schnell- über 120° C werden alle diese kesselsteinbildenden destillationsvorrichtung dadurch durchgeführt wer- Salze aus dem Seewasser ausgefällt. Die ausgefällten den, daß ein der zweiten Schnelldestillationsvorrich- Salze bilden normalerweise Kesselstein auf den Wäntung vorgeschalteter Erhitzer vorgesehen ist. Da- 25 den der Kammern der Schnelldestillationsvorrichdurch wird es möglich, das in der ersten mehrstufi- tung, den Kondensatorrohren und den Leitungen für gen Schnelldestillationsvorrichtung verbleibende See- die Sole.

wasser zur weiteren Gewinnung von Frischwasser zu Durch die Verwendung der Einrichtung 14 zum

verwenden. Erhitzen des Seewassers werden jedoch diese kessel-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines 30 steinbildenden Salze in der Einrichtung 14 ausge-

in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels schieden, so daß das in die Kammern der mehrstufi-

noch näher erläutert. gen Schnelldestillationsvorrichtung 12 eintretende

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrich- Seewasser von Kesselsteinbildnern im wesentlichen

tung zum Destillieren von Seewasser bei hoher Tem- befreit ist. Die von den Kesselsteinbildnern befreite

peratur unter Vermeidung der Bildung von Kesselstein. 35 Sole wird nicht wieder zur Seewasserquelle zurückge-

In der Zeichnung ist die Vorrichtung zum Destil- leitet, sondern mit Hilfe einer Pumpe 70 zu einer

lieren von Seewasser insgesamt mit 10 bezeichnet. zweiten mehrstufigen Schnelldestillationsvorrichtung

Diese Vorrichtung 10 zum Destillieren von See- 16 gefördert, wo sie zur Ergänzung der Flüssigkeitswasser umfaßt eine erste mehrstufige Schnelldestilla- menge in der mit Rückumwälzung arbeitenden tionsvorrichtung 12 mit einer Einrichtung 14 zum 40 Schnelldestillationsvorrichtung 16 dient.
Erhitzen von Seewasser und zum Entfernen von Das von Kesselsteinbildnern befreite Seewasser Kesselstein entsprechend der USA.-Patentschrift wird der Schnelldestillationsvorrichtung 16 über eine 3 335 083 sowie eine insgesamt mit 16 bezeichnete, Leitung 72 zugeführt und wird dadurch erneut ermit hoher Temperatur arbeitende zweite mehrstufige hitzt, daß es durch den Kondensator 74 der Schnell-Schnelldestillationsvorrichtung 16 zum Durchführen 45 destillationsvorrichtung 16 geleitet wird. Die erneut einer abschließenden Destillation. erhitzte Sole wird dann mit Hilfe einer Leitung 76

Das frische Seewasser wird mit Hilfe einer Pumpe einem weiteren Erhitzer 78 zugeführt, in dem sie auf 18 über eine Speiseleitung 20 zu der ersten Schnell- die maximale wirtschaftliche Temperatur erhitzt destillationsvorrichtung 12 gefördert. Das Seewasser wird, welche beim Betrieb der verschiedenen Schnellbzw, die Sole 28 durchströmt die Kondensatoren 24 50 destillarionskammern der Schnelldestillationsvorrichder verschiedenen Stufen der mehrstufigen Schnell- tung 16 angewendet werden kann. Da die in der destillationsvorrichtung 12. Die Kondensatoren be- Schnelldestillationsvorrichtung 16 enthaltene Sole wirken eine Erwärmung der Sole 28, so daß sich der von Kesselsteinbildnern im wesentlichen frei ist, sind Wärmebedarf der Einrichtung 14 zum Erhitzen des die Schwierigkeiten, die sich bis jetzt bei der Destilla-Seewassers verringert. Die Sole 28 gelangt von dem 55 tion von Seewasser bei hoher Temperatur aus der Kondensator in der ersten Stufe 46 der Schnelldestil- Bildung von Kesselstein ergeben, im wesentlichen lationsvorrichtung 12 aus an die Einrichtung 14 zum ausgeschaltet.
Erhitzen des Seewassers. Die erhitzte und von den Kesselsteinbildnern be-

Die maximale Temperatur, auf die die Sole 28 freite Sole wird von dem Erhitzer 78 aus über eine

normalerweise in der Schnelldestillationsvorrichtung 60 Leitung 80 der ersten Stufe der Schnelldestillations-

12 erwärmt werden kann, unterliegt erheblichen Ein- einrichtung 16 zugeführt. Ein Teil der Sole wird in

schränkungen, da oberhalb bestimmter Temperatu- jeder Stufe abgedampft, und das Süßwasserdestillat

ren die in der Sole enthaltenen, kesselsteinbildenden wird mit Hilfe einer Pumpe 84 über eine Destillatlei-

Stoffe beginnen, sich auf den Kondensatoren und tung 82 abgezogen und mit dem Destillat auf der

den Wänden der verschiedenen Destillationskam- 65 Schnelldestillationsvorrichtung 12 vereinigt,

mern niederzuschlagen. Die Einrichtung 14 zum Er- Ein Teil der destillierten Sole wird mit Hilfe einer

hitzen des Seewassers dient dazu, die Temperatur der Pumpe 88 über eine Abgabeleitung 86 abgeführt. Die

Sole weiter zu erhöhen und die die Bildung von Kes- in der letzten Stufe der Schnelldestillationsvorrich-

tung 16 verbleibende Sole wird mit Hilfe einer Pumpe 90 über eine Leitung 92 erneut der Seevvasserzuführungsleitung 72 zugeführt. Die Sole aus der Destillationsvorrichtung 12 dient als Ersatz für die Sole, die abgedampft worden ist, und die Sole, die abgeführt wurde, so daß der gewünschte Salzgehalt in dem in der Schnelldestillationsvorrichtung 16 erneut umgewälzten Strom aufrechterhalten wird.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, wird die erneut umgewälzte Sole und das von den Kesselsteinbildnern befreite Seewasser der drittletzten Stufe der Schnelldestillationsvorrichtung 16 zugeführt. Die Benutzung der letzten Stufen als Wärmeabführungsstufen ist erforderlich, um den Temperaturpegel der gesamten Schnelldestillationsvorrichtung 16 zu regeln.

Gemäß der Zeichnung ist daher der Soleeinlaß für die Schnelldestillationsvorrichtung 16 an die drittletzte Stufe angeschlossen. Frisches Seewasser wird mit Hilfe einer regelbaren Pumpe 94 über eine Soleeinlaßleitung 96 und die Kondensatoren 98 in die letzte und die vorletzte Stufe der Destillationseinrichtung 16 gefördert. Dieses frische Seewasser wird dann über eine Leitung 100 abgeführt. Da die Temperatur des frischen Seewassers unter der Temperatur der Sole in den beiden letzten Stufen der Schnelldestillationsvorrichtung 16 liegt, kann somit ein Destillat gewonnen werden.

Für die Einrichtung 14 zum Erhitzen des Seewassers und zum Beseitigen des Kesselsteins können beliebige Einrichtungen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Destillieren von Seewasser, bei dem frisches Seewasser durch eine erste mehrstufige Schnelldestillationsvorrichtung geleitet und dabei im wesentlichen alle kesselsteinbildenden Bestandteile des Seewassers entfernt werden, wobei gleichzeitig ein Teil des Seewassers in der ersten Vorrichtung verdampft wird, um ein Frischwasserdestillat zu bilden, bei dem ferner das verbleibende Seewasser in eine zweite mehrstufige Schnelldestillationsvorrichtung geleitet und Frischwasserdestillat gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verdampfen eines Teils des verbleibenden Seewassers in der zweiten Schnelldestillationsvorrichtung (16, 78) das Seewasser auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, an der kesselsteinbildende Bestandteile aus dem frischen Seewasser ausfallen, aufgeheizt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer ersten, mehrstufigen Schnelldestillationsvorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser und Seewasser, das im wesentlichen frei von kesselsteinbildenden Bestandteilen ist, und einer zweiten, mehrstufigen Schnelldestillationsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen der zweiten Schnelldestillationsvorrichtung (16) vorgeschalteten Erhitzer (78).