DE1517384C3

DE1517384C3 - Verfahren zum Destillieren von Seewaaser

Info

Publication number: DE1517384C3
Application number: DE1517384A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Swarthmore Pa. Tidball (V.St.A.)
Original assignee: Envirogenics Systems Co El Monte Calif (vsta)
Current assignee: Envirogenics Systems Co El Monte Calif (vsta)
Priority date: 1964-09-14
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1980-01-24
Also published as: US3376204A; ES317450A1; DE1517384A1; DE1517384B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Destillieren von Seewasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In neuerer Zeit haben sich bezüglich der Versorgung mit Trinkwasser zunehmende Schwierigkeiten ergeben. Im Hinblick auf die zunehmende Bevölkerung der Welt, umfangreiche Bewässerungsprojekte usf. bleibt die verfügbare Trink- bzw. Süßwassermenge hinter dem zunehmenden Bedarf zurück. Jedoch kann man auf eine bis jetzt noch kaum 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 Destillationsanlagen 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 einer verringerten Wärmeenergie, die zur Verfügung steht, um das frische Seewasser zu erhitzen, das in die Destillationsaniage 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.

Eines der wirtschaftlichsten Verfahren zum Einbringen einer ausreichenden Energiemenge, um mit Hilfe einer mehrstufigen Destillationsanlage 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 Kalziumkarbonat, Magnesiumhydroxyd und Kalziumsulfat. Wenn man die Temperatur des der mehrstufigen Destillationsanlage zugeführten Seewassers zu stark erhöht, beginnen daher diese Salze, sich niederzuschlagen und Kesselstein auf den Kondensatoren und den Wänden der verschiedenen Destillationskammern zu bilden.

Unbehandeltes Seewasser kann auf etwa 74⁰C 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 SoIestrom 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.

Nach einem aus der US-PS 27 54 897 bekannten Verfahren zum Konzentrieren von Flüssigkeiten, die Kesselstein bildende Bestandteile enthalten, wird die Flüssigkeit zwischen einzelnen Verdampfungsstufen jeweils zwischenerhitzt, um Kesselstein bildende Bestandteile auszufällen. Die nachfolgende Verdampfungsstufe erfolgt bei einer niedrigeren Temperatur, wobei darauf zu achten ist, daß die Konzentration der Kesselstein bildenden Bestandteile während des Verdampfungsschritts unterhalb der Sättigungsgrenze bleibt. Während für eine erste Zwischenerhitzung 110° C angegeben ist, erfolgt der nachfolgende Verdampfungsvorgang bei 80⁰C. Eine zweite Zwischenerhitzung erfolgt auf 160°C, woran sich Verdampfungsschritte bei 112 bis 90°C anschließen. Hieraus wird ersichtlich, daß der Verdampfungsvorgang bei wesentlich geringerer Temperatur als der Zwischenerhitzungsschritt erfolgt, wodurch der Wirkungsgrad und die Ausbeute an Frischwasser nicht optimal sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Destillieren von Seewasser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem der Wirkungsgrad und die Ausbeute an Frischwasser gegenüber bekannten Verfahren wesentlich erhöht sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst.

Nach der Erfindung kann eine Seewasser-Destillationsanlage bei erheblich über 120° C liegenden Temperaturen betrieben werden, da vor Eintritt des Seewassers in die Destillationsanlage im wesentlichen alle Kesselstein bildenden Bestandteile aus dem Seewasser entfernt werden. Das Seewasser kann in den einzelnen Verdampferstufen auf einer maximalen wirtschaftlichen Temperatur sein, so daß sich ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Ausbeute an Frischwasser ergeben. Die Schwierigkeiten, die sich bis jetzt bei der Destillation von Seewasser bei hoher Temperatur aus

der Bildung von Kesselstein ergaben, sind im wesentlichen ausgeschaltet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Zeichnung ist mit 10 die gesamte Vorrichtung zum Destillieren von Seewasser bezeichnet. Diese Vorrichtung 10 umfaßt einen ersten mehrstufigen Verdampfer 12 und einen nachgeschalteten Erhitzer 14 zum Erhitzen des Seewassers 22 und zum Entfernen von Kesselstein entsprechend der US-PS 33 55 083, sowie einen mit hoher Temperatur arbeitenden, zweiten mehrstufigen Verdampfer 16 zum Durchführen einer abschließenden Destillation.

Das frische Seewasser 22 wird mit Hilfe einer Pumpe 18 über eine Speiseleitung 20 zu dem ersten Verdampfer 12 gefördert. Das Seewasser 22 durchströmt die Kondensatoren 24 der verschiedenen Stufen des Verdampfers und erwärmt sich hierbei, so daß sich der Wärmebedarf des Erhitzers 14 verringert. Von dem Kondensator der ersten Stufe 46 des Verdampfers 12 gelangt das erwärmte Seewasser 22 über die Leitung 26 in den Erhitzer 14.

Die maximale Temperatur, auf die das Seewasser normalerweise in dem Verdampfer 12 erwärmt werden kann, unterliegt erheblichen Einschränkungen, da oberhalb bestimmter Temperaturen die in dem Seewasser enthaltenen, kesselsteinbildenden Stoffe beginnen, sich auf den Kondensatoren und den Wänden der verschiedenen Destillationskammern des Verdampfers niederzuschlagen. Der Erhitzer 14 dient nun dazu, die Temperatur des Seewassers weiter zu erhöhen und die die Bildung von Kesselstein bewirkenden Stoffe aus dem Seewasser zu entfernen, bevor dann das durch Erhitzen behandelte Seewasser 22a aus dem Erhitzer 14 über die Leitung 44 zu der ersten Stufe 46 des Verdampfers 12 geleitet wird. Ein Teil des erhitzten, behandelten Seewassers 22a verwandelt sich in der ersten Stufe 46 in Dampf, der an dem Kondensator 24 kondensiert und als Destillat aus dieser Stufe entnommen werden kann. Gleichzeitig erwärmt sich das den Kondensator 24 durchströmende frische Seewasser 22. Der verbleibende Teil des erhitzten und behandelten Seewassers 22a tritt dann in die nächste Stufe ein, wo sich die gleichen Vorgänge abspielen. Das Destillat aus sämtlichen Stufen wird als Süßwasser gesammelt und mit Hilfe einer Pumpe 50 zu einer Abgabeleitung 48 für das Süßwasserdestillat gefördert.

Bei den die Bildung von Kesselstein bewirkenden Salzen, die in dem Seewasser enthalten sind, handelt es sich insbesondere um Kalziumkarbonat, Kalziumsulfat und Magnesiumhydroxyd. Bei Temperaturen über 120° C werden alle diese kesselsteinbildenden Salze in dem Erhitzer 14 ausgefällt. Die ausgefällten Salze bilden sonst normalerweise Kesselstein auf den Wänden der Kammern des Verdampfers, den Kondensatorrohren und den Leitungen.

Durch die Verwendung des Erhitzers 14 werden jedoch diese kesselsteinbildenden Salze in dem Erhitzer 14 selbst ausgeschieden, so daß das in die Kammern des Verdampfers 12 eintretende behandelte Salzwasser 22a von Kesselsteinbildrern im wesentlichen befreit ist. Da dem behandelten Seewasser 22a in dem Verdampfer 12 Frischwasser entzogen wird und sich damit der Salzgehalt des behandelten Seewassers erhöht, wird das aus dem Verdampfer austretende, behandelte Seewasser nunmehr als Sole 28 bezeichnet. Diese Sole 28 wird nicht wieder zur Seewasserquelle zurückgeleitet, sondern mit Hilfe einer Pumpe 70 zu einem zweiten mehrstufigen Verdampfer 16 gefördert, wo sie zur Ergänzung der Flüssigkeitsmenge in dem mit Rückumwälzung arbeitenden Verdampfer 16 dient.

Die Sole 28 wird dem zweiten Verdampfer 16 über eine Leitung 72 zugeführt und durch dessen Kondensator 74 geleitet. Die hierdurch weiter erhitzte Sole 28 wird über eine Leitung 76 einem weiteren Erhitzer 78 zugeführt, in welchem sie auf die maximal wirtschaftliche Temperatur erhitzt wird, welche beim Betrieb der verschiedenen Kammern des zweiten Verdampfers 16 angewendet werden kann. Da die dem zweiten Verdampfer 16 zugeführte Sole 28 von Kesselsteinbildnern im wesentlichen frei ist, sind die Schwierigkeiten, die sich bisher bei der Destillation von Seewasser bei hoher Temperatur aus der Bildung von Kesselstein ergaben, auch hier im wesentlichen ausgeschaltet.

Die in dem Erhitzer 78 erhitzte Sole 28 wird über eine Leitung 80 der ersten Stufe des zweiten Verdampfers 16 zugeführt. Ein Teil der Sole wird in jeder Stufe verdampft und das Süßwasserdestillat wird dann mit der Pumpe 84 über eine Destillatleitung 82 abgezogen und mit dem Destillat des ersten Verdampfers 12 vereinigt.

Ein Teil der Sole 28 wird durch eine Pumpe 88 über eine Abgabeleitung 86 abgeführt. Die in der letzten Stufe des zweiten Verdampfers 16 verbleibende Sole 28 wird mit Hilfe einer Pumpe 90 über eine Leitung 92 erneut der Leitung 72 zugeführt. Die Sole 28 aus dem ersten Verdampfer 12 dient als Ersatz für denjenigen Teil der Sole, die im zweiten Verdampfer 16 abgedampft bzw. abgeführt wurde, so daß der gewünschte Salzgehalt in dem im zweiten Verdampfer 16 erneut umgewälzten Strom aufrechterhalten wird.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, wird die erneut umgewälzte Sole 28 dem Kondensator 74 der drittletzten Stufe des zweiten Verdampfers 16 zugeführt. Die Benutzung der letzten zwei Stufen als Wärmeabführungsstufen ist erforderlich, um den Temperaturpegel des gesamten Verdampfers 16 zu regeln.

Gemäß der Zeichnung ist daher der Soleeinlaß für den Verdampfer 16 an die drittletzte Stufe angeschlossen. Frisches Seewasser wird mit Hilfe einer regelbaren Pumpe 94 über eine Einlaßleitung % und die Kondensatoren 98 in die letzte und vorletzte Stufe des zweiten Verdampfers 16 gefördert. Dieses frische Seewasser wird dann über eine Leitung 100 abgeführt. Da die Temperatur des frischen Seewassers unter der Temperatur der Sole 28 in den beiden letzten Stufen des Verdampfers 16 liegt, kann somit ebenfalls ein Destillat gewonnen werden.

Für den Erhitzer 14 zum Erhitzen des frischen Seewassers 22 und zum Beseitigen der kesselsteinbildenden Bestandteile können beliebige Einrichtungen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Destillieren von Seewasser, bei dem frisches Seewasser vor dem Durchleiten durch einen ersten mehrstufigen Verdampfer in einem ersten Erhitzer auf eine Temperatur gebracht wird, bei der kesselsteinbildende Bestandteile des Seewassers ausgefällt werden, und bei dem die verbleibende Sole aus dem ersten Verdampfer in einem zweiten Erhitzer auf eine höhere Temperatur gebracht wird, bevor sie durch einen zweiten Verdampfer geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Seewasser in dem ersten Erhitzer auf eine Temperatur über 120⁰C erhitzt wird, um im wesentlichen alle kesselsteinbildende Bestandteile des Seewassers auszufällen und auszuscheiden, daß die verbleibende Sole aus dem ersten Verdampfer mit einer höheren Temperatur als aus dem ersten Erhitzer kommend durch den zweiten Verdampfer geleitet wird, und daß verbleibende Sole aus dem zweiten Verdampfer rückgeführt und mit Sole aus dem ersten Verdampfer zum Ersatz der im zweiten Verdampfer abgedampften und abgeführten Sole vereint wird.