DE1517385A1 - Vorrichtung zum Verdampfen von Seewasser - Google Patents

Description

"Vorrichtung zum Verdampfen von Seewasser"

Ein erheblicher Teil der Kosten der Süßwasserproduktion durch Destillation von Seewasser wird für die Energie aufgewendet, die zur Destillation notwendig ist. Vielfach ist V/ärmeenergie von niedriger Temperatur wesentlich billiger als Wärmeenergie von hoher Temperatur, so daß es sich empfiehlt, als Abwärme auftretende Energie zu benutzen, die also bereits eine andere Anlage nutzbringend durchlaufen hat. Wird die Wärmeenergie beispielsweise dem Auslaß einer Dampfturbine entnommen, so werden die Energiekosten verna-chlässigbar klein, wenn die Wärme zur Destillation bei einer Temperatur benutzt wird, die unterhalb des Temperaturwertes liegt, bei dem die Turbine zu arbeiten vermag« Moderne Dampfturbinen sind in der lage, Wärme bei Temperaturen bis herunter zu 32° C abzugeben. Deshalb wäre es wünschenswert, wenn man Wärme bei einer solchen Temperatur

Π 09810/1398

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von

^an -

für Destillationszwecke nutzbar machen könnte·

Gestaltet man die Destillationsanlage so, daß sie in mehreren Stufen arbeitet, dann sinken die Energiekosten mit zunehmender Stufenzahl. Dadurch aber steigen wiederum die Kosten für die Erstellung der Anlage. Man kann allgemein sagen, daß die Kosten zu hoch werden, wenn man die Stufenzahl über 6 hinaus erhöht. Dann aber wiederum werden die Kosten für die nötige Energie so groß, daß - jedenfalls nach herrschender Meinung - die mehrstufige Destillation bei der Erzeugung von Süßwasser aus Seewasser mit der einstufigen Destillation nicht in Wettbewerb treten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Destillation von Seewasser oder anderer wasserhaltiger Flüssigkeiten zu schaffen, für die die vorstehenden Bedenken nicht gelten. Sie beruht auf den nachstehenden Erkenntnissen und Überlegungen,

Zunächst wurde gefunden, daß der Abfall im Dampfdruck im Zuge der Dampfströmung von der Stelle der Verdampfung zur Stelle der Kondensation auf der nächsten Fläche möglichst klein gehalten werden muß, wobei nur eine geringe Flüssigkeitsmenge an der Dampfströmung teilnehmen soll.

Ferner wurde gefunden, daß der (Demperaturabfall, der für den Wärmeübergang vom kondensierenden Dampf

0 9 8 1 [J / 1 3 9 8 BAD ORIGINAL

27.Deiz.1965 "Vorrichtung «tun Verdampfen von

Seewasser-

-3-

der einen Stufe in den kondensierten Dampf der nächsten Stufe nötii; ist, so klein wie möglich gehalten weraen muß.

Niedrige Vierte dieser beiden Faktoren machen es möglich, itit einer großen Anzahl von Einzelv.'irkungen über einen gegebenen Betriebstemperaturbereich, fcezogen auf die ganze Anlage, zu arbeiten.

Die Erfindung ermöglicht es, diesen Forderungen gerecht zu werden, un; liefert außerdem eine in einfacher Weise zu betreibende, robuste und auch bei großen Einheiten mit geringen Kosten zu errichtende Anlage.

Das vorstehend Gesagte gilt auch für Fälle, wo es sich nicht um die Destillation von Seewasser handelt, sondern um die Verdampfung großer !.!engen von wasserhaltigen oder vorwiegend wasserhaltigen Flüssigkeiten, beispielsweise bei der Yiiedergewinnung von Stoffen, die sich in großen Mengen industrieller Abwässer in Lösung befinden, etwa die Extraktion von Stoffen aus den Abwässern der Whisky-Destillation, die als Futterstoffe verwendbar sind.

Eine erfinaungsgemäß gebaute, mehrstufig arbeitende Vorrichtung zum Verdampfen von Seewasser oder anderen wasserhaltigen Flüssigkeiten besteht aus einer Reihe einander gegenüberstehender Ketallplatten, die Zwischenräume bilden, von denen jeder eine geschlossene Verdampfungszelle darstellt, in der Dampf frei quer von Platte zu Platte strö-

C / 1 3 9 8

BAD

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von

^an

^an

men kann. Jede dieser Zellen ist oben mit einer Vorrichtung zur Zuführung der Flüssigkeit versehen, die so gestaltet ist, daß die Flüssigkeit entlang der die eine Zellenseite bildenden Platte in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilms fließt. Jede Zelle ist unten mit einem mit Auslässen für unverdampfte Flüssigkeit und für Kondensat versehenen Sammler ausgerüstet und überdies an einem Unterdruckerzeuger angeschlossen. Von den erwähnten Platten wird die eine Endplatte beheizt, so daß der aus dem Film an dieser Platte entwickelte Dampf an der gegenüberliegenden Platte der gleichen Zelle konaensiert, diese zweite Platte dabei erhitzt und den an ihr in der zweiten Zelle herabfließenden Film teilweise verdampft, worauf der so entwickelte Dampf die dritte Platte erhitzt und den an dieser in der dritten Zelle herabfließenden Film teilweise verdampft und so fort bie zur letzten Zelle·

Die so gestaltete Vorrichtung beruht auf der Erkenntnis, daß ein dünner Film aus Seewasser oder anderer vorwiegend Wasser enthaltender Flüssigkeit, der unter Schwerewirkung an einer beheizten Platte herabfließt, nicht so stark überhitzt wird, daß blasenbildendee Sieden eintritt. Der Dampf entwickelt sich also aus der Oberfläche des Filme, ohne daß Dampfblasen zur Oberfläche dee Films aufeteigen und diese durchbrechen oder «erreißen.

Zufriedenstellende blasenfreie Verdampfung wird

' Π 98 1 ·}/ 139 8

19.65 _Qn "Yprrichtu^ ?^1 Y.§rdjEunpfen von _BIatt ^: Sli^ ' \\

erhalten, wenn man dem Flüssigkeitsfilm eine Dicke gibt, die einer Strömungsgeschwindigkeit bis herauf zu 3 kg pro cm und pro Stunde gibt, wenn die Flüssigkeit an einer vertikalen Platte unter Schwerewirkung herabfließt= Dabei handelt es sich bei der Längenangabe um die horizontale Breite der Strömung· Wenn hier von einem "dünnen Film" gesprochen wird, so soll darunter ein Film verstanden werden, der dieder Bedingung im wesentlichen entspricht. Es wurde gefunden, daß derartige Filme eine keineswegs gleichförmige Struktur haben« Vielmehr bestehen sie aus einer unteren Schicht, deren Dicke 0,075 mm unterschreitet. Darüber befinden sich drei oder vier Schichten in form von Wellen mit Kämmen, die eine Höhe bis zu 0,5 mm erreichen.

Diese Oberflächenverdampfung ohne Bildung platzender Blasen erzeugt einen Dampf, dessen Reinheit genügt, daß jede weitere Trennoperation überflüssig wird. Somit wird bei der Destillation von Seewasser ein Dampf erzeugt, der nicht durch sprühendes Salzwasser verunreinigt ist. Aus diesem G-runde kann die Trennvorrichtung, die bisher bei mehrstufig arbeitenden Verdampfern vorgesehen werden musste, fortfallen, so daß die Dampfströmung sich nur über eine länge zu erstrekken braucht, die der Dicke der Verdampfungszelle, gerechnet von der einen zur anderen Platte, entspricht, also zu der Platte, wo der Dampf kondensiert wird und seine Wärme an die nächste Zelle abgibt, um dort den nächsten Effekt hervorzu-

ÜÜ981O/1398

27β Dez. 1965 „„ "Vorrichtung zum Verdampfen von „. G

■ ΟΠ ™ _M· . . DlOii

Seewasser"

rufen. Der Abfall im Dampfdruck bei diesem Übergang von der einen zur nächsten Stufe wird dann verschwindend klein. Wasserfilme, die unter den erläuterten Bedingungen an einer Platte abwärts fließen, liefern hohe Wärmeübergangskoeffizienten. Da.her ist es möglich, eine große Anzahl von Zellen und entsprechend große Anzahl von Stufen vorzusehen, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der Stelle der Wärmezufuhr an der ersten Stufe und der Temperatur des in der letzten Stufe erzeugten kondensierten Wassers verhältnismässig klein bleibt.

Es ist möglich, jede Zelle so zu betreiben, daß die Temperaturdifferenz zwischen benachbarten Zellen nur 0,25 0 beträgt. Bei einer derart niedrigen Temperaturdifferenz werden allerdings die Errichtungskosten des Verdampfers, bezogen auf die Menge des erzeugten Destillats, relativ hoch. Ein für den praktischen Betrieb geeigneter Wert der Temperaturdifferenz, gerechnet quer über eine Zelle, liegt zwischen 1,5 und 8,5° C. Doch kann man damit bis auf 14° C heraufgehen, wenn die Energiekosten niedrig liegen. Ist die Austrittstemperatur einer Dampfturbine beispielsweise 120° C und steht die Verlustwärme schließlich mit einer Temperatur von 32° C zur Verfügung. so wird bei 15 Stufen im Verdampfer ein hoher Grad von Wärmeübertragung bei einem durchschnittlichen Temperaturabfall von 5|5° C erhalten.

BAD ORiGiNAL

=09810/1398

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von

^on Seewasser« ^Blaft

Um diese Überlegungen zu rechtfertigen, sind Versuche im Temperaturbereich zwischen 0,25° und 14° 0 Differenz zwischen benachbarten Zellen durchgeführt worden. Damit soll nicht gesagt sein, daß sich diese Grenzwerte unter Umständen nicht auch überschreiten lassen.

Die Temperaturdifferenz zwischen zwei Zellen ändert sich bei gegebener Wärmeübertragungsgeschwindigkeit mit dem absoluten Druck und steigt mit fallendem Druck. Diese Temperaturdifferenz hängt außerdem von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entlang der Platte ab und wachet mit dieser Geschwindigkeit.

Ein zusammenhängender Wasserfilm ergab blasenfreie Verdampfung bei einer "3ι romutu^geschwindigkeit von 125 Gramm pro Stunde mit einer Breite der Strömung von 25 mm.

Wird die Wasserströmungsgeschwindigkeit entlang der Platte erhöht, so wächst die Tei^peraturdifferenz, die nötig ist, um eine bestimmte Wörmeübergangsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Blasenfreie Oberflächenverdampfung bleibt aber bis zu einem Höchstbetrag der Strömungegeschwindigkeit von 7,5 kg pro Stunde bestehen, bezogen auf eine Strömung von 25 mm Breite.

Eine erfindungsgeaäß gebaute Vorrichtung kann innerhalb eines großen Druckbereichs betrieben werden. Versuche sind bei einem Dampfdruck von 0,007 atabs durch-

0 98 10/1398 ,.., ,.-,..>». ■

27.Dez. 1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von ^gT

an δ e*frW*&'fl'8'&!£*^ Blort

-8-

geführt worden. Eb wird angenommen, daß umgekehrt der Druck, bei dem die Vorrichtung noch betrieben werden kann, oberhalb von 70 atabs liegt.

Die Vorrichtung zur Zuführung der Flüssigkeit am oberen Ende einer jeden Zelle kann die Gestalt eines Kastens haben, der durch Anschweißen weiterer Platten an die Kanten der Zelle leicht herstellbar ist. Die Verteilung des Seewassers auf die Fläche derjenigen Platte, an der die Verdampfung stattfinden soll, geschieht durch einen engen Schlitz zwischen der Fläche dieser Platte und der Fläche einer kurzen Verteilerplatte, die sich von dem Kasten abwärts parallel zur Fläche der Verdampferplatte erstreckt. Die Breite dieses Schlitzes wird ein wenig größer gewählt als die Dicke des verlangten Seewasserfilme. Unbedenklich können aber auch andere Formen von Verteilern gewählt werden, um die Bildung eines Films zufriedenstellender Eigenschaft einzuleiten·

Die Länge der Platten, die für die Höhe der einzelnen Zellen maßgebend ist, kann zwischen weiten Grenzen verschieden gewählt werden. Vorzugsweise beträgt sie jedoch mindestens 900 mm und höchstens 4 600 mm.

Der Abstand, in dem die Platten der Plattenreihe angeordnet werden, also die Dicke einer jeden Zelle von Platte zu Platte, kann gleichfalls verschieden gewählt

'098 10/1398

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von

^an Seewaseer» ; ^Blatf

werden. Vom Gesichtspunkt der Fertigung wird dieser Abstand am besten nicht kleiner als 6 mm gemacht und beträgt vorzugsweise 12 mm. Eine Erhöhung dieser Abmessung ist zulässig, bedeutet aber eine Vergrösserung der Zelle und damit eine Heraufsetzung der Gesamtabmessungen des Verdampfers, ohne daß damit betriebsmässige Vorteile verbunden wären.

Es ist leicht einzusehen, daß der Dampf innerhalb einer Zelle die Strecke, die der Zellendicke und somit dem Abstand von der Verdampfungsfläche zur Kondensierungsflache entspricht, mit einem sehr geringen Druckabfall zurücklegt.

Die Breite der Zellenplatten hat keinen irgendwelchen Einfluß auf die Wirkungsweise und wird daher im wesentlichen von den Abmessungen marktgängiger Metallplatten oder von konstruktiven Gesichtspunkten bestimmt. Der Querschnitt der Vorrichtungen zur Zuführung des Seewassers ist gleichfalls nicht von wesentlicher Bedeutung, soll aber so gewählt werden, daß an ihm nur ein geringer Druckabfall der Seewasserströmung stattfindet.

Die beiden Sammelräume am Boden einer ^eden Zelle können leicht durch eine aufrechtstehende Trennplatte geschaffen werden, die sich vom Zellenboden aua zwischen den beiden Seitenplatten erstreckt. Dieee Trennplatte braucht nur so hoch zu sein, daß die beiden von ihr geschaffenen Räume das Seewasser und das Süßwasser, die sich beiderseits

■■00981-0/1398

27.Deζ. 19.65 _αη "Yorrichtung zum Yejrdamffen von _BJQtt VO"

der Platte sammeln, mit Sicherheit aufnehmen und die Trennung dieser beiden Flüssigkeiten auch dann bestehen bleibt, wenn der eine oder andere Auslaß vorübergehend überflutet wird. Die Trennplatte soll nicht übermässig hoch gewählt werden, weil sie sonst den DampSibertritt quer durch die Zelle behindert. Eine Höhe in der Größenordnung eines Dezimeters wird im allgemeinen zu bevorzugen sein.

Permanente Grase, die sich innerhalb einer Zelle entwickeln, sollen darin nicht verharren und werden somit entfernt. Dies ist einer der Gründe, warum die Vorrichtung nach der Erfindung einen Unterdruckerzeuger nebst den entsprechenden Verbindungen zu den Zellen enthält. Die Anschlüsse für die Unterdruckleitungen befinden sich vorzugsweise nahe dem Zellenboden, weil die hauptsächlich auftretenden permanenten Gase schwerer sind als Y/asserdampf. Zwar ist jede Zelle geschlossen. Im zugeführten V/asser sind aber fast immer gewisse permanente Gase in Lösung vorhanden und werden mit dem Wasser in die Zelle eingebrecht. Der Anschluß an jede Zelle kann mit einer kleinen Öffnung versehen werden, die hinreichend groß ist, um sicherzustellen, daß alle permanenten Gase wirksam entfernt werden. Doch sollte die öffnung nicht so groß sein, daß sie mehr als eine unbeträchtliche Wasserdampfmenge durchläßt. Am besten wird jede öffnung mit einer einstellbaren Drossel versehen, die anfänglich eingeregelt wird, wenn der Verdampfer in

09810/1398

27.Dez.1965 _α "Vorrichtung zum Verdampfen von _Β!αΗ 4-1

Betrieb genommen wird. Die anfängliche Einstellung kann dann in der Regel bestehen bleiben. Die Auslässe für das Süßwasser und das Salzwasser können gleichfalls mit Drosselvorrichtungen versehen werden, die in der gleichen \Yeise anfänglich eingestellt werden.

Im Betrieb wird die nötige Wärme der Platte an den. einen Ende der Plattenreihe durch kondensierenden Dampf, ein Gas odor eine Flüssigkeit oder durch andere wiittel zugeführt.

Das warme Siißwasserdestillat und das warme restliche Konzentrat, welche die Zellen verlassen, können getrennt voneinander einem Wärmeaustauscher zugeführt werden, wo sie ihre Wärme an die zuströmende Flüssigkeit atgeben. Die Stellen für den Einlaß des heißen Wassers und den Auslaß des den Zellen zugeleiteten Wassers können so angeordnet werden, daß das den Zellen zugeführte Waseer auf optimale Temperatur gebracht wird.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, is zeigen.

Fig« 1 einen Vertikalsciinitt durch einen Teil eines erfindungsgemäß gestalteten Verdampfers, wobei die Schnittebene rechtwinklig zu den ebenen Platten liegt, Flg. 2 einen Schnitt nach Linie II - II in Fig. 1, also

mit einer Schnittebene parallel zu den Platten, und Fig. 5 ein Schema mit einem Rohrleitungsschaltbild.

a B 0/1398

BAU Cruwi.it

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von _{Bj tt} W.

Bei dem gezeichneten Verdampfer handelt es eich um eine für experimentelle Zwecke gebaute Vorrichtung, die deshalb nur mit drei Stufen ausgerüstet worden wart Ein größerer Verdampfer kann in d-erselben Weise aufgebaut werden, wird aber in aller Regel eine größere Anzahl von Stufen erhalten. Außerdem kann seine Kapazität dadurch erhöht werden, daß er mehr als nur eine Reihe parallel zueinander angeordneter Platten erhält, von denen jede Plattenreihe getrennt von den anderen mit verdampfender Flüssigkeit versorgt wird. Der dargestellte Verdampfer wird hier für den Fall beschrieben, daß es sich um die Verdampfung von Seewasser zur Erzeugung von Süßwasser handelt. Er kann aber ebensowohl zur Verdampfung anderer Flüssigkeiten dienen.

Der Verdampfer besteht aus einer Reihe von Metallplatten 1, die mit ihren Großflächen einander gegenüberstehend parallel zueinander angeordnet sind und zwischen sich Zellen 2 bilden, deren Weite etwa 12 mm beträgt· Die Zellen sind an den Seitenkanten der Platten 1 durch weitere Platten 3 und 4 geschlossen, von denen jede an die jeweils links von ihr liegende Platte 1 der Plattenpaare, zwischen denen sie gehalten ist, angeschweißt wird. Die Böden der Zellen 2 sind durch weitere Platten 5 geschlossen, die in derselben Weise befestigt sind. An den oberen Enden sind die Zellen mit Vorrichtungen 6 zur Zuführung von Seewasser versehen.

0 09810/1398

27.pez.1965 _αη ''VomciLiiung zum Verdampfen von _B|_att VS

Säil^ - " ^ _η g ~

Jede Vorrichtung 6 zur Zuführung des Seewassers besteht aus einem Bodenteil in Form eines Winkelstückes 7» das mittels dreier den unteren Schenkel durchdringender Niete 8 befestigt ist. Zwischen der einen Fläche des vertikalen Schenkels des Winkelstückes 7 und der benachbarten Fläche der Platte 1 befindet sich ein enger Schlitz 9 von einer Breite von etwa 0,12 mm. Der Oberteil einer jeden Vorrichtung 6 besteht aus einer geneigten Platte 10, die mit ihrer einen Längskante an die Platte 1 und mit ihrer anderen Längskante an den horizontalen Schenkel des Winkelstückes 7 angeschweißt ist. An jede Platte 10 ist eine Seewasserzuleitung 11 angeschweißt. Die drei Leitungen 11 sind mit je einem Steuerventil 12 versehen und vereinigen sich in einer gemeinsamen Zuleitung 13.

An den Böden sind die Zellen 2 durch vertikale Platten 14, die in der Mitte auf die Platten 5 geschweißt sind, in zwei nebeneinanderliegende Sammelräume geteilt. Mit der Platte 5 ist eine Rohrleitung 15 verschweißt, die in den einen Samiuelraum 16 links der Platte 14 mündet. Entsprechend ist eine Leitung 17 mit der Platte 5 verschweißt, die in den Sammelraum 18 rechts der Platte 14 mündet. Die Leitungen 15 führen über Drosselventile 19 zu einer gemeinsamen Leitung 20 und entsprechend die Leitungen 17 über Drosselventile 21 zu einer gemeinsamen Leitung 22.

Eine Dampfkammer 23 mit einem Dampfeintrittsrohr !1098 10/1398

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von

^an Seewasraer·*

und einem zur Rückleitung von Kondensat dienenden Rohr ist in unmittelbarer Berührung mit der linken Großfläche der am weitesten links angeordneten Platte 1 angebracht. An der am weitesten rechts liegenden Platte ist in ähnlicher Weise eine Kondensationskammer 26 angeschweißt. Die Dampfkammer 23 ist nicht untrennbar an die ihr zugewandte Platte 1 angeschweißt, und gleiches gilt von den Platten 3)4» 5 und 7» die mit den Platten 1 nur an ihren rechten Kanten verschweißt sind. Im übrigen dienen Klemmvorrichtungen zur Herstellung fester aber lösbarer Verbindungen zwischen diesen Teilen unter Zwischenlage von Dichtungen 27. Die Klemmvorrichtungen bestehen aus vier Jochen 28 mit vier Spannbolzen und luuttern 29 und 30. Die Vorrichtung kann infolgedessen leicht zur Reinigung auseinandergenommen werden.

Außer den bereits erwähnten Leitungen hat die Vorrichtung eine Kühlwasserzuleitung 31, die in den Kondensator 26 mündet, und eine Kühlwasserauslaßleitung 32, die von dem Kondensator 26 wegführt. Außerdem ist je eine Leitung 33 an jede der Platten 4 angeschweißt und mündet somit in je eine Zelle 2. Diese Leitungen 33 enthalten Steuerventile 34, die aus Pig. 3 ersichtlich sind, und vereinigen sich in einer Unterdruckleitung 35· Das Dampfzuleitungsrohr 24 und das Kondensatableitungsrohr 25 sind an einen Dampfgenerator 36 angeschlossen. Bei der dargestellten, für experimentelle Zwecke gebauten Vorrichtung

-09810/1398

27.Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von _. Vf

on . _ — μ. DiQTt .„.....„..„

^SeewaRser 1517385

bestand der Dampferzeuger aus einem Kessel mit eingetauchten elektrischen Heizelementen. Natürlich wird man sich in einer industriellen Anlage des Dampfes vom Auslaß einer Dampfturbine oder einer anderen Quelle bedienen, die Abwärme liefert.

Das Seewasser wird gemäß dem Schema nach Fig. der Leitung 13 durch eine Speisepumpe 37 zugeführt und durchströmt zunächst einen Vorwärmer in der Form eines Wärmeaustauschers 38. Die Unterdruckleitung 35 ist an eine Saugpumpe 39 angeschlossen, die in einen nach außen mündenden Auelaß 40 fördert. Die Leitungen 20 und 22 führen zu Absaugpumpen 41 und 42 für das Konzentrat bzw. das Destillat. Diese lumpen geben das geförderte Mittel über Leitungen 43 und 44 an den Wärmeaustauscher 38 ab, wo die im Konzentrat und im Destillat enthaltene Restwärme an das zufließende Seewasser abgegeben wird.

Im Betrieb wird das Seewasser durch die Speisepumpe 37 und die Leitungen 13 und 11 den Vorrichtungen 6 zur Zuführung de& Seewassers zugeleitet. Die zugeführte Meng· wird durch die Ventile 12 gesteuert, und zwar derart, daß ein dünner Seewasserfilm aus jeder Vorrichtung durch den Schlitz 9 ausströmt und an der rechten Fläche der BUgeordneten !latte 1 als Film unter Schwerewirkung herabfließt. Im Betrieb der gezeichneten Vorrichtung wurde gefunden, daß die anfängliche Sicke des Seewasserfilms, so-

0 Ö 8 i 0 / 1 3 9 8

27.Dez.igb5 "Vorrichtung zum Verdampfen von Vi

an Seewaes«^ ^Blatt

bald sich kleine Unregelmäßigkeiten zufolge der Ausströmung aus dem Sohlitz 9 ausgeglichen hatten, nur 0,025 mm beträgt, wenn die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit herabströmt, die einem Kilogramm pro Stunde über eine Strömungβ -breite von 25 mm entspricht. Von der jeweils linken Platte einer jeden Zelle 2 wird der Wasserfilm verdampft, während er abwärteströmt, und der so erzeugte Dampf wird auf der Fläche der gegenüberliegenden Platte 1 der gleichen Zelle in der bereite beschriebenen Weise kondensiert. Das nicht verdampfte Seewasserkonzentrat fließt in die Sammelräume 16, aus denen es durch die Abeaugpumpe 42 entfernt wird. Das durch die Destillation gewonnene Süßwasser fließt in die Sammelräume 18 und wird aus ihnen mittels der Pumpe 41 abgepumpt. Das jeweils nötige Vakuum in den Zellen 2 wird durch die Säugpumpe 39 erzeugt und mittels der Ventile 34 eingestellt. Die·· Ventile werden soweit geöffnet, daß das entstehende Vakuua genügt, Luft und andere la zuströmenden ! Seewft8ser gelöst· Oase abzusaugen, übermäßg große öffnung dieser Ventile wird jedoch vermieden, um zu verhindern, daß su viel durch die Verdampfung erzeugter Wasserdampf \ abgesaugt wird.

Das gezeichnete Außführungsbeiepiel sieht ebene Platten vor, und es sei in diesem Zueammenhange bemerkt, daß es einen der mit der Erfindung erzielten Vorteile darstellt, daß die verhältnismässig kleinen Temperaturdifferenzen und entsprechend geringen Druckdifferenzen von Zelle

0 09810/1398

BAD ORIGINAL

27«Dez. 1.965 an ".Υ<?ϊ!.?1.9^iE¹¹S zum; -Verdampfen von _Biatt Vf

sssüiii?" ■ Ϊ5Ϊ7385

zu Zelle die Verwendung von verhältnismässig dünnen Metallplatten gestattet, was wiederum eine wesentliche Ersparnis in den Fertigungskosten des Verdampfers bedeutet. Allerdings ergibt sohon die kleine Druckdifferenz, die einer Temperaturdifferenz von 1,5 0 entspricht, eine merkliche Krümmung der Platten infolge der verschiedenen Drücke auf den beiden Plattenseiten. Um diese Krümmung in erträglichen Grenzen zu halten, so daß der Plattenabstand einigermaßen konstant bleibt, stehen unter anderem zv/ei Möglichkeiten zur Verfügung. Die eine besteht in der Anordnung einer Art Gitter zwischen den Wänden jeder Zelle, das aus dünnem Blech gefertigt ist und mit seinen Kanten unter Erstreckung quer durch die Zelle an den Platten befestigt wird. Bei einem Plattenabstand von ungefähr 12 mm stört ein derartiges Gitter die Dampfströmung von der einen zur anderen Plattenseite nicht. Dem Dampf stehen also nach wie vor ungehinderte Strömungspfade zur Verfügung. Ebensowenig liefert ein derartiges Gitter dr-r Flüssigkeit die Möglichkeit, in Querrichtung t OjI der einen zur anderen Platte herüberzufliaßin, v/enn die von dem Gitter gebildeten Zellen mehr oder weniger vertikal angeordnet werden. Die zweite Möglichkeit, einer Durchbiegung der Platten vorzubeugen, besteht darin, den Platten von vornherein eine gewollte Krümmung zu geben„ Eine derartige Krümmung hat eine vertikale Achse. Allgemeine Form und Abmessungen einer in dieser

^: ü 9 β i Ü / 1 3 9 8

27»Dez.1965 "Vorrichtung zum Verdampfen von XS ^an Seewaeeer" ^BloH

-ftf-

Weise gestalteten Plattenreihe werden durch festes Zusammenspannen der die Zellen umschließenden Rahmen erhalten. Keine dieser beiden Möglichkeiten schließt die Verwendung von Zellen unbegrenzter Breite in horizontaler Richtung aus.

Der hier als Beispiel beschriebene Verdampfer ist mit Seewasser betrieben worden, eignet sich jedoch zur Verdampfung einer Vielzahl anderer Flüssigkeiten.

Die als Beispiel beschriebene Anlage ist auch zur Destillation von Flußwasser und anderem verunreinigtem Wasser benutzt worden, ferner für eine Anzahl organischer und anorganischer Flüssigkeiten, beispielsweise verunreinigtem Äthylalkohol, Aceton und Toluen, die mit Wasser vermischt waren.

Ferner wurde die Vorrichtung erprobt für den Zweck der Wiedergewinnung kleiner Mengen organischer Flüssigkeiten, beispielsweise N-Butyl-Azetat aus Wasser.

Endlich ist die Vorrichtung für den Fall erprobt worden, daß es sich um das Konzentrieren von Lösungen verschiedener Stoffe in Wasser handelte.

0 098 10/1398

Claims (10)

■ απ SeewsBBsr» - Blaft Burnett & Rolfe Limited, Commissionerβ Road, Strood, Rochester, Kent, England« B3B:ssseasaEsrsrsssB==ssE Patentansprüche:

1. Mehrstufig arbeitende Vorrichtung zum Verdampfen von Seewasser oder anderen wasserhaltigen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Reihe «inander gegenüberstehender Metallplatten (1) besteht, die Zwischenräume bild-en, von denen jeder eine geschlossene Verdampfungszelle (2) darstellt, in der Dampf quer von Plattenfläche zu Plattenfläche frei strömen kannj daß jede Zelle (2) oben mit einer Vorrichtung (6) zur Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit versehen ist, die entlang der die eine Zellenseite bildenden Platte (1) einen dünnen Flüssigkeitsfilm fließen läßt* daß jedt Zelle (2) unten mit einem alt Auslässen (15t17) ^für unver- I dampfte flüssigkeit und das Kondensat versehenen Sammler j (16,18) ausgerüstet istf daß jede Zelle (2) an einen Un-

terdruckerzeuger (39) angeschlossen ist; und daß die ein· Endplatte (1) beheizt ist, so daß der aus dem File an dieser Platte entwickelte Dampf an der ihr gegenüberstehenden Platte der gleichen Zelle kondensiert, diese zweite Platte dabei erhitzt und den an ihr in der zweiten Zelle herabfließenden Film teilweise verdampft, so daß der so entwickelte Dampf die dritte Platte erhitzt und den an dieser

09810/1398 '

OBiGiNAL INSPECTED

in der dritten Platte herabfließenden Film teilweise verdampft, und so fort bis zur letzten Zelle.

2. Vorrichtung na^ch Anspruch 1, dadurch gekenn· ze i c h η e t, daß die Vorrichtung (6) zur Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit aus einem Kasten mit einer sich parallel zur einen Platte (1) der zugehörigen Zelle (2) erstreckenden Verteilerplatte besteht, die mit dieser Platte einen engen Schlitz (9) bilden, mittels dessen die Flüssigkeit zur Bildung des Flüssigkeitsfilms auf die Platte geleitet wird·

3. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet , daß die Höhe-der die Zelle (2) bildenden Platte (1) im Bereich zwischen 900 und 4600 mm liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen einander gegenüberstehenden Platten (1) zwischen 6 und 13 mm liegt.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung der Sammelräume (16,18) am Boden einer jeden Zelle (2) eine aufrechtstehende Trennplatte angeordnet ist, die sich zwischen den beiden die zugeordnete Zelle (2) begrenzenden Platten (1) aufwärts erstreckt,

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

■ U3 8 10/1398

, 2J.ftAle.ζ«.19.b.5 _αη ."..Yorricntung; z\m ΐθτα^2ί^..Σ9Ά Blatt .£·.!.......

-Xi-

gekennzeichnet , daß zur Erhitzung eine mit Dampfeinlaß (24) und Kondensatauslaß (25) versehene Dampfkammer (23) vorgesehen ist, die sich dicht an diejenige Platte (1) der Plattenreihe anschließt, welche das eine Ende dieser Reihe bildet»

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslässe (15,17) für die unverdampfte Flüssigkeit und für das Kondensat getrennt voneinander an einen Wärmeaustauscher (36) angeschlossen sind, durch den die der Vorrichtung zuströmende, zu verdampfende Flüssigkeit geleitet wird, so daß diese Flüssigkeit Wärme aus der unverdampften Flüssigkeit und dem Destillat aufnimmt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß der Unterdruckerzeuger (39) mit den Zellen (2) durch öffnungen nahe dem Zellenboden verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Unterdruckerzeuger (39) zu den Zellen (2) führenden Leitungen mit einstellbaren Drosselöffnungen versehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Auslässe (15,17) für unverdampfte Flüssigkeit und das Destillat mit einstellbaren Drosselöffnungen (19,21) versehen sind.

0 0 9 8 10/1398