DE1517468C3 - Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung, bei dem man das frische Meerwasser durch die Kondensatoren der einzelnen Stufen führt, in einem Haupterhitzer aufheizt und in den aufeinanderfolgenden Stufen verdampft und. kondensiert.

Es ist bekannt, Meerwasser in Mehrstufenentspannungsverdampfem zu entspannen und das Meerwas_r ser nach vorherigem Erhitzen der heißesten, d. h. der höchsten Stufe dieser Verdampfer zuzuführen und dann von Stufe zu Stufe an den Kondensatoren zu entspannen.

, , Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird das frische Meerwasser durch die Kondensatoren der einzelnen Stufen des Mehrstufenentspannungsverdampfers geführt und nach Passieren der höchsten, d. h. der heißesten Stufe dieses Verdampfers in einem eigens hierfür vorgesehenen Erhitzer aufgeheizt. Zum Auf-: heizen des Meerwassers in diesem Erhitzer wird die Wärmeenergie eines vorhandenen Energieträgers, beispielsweise die eines Dieselmotors oder eines sonstigen Energieträgers benutzt. Bei Verwendung eines Dieselmotors als Energieträger werden zum Betreib ben des das Meerwasser aufheizenden Erhitzers entweder die Abgase oder das Kühlwasser dieses Motors verwendet und das zu verdampfende Meerwasser demnach auf die höchstmögliche Aufheiztemperatur des betreffenden und verwendeten Mediums aufgeheizt. Das auf diese Weise erhitzte Meerwasser wird der höchsten Stufe des Mehrstufenentspannungsverdampfers wieder zugeführt, damit es die einzelnen Stufen des Verdampfers nunmehr in umgekehrter Richtung, d.h..von der heißesten zur kältesten Stufe durchlaufen kann. Beim Eintreten des überhitzten Meerwassers in die jeweilige Stufe des Verdampfers findet eine Kondensation des Dampfes an dem betreffenden Kondensator der jeweiligen Stufe statt, wobei vom Meerwasser, das in ihm enthaltene Süßwasser abgeschieden wird. Das somit gewonnene Süßwasser wird, wie auch das noch überhitzte und nur um wenige Temperaturgrade abgekühlte Meerwasser zwecks weiterer Entspannung in die nächste Stufe des Verdampfers eingeleitet. Der Entspannungsprozeß für Meer- und Süßwasser wiederholt sich von Stufe zu Stufe, bis die Temperatur des Meerwasser so weit abgeklungen ist, daß eine Kondensation an dem'Kondensator einer niederen Stufe nicht mehr stattfindet. Es hat sich indessen im Betrieb herausgestellt, daß infolgederrelativ schnellen Abkühlung des Meerwassers beim Durchlaufen der einzelnen Stufen der Entspannungsprozeß nach einer bestimmten, durchlaufeneh Stufenzahl sehr stark nachlaßt, wodurch die Leistung der Anlage und somit auch die Ausstoßmenge an Süßwasser merklich vermindert werden. Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, das vorgenannte Verfahren dahingehend B° weiterzubilden, daß der rapide Leistungsabfall im Mehrstufenentspannungsverdampfer vermieden und die Ausstoßmenge an Süßwasser wesentlich erhöht werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch »5 gelöst, daß man von dem durch die Kondensatoren ' laufenden Strom des frischen Meerwassers einen Teil-' strom abzweigt, diesen durch einen zusätzlichen Erhitzer führt und in den Verdampferteil derjenigen Stufe wieder einleitet, der er vorher entnommen worden ist, wobei der Teilstrom in einer solchen Stufe abgezweigt wird, deren Temperatur im Verdampferteil unter der Temperatur des zusätzlichen Erhitzers Hegt.

Durch diese Maßnahmen werden bei Verwendung eines Dieselmotors als Energieträger nicht nur die Abgase, sondern auch das ohnehin vorhandene Kühlwasser des Motors für das Aufheizen des frischen , Meerwassers verwendet und somit alle vorhandenen Wärmequellen restlos ausgeschöpft. Durch das Eini bauen der zusätzlichen Erhitzer werden zudem der ■- Temperaturabfall des im Haupterhitzers erhitzten frischen Meerwassers während seines Passierens der einzelnen Stufen verzögert und das im Haupterhitzer zu erhitzende Meerwasser wesentlich besser vorgewärmt als bei den bekannten Verdampfungsanlagen. Dadurch ergibt sich wiederum eine schnellere Aufhei-. zung des im Hauptstrom geführten Meerwassers am Haupterhitzer und somit auch eine wesentlich größere .■'■Durchsatzleistung des Mehrstufenentspannungsverdampfers. Das Einbauen zusätzlicher Erhitzer hat fer ner den Vorteil, daß die Stufenzahl des Verdampfers erhöht werden kann, ohne hierbei Leistiingsverluste in Kauf riehineri zti müssen. ! ■ Schließlich hat das Verfahren gemäß der Erfindung den Vorteil, daß bei Anwendung anderer Warmeträ-' ger, beispielsweise einer Turbine, der Haupterhitzer mit dem Abdampf der Turbine und die zusätzlichen Erhitzer mit sonstigen vorhandenen, billigen Wärmequellen betrieben werden können. Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet werden, daß man mehrere Teilströme vom Hauptstrom abzweigt, jeweils für sich in verschiedenen Erhitzern mit verschiedenen Temperaturen aufheizt und den Verdampferteilen derjenigen Stufen wieder zuführt, denen sie entnommen worden sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Mittellängsschnitt durch den Ent-

Spannungsverdampfer schematisch dargestellt.

Der Verdampfer besteht aus einem stehenden zylindrischen Behälter 1, der durch waagerechte Trennwände 2 in zehn Kammern K₁ bis K₁₀ unterteilt ist. Das Seewasser wird mit etwa 20° C mittels einer Pumpe 3 durch die in den einzelnen Kammern befindlichen hintereinanderliegenden Kondensatoren 4 gepumpt, tritt aus der obersten Kammer K₁ in einer Leitung 5 aus und wird in einem Enderhitzer ■ E₁ aufgeheizt, um dann über eine Drossel 6 wieder in die oberste Kammer unter momentaner Entspannung einzutreten. Nach erfolgter Verdampfung strömt das Seewasser über Drosseln 7 bis 15 in die jeweils darunterliegende Kammer. Aus der untersten Kammer K₁₀ wird die eingedampfte Sole durch eine Pumpe 16 abgezogen. Der in jeder Kammer entstandene Dampf strömt über vertikale Wände 17, die in der Mitte jeder Kammer angeordnet sind, und kondensiert an den von Seewasser durchflossenen Kondensatoren 4. Das Kondensat wird über Drosseln 18 von der Kammer, in der das Kondensat anfällt, in die jeweils darunterliegende Kammer geleitet. Aus der untersten Kammer K₁₀ zieht eine Pumpe 19 das Süßwasser ab.

Es sei angenommen, daß drei Energieträger mit jeweils verschiedenen Temperaturen zur Verfügung stehen. Der Energieträger El hat eine Temperatur von 400° C, der Energieträger £11 eine Temperatur von 65° C und der Energieträger £111 eine Temperatur von 50° C. Auf Grund der hohen Temperatur von £1 kann die Zulauftemperatur für die erste Stufe K₁ z.B. auf 90° C festgelegt werden. Die übertragene Wärmemenge reiche für die Aufheizung einer Seewassermenge Ql aus; die Endtemperatur des Gesamttemperaturintervalls der Entspannung betrage 20° C, die Stufenzahl ist 10. Danach kann die pro Stufe erzeugte Süßwassermenge und die Größe der Kondensatoren in üblicher Weise berechnet werden.

Die Endtemperaturen der Kondensatorabläufe und die Ablauftemperaturen des Seewässers sind von Stufe zu Stufe verschieden.

Um den Energieträger £11 mit einer Temperatur von 65° C als Heizmittel verwenden zu können, wird ein Teilstrom, der mit QII bezeichnet ist, aus dem Ablauf des Kondensators der Stufe K₆ entnommen.

Seine Temperatur beträgt 49,6° C. Dieser Strom wird mit Hilfe des Energieträgers £11 in einem Wärmeaustauscher II auf die Temperatur des aus der Stufe K₅ ablaufenden Seewassers gebracht - in vorliegendem Fall 60,5° C. Beide Ströme, der Soleablauf aus Stufe K₅ und der aufgeheizte Seewasserstrom QII werden zur Entspannung in den Verdampferraum der Stufe K₆ gegeben.

Auch der Energieträger £111 mit einer Temperatur von 50° C kann noch als Heizmedium verwendet wer-

¹S den. Dazu wird ein QIII genannter Teilstrom des Kondensatorablaufs der Stufe K₈ mit einer Temperatur von 37,8° C abgezweigt und im Wärmetauscher III auf eine Temperatur von 48,7° C gebracht, der Temperatur des Soleablaufs aus Stufe K₁. Beide Ströme werden zur Entspannungsverdampfung in die Stufe K_s gegeben.

Aus dieser Verfahrensweise ergibt sich, daß die Stoffmengen der Stufen ZiC₁ bis AT₁₀ nicht mehr gleich sind. Die Kondensatoren und Verdampferräume der

^a5 Stufen K₁ bis ZsT₅ werden mit der Seewassermenge QI, der Stufen K₆ bis K₇ mit der Seewassermenge QI + QII und der Stufen K₈ bis ZsT₁₀ mit der Seewassermenge QI + QII + QIII betrieben. Die Menge des Seewasserzulaufs über die Pumpe 3 beträgt demnach QI + QII + QIII.

Dementsprechend wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer einzigen Anlage aus dem Energieinhalt des Energieträgers £1 das Süßwasser mit Hilfe von 10 Stufen, aus dem Energieinhalt des Energieträgers £11 mit Hilfe von 5 Stufen, aus dem Energieinhalt des Energieträgers £111 mit Hilfe von 3 Stufen erzeugt. An Stelle der übereinanderliegenden Kammern können auch nebeneinanderliegende Kammern oder eine andere Kammeranordnung gewählt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung, bei dem man das frische Meerwasser durch die Kondensatoren der einzelnen Stufen führt, in einem Haupterhitzer aufheizt und in den aufeinanderfolgenden Stufen verdampft und kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß .man von dem durch die Kondensatoren laufenden Strom des frischen Meerwassers einen Teilstrom abzweigt, diesen durch einen zusätzlichen Erhitzer führt und in den Verdampferteil derjenigen Stufe wieder einleitet, der er vorher entnommen worden ist, wobei der Teilstrom in einer solchen Stufe abgezweigt wird, deren Temperatur im Verdampferteil unter der Temperatur des zusätzlichen Erhitzers liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Teilströme vom Hauptstrom abzweigt, jeweils für sich in verschiedenen Erhitzern mit verschiedenen Temperaturen aufheizt und den Verdampferteilen derjenigen Stufen wieder zuführt, denen sie entnommen worden sind.