DE1517505C3

DE1517505C3 - Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser in einer mehrstufigen Destillationsanlage

Info

Publication number: DE1517505C3
Application number: DE1517505A
Authority: DE
Inventors: Philip Seiter Media Pa. Otten (V.St.A.)
Original assignee: Envirogenics Systems Co El Monte Calif (vsta)
Current assignee: Envirogenics Systems Co El Monte Calif (vsta)
Priority date: 1965-04-12
Filing date: 1966-04-05
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE1517505A1; DE1517505B2; US3399975A; GB1136579A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser in einer mehrstufigen Destillationsanlage und sie richtet sich insbesondere auf eine vereinfachte und wirtschaftliche Abscheidung von Meerwasserbestandteilen, die in erhitztem Meerwasser einen anhaftenden festen Niederschlag bilden.

Für die Ausfällung von Kalziumsulfat ist es aus der US-PS 13 99 845 bereits bekannt, bei ausreichender Turbulenz und bei Vorhandensein von genügend Kristallisationskernen in der Lösung die Bildung eines anhaftenden festen Niederschlages auszuschalten, weil sich dann das gesamte Kalziumsulfat an diesen Kristallisationskernen niederschlagen kann. Diese Erkenntnis wurde auch bei dem Verfahren zur Verdampfung von Meerwasser nach der US-PS 29 79 442 angewendet, wonach die Bildung eines festanhaftenden Niederschlages von Kalziumcarbonat und Magnesiumhydroxid verhindert werden kann, wenn die den Niederschlag bildenden Bestandteile, wie Kalziumcarbonat, Magnesiumhydroxid und Kalziumsulfat in Suspension im Meerwasser gehalten und sie während des Destillationsvorganges abgetrennt und zu den verschiedenen Verdampfungsstufen zurückgeführt werden. Das

Abtrennen und Zurückführen der in Suspension gehaltenen, Kristallisationskerne bildenden Stoffe hat sich jedoch meist als nicht ganz einfach erwiesen.

Aus der US-PS 31 19 752 ist es weiterhin bekannt, bei einem Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser das zu behandelnde Meerwasser vor Eintritt in den Verdampfer anzusäuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und wirtschaftliches System zur Ausfällung von Anhydrid in Meerwasser und zur leichten Abtrennung und Entfernung desselben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst dadurch, .daß in das heiße Meerwasser als Kristallisationskerne Kalziumsulfat-Kristallisationskerne eingeführt, werden, die einen Kern aus einem Material enthalten, welches ein größeres spezifisches Gewicht als der äußere Kalziumsulfatmantel aufweist, daß die Kalziumsulfat-Kristallisationskerne mit dem darauf abgeschiedenen Kalziumsulfat vom Meerwasserkonzentrat abgeschieden und anschließend mit kaltem Meerwasser gewaschen werden und daß die Kristallisationskerne dem heißen Meerwasser wieder zugeführt werden. Vorteilhaft sind die Kristallisationskerne mit Kalziumsulfat-Anhydrid-Krusten überzogener Metallschrot.

Der Metallschrot verleiht den Kristallisationskernen das notwendige Gewicht, um sie wirtschaftlich von dem abgeschiedenen Anhydrid abwaschen und wiecler in den Kreislauf zurückführen zu können.

Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Kristallisationskerne-Umwälzapparatur zur Verwendung in Verbindung mit einer mehrstufigen Destillationsanlage, in der ein Laugenstrom aus einer kalten Stufe zum Waschen und Umwälzen der Kristallisationskerne Verwendung findet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entsalzung von Meerwasser zeigt.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Ein Kristallisiergefäß 12 von geeigneter Größe dient zur Aufnahme einer gewünschten Menge an heißem Meer- oder Salzwasser. Das Gefäß 12 hat ein konisch ausgebildetes Oberteil 14 mit einem Auslaßrohr 15, das sich nach obenlerstreckt. Der Boden 16 des Gefäßes 12 ist kegelstumpfförmig. Er besitzt eine Einlaßleitung 17 mit nach oben gerichteten Düsen 18.

Ein Behälter 20 enthält Kristallisationskerne, die aus kleinkalibrigem Metallschrot gebildet sind und mit einer Kalziumsulfat-Anhydrid-Kruste überzogen werden. Anstelle von Metallschrot könnten alternativ andere Kristallisationskerne aus einem Material verwendet werden, welches ein größeres spezifisches Gewicht als der äußere Kalziumsulfatmantel aufweist. Ein Einlaß 23 ist am Boden des Behälters 20 zur Zuführung von Kristallisationskernen zusammen mit einer kalten Lauge vorgesehen. Ein Gitter 22 oberhalb des Einlasses 23 dient dazu, die Kristallisationskerne am Zurückfließen durch die Einlaßöffnung zu hindern. Wie in der Zeichnung angedeutet ist, liegt der Behälter 20 teilweise oberhalb des Gefäßes 12, so daß die Kristallisationskerne durch ihr eigenes Gewicht durch einen Kanal 25 in das Oberteil 14 des Gefäßes 12 eingeführt werden können.

Einrichtungen zur Zuführung und Verteilung der Kristallisationskerne sind über dem Oberteil 14 des Gefäßes 12 bei 30 angedeutet. Ein Motor 31 setzt Mischblätter 33 in Umlauf, um die Kristallisationskerne

10

15

in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen zuzuführen und zu verteilen. Eine Prallplatte 19 hindert die Kristallisationskerne am Eindringen und Verstopfen des Auslaßrohres 15. Die Zuführung und Verteilung der Kristallisationskerne könnte z.B. durch Einsprühen durch ein offenes Gitterwerk erfolgen.

Am Boden des Gefäßes 12 ist bei 35 eine Vorrichtung zum Austragen der Kristallisationskerne angedeutet Diese weist einen Motor 36 auf, der Propellerblätter 37 zum Austragen der Kristallisationskerne, die sich am Boden 16 gesammelt haben, antreibt.

Ein Steigrohr 40 verbindet die Austragsvorrichtung 35 mit dem Einlaß 23 des Behälters 20. Wie aus der Zeichnung hervorgeht hat das Rohr 40 Z-Form mit horizontalen Abschnitten 41 und 43, die zur Austragsvorrichtung 35 bzw. zum Einlaß 23 offen sind. Eine Kaltlaugen-Einlaßleitung 45 mündet im horizontalen Abschnitt 41 unterhalb der Austragsvorrichtung 35.

Bei 60 ist eine mehrstufige Destillationsanlage wiedergegeben. Das Meer- und Salzwasser wird der Anlage 60 durch eine Ansaugpumpe 62 zugeführt Das einlaufende Meerwasser absorbiert die Wärme aus der Wärmeaustauschstufe 65 und der Hauptteil des Meerwassers wird über ein Auslaßventil 67 zur Meerwasserquelle zurückgeführt.

Ein Teil des Meerwassers gelangt durch die Destillationsanlage und wird in einer Düse 70 mit Schwefelsäure angesäuert. Die Säure wird durch eine Versorgungsleitung 73 zugeführt. Mitgerissene Gase werden von dem angesäuerten Meerwasser in einer Entlüftungskammer 75 durch eine Unterdruckleitung 76 entfernt. Das behandelte Meerwasser wird durch die verbleibenden Wärmeregenerationsteile der Anlage 60 mit Hilfe einer Pumpe 80 gefördert.

Ein von außen beheizter Erhitzer 90 ist am heißen Ende 85 der Anlage 60 vorgesehen. Das Meerwasser wird auf eine Temperatur von annähernd 150⁰C erhitzt und gelangt durch eine Zuführungsleitung 91 in den Einlaß des Gefäßes 12, wo das Salz und die Verunreinigungsbestandteile in der später noch näher zu beschreibenden Weise entfernt werden. Das heiße aufbereitete Meerwasser fließt durch das Auslaßrohr 15 in den Einlaß 95 der ersten Stufe der Destillationsanlage 60. Das Meerwasser wird durch die Anlage 60 von Stufe zu Stufe in normaler Weise überführt und kaskadiert Das verbleibende Laugenkonzentrat wird in der Wärmeaustauschstufe 65 gekühlt und mit Hilfe einer Pumpe 102 entfernt. Ein Teil des Laugenkonzentrats wird mit Hilfe einer Leitung 100 durch die Anlage 60 rezirkuliert Ein anderer Teil des Salzlaugenkonzentrats wird durch eine Leitung 50 und ein Ventil 56 zum Einlaß 45 zurückgeleitet Der Rest des Salzlaugenkonzentrats wird durch ein Ventil 58 abgeführt Eine Pumpe 55

25

30

50 liefert die gewünschte Strömung in einem Kreis, der durch die Leitung 50, das Steigrohr 40, den Behälter 20 und eine Laugenrückleitung 27 gebildet ist. Ein Teil der umgewälzten kalten Salzlauge wird durch eine Auslaßleitung 26 und ein Ventil 59 abgeführt.

Während des Betriebs der Vorrichtung 10 werden Kristallisationskerne in das Gefäß 12 so eingeführt, daß sie in Richtung der Pfeile nach unten durch das heiße Meerwasser fallen. Das heiße Meerwasser tritt durch den Einlaß 17 und 18 in das Gefäß 12 ein und gelangt mit einer solchen Geschwindigkeit nach oben, daß sich das Kalziumsulfat (95% bis 99%) auf den fallenden Kristallisationskernen absetzen kann. Die abfließende heiße Salzlauge wird nach oben durch das Rohr'15 in die Destillationsanlage 60 weitergeleitet. Die Kristallisationskerne setzen sich ab und sammeln sich in einem ruhigen Bereich am Boden 16. Sie weisen einen Niederschlag aus Kalziumsulfat auf ihrer Oberfläche auf und werden kontinuierlich vom Boden des Gefäßes 12 mit Hilfe der Austragsvorrichtung 35 abgeführt. Salzlaugenkonzentrat aus der Wärmeaustauschstufe 65 der mehrstufigen Destillationsanlage 60 wird durch den Kaltlaugeneinlaß 45 eingeführt. Das Salzlaugenkonzentrat ist verhältnismäßig kalt - annähernd 35° C - und ungesättigt im Verhältnis zum Kalziumsulfat, das vorher auf den Kristallisationskernen abgeschieden wurde. Die durch die Pumpe 55 erzeugte Strömung ist genügend stark, um die Kristallisationskerne mit dem äußeren Kalziumsulfatmantel nach oben durch das Steigrohr 40 in den Einlaß 23 des Behälters 20 zu tragen und in Richtung der Pfeile durch das Gitter 22 zu heben. Da die Kalziumsulfat-Abscheidung in dem ungesättigten kalten Salzlaugenstrom löslich ist, werden die Kristallisationskerne im Behälter 20 von überschüssiger Abscheidung abgewaschen und wieder in das Gefäß 12 zurückgeführt. Das kalte Salzlaugenkonzentrat am Oberteil des Behälters 20, das nunmehr mit Kalziumsulfat gesättigt ist, wird entfernt, wobei ein Teil durch die Auslaßleitung 26 und das Ventil 59 abgeführt und der restliche Teil durch die Auslaßleitung 27 zurückgeführt wird. Die Umwälzgeschwindigkeit der Kristallisationskerne läßt sich durch die Zuführungseinrichtung 30 und die Austragsvorrichtung 35 regeln. Die Strömungsgeschwindigkeit des kalten Salzlaugenstromes wird durch die Pumpe 55 reguliert. Die richtige Einstellung dieser Regeleinrichtungen bringt die Kristallisationskerne, die mit der Kalziumsulfat-Abscheidung beladen sind, für eine Zeit mit dem Salzlaugenstrom in Kontakt, die ausreicht, um nur die überschüssige Abscheidung zu entfernen, wobei eine ausreichende Kruste von Anhydriden auf den Kristallisationskernen verbleibt, um ein leichtes Anhaften neuer Abscheidungen während der Umwälzung zu ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: IDl/ DUD

1. Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser in einer mehrstufigen Destillationsanlage, bei dem in das heiße Meerwasser fein verteilte, feste Kristallisationskerne eingeführt werden, wobei sich Krustenablagerungen an den Kristallisationskernen niederschlagen, und bei dem anschließend die Kristallisationskerne von den Krustenablagerungen getrennt und im Kreislauf dem heißen Meerwasser wieder zugeführt werden, dadurch gekennzeichn e t, daß in das heiße Meerwasser als Kristallisationskerrie .Kalziumsulfat-Kristallisationskerne eingeführt werden, die einen Kern aus einem Material enthalten, welches ein größeres spezifisches Gewicht als der äußere Kalziumsulfatmantel aufweist, daß die Kalziumsulfat-Kristallisationskerne mit dem darauf abgeschiedenen Kalziumsulfat vom Meerwasserkonzentrat abgeschieden und anschließend mit kaltem Meerwasser gewaschen werden und daß die Kristallisationskerne dem heißen Meerwasser wieder zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das heiße Meerwasser als Kristallisationskerne mit Kalziumsulfat-Anhydrid-Krusten überzogener Metallschrot eingeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kristallisiergefäß (12) vorgesehen ist, dessen Einlaß (17) mit einem der mehrstufigen so Destillationsanlage (60) zugeordneten Erhitzer (90) und dessen Oberteil (14) über ein Rohr (15) mit dem Einlaß (95) der ersten Stufe der Destillationsanlage in Verbindung steht, daß weiterhin ein Behälter (20) für Kristallisationskerne vorgesehen ist, dessen ^ Einlaß (23) mit dem Boden (16) des Gefäßes (12), in dem eine Austragsvorrichtung (35) für die Kristallisationskerne vorgesehen ist, über ein Rohr (40) verbunden ist, und daß der Austrittsteil des Behälters (20) über ein Rohr (25) mit dem Oberteil (14) des Gefäßes (12) in Verbindung steht.