DE1517544A1 - Verfahren zur Herabsetzung des Salzgehaltes von Salzwasser - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitätsstraße 31

Dr. Expl. ι

I 111 I IM II υ'

Anlag« Aktenzeichen

zur Eingabe vom 5· JunUai¹ l^oO VA+ Named. Anm. L-D CWl ,

111 Hannah¹.-- fioal, 3TAKPORO, CONlI., UJA.

Vorfahren, zur Herabsetzung Λ on ijJLzgehaltoj von jalzv:a..;3ei'.

Die vorliegende lirfirHung bezieht sich auf ein.Varfahren ^ur Herabsetzung des Salzgehaltes von Balzwasser un.i Detrifft insbesondere ein Verfahren zum Jäntseilzjn von Meerwasser.

Die iii'findung soll ein verbessertes Verfahren zur ilehanrllun^- von Salzwasser, ^T.vie etwa Meerwasser, schaffen, i.iit iem der J:<J.z.,;;ehalt diesua Wassers Jeutlich herabgesetzt werjen kann; dabei soll sich das Verfahren durch äul3erst geringen Bedarf an Kraft, '.värr..e und Chemikalien auszeichnen, so daß die Kosten für die ,Jritsal^uaij le.s '..'-.ssers wesentlich herabgesetzt werden; außer lera soll :li3 zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung einfach sein, jo dai die pro Einheit entsalzten Wassers erforderliche Kapitalinvestition herabgesetzt wird.

Bei den bekannten intsalzungsverfahren, etwa bei der Mehrfach-üntspannungs-Verdampfungs-iinrichtung oder beim Destillations-Verdampfer, sowie bei den elektrolytisch oder mit Kühlung arbeitenden Verfahren und Abwandlungen dieser Verfahren, erfordern die zur Verar- ·

beitung großer Wassermengen notwendigen Geräte sowohl erhebliche Kapitalinvestitionen als auch hohe Betriebskosten für die Antriebs-. kraft, die Erhitzung und die Kühlung, so daß die Gesamtkosten pro ßinheit entsalzten Wassers verhältnismäßig hoch sind.

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Die jirfin.-lunk joll loher weiterhin ein verbessertes Verfahren zur· Herabsetzung des A j ilzgehaltea von jalzi/asser schaffen, zu dj.;sen Durchführung nur -in,i einfache, wirtschaftliche Konstruktion erforderlich ist; darüber hinaus aollen dia urfor lerliche Antriebskraft, Hitze- unrl Kälteerzeugung und dia erfordorlichen Chemikalien üui3orⁱ⁷;t gering sein, 30 ,'aiJ dia Gesaaickosten pro iinhoit entsalzten "/.'a:jsur..> wesentlich nielrijur liefen, als es bei Ίοη uoiatan Überhaupt Li'auch baren bekannten Verfahren der r'all i-jt.

r'irnjr· ioll lie .irf In-JUn^ oin verbesserte j Vorfahren zur ^ von 3al2v;a33er schaffoii, bei .lern das entsalzte Wasser kontinuierlich aus jiacui aal^w'asoöi'itro;,! herausgezogen v/irl, in^^le.n das '.«'usser i.iit einei.-: bD-rtii.i/nten L.-sunrs.-nittel in Berührung gebräche .:irl, das bei einer kritischen L';.;>n_osmitteltemperatur sehr stark udt i/wjer an^oreicherc v.^i'.len kann; bei einer anderen Temperatur karui das wit \iaz-3er angereichterte L ^sungsniittel in zwei Phasen zerlegt werden, nänilich in ir., wesentlichen lösungsniittelfreies Wasser un 1 das Lösungsmittel, so da3 rrinicwasser gev/onnen v/iri; gleichzeitig kann man dieses Lösungsmittel Kontinuierlich im Umlauf halten, um kontinuierlich weitere V/assennengen mit herabgesetztem Salzgehalt aus dem Salzwasser auszuziehen.

Die Erfindung soll ferner ein Verfahren zur Herabsetzung des 3alzgehaltes von Salzwasser schaffen, bei dem das Lösungsmittel während des EntsalzungsVorganges weitgehend wiedergewonnen wird, so daß in dem entsalzten V/asser äußerst geringe Mengen des Lösungsmittels enthalten sind und äußeret wenig Lösungsmittel während dee fintlsalzung^ Vorganges verlorengeht.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der

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folgenden Beschreibung angeführt oder ergeben sich aus dieser für Jen Fachmann von selbst. In der folgendenülinzelbeschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genoinuen.

Fig. 1 zeigt das Verfahren gemäß der Erfindung zur Behandlung von " Salzwasser in einer 3Chernatischen Darstellung.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, wobei das Verfahren hier jedoch in mehreren Stufen durchgeführt wird.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens ger.iäß einer anderen Ausführungsforiii der Erfindung, bei der ein Lösungs mittel mit niedrigerer kritischer Lösungstemperatur verwendet wird.-

Fig. 4 zeigt ein Phasen- oder Zustandsdiagrarmn für ein bestimmtes Lösungsmittel-Wasser-System gemäß der Erfindung, das eine obere kritische Lösungsmitteltemperatur hat.

Fig. 5 ist ein der Fig. 4 ähnliches Phasen- oder Zustandsdiagramm für ein Lösungsmittel mit niedrigerer kritischer Lösungsniitteltemperatur.

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung ein der Fig. J ähnliches System für ein Lösungsmittel mit höherer kritischer Temperatur.

Bei Betrachtung der Temperatur-Konzentrations-Verhältnisse wässriger Lösungen bestimmter teilweise wasserlöslicher Polymere mit einer gegebenen Lösungsmittel-Polymer-Energiewechselwirkung, so daß ein Pha-

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sentrennun^nbereich vorhanden ist, bemerkt man einen hohen Grad von Asymmetrie in der Zusammensetzung der koexistenten Phasen. So enthält die Polymer-relcho Phase bei einer Temperatur, die etwas unter . der kritischen Phasentrennungsternparatur liegt, einen großen Anteil Wasser, nämlich etwa ^O bis GQ rf. Andererseits enthält die gleichzeltig existierende oder koexistente wässrige Phase wenig oder kein polymeres Lösungsmittel.

Bei dem ausgewählten polymeren Lösungsmittel nimmt mit abnehmender Temperatur die gegenseitige Löslichkeit des Polymers und des Wassers * in den zwei Phasen ab, wobei die Löslichkeit des Polymers in der wässrigen Phase jedoch schnell bis zur Größenordnung von einigen Teilen je Million Teile Wasser abnimmt. Das Vorhandensein von Salz in der viässrigen Phase (j> bis 7 %) verändert die Eigenart eines gegebenen Temperatur-Kon^zentrations-Verhältnisses bei einem gegebenen polymeren Lösungsmittel nicht wesentlich, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Kurve geringfügig nach oben verschoben wird, so daß die kritische Phasentrennungstemperatur um wenige Grade steigt.

\ So hat man gefunden, daß durch richtige Kombination hydrophiler und hydrophober Monomere Mischpolymerisate gebildet werden, die verschiedene gewünschte Temperatur-Konzentrations-Verhältnisse haben. Die Gestalt dieser Kurve kann weiter durch Einregullerung des MoIekulargev.'ichtes des Mischpolymerisates und des exakten Maßes der Hydrophilität und Hydrophobität der Monomere verändert werden. Dies wird normalerweise durch die Dielektrizitätskonstante des Mischpolymerisats angegeben. Außerdem können drei oder mehr Monomere zur Erzielung der gewünschten Kurve polymerisiert werden.

In diesem Sinne kann gemäß der vorliegenden Erfindung Wasser mit

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verringertem Salzgehalt aus Meerwasser oder Brackwasser in einer einzigen Verfahrensstufe oder in mehreren, im Gagenstrorn arbeitenden Verfahrensstufen ausgeschieden werden, wobei im letzteren Fall das durch die aufeinanderfolgenden Stufen hindurchtretende Salzwasser progressiv seinen ursprünglichen Salzgehalt erhöht, während es gleich zeitig einen Teil seines Wassers an ein durch die Stufen hindurchgehendes polymeres Lösungsmittel abgibt, wobei der Wassergehalt .les polymeren Lösungsmittels erhöht wird.

Bei einer derartigen Gegenstrom-Arbeitsweise ist es vorteilhaft, dass sich die Arbeitstemperaturen von Stufe zu Stufe ändern, wobei die Salzwasserströmung Wärme an die mit dem Polymer angereicherte Strömung abgibt, so dafl eine erhebliche Herabsetzung des Wärmebedarfs erreicht wird.

Sowohl bei der einstufigen als auch bei de" mehrstufigen Arbeitsweise findet die Abscheidung bei erhöhten Temperaturen statt, lie wenige' Grade niedriger als die obere kr:tische Lösungsmitteltemperatur des ausgewählten polymeren Lösungsmittels hinsichtlich des Wassers oder de3 salzhaltigen Wassers liegen können, so daö ein r.iit salzfreiem Wasser gesättigter Lösungsmittelauszug entsteht. Kühlt man diesen Auszug durch Gegenstrom-Wärmeaustausch mit dem einströmenden salzhaltigen Wasser auf eine bestimmte Temperatur ab, so tritt eine Phasentrennung ein, bei der eine wässrige Phase entsteht, die auf eine Million Teile Wasser weniger als zwei Teile gelösten polymeren Lösungsmittels enthält, sowie eine mit Polymeren angereicherte Phase, die in das einstufige oder mehrstufige Verfahren zurückgeführt werden kann.

Das'Verfahren ip-; '^; ' r;?c nr"] iftgendon SrflKdun; ■■·■-.:::: ■■■ ^;

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chen die Verwendung bestimmter Mischpolymerisate Qit niedrigem HoIekulargewichfc und niedriger Viskosität, :lie teilweise v.'asserloslich sind; die wässrige Losung derartiger Mischpolymerisate zieht bei bestimmten kritischen Tomperaturjn wasser stark an; Uo ;ait '..'arui^r angereichfeerten Lojungen werden bei anderen kritischen Tu.jiporaturen ier Phasentrennung unterworfen, so daß oine ',.'asserpha^a entsteht, lie im wesentlichen frei von Mischpolymerisaten ist und somit al;; Trinkwasser verwendet werden kann, sowie eine an ρ Polymeren reiche Phase, die zur weiteren '„'asserabocheidung in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt wird.

' Im einseinen hat das ausgewählte polymere Lösungsmittel, dessen Molekulargewicht mindestens et;;a 5.000 beträgt, eine obere kritische Lösungstemperatur, das heißt, das Polymer ist oberhalb dieser Temperatur vollkommen mit Wasser· mischbar, und bei Temperaturen unter die ä> r \:ritischen Temperatur spaltet sich dieses polymere Lösungsmittel iri \) 3ine FL₁-Oe, die verhältnismäßig reich an Polymeren 1st (mehr als 15 % :-lymere) und 2) eine wässrige Phase, die praktisch keine Polymere enthält. Wann die Temperatur gegenüber dieser kritischen Lösungstemperatur abgesenkt wird, zeigt die wässrige Phase einen nach und nach abnehmenden und sich asymptotisch an Null annähernden Polymergehalt.

Andererseits wird der Polymergehalt der gleichzeitig vorhandenen, an Polymeren reichen Phase gleichzeitig höher und kann bis über 40 '-ja ansteigen.

Wei tnihl.:. ί·.?ηη«ία bestimmte, ausgewählte polymere Lösungsmittel niedrigere ■:.:·. an i; ρ re kritische Losungstenpcraturen haben, 30 daß bei

:· ο eier kritischen Temperatur das Polymer sich in

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allen '/erhältnissen vollkommen mit Ivcsaer mischt, während bei über Jiese kritische Lüsungsmitteltemperatur ansteigendon Teiaperaturen zwei Phasen gleichseitig vorhanden sini, näulich 1) oine wässrige P.iase, die abnehmende Polymerkcnzentrationen aufweist ,und 2) eine an Polymeren reiche Phase, lie bei zunohmenlen Temperaturen oteigen-•len Polymeranteil zeigt.

Fig. 1 zeigt ein einstufiges System gemäß der vorliegenden Erfindung in dem ein Lösungsmittel verwendet wird, das eine obere kritische Lösungstemperatur hat. Durch die Leitung 10 wird Salzwasser, beispielsweise Meerwasser oder Brackwasser eingeführt. Zur Erhöhung der Temperatur des V/assers in der Leitung 10 von etwa 20° auf etwa 40° C wird dieses V/asser durch einen Wärmeaustauscher 11 geführt. Vom Wärmeaustauscher 11 gelangt das Jasser in eine Leitung 12, in dia bei I^ zur Erhöhung der Temperatur auf etwa 45° G Niederdruck;; anipf injiziert \.ird.

An die Leitung 12 ist eine Speiseleitung 14 angeaoh. ? r ' _t durch '".*. v'iine wässrige Lösung eines teilweise wasserlöslichen Misohpolymerloates zuströmt, das später noch im einzelnen beschrieben wird und las auch eine Temperatur von etwa. 4^° C hat. In die Leitung 14 wird bei 113 Niederdruckdampf injiziert. Die Mischung aus Salzwasser und · der Mischpolymerisatlösung gelangt in einen Misch-Abscheide-Behälter 1(5, wobei lie Mischung zunächst in eine Mischkammer 17 dieses Behälters und dann in eine Beruhigungskammer 18 dieses Behälters gelangt.

Im Behälter 16 entzieht die Mischpolymerisatlösung der Salzlösung Wasser, so daß eine untere Schicht 19 aus mit Wasser angereicherter Lösungsmittellösung und eine obere Schicht 20 aus einer Salzalösung

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entsteht, die einen erhöhten Salzgehalt hat. Die untere Schicht I9 tritt aus dem Behälter Io durch eine Leitung 21 und eine Pumpe 22 aus und gelangt mit ihrer erhöhten Temperatur in den Wärmeaustauscher 11, wo sie ihre Wärme zur Erhöhung der Temperatur des durch die Leitung 10 ankommenden Salzwassers an dieses abgibt, 30 daß die Polymorlößung auf etwa 2^lj° C abgekühlt wird; sie gelangt dann durch eine Leitung kj zu einem Abscheidebehälter 24.

Bei dieser herabgesetzten Temperatur trennt sich die mit V/asser angereicherte riischpolymerisatlösung in zwei Phasen, so daß eine obere P Wasserschicht 25 entsteht, die im wesentlichen kein Mischpolymerisat enthält, wobei der Polyrnergehalt bei einer Million Teilen Wasser weniger als fünf Teile beträgt; diese Schicht 25 wird dann durch die Leitung 26 abgezogen.

Im Behälter 24 bildet sich außerdem eine untere 3chicht 27 aus einer wässrigen Lösung der Mischpolymerisatlösung, die reich an Lösungsmittel ist und durch eine Leitung 28 und eine Pumpe 29* sowie durch eine Leitung ßO zu zwei Wärmeaustauschern yi und J52 gelangt, in de- * nen die Temperatur der Lösung auf etwa 40° C erhöht wird; der Wärmeaustauscher ^l erhält aus der Leitung 21 einen Teil des mit Wasser angereicherten Lösungsmittels, dessen Temperatur etwa 45° beträgt. Vom v;ärmeauotau,scher 3I gelangt die Mischpolymerisatlösung in die Leitung 14, um - wie oben beschrieben - zurück in den Verfahrenskreislauf zu strömen und im wesentlichen salzfreies Wasser aus dem im Behälter l6 befindlichen Salzwasser abzuziehen.

•Die obere Schicht 20 des mit Salz angereicherten Wassers gelangt vom Behälter 16 über eine Leitung 32 und eine Pumpe 34 mit einer Temper.atur von etwa 45° C zum V/ärmeaustauscher 32, um hier seine Wärme aja

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zugeben und dadurch die Temperatur einea Teiles des mit Lösungsmittel angereicherten Mischpolymerisat es in der Leitung j50 zu erhöhen. Das aus dem Wärmeaustauscher ;52 austretende Salzwasser, das einewn Salzgehalt von etwa ο bis / ',Ί haben kann, wird nun entweder unmittelbar weggeleitet oder durch einen Wärmeaustauscher 25 geführt, um hier auf etwa 25 C abgekühlt zu werden; as gelangt dann zu einem .

Abscheidebehälter j>6, in dem die noch verblieben^e Mi.aclip lösung als untere Schicht y( abgeschieden v/ird unJ durch eil*** Leitung jj8 ^und eine Pumpe jQ zum Abscheidebehälter 24 &elangt, um dia Mischpolymerisatlösung zurückzugewinnen. Die mit J':-J.z angereicherte obere 3chicht 40 im Behälter jü kann nun durch eine Ableitung 41 weggeleitet werden.

Sin anderer Teil des mit Wasser angereicherten ."..Ö3uns.3i::ittel3 aus der Leitung 21 gelangt mit einer Temperatur von etwa 43 C durch eine Leitung 42 in den Wärmeaustauscher ßl - was oben bereits beschrieben wurde - wo es auf etwa ~j>Q abgekühlt wird; es gelangt dann in einen Wärmeaustauscher 4j5, der über eine Salzwasserleitung 44 mit 20 C gekühlt wird, und vom Wärmeaustauscher 43 gelangt dieses Lösungsmittels mit einer Temperatur von etwa 25 C durch eine Leitung 45 zur Leitung 25 und von dort in den Abscheider 24, um gemäß der obigen Beschreibung in seine Phasen zerlegt su werden. Der Wärmeaustauscher p5 wird
tung 46 gekühlt.

tauscher p5 wird desgleichen mit Salzwasser von 20° C über eine Lei-

Daa Abscheide- und Sxtraktionsverfahren mittels eines Lösungsmittels, das eine obere kritische Lösungstemperatur hat, kann auch gemäß der Darstellung in Pig. 2 in mehreren Stufen durchgeführt werden. Hier «♦ wird das salzhaltige Wasser oder das Meerwasser nach und nach in .hintereinander angeordneten Ab2Ugsbehältern mit Misohpolytnerisatlösungs-

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mittollüoung im üegenstrouverfahren behandelt, v.oboi dl- L Jrjun tellösung nach und nach ui'c '.Vassor angereichert wird, ./ährend jal:;^ehalt "or ,_i ^l ζ lösung nach und nach steigt. Die i.iit ./asser angereicherte L'Jaun^oiiiittellüsung v.ird dann dor Phasentrennung unter worfen, um ein trinkbares Wasser mit geringen; oder keiruu .jnls^ohalt und eine iiiochpolyueriöatlb'oung zu gewinnen, :lie in ,la:; Este zurUc kg e 1 .j i tο t '.;rii-1 on kann.

GeinlLZ dar :):.r^toliu:i^ in Fi^. 'd wird das oalahaltifo .. ....3 .;ui· i:iit LG'" C durch eiria Leitung lü au^oführt und tritt lurch .inen '..'ilrLicauatai.-schür 11 hinlurch, in dem seine Temperatur auf etwa 40° C erhöht :/irdj von dort tritt las salzhaltige V/asser '.lurch eino Leitung 12 hindurch, in lie bei Ip Dumpf injiziert wird, w r.o iaii dio Tj.nperatur des salzhaltigen '.Vaosero auf cjtv/a 4^ C anstoiL^j oei lioser Tor.·. peratur trifft das salzhaltige './asser mit· einer i-iischpolyriiurisutlöoun_;;,-i: .J.""" "^Ί c3.?ung aus einer Jpeiseleitung 14Λ zusa.-.unen, utn in einem Behälter IuA, der lerr. zuvor boschrieoencn Eiehälto:· l6 gleicht, gemischt und getrennt zu -.-.'erden. Oie i.-iit V/asser angereicherte 3chicht 19 A im Behälter li..\ gelangt lurch j ine Leitung 21 und eine Pumpe 22 zum .Väriiieau3tau3Ch3r 11, um hier auf eine Temperatur von etv/a 25 C zur Phasantrennung im Behälter 24 abgekühlt zu werden; ais 'liesem Behälter 24 tritt die wässrige Phase, die im wesentlichen frei von Mischpolymerisatlösungsmittel ist, durch :lie Leitung 26 aus.

Die das Mischpolymerisatlösungsrnittel enthaltende Phase 27 iw Behälter 24 wird durch eine Leitung 23 und eine Pumpe 29 in eine Leitung 3OA gefördert, von wo sie zur Erhöhung ihrer Temperatur in einen Wärmeaustauscher 3I geführt wird; dieser Wärrneaustauadrr 31 erhält 3eine Wärme von einem Teil der mit V/asser angereicherten Mischpolymerisatlösung aus der Leitung 21. Vom Wärmeaustauscher ;51 gelangt

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lie Misehpolyhieri-uitlöaung über eine Leitung 51 zu eineia v;äri:io£:U3-taüseher ^cju, um hier auf ο tv; a 40° C gebracht zu werden; von dort v.'ir.l die Losung über eine Leitung 14C mit salzhaltigem Wasser in ler· Leitung XiB zusammengeführt, um iin 3ohälter loC der dritten 3öufe die Trennung eier abscheidung au vollziehen. Bei 15 wird Ni druckdainpf injiziert, u:;i die kombiniert·.;!! jtrb'i.,e auf eine Tenporatur von et\.a 45 C zu bringen.

Die untere Schicht l'jC ler mit Wasser -n^erjxcherten Mischpolymeri-G.vt-LU^ung Im l;el:älter 1-Ju tritt in die Leitung 1^-B ein, ut:. durch

*iov.2 Leitung .:iit leu :.iit 3;.ln an_oei'oic:i^rten './a.:-; ;r in or Leitung 'jjA aus dem Abzug si ehälter lüA zusammenzutreffen. Oer 30 entstandenen Mischung ',.irl im Behälter IuB Wasser entzogen, v.cbei die aus Miochpolyi.ieriä ut-Lösung bestehende untere 3ehie.'it he 1,3 ii.i Behälter loB in die Leitung l4A gelangt. Man kann an geeigneten stellen des Systems Nieder 1 ruckdampf injizieren, ma die Abscheidetei.iperatur von et'.a -'+5 C" der gewählten Mischpolyrnerisatlösung aufrechtzuerhalten.

wan erkennt, 'aß ler Wasseranteil der {•'ischpoly:nerisat-LÖ3uiig bei deren Durchgang durch die Abzugsbehälter IcC, 1G3 und iCA progressiv zunii.ii.it, während gleichzeitig der Salzgehalt des durch diene .".bzugs'oehälter hindurchtretenden 3alz-haltigen Wassers zunii.uat. I.;i Falle der Behandlung von Meerwasser gelangt das den Behälter IuC Mit einem Salzgehalt von b bis 7 ;- und einer Temperatur von stws.43 C verlassende Wasser¹ durch eine Leitung 52 und eine Pumpe 53 zur Kühlung auf etwa ~ßO° C in einen Wärmeaustauscher 50 und von dort in einen Wärmeaustauscher 5^> in dem es über eine Meerwasserleitung 55 auf etwa 25° C abgekühlt wird; von dort gelangt das salzhaltige Wasser in einen Abscheidebehälter J>6_t in dei.i die noch vorhandene Misch-« polymerisat-Lüsung als untere Schicht '<] abgeschieden wird, v:obei

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diese Mischpolymerisatlösung über eine Leitung 38 und eine Pumpe j)9 zu;n Wärmeaustauscher i>0 und von dort über die Leitung l4c zurück in den Kreislauf geleitet wird.

Venn bei <1en in den Figuren 1 und 2 dargestellten Systemen bUer.uisser in einer Menge von etwa 7«570 l/h zugeführt wird, kann man 3.7S5 l/h salzfreies Waouer aus der Leitung 26 abziehen, während J5.785 l/h mit 3alz angereichertes Meerwasser von der oberen -Jchicht 40 in Behälter ^b üb-ar 1ie Leitung 41 weggeleitet wird. Bei dem AL-. scheidevorgang v/erden etwa 9.460 l/h konzentrierte Mischpolyinerisat- L· Lösung verwendet. Gerinne Mengen neuer Mischpolymerisat-Lösung werden periodisch zugeführt, um Verluste im Verfahrenskreislauf auszugleichen.

Die zur Abscheidung und zur Phasentrennung verwendete Mischpolymerisat-Lösung wird so ausgewählt, daß sie das gewünschte Phasentrennungsverhältnis hinsichtlich des Wassers und bezüglich der Temperatur- und Konzentrationsunterschiede hat. Hierzu wird das Mischpolymerisat aus hydrophilen und hydrophoben Monomeren polymerisiert, um ein Erzeugnis mit niedrigem Molekulargewicht und niederiger Viskosität herzustellen.

Das in den oben beschriebenen einstufigen und mehrstufigen Systemen verwendete Mischpolymerisat kann durch Polymerisation von ~ß0 Gewlchustellen Vinylalkohol mit 70 Gewichtsteilen Methyl-Vinyl-Keton . hergestellt werden. ISine Kombination dieser Art weist ein Konzentrations -Temperatur-Verhältnis gemäß Fig. 4 auf, wo das Mischpolymerisat bei 45⁰ C .nit einer Konzentration von 40 ρ Wasser aufnahmen kann, up. -3ie Konzentration iea Mischpolymerisates auf etwa 20,3 '/■> herabzusetzen; Bei cö° C tritt lie Phasentrennung ein, wobei die Konzentra-

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tion tl'3.3 Mischpolymerisats gemäß der Darstellung wieder auf 40 ,C georacht wird. Dieses in den Systemen gemäß Fig. 1 und 2 anwendbare Mischpolymerisat ist ein Mischpolymerisat mit einer oberen kritischem LUsungstemperatur.

;ih anderes Beispiel für ein Mischpolymerisat mit oberer kritischer Lü^un^steniperatur ergibt sioh z. B. bei der Polymerisation von 50 Gewicht steilen Maleinsäure-Diester des Propylen-Glykol- und Butyl-Alkoiiols mit 50 Gewiohtateilen Maleinsäure-Diester des Propylen-Glykol- und Octyl-Alkohols. Ein anderes Beispiel des Lösungsmittels gewinnt man durch die Polymerisation von 80 Gewiehtsteilen Propylenüly.iol-Methacrylat und 20 Gewiehtsteilen Methyl-Methacrylat.

Hun Kann verschiedene andere Kombinationen von Monomeren polyu-.-.'isieren,ui.i ein Lösungsmittel mit oberer kritischer Lösungstemperatur herzustellen, wobei ausgewählte Anteile von (A) Vinylalkohol oder Maloinsäure-Diester des Propylen-Glykol- und Butyl-Alkohols oder Propylon-Glykol-Methacrylat oder Methyl-Vinyl-Äther und (B) Methailyl-Alkohol oder Methyl-Vinyl-Keton oder Maleinsäure-Diester des Propylen-Glykol- und Octyl-Alkohols oder Methyl-Methacrylat oder Acrylonitril oder Styrol verwendet werlju.

Zur Herstellung von Mischpolymerisatlösungsnltteln mit niedrigerer kritischer Lösungstemperatur polymerisiert man Monomere aus der Gru£ pe (A) t Vinyl-Pyrrolidon, Acrylamid, Jtfthylenimin, Hexamethylenimin, Vinyl-Garbazöl mit Monomeren aus 1er olIi>n Gruppe (B) oder mit Vinyl-Pyridin. Sine *ä typische Teraperatur-Konzontrations-Kurve für diese Art von Mischpolymerisaten i3t in ίχ_£;. 5 dargestallt, in ler dag Mischpolymerisat durch Polymerisation von 50 Gewiehtsteilen VinyI-Pyrrolidon mit 50 Qewichtsteilen Vinyl-Pyridin hergestellt ist.

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Außerdem können teilweise substituiert j ^lluloseäther, :.iu jtv/u Methyl- oder .ithyläther air, Lösungsmittel verv/jndet werdjn, U .- . Gruppe der Lösungsmittel lait niedriger kritischer Losung ;t j...p ?i t angehören. Bei derartigen nthern oeträgt ier Grad der Jv.: ,,L^ui. ί .. 0,15 bis 0,;>0 Äthergruppen pro Glucoseeinhiit.

3elbstverständlich «iann . lan lurch Auswahl von z:;oi, drei ._»ior u.-ihv Mononeren aus den obigen Gruppen (A) un 1 (3) die Tircperat.u¹-;,:.\w. Ni trat ions-Kurve nach wünsch £J3talten. Jas Miachpolyinerisa:, . Λι, · vorzugsweise ein niedriges !'.ulekular^ r.;icht im Bereich von ;t.. ι j>.000 bis 10.000 haben; der !,ereich des Molekulargewichtes .--^a:. Je doch auch zv.i^chen ^.000 und cC.000 lijgon. Auch die '/isku,itas lo Mi3chpolj"i ,rijatj; .^11 Ca:' .in /p^i.i^lij Arbeiten der J„ ■; . .·: ..j voi

orfor · ji'liua ;:.uch3x:, '-i-i λ:·c lon v^r;.on.!etjn ilijchpoly..ie:-i ■.»tlö.j i.iituelo et'..a üurch V.rän ioruni; lor .'.nteilu \iv da j l'.l^-i.ny>l,:.^vl bil.ien.i~a ;^u^:...;r~ ;iA:;jprüü!i-;:id

Fig. ^ zoigt airxj .Jx j ere Ausrüarurigsf on.: oines ^injturit ;i. .^u und Tr-innsy.3tei.i3, :.ii de:.i L-Joungo.äittel .viit nieiri^erjr /.,-iti LÖ3ung3tei.:paratur verv/endet ..-erden; hier v;ird das duru.i Ua L 1υ aiucornnende; salzhaltige '..assar, beiopielsv/eise Maer.: icsor ...it ;.,'-j % 3alzgehalt, r.iit oiny.-i au3£;e..'ähltyn konzentrierten Mi -3ch;>:.-l,7meri-3at-Lösungsr:iitt-3i jus der Leitung 14, das etwa 24^J C liat, gemischt und übur eiaa .2irila3öffnun£; öl in einen herkömmlichen Podbielniak-Zentrifugalseparaüor 60 gebracht, der sich in bekannter '.'eiae urn eine waagerechte >.ch3e dreht.

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Au der -o£._t tritt ..'iisclr./asser aus der .Sntnahneleitun^ 2-6 in den Separator lO ::it -irier ViMiperatur von 24° C über eine Leitung 6i ein, v.'ähi'uii' iie uit Wasser angereicherte Mischpolymerisatlösung den Separator «..Ο ü. er eine Leitung bj verläßt, die zu einem Wärmeaustauscher L¹I führt; hier v.'ir· lie Temperatur des Lösungsmittels auf etwa ^9,5° C ₍\3i,r.ichu, woraufhin das Lösungsmittel über eine Leitung ob" zu einer.. „^:är;<ie austauscher 6G gebracht v.ird, in welchem es mit Abdampf erhitzt v/ir ϊ, uu die Temperatur des mit ..'asser angereicherten Mischpolyj.x-rioatec auf etv.a -*>^ι C zu bringen, -..-or auf hin dieses mit Wasser v.u.,ji'oichorte Mischpolymerisat in den Abscnei iebehälter Iu gelangt,

I..1 behälter- IC tritt die Phasentrciiinunj ein; die untere Schicht 19 aus kon^e:it,i'ierter Mischpolymerisat-Lösung gelangt über eine Leitung ,υ und eine Puaipe i-'ίϊ zv.ui i./äri.'.eaustauochöi* o4, v«o diese Lösung auf k> ,ⁱj^ C .:i^3kühlt v.ird, '..woraufhin die L'^;3ung zu oineu "..'äri'.;eaustauscher OV planet, ui;j dia Lösung v;eitür auf et wc 24° C abzukühlen; ■\am gelallt, die Lüaunj üoer -Ii? Leitung ±4 in den Separator 6Ö. Jie obere lchicht ^Q _:.i Behälter 16 enthält Wasser, das im v;e.'entliehen frei von L^3un£3mittel ist; dieses gelangt Ui^er eine Leitung JO und eine Pu..ipe j:4 2U.:n Wärmeaustauscher ü4, -..Ό seine Tei.iperatur auf ot;ia 't-,',-^' C liarabgesetrit wird; von dort gelangt dieses '.,'asser LU eine.. ..'oraieaustauscher C^, .«o die temperatur des ".vasserj weiter auf otVia ^Hi'" C lia. abgesetzt ;:ir>.; vcn Tort _oelangt das wusoor zur Miinaluüaleituir, ^.c, ;.obei ein Teil dieses '/assers ias Waschv/asser für die L^xtum; -^c bildet.

Dir Podbiolnia:;-5._;/arator cC trenne ⁿ.ie :;a33arrsiehe *Iischpolyr;.erisatlfjsun^ vo:;i is.l_ aehr v.'irksan; und die konsentrierte Salzlösung mit ei new äalE«äehalt von bis zu 7 ';', -.vird vor.: Separator 60 über die Ab-

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Fig. 6 zeigt cine andere AusfUhrungsform des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Jystems, bei dem ein Lösungsmittel mit einer hohen kritischen Lösungstemperat.ur verwendet wird. Hier wird das durch die · Leitung 10 zugeführte Salzwasser, beispielsweise Meerwasser mit einem Salzgehalt von 3>,5 <■> ^un'^J einer Temperatur von 17,2° C, über eine Pui.ipe 1OA zum Wärmeaustauscher 11 geführt, v/o die Temperatur des !Salzwassers auf 25,6 C erhöht wird; das Salzwasser gelangt dann zu einam zweiten Wärmeaustauscher 11A, νιο seine Temperatur auf yj_t 5° C gebracht vird, .woraufhin das Salzwasser zu einem dritten Wärmeaustauscher HB geführt wird, der mit Abdampf arbeitet und die Temperatur' io.j zugeführten 3alzwassers weiter auf 47 C erhöht.

Vom V/ürr.-.e austauscher HB wird das Salzwasser auf die ßingangsseite eines - oben im Zusammenhang mit Fig. j5 bereits beschriebenen - Podoielniak-Zentrifugalseparators 60 zusammen mit einem Lösungsmittel gebracht, das eine hochliegende kritische Lösungstemperatur hat und über die Leitung 62 zugeführt wird.

Das rr.it ',. asser angereicherte Lösungsmittel verläßt den Separator 60 über die Leitung (yj mit einer Temperatur von 4^° C und tritt durch die V/ärrneauotauscher 'HA und H hindurch, wobei seine Temperatur nach und nach auf ^9*4 C und 24,0° C gebracht wird, woraufhin es zum Abscheide behälter -16 gelangt. Von hier wird die obere Trinkwasserschicht 20 überhie Leitung ^ abgezogen.

Die untere Schicht 19 aus magerem Lösungsmittel mit 40 % Polymergehalt im Behälter 20 tritt durch die Leitung 22 zum.Wärmeaustauscher j>2, ν,ο seine Temperatur von 24° C auf ~J>9° G erhöht wird, woraufhin es in 'iie Leitung 6$.\ gelangt, um sich mit dem in der Leitung 10 enthaltenen frisch zugeführten Salzwasser, das eine Temperatur von ·

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- In -1

^ hat, zu vereinigen, so daß die In den l'mtrifugal^eparator oO

eintretende Mischung eine Temperatur von ¹Yj° C hat.

Dei· Separator- oO wird über die Leitung t.-2 mit einem Xischwas^r versorgt, dessen Jolzgehalt v.eniger als hunlei't Teile auf eine Ililliou Teile '/asser beträgt; lie Leitung i~>2 komr.it von der oberen ' jcliicht 20 de:; Behältei's Ic und führt durch den Wärmeaustauscher 11Λ, in .; ;1-choi.i die Temperatur dieses Waschwa-j-:wrs von 24 C auf j'-j_s ^:j^J C erhöht wird.

jlin Teil der I-Iischung aus Lösungsmittel und ,/asser aus dem Separator 60 gelangt über eine Leitung ό'βΒ zuu\ Wärmeaustauscher ja un i vo.i dort mit einer auf 29,4° C herabgesetzten Temperatur zum "./ärweaustauscher 11.

Das Wasser mit erhöhtem Salzgehalt (7 ,j) tritt aus'dor.i .Separator 60 über eine Leitung 70 mit einer Temperatur von 4^° C aus und gelr^ngt über den Wärmeaustauscher 32, in welchem seine Temperatur auf 27,^ C herabgesetzt wird, zum V/ arme au st au seil er cd, in welchen as iait V,* asser von 20° C auf eine Temperatur von 24° C gekühlt wird. Das Abfall- " produkt gelangt dann zu einera Abschsidebehälter l6A, wo sich das noch in diesem V/asser mit erhöhtem Salzgehalt enthaltene Lösungsmittel in der unteren Schicht I9A absetzt; von lieser Schicht 1 )A gelangt dieses Lösungsmittel zur Leitung 22, während das Wasser mit hohem Salzgehalt in der oberen Schicht 2OA über .lie Ableitung 7OA weggeführt wird.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KOlN, Univr«itöt»straße 31

   Anlog« Aktcnzaidtan

   zur Eingabe vom ,· Ji~lUU.r 1/ÜL V.Vt Narrxd.Anm. LiOn 1,2.ZHV(J,

   111 Pi irinall¹ ; ^ ■■,',

   1. y.2ri*-:.:ii^s■;."!. -Λ>ν Her i^.;v"^un^ It. j ΐ-lzg jhalt·,· . von

   gek-jnnz iiahnet lurch fol^jii' j /ei'f ahren-.r;enrl-^t .■:

   wdsjht bei oin-,-ΐ* ^J3jbünen T«:..pür^;ur :k.j:; . ., t einei- -..ä-irig-jn Löcuri^. eiiiy.3 LÖ3unt;sirilttel3, 1a; au.-·; 3Uujfcltuierte;n Äthyl- un-i .kthyl-Zelluloseäthor unl tjil. osrlöalichan MioChpuly.neriaat-jn r:iit nle-lrlgor.·. Molek-alarji^v hydrophilen und riydrophoL^n .lonorner^n besteht, um &ine Pl' zu bilien, dio eine Jchicht au 3 tnit Vi'&..3.jiir' iri^erciichort ,\i mittel uni eine Schicht axxz mit jalz an.;/-^reichert-jii .,1.53-3;· «nthill:, rr,an zieht iann -Ii? Johicht aus .Mit V.asger andereichortoi 1 L^:-- 3ungsraittöl ab unl äniert 'leren Temperatur gegenüber J-^r oben --Jrw ahn tön ^agebenan Temperatur, 30 laß Jie mit V/a.3:er an£;^;ir-;;ich'irto Lösung eine wässrige Phase bildet, die im ,.esentliehen kein Löiungjriiittel enthält, sov.ie eine rr.it Lösungsmittel angereicherte Ph?i.ji, und man zieht Iann die wässrige Phase ab.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

   hydrophile Monomer dieses !Mischpolymerisates ein Vinylalkohol, ein Maleinsäure-Diester des Propylen-Glykol- und des 3utyI-Alkohols, ■ ein Propylen-Glykol-Methacrylat, ein Methyl-'/inyl'-Äther, oin Vinylpyrrolidon, ein Acrylamid, ein itthylenirnin oder ein Vlnyl-Cc-trbazol ist und daß das hydrophobe Monomer dieses Mischpolymerisates ein

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   C ..-thallyl-Alkohol, ein ilethyl-Vinyl-Keton, ein iüaleinaäui-e-Diestor " ',jo Fropyljn-GIykol- und üetyl-nlkohol ϊ, ein Ifethyl-Methacrylat, ein .-.crylonitril, ein styrol oder ein Vinyl-Pyrilin ist.

   Viiu'alii-en nach An.jpruea 1, dadurch gekennzeichnet, daß das »Xjelipolyr.ori.sat ^ in .lolekulai'gev.-ieht sv.^ri :ehen et.;a ^.000 und ο tv; a ,-Ο.υϋΟ hau.

   •i. Vei'i'uliron nach /.nspvuch 1, ladurch gekennzeichnet, da.3 •''ie

   ■johfcht C.U.3 :;.it JaIi, angereichcrt-ani Y.:iz'iei- abgezo^c-n wiri un] lie ϊο.-ipji'atui- -liebes ALruge.s verändert v;iri, u..i lie Absehe-i-.lung von eventuell noch verblieben:'et:. Lösungsmittel zu ue".;ii-iCen unJ. la-'Iureh ^ievieo L^^un^smirtel ^uiückzugev.innen.

   j.. Vüi'f uhren .:ach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, -ia.2 --"as

   salzhaltige iasser un:l lie Lüsunssmittellö-junt. im Gegeiistroninischverfaliren "urch -..ehrare aui'einanierfolgenie Jtufen geführt v.ir:;, ur.i in je Ie:."¹ .]"cui\: eine ,it V/assor an^aeicherte jchicht aus LÜsungsuit-

   uni eine wit Sals angereicherte Schicht aus »"aaser zu IiL-, ..obei del' Wassergehalt 1er ;ait Via^ser angereicherten Löaungs-

   g von 3tufe zu 3tufe steige, v;ähi-end rier -Salzgehalt der ii.it jcJLz angereicherten Iv'asserschichten von Stufe zu Stufe zunimmt, laß die i;,it ',"iisser angereicherte Lösungornittellösung vcn der Stufe abgezogen wiri, in der der waxiinale Wassergehalt vorhanden ist, daß ■lie Temperatur dieser Lösungsmittel lösung dann so verändert -,"irl, -.laß eint; Phasentrennung eintritt, wobei eine wässrige Phase entsteht, :io im wesentlichen, frei von Lösungsmittellösung ist, =3ov;ie eine ..äoGrige, iuit Lü^i.n_c,3iviittellÖ3ung angereielierte Phase, und Ιί.3 iann :iese w'äisrige Piia^e abgezogen v;ir.1.

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   «-. Verfahr.äii nach /.nspruch j, dadurch gekennzeichnet, daß Ue n.iu "j..-.Iz angereicherte Wassersehieht aus derjenigen Stufe abgezogen './iri, wo der Maximale Salzgehalt vorhanden ist, daß die Temperatur. dieses Λ> <:Μ£:ΐύ lann so verändert wird, duß etv.a noch vorhandenes Lösuii^suittel-^ischpol;, ucrisat sich von dem mit 3alz angereicherten Wasser trennt, und daii !lese restliche Lösungsmittellösung dann zurück^evounen wird.

   Vei'faliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeben3 Ternpeatur etwas niedriger als die kritische Temperatur ist, bei der die Phasentrennung der wässrigen Lösungsmittellösung auftritt, ui.i das Wasser von den. salzhaltigen V/asser abzuziehen und den Wassergehalt der Lösung^mittellösung zu erhöhen, während der Salzgehalt des-"i-ilic enthalt end en Wassers erhöht wird, daß die Temperatur Aer ü.it Wasser engereicherton Lösungsmittellösung dann sovielt herabgesetzt wird, daß sich diese Lösung in eine wässrige Phase, dieirn v.esent-lichen frei von Lösungsmittel ist,'und eine an Lösungsmittel reiche Fh.4.30 spaltet, und daß diese vrässrige Phase abgezogen wird.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die .'iischung aus salzhaltigen. Wasser und Lösungsirdttellösung mit Wasser . gev.asuhen v.ird, v.ährenl sie zentrifugiert wird, um die erwähnte mit Wasser angereicherte Lösungsmittelschicht und die erwähnte mit Salz angereicherte V/asserschicht zu bilden.

   ^. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß der LÖ3u;ig3iiiittelanteil der Lösungsmittellösung mit Wasser, dessen Temperatur über der gegebenen Temperatur liegt, vollkommen mischbar ist und daß die Lösungsmittellösung sich bei Temperaturen unter der gegebenen Temperatur in eine v.ässrige Phase und in eine Lösungsniittel,-

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   BAD

   pha.jo trennt. (Lj

   10. Verfahren, nach .Uspruoh 1, da lurch öekennzoiehneo-, V.,.7; I^ν L'Jöung.jinittelanteil dov Löjuriüoinittv-illö jun_t; uit V«ao3ar, lo:;.5eri Tem per aüur unter :1er gegebenen Temperatur lie^t, volli:o;.üneii aiiöohLar 13t vial daß 'lie Lüsun^a^iit teile iun^ jioh oji To.npöratui'^n i.'u -.- ii>3er ^ü^ebenen Tei..peratur in eine «.Haarige Phase un · in-jiric L'-jv.ri^ mittelphase trennt.

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