DE1517544C3

DE1517544C3 - Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser

Info

Publication number: DE1517544C3
Application number: DE1517544A
Authority: DE
Inventors: Leon Stamford Conn. Lazare (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-01-07
Filing date: 1966-01-07
Publication date: 1978-08-10
Also published as: IL24910A; NL6801090A; BE708959A; DE1517544A1; DE1517544B2; GB1124471A; US3386913A; FR1502634A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Entsalzen von Meer-

wasser.

Die Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Salzwasser, wie etwa Meerwasser, schaffen, mit dem der Salzgehalt dieses Wassers deutlich herabgesetzt werden kann; dabei soll sich das Verfahren durch äußerst geringen Bedarf an Kraft, Wärme und Chemikalien auszeichnen, so daß die Kosten für die Entsalzung des Wassers wesentlich herabgesetzt werden; außerdem soll die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung einfach sein, so daß die pro Einheit entsalzten Wassers erforderliche Kapitalinvestition herabgesetzt wird.

Bei den bekannten Entsalzungsverfahren, etwa bei der Mehrfach-Entspannungs-Verdampfungs-Einrichtung oder beim Destillations-Verdampfer, sowie bei den elektrolytisch oder mit Kühlung arbeitenden Verfahren und Abwandlungen dieser Verfahren, erfordern die zur Verarbeitung großer Wassermengen notwendigen Geräte sowohl erhebliche Kapitalinvestitionen als auch hohe Betriebskosten für die Antriebskraft, die Erhitzung und die Kühlung, so daß die Gesamtkosten pro Einheit entsalzten Wassers verhältnismäßig hoch sind. ζ

Die Erfindung soll daher weiterhin ein verbessertes Verfahren zur Herabsetzung des Salzgehaltes von Salzwasser schaffen, zu dessen Durchführung nur eine einfache, wirtschaftliche Konstruktion erforderlich ist; darüber hinaus sollen die erforderliche Antriebskraft, Hitze- und Kälteerzeugung und die erforderlichen Chemikalien äußerst gering sein, so daß die Gesamtkosten pro Einheit entsalzten Wassers wesentlich niedriger liegen, als es bei den meisten überhaupt brauchbaren bekannten Verfahren der Fall ist.

Ferner soll die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Salzwasser schaffen, bei dem das entsalzte Wasser kontinuierlich aus einem Salzwasserstrom herausgezogen wird, indem das Wasser mit einem bestimmten Lösungsmittel in Berührung gebracht wird, das bei einer kritischen Lösungsmitteltemperätur sehr stark mit Wasser angereichert werden kann; bei einer anderen Temperatur kann das mit Wasser angereicherte Lösungsmittel in zwei Phasen zerlegt werden, nämlich in im wesentlichen lösungsmittelfreies Wasser und das Lösungsmittel, so daß Trinkwasser gewonnen wird; gleichzeitig kann man ( dieses Lösungsmittel kontinuierlich im Umlauf halten, um kontinuierlich weitere Wassermengen mit herabgesetztem Salzgehalt aus dem Salzwasser auszuziehen.

Die Erfindung soll ferner ein Verfahren zur Herabsetzung des Salzgehaltes von Salzwasser schaffen, bei dem das Lösungsmittel während des Entsalzungsvorganges weitgehend wiedergewonnen wird, so daß in dem entsalzten Wasser äußerst geringe Mengen des Lösungsmittels enthalten sind und äußerst wenig Lösungsmittel während des Entsalzungsvorganges verlorengeht.

Aus Chemie & Industrie, Vol. 79, Nr. 5 (1958), S. 571-572, sowie der US-PS 3 088 909 ist ein Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser durch Verteilung des Wassers bzw. Salzes auf zwei Lösungsmittelphasen mittels Aminen bekannt, welche mit Wasser eine Lösung mit einer höheren bzw. einer niedrigeren Lösungsmitteltemperatur bilden. Zu diesem Zweck werden nach der US-PS jeweils zwei Amine verwendet, die verschiedene Lösungskurven haben, und die in solchen Mengen gemischt werden, um die gewünschte Verteilung des salzhaltigen Wassers bzw. Salzes zu erzielen. Die Verwendung von Aminen hat erhebliche

Nachteile, so daß sie in der Praxis nicht verwendet werden. Amine können nämlich Wasser nicht extrahieren, ohne daß ein Lösungsmittelrückstand verbleibt, der eine Dampfdestülation erfordert. Und ein weiterer Nachteil ist, daß das mit dem restlichen Lösungsmittel verunreinigte Wasser als Trinkwasser nicht verwendet werden kann. Diese Nachteile werden dadurch überwunden, daß man als Lösifngsmittel ein makromolekulares Lösungsmittel verwendet, das zugleich hydrophil und hydrophob ist. ι ο

Die Unteransprüche beinhalten bevorzugt verwendete Lösungsmittel.

In der folgenden Einzelbeschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt das Verfahren gemäß der Erfindung zur Behandlung von Salzwasser in einer schematischen Darstellung;

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

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Lösungsmittel mit niedrigerer kritischer Lösungstemperatur verwendet wird;

Fig. 4 zeigt ein Phasen- oder Zustandsdiagramm 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 Lösungsmittel temperatur;

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung ein der Fig. 3 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 Phasentrennungsbereich vorhanden ist, bemerkt man einen hohen Grad von Asymmetrie in der Zusammensetzung der koexistenten Phasen. So enthält die polymerreiche Phase bei einer Temperatur, die etwas unter der kritischen Phasentrennungstemperatur liegt, einen großen Anteil Wasser, nämlich etwa 30 bis 60%. Andererseits enthält die gleichzeitig 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 wäßrigen Phase (3 bis 7%) verändert die Eigenart eines gegebenen Temperatur-Konzentrations-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, eo

So hat man gefunden, daß durch richtige Kombination hydrophiler und hydrophober Monomere Mischpolymerisate gebildet "'~rden, die verschiedene gewünschte Temperatur-Konzentrations-Verhältnisse haben. Die Gestalt dieser Kurve kann weiter durch Einregulierung des Molekulargewichtes des Mischpolymerisats 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 verringertem Salzgehalt aus Meerwasser oder Brackwasser in einer einzigen Verfahrensstufe oder in mehreren, im Gegenstrom arbeitenden Verfahrensstufen ausgeschieden werden, wobei im letzteren Fall das durch die aufeinanderfolgenden Stufen hindurchtretende Salzwasser progressiv seinen ursprünglichen Salzgehalt erhöht, während es gleichzeitig einen Teil seines Wassers an ein durch die Stufen hindurchgehendes polymeres Lösungsmittel abgibt, wobei der Wassergehalt des 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 daß eine erhebliche Herabsetzung des Wärmebedarfs erreicht wird.

Sowohl bei der einstufigen als auch bei der mehrstufigen Arbeitsweise findet die Abscheidung bei erhöhten Temperaturen statt, die wenige Grade niedriger als die obere kritische Lösungsmitteltemperatur des ausgewählten polymeren Lösungsmittels hinsichtlich des Wassers oder des salzhaltigen Wassers liegen können, so daß ein mit 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 gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt im wesentlichen die Verwendung bestimmter Mischpolymerisate mit niedrigem Molekulargewicht und niedriger Viskosität, die teilweise wasserlöslich sind; die wäßrige Lösung derartiger Mischpolymerisate zieht bei bestimmten kritischen Temperaturen Wasser stark an; die mit Wasser angereicherten Lösungen werden bei anderen kritischen Temperaturen der Phasentrennung unterworfen, so daß eine Wasserphase entsteht, die im wesentlichen frei von Mischpolymerisaten ist und somit als Trinkwasser verwendet werden kann, sowie eine an Polymeren reiche Phase, die zur weiteren Wasserabscheidung in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt wird.

Im einzelnen hat das ausgewählte polymere Lösungsmittel, dessen Molekulargewicht mindestens etwa 5000 beträgt, eine obere kritische Lösungstemperatur, das heißt, das Polymer ist oberhalb dieser Temperatur vollkommen mit Wasser mischbar, und bei Temperaturen unter dieser kritischen Temperatur spaltet sich dieses polymere Lösungsmittel in 1) eine Phase, die verhältnismäßig reich an Polymeren ist (mehr als 15% Polymere) und 2) eine wäßrige Phase, die praktisch keine Polymere enthält. Wenn 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 gleich-

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zeitig vorhandenen, an Polymeren reichen Phase gleichzeitig höher und kann bis über 40% ansteigen.

Weiterhin können bestimmte, ausgewählte polymere Lösungsmittel niedrigere oder untere kritische Lösungstemperaturen haben, so daß bei Temperaturen unter dieser kritischen Temperatur das Polymer sich in allen Verhältnissen vollkommen mit Wasser mischt, während bei über diese kritische Lösungsmitteltemperatur ansteigenden Temperaturen zwei Phasen gleichzeitig vorhanden sind, nämlich 1) eine wäßrige Phase, die abnehmende Polymerkonzentrationen aufweist, und 2) eine an Polymeren reiche Phase, die bei zunehmenden Temperaturen steigenden 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 Wassers in der Leitung 10 von etwa 20° auf etwa 40° C wird dieses Wasser durch einen Wärmeaustauscher 11 geführt. Vom Wärmeaustauscher 11 gelangt das Wasser in eine Leitung 12, in die bei 13 zur Erhöhung der Temperatur auf etwa 45° C Niederdruckdampf injiziert wird.

An die Leitung 12 ist eine Speiseleitung 14 angeschlossen, durch die eine wäßrige Losung eines teilweise wasserlöslichen Mischpolymerisats zuströmt, das später noch im einzelnen beschrieben wird und das auch eine Temperatur von etwa 45 ° C hat. In die Leitung 14 wird bei 15 Niederdruckdampf injiziert. Die Mischung aus Salzwasser und der Mischpolymerisatlösung gelangt in einen Misch-Abscheide-Behälter 16, wobei die 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 Salzlösung entsteht, die einen erhöhten Salzgehalt hat. Die untere Schicht 19 tritt aus dem Behälter 16 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 kommenden Salzwassers an dieses abgibt, so daß die Polymerlösung auf etwa 25 ° C abgekühlt wird; sie gelangt dann durch eine Leitung 23 zu einem Abscheidebehälter 24.

Bei dieser herabgesetzten Temperatur trennt sich die mit Wasser angereicherte Mischpolymerisatlösung in zwei Phasen, so daß eine obere Wasserschicht 25 entsteht, die im wesentlichen kein Mischpolymerisat enthält, wobei der Polymergehalt 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 Schicht 27 aus einer wäßrigen Lösung der Mischpolymerisatlösung, die reich an Lösungsmittel ist und eo durch eine Leitung 28 und eine Pumpe 29 sowie durch eine Leitung 30 zu zwei Wärmeaustauschern 31 unf 32 gelangt, in denen die Temperatur der Lösung auf etwa 40° C erhöht wird; der Wärmeaustauscher 31 erhält aus der Leitung 21 einen Teil des mit Wasser angereicherten Lösungsmittels, dessen Temperatur etwa 45° beträgt. Vom Wärmeaustauscher 31 gelangt die Mischpoylmerisatlösung in die Leitung 14, um wie oben beschrieben — zurück in den Verfahrenskreislauf zu strömen und im wesentlichen salzfreies Wasser aus dem im Behälter 16 befindlichen Salzwasser abzuziehen.

Die obere Schicht 20 des mit Salz angereicherten Wassers gelangt vom Behälter 16 über eine Leitung 33 und eine Pumpe 34 mit einer Temperatur von etwa 45 ° C zum Wärmeaustauscher 32, um hier seine Wärme abzugeben und dadurch die Temperatur eines Teiles des mit Lösungsmittel angereicherten Mischpolymerisats in der Leitung 30 zu erhöhen. Das aus dem Wärmeaustauscher 32 austretende Salzwasser, das einen Salzgehalt von etwa 6 bis 7% haben kann, wird nun entweder unmittelbar weggeleitet oder durch einen Wärmeaustauscher 35 geführt, um hier auf etwa 25° C abgekühlt zu werden; es gelangt dann zu einem Abscheidebehälter 36, in dem die noch verbliebene Mischpolymerisatlösung als untere Schicht 37 abgeschieden wird und durch eine Leitung 38 und eine Pumpe 39 zum Abscheidebehälter 24 gelangt, um die Mischpolymerisatlösung zurückzugewinnen. Die mit Salz angereicherte obere Schicht 40 im Behälter 36 kann nun durch eine Ableitung 41 abgeleitet werden.

Ein anderer Teil des mit Wasser angereicherten Lösungsmittels aus der Leitung 21 gelangt mit einer Temperatur von etwa 45° C durch eine Leitung 42 in den Wärmeaustauscher 31 - was oben bereits beschrieben wurde - wo es auf etwa 30° abgekühlt wird; es gelangt dann in einen Wärmeaustauscher 43, der über eine Salzwasserleitung 44 mit 20° C gekühlt wird, und vom Wärmeaustauscher 43 gelangt dieses Lösungsmittel mit einer Temperatur von etwa 25 ° C durch eine Leitung 45 zur Leitung 23 und von dort in den Abscheider 24, um gemäß der obigen Beschreibung in seine Phasen zerlegt zu werden. Der Wärmeaustauscher 35 wird desgleichen mit Salzwasser von 20° C über eine Leitung 46 gekühlt.

Das Abscheide- und Extraktionsverfahren mittels eines Lösungsmittels, das eine obere kritische Lösungstemperatur hat, kann auch gemäß der Darstellung in Fig. 2 in mehreren Stufen durchgeführt werden. Hier wird das salzhaltige Wasser oder das Meerwasser nach und nach in hintereinander angeordneten Abzugsbehältern mit Mischpolymerisatlösungsmittellösung im Gegenstromverfahren behan- ( delt, wobei die Lösungsmittellösung nach und nach mit Wasser angereichert wird, während der Salzgehalt der Salzlösung nach und nach steigt. Die mit Wasser angereicherte Lösungsmittellösung wird dann der Phasentrennung unterworfen, um ein trinkbares Wasser mit geringem oder keinem Salzgehalt und eine Mischpolymerisatlösung zu gewinnen, die in das System zurückgeleitet werden kann.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 wird das salzhaltige Wasser mit 20 ° C durch eine Leitung 10 zugeführt und tritt durch einen Wärmeaustauscher 11 hindurch, in dem seine Temperatur auf etwa 40° C erhöht wird; von dort tritt das salzhaltige Wasser durch eine Leitung 12 hindurch, in die bei 13 Dampf injiziert wird, so daß die Temperatur des salzhaltigen Wassers auf etwa 45° C ansteigt; bei dieser Temperatur trifft das salzhaltige Wasser mit einer Mischpolymerisatlösungsmittellösung aus einer Speiseleitung 14/1 zusammen, um in einem Behälter 16 v4, der dem zuvor beschriebenen Behälter 16 gleicht, gemischt und getrennt zu werden. Die mit Wasser angereicherte Schicht 19 A im Behälter 16.4 gelangt durch eine Leitung 21 und eine Pumpe 22 zum Wärmeaustauscher

11, um hier auf eine Temperatur von etwa 25° C zur Phasentrennung im Behälter 24 abgekühlt zu werden; aus diesem Behälter 24 tritt die wäßrige Phase, die im wesentlichen frei von Mischpolymerisatlösungsmittel ist, durch die Leitung 26 aus.

Die das Mischpolymerisatlösungsmittel enthaltende Phase 27 im Behälter 24 wird durch eine Leitung 28 und eine Pumpe 29 in eine Leitung 30^4 gefördert, von wo sie zur Erhöhung ihrer Temperatur in einen Wärmeaustauscher 31 geführt wird; dieser ι ο Wärmeaustauscher 31 erhält seine Wärme von einem Teil der mit Wasser angereicherten Mischpolymerisatlösungaus der Leitung 21. Vom Wärmeaustauscher 31 gelangt die Mischpolymerisatlösung über eine Leitung 51 zu einem Wärmeaustauscher 50, um hier auf etwa 40° C gebracht zu werden; von dort wird die Lösung über eine Leitung 14 C mit salzhaltigem Wasser in der Leitung 33 B zusammengeführt, um im Behälter 16 C der dritten Stufe die Trennung oder Abscheidung zu vollziehen. Bei 15 wird Niederdruckdampf injiziert, um die kombinierten Ströme auf eine Temperatur von etwa 45 ° C zu bringen.

Die untere Schicht 19 C der mit Wasser angereicherten Mischpolymerisat-Lösung im Behälter 16 C tritt in die Leitung 14 B ein, um durch diese Leitung mit dem mit Salz angereicherten Wasser in der Leitung SSA aus dem Abzugsbehälter 16^4 zusammenzutreffen. Der so entstandenen Mischung wird im Behälter 16 B Wasser entzogen, wobei die aus Mischpolymerisat-Lösung bestehende untere Schicht 19 B im Behälter 16B in die Leitung 14/4 gelangt. Man kann an geeigneten Stellen des Systems Niederdruckdampf injizieren, um die Abscheidetemperatur von etwa 45 ° C der gewählten Mischpolymerisatlösung aufrechtzuerhalten.

Man erkennt, daß der Wasseranteil der Mischpolymerisat-Lösung bei deren Durchgang durch die Abzugsbehälter 16 C, 16 B und Iß A progressiv zunimmt, während, gleichzeitig der Salzgehalt des durch diese Abzugsbehälter hindurchtretenden salzhaltigen Wassers zunimmt. Im Falle der Behandlung von Meerwasser gelangt das den Behälter 16 C mit einem Salzgehalt von 6 bis 7 % und einer Temperatur von etwa 45 ° C verlassende Wasser durch eine Leitung 52 und eine Pumpe 53 zur Kühlung auf etwa 30° C in einen Warmeaustauscher 50 und von dort in einen Wärmeaustauscher 54, in dem es über eine Meerwasserleitung 55 auf etwa 25° C abgekühlt wird; von dort gelangt das salzhaltige Wasser in einen Abscheidebehälter 36, in dem die noch vorhandene Mischpolymerisat-Lösung als untere Schicht 37 abgeschieden wird, wobei diese Mischpolymerisatlösung über eine Leitung 38 und eine Pumpe 39 zum Wärmeaustauscher 50 und von dort über die Leitung 14 C zurück in den Kreislauf geleitet wird.

\\fenn bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Systemen Meerwasser in einer Menge von etwa 7570 l/h zugeführt wird, kann man 3785 l/h salzfreies Wasser aus der Leitung 26 abziehen, während 3785 l/h mit Salz angereichertes Meerwasser von der oberen Schicht 40 im Behälter 36 und über die Leitung 41 weggeleitet wird. Bei dem Abscheidevorgang werden etwa 9460 l/h konzentrierte Mischpolymerisat-Lösung verwendet. Geringe 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 niedriger Viskosität herzustellen.

Das in den oben beschriebenen einstufigen und mehrstufigen Systemen verwendete Mischpolymerisat kann durch Polymerisation von 30 Gewichtsteilen Vinylalkohol mit 70 Gewichtsteilen Methylvinylketon hergestellt werden. Eine Kombination dieser Art weist ein Konzentrations-Temperatur-Verhältnis gemäß Fig. 4 auf, wo das Mischpolymerisat bei 45° C mit einer Konzentration von 40% Wasser aufnehmen kann, um die Konzentration des Mischpolymerisats auf etwa 28,3% herabzusetzen. Bei 25" C tritt die Phasentrennung ein, wobei die Konzentration des Mischpolymerisats gemäß der Darstellung wieder auf 40% gebracht wird. Dieses in den Systemen gemäß Fig. 1 und 2 anwendbare Mischpolymerisat ist ein Mischpolymerisat mit einer oberen kritischen Lösungstemperatur.

Ein anderes Beispiel für ein Mischpolymerisat mit oberer kritischer Lösungstemperatur ergibt sich z. B. bei der Polymerisation von 50 Gewichtsteilen Maleinsäure-Diester des Propylenglykols und Butylalkohols mit 50 Gewichtsteilen Maleinsäure-Diester des Propylenglykols und Octylalkohols. Ein anderes Beispiel des Lösungsmittels gewinnt man durch die Polymerisation von 80 Gewichtsteilen Methacrylsäurepropylenglykolester und 20 Gewichtsteilen Methacrylsäuremethylester.

Man kann verschiedene andere Kombinationen von Monomeren polymerisieren, um ein Lösungsmittel mit oberer kritischer Lösungstemperatur herzustellen, wobei ausgewählte Anteile von (A) Vinylalkohol oder Maleinsäure-Diester des Propylenglykols und Butylalkohols oder Methacrylsäurepropylenglykolester oder Methylvinyläther und (B) 2-Methyl-2-propenl-ol oder Methyl-Vinyl-Keton oder Maleinsäure-Diester des Propylenglykols und Octylalkohols oder Methacrylsäuremethylester oder Acrylnitril oder Styrol verwendet werden.

Zur Herstellung von Mischpolymerisatlösungsmitteln mit niedrigerer kritischer Lösungstemperatur polymerisiert man Monomere aus der Gruppe (a): Vinyl-Pyrrolidon, Acrylamid, Äthylenimin, Hexamethylenimin, Vinyl-Carbazol mit Monomeren aus der obigen Gruppe (B) oder mit Vinyl-Pyridin. Eine typische Temperatur-Konzentrations-Kurve für diese Art von Mischpolymerisaten ist in Fig. 5 dargestellt, in der das Mischpolymerisat durch Polymerisation von 50 Gewichtsteilen Vinyl-Pyrrolidon mit 50 Gewichtsteilen Vinyl-Pyridin hergestellt ist. Außerdem können teilweise substituierte Zelluloseäther, wie etwa Methyl- oder Ethyläther als Lösungsmittel verwendet werden, die der Gruppe der Lösungsmittel mit niedriger kritischer Lösungstemperatur angehören. Bei derartigen Äthern beträgt der Grad der Substitution 0,15 bis 0,30 Äthergruppen pro Glucoseeinheit.

Selbstverständlich kann man durch Auswahl von zwei, drei oder mehr Monomeren aus den obigen Gruppen (A) und (B) die Temperatur-Konzentrations-Kurve nach Wunsch gestalten. Das Mischpolymerisat sollte vorzugsweise ein niedriges Molekulargewicht im Bereich von etwa 5000 bis 10000 haben; der Bereich des Molekulargewichtes kann jedoch auch

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zwischen 3000 und 20000 liegen. Auch die Viskosität des Mischpolymerisats soll für ein optimales Arbeiten des Systems verhältnismäßig niedrig sein.

Änderungen der Temperatur des zu entsalzenden Salzwassers können es erforderlich machen, die Art des verwendeten Mischpolymerisatlösungsmittels etwa durch Veränderung der Anteile der das Mischpolymerisat bildenden Monomere entsprechend einzustellen.

Fig. 3 zeigt eine andere ^usführungsform eines einstufigen Auszugs- und Trennsystems, bei dem Lösungsmittel mit niedrigerer kritischer Lösungstemperatur verwendet werden; hier wird das durch die Leitung 10 ankommende salzhaltige Wasser, beispielsweise Meerwasser mit 3,5% Salzgehalt, mit einem ausgewählten konzentrierten Mischpolymerisat-Lösungsmittel aus der Leitung 14, das etwa 24° C hat, gemischt und über eine Einlaßöffnung 61 in einen herkömmlichen Podbielniak-Zentrifugalseparator 60 gebracht, der sich in bekannter Weise um eine waagerechte Achse dreht.

Außerdem tritt Waschwasser aus der Entnahmeleitung 26 in den Separator 60 mit einer Temperatur von 24° C über eine Leitung 62 ein, während die mit Wasser angereicherte Mischpolymerisatlösung den Separator 60 über eine Leitung 63 verläßt, die zu einem Wärmeaustauscher 64 führt; hier wird die Temperatur des Lösungsmittels auf etwa 39,5 ° C gebracht, woraufhin das Lösungsmittel über eine Leitung 65 zu einem Wärmeaustauscher 66 gebracht wird, in welchem es mit Abdampf erhitzt wird, um die Temperatur des mit Wasser angereicherten Mischpolymerisats auf etwa 43° C zu bringen, woraufhin dieses mit Wasser angereicherte Mischpolymerisat in den Abscheidebehälter 16 gelangt.

Im Behälter 16 tritt die Phasentrennung ein; die untere Schicht 19 aus konzentrierter Mischpoylmerisat-Lösung gelangt über eine Leitung 21 und eine Pumpe 22 zum Wärmeaustauscher 64, wo diese Lösung auf 28,9° C abgekühlt wird, woraufhin die Lösung zu einem Wärmeaustauscher 67 gelangt, um die Lösung weiter auf etwa 24° C abzukühlen; dann gelangt die Lösung über die Leitung 14 in den Separator 60. Die obere Schicht 20 im Behälter 16 enthält Wasser, das im wesentlichen frei von Lösungsmittel ist; dieses gelangt über eine Leitung 33 und eine Pumpe 34 zum Wärmeaustauscher 64, wo seine Temperatur auf etwa 27,8° C herabgesetzt wird; von dort gelangt dieses Wasser zu einem Wärmeaustauscher 68, wo die Temperatur des Wassers weiter auf etwa 24° C herabgesetzt wird; von dort gelangt das Wasser zur Entnahmeleitung 26, wobei ein Teil dieses Wassers das Waschwasser für die Leitung 62 bildet.

Der Podbielniak-Separator 60 trennt die wasserreiche Mischpolymerisatlösung vom Salz sehr wirksam, und die konzentrierte Salzlösung mit einem Salzgehalt von bis zu 7% wird vom Separator 60 über die Ableitung 70 weggeleitet.

Fig. 6 zeigt eine andere Äusführungsforrn des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Systems, bei dem ein Lösungsmittel mit einer hohen kritischen Lösungstemperatur verwendet wird. Hier wird das durch die Leitung 10 zugeführte Salzwasser, beispielsweise Meerwasser mit einem Salzgehalt von 3,5% und einer Temperatur von 17,2^D C, über eine Pumpe 10/4 zum Wärmeaustauscher 11 geführt, wo die Temperatur des Salzwassers auf 25,6° C erhöht wird; das Salzwasser gelangt dann zu einem zweiten Wärmeaustauscher HA, wo seine Temperatur auf 39,5 ° C gebracht wird, woraufhin das Salzwasser zu einem dritten Wärmeaustauscher 11B geführt wird, der mit Abdampf arbeitet und die Temperatur des zugeführten Salzwassers weiter auf 47° C erhöht.

Vom Wärmeaustauscher 11B wird das Salzwasser auf die Eingangsseite eines - oben im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits beschriebenen - Podbielniak-Zentrifugalseparators 60 zusammen mit einem Lösungsmittel gebracht, das eine hochliegende kritische Lösungstemperatur hat und über die Leitung 62 zugeführt wird.

Das mit Wasser angereicherte Lösungsmittel verläßt den Separator .60 über die Leitung 63 mit einer Temperatur von 43° C und tritt durch die Wärmeaustauscher HA und 11 hindurch, wobei seine Temperatur nach und nach auf 29,4° C und 24,0° C gebracht wird, woraufhin es zum Abscheidebehälter 16 gelangt.

Von hier wird die obere Trinkwasserschicht 20 über die Leitung 33 abgezogen.

Die untere Schicht 19 aus magerem Lösungsmittel mit 40% Polymergehalt im Behälter 20 tritt durch die Leitung 22 zum Wärmeaustauscher 32, wo seine

JO Temperatur von 24° C auf 39° C erhöht wird, worauf hin es in die Leitung 63Λ gelangt, um sich mit dem in der Leitung 10 enthaltenen frisch zugeführten Salzwasser, das eine Temperatur von 47° C hat, zu vereinigen, so daß die in den Zentrifugalseparator 60 eintretende Mischung eine Temperatur von 43° C hat.

Der Separator 60 wird über die Leitung 62 mit einem Waschwasser versorgt, dessen Salzgehalt weniger als hundert Teile auf eine Million Teile Wasser beträgt; die Leitung 62 kommt von der oberen Schicht 20 des Behälters 16 und führt durch den Wärmeaustauscher 11/4, in welchem die Temperatur dieses Waschwassers von 24° C auf 39,5° C erhöht wird. Ein Teil der Mischung aus Lösungsmittel und Wasser aus dem Separator 60 gelangt über eine Leitung 63 B zum Wärmeaustauscher 32 und von dort mit einer auf 29,4° C herabgesetzten Temperatur zum Wärmeaustauscher 11.

Das Wasser mit erhöhtem Salzgehalt (7%) tritt aus

■jo dem Separator 60 über eine Leitung 70 mit einer Temperatur von 43 ° C aus und gelangt über den Wärmeaustauscher 32, in welchem seine Temperatur auf 27,8° C herabgesetzt wird, zum Wärmeaustauscher 68, in welchem es mit Wasser von 20° C auf eine Temperatur von 24° C gekühlt wird. Das Abfallprodukt gelangt dann zu einem Abscheidebehälter 16A, wo sich das noch in diesem Wasser mit erhöhtem Salzgehalt enthaltene Lösungsmittel in der unteren Schicht 19,4 absetzt; von dieser Schicht 19A gelangt dieses Lösungsmittel zur Leitung 22, während das Wasser mit hohem Salzgehalt in der oberen Schicht 20/4 über die Ableitung 70/4 weggeführt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser durch Verteilung des Wassers beziehungsweise Salzes auf zwei Lösungsmittelphasen mittels eines organischen Lösungsmittels, das mit Wasser eine Lösung mit einer höheren beziehungsweise einer niedrigeren kritischen Lösungsmitteltemperatur bildet,dadurch gekennzeichnet, daß man ein makromolekulares Lösungsmittel verwendet, das zugleich hydrophil und hydrophob ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen teilweise substituierten Zelluloseäther mit 0,15 bis 0,30 Äthergruppen je Glukoseeinheit verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mischpolymerisat mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 20000 verwendet, das aus mindestens zwei Monomeren besteht, von welchen das eine hydrophil, das andere hydrophob ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mischpolymerisat mit einem Molekulargewicht von 5000 bis 10000 verwendet.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Monomer Vinylalkohol, Maleinsäurediester des Propylenglykols und des Butylalkohols, Methacrylsäurepropylenglykolester, Methylvinyläther, Vinylpyrrolidon, Acrylamid, Äthylenimin oder Vinylcarbazol ist, und das hydrophobe Monomer 2-MethyI-2-propen-l-ol, Methylvinylketon, Maleinsäurediester des Propylenglykols und Octylalkohols, Methacrylsäuremethylester, Acrylnitril, Styrol oder ein Vinylpyridin ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat mit einner niedrigeren kritischen Lösungstemperatur aus Vinylpyrrolidon, Acrylamid, Äthylenimin, Hexamethylenimin, Vinylcarbazol als einem hydrophilen Monomer und aus Vinylpyridin als einem hydrophoben Monomer besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat aus 50 Gew.Teilen Vinylpyrrolidon und 50 Gew.Teilen Vinylpyridin besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischpolymerisat mit einer oberen kritischen Lösungsmitteltemperatur aus 30 Gew.Teilen Vinylalkohol und 70 Gew.Teilen Methylvinylketon besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischpolymerisat mit einer oberen kritischen Lösungstemperatur aus 50 Gew.Teilen Maleinsäurediester des Propylenglykols und Butylalkohols und 50 Gew.Teilen Maleinsäurediester des Propylenglykols und Octylalkohols besteht.