DE1519649A1

DE1519649A1 - Destillationsverfahren zur Gewinnung von reinen Fluessigkeiten aus salz- und/oder haertebildnerhaltigen Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1519649A1
Application number: DE19661519649
Authority: DE
Inventors: Fritz Jakob
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1966-08-22
Filing date: 1966-08-22
Publication date: 1970-02-26
Also published as: IL28086A; US3477918A

Description

1519649 LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(H 536 c) H CG/045

K/bd

Ke/bd

16.August 1966

Destillationsverfahren zur Gewinnung von reinen Flüssigkeiten aus salz- und/oder härtebildnerhaltlgen Flüssigkeiten

Destillationsverfahren sind in der vielfältigsten Weise bereits beschrieben worden und in Anwendung. Zum Zwecke der Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser sind vor allem zwei dieser Verfahren bekannt geworden, die Entspannungsverdampfung (flash-Verfahren) und die Brüdenverdichtung. Diese Verfahren werden gewöhnlich bei Drücken zwischen 4 und 0,1 ata betrieben. Es ist auch noch ein anderes Verfahren, nämlich der sogenannte "critical pressure process" bekannt, bei dem zum Zweck der Meerwasserentsalzung Drücke am oder über dem kritischen Druck des Wassers Verwendung finden. Dieses Verfahren kann allerdings kaum als

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Destillationsverfahren angesprochen werden. Der Trenneffekt beruht hierbei auf einem beim kritischen Druck und weit..oberhalb der kritischen Temperatur auftretenden Phänomen. Alle bisher bekannten Destillationsverfahren haben jedoch den Nachteil, daß das mit ihnen aus Meerwasser gewonnene Süßwasser viel zu teuer ist, um allgemein, z.B. für Bewässerungszwecke, verwendbar zu sein.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, das bekannte Destillationsverfahren der Brüdenverdichtung so abzuändern, daß mit ihm Süßwasser aus Meerv/asser unter wesentlich günstigeren Bedingungen als bisher gewonnen werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verfahren bei Drücken zwischen 80 bis 200 ata durchgeführt wird.

Verfahrenstechnische Berechnungen haben ergeben, daß bei dieser neuartigen Verfahrensweise sowohl der Energiebedarf, als auch die zu verarbeitende Meerwassermenge erheblich geringer sind als bei der bekannten Betriebsweise. Das neuartige Verfahren läßt sich vorteilhaft auch bei der bekannten mehrstufigen Arbeitsweise anwenden. In diesem Pail braucht der Brüdenverdichter bei einer η-stufigen Anlage nur 1/n der erzeugten Süßwassermenge als Dampf zu verdichten. Das benötigte Verdichtungsverhältnis ist allerdings entsprechend höher.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er-

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geben sich aus der Beschreibung- im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung sind:

Figur 1 ein Schaubild, das die pro Tonne aus Meerwasser erzeugten Süßwassers aufgewendete Leistung in Abhängigkeit von dem Durchsatz der Anlage bei verschiedenen Betriebsdrücken zeigt und

Figur 2 eineschematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser.

Dem Diagramm in Figur 1 ist zu entnehmen, daß der spezifische Energiebedarf bei konstantem Betriebsdruck zunächst absinkt und nach Erreichen eines Minimalwertes wieder ansteigt. Je höher der Druck ist, um so tiefer liegt das Minimum. Verbindet man die Minima, so ergibt sich ein neuer Kurvenzug, der bei etwa 7*5 kWh/t Süßwasser einen etwa horizontalen Verlauf nimmt. Das Minimum der 16O ata-Kurve liegt bereits sehr nahe an diesem Wert. Der Druck übt Jedoch nicht nur einen günstigen Einfluß auf die Lage des Minimums aus, sondern verflacht es auch immer mehr. So liegt z.B. das Minimum der 16O ata-Kurve bei einem Verhältnis von Durchsatz zu Produkt von 1,5· Man kann diesen Wert aber auch auf 1*3.5 vermindern, ohne einen wesentlichen Energiemehrbedarf in Kauf nehmen zu müssen, und damit die Ausbeute von 2/5 auf ^>/k des Einsatzes steigern. Dies allein bedeutet bereits gegenüber

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den bisherigen Verfahren, die mit etwa 10 bis 50 % Ausbeute arbeiten,- einen erheblichen Fortschritt.

Für das in Figur 2 dargestellte Verfahrensschema ist wegen des besseren Verständnisses ein einstufiges Verfahren gewählt worden. Aus dem Salzwasserbrunnen 1 wird von der Hochdruckpumpe 2 gefiltertes Meerwasser angesaugt und auf den Verfahrensdruck gebracht, der erfindungsgemäß zwischen 80 und 200 ata liegt. Das Meerwasser gelangt von dort zu dem Wärmeaustauscher 5* indem es bis etwa auf Siedetemperatur erhitzt wird. In dem anschließenden Kondensator-Verdampfer 6 wird es teilverdampft. Das FlUssigkeits-Dampfgemisch gelangt nunmehr in den Abscheider 8, wo sich der Dampf von der an Salz angereicherten Restsole trennt. Die Sole strömt durch den iarmeaustauseher 5 zurück, wobei sie den größten Teil ihres Wärmeinhalts an das Meerwasser abgibt. Nachdem Sie auf etwa Umgebungsfemperatur abgekühlt ist, wird sie in der Turbine 12 arbeitleistend entspannt und durch die Leitung 2 an geeigneter Stelle in das Meer zurückgeführt. Der aus dem Abscheider 8 abziehende Dampf wird vom Brüdenverdichter 14 angesaugt und auf einen Druck gebracht, bei dem die Siedetemperatur des reinen Wassers um eine zur Durchführung des Wärmeaustausches ausreichende Temperaturdifferenz höher ist als die des Salzwassers. Das sich ergebende Druckverhältnis beträgt ca. 1,1. Die Kondensation des verdichteten

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Dampfes im Kondensator-Verdampfer 6 bewirkt durch die Kondensationswärme die Verdampfung des Salzwassers auf der Verdampferseite. Das durch die Kondensation entstandene Süßwasser strömt anschließend ebenfalls durch den Wärmeaustauscher 5* den es, auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt,verläßt. Das Süßwasser wird anschließend auf den Druck des Vorratsbehälter 4 in der Turbine 13 arbeitleistend entspannt und über die Leitung 5 in das Verbrauchernetz eingespeist.

Da die über den Brüdenverdiohtei· 14 in das System eingeführte Leistung nicht die durch den unvollkommenen Wärmeaustausch und trotz Isolierung auftretenden Wärmeverluste ersetzen kann, wird ein Teil des Kondensats hinter dem Kondensator-Verdampfer 6 abgezweigt, in dem Verdampfer 7 durch Zufuhr von Fremdwärme verdampf t und in den Kondensator-Verdampfer 6 zurückgeführt. Da außerdem das zu verarbeitende Meerwasser immer eine gewisse Menge glöster Gase enthält, die in den Dampf gelangen, muß die Kondensatorseite des Kondensator-Verdampfers 6 eine Abzugsmöglichkeit für diese Gase besitzen. Hierfür dient die Leitung

Da Meerwasser sehr reich an Härtebildnern 1st, entstehen bei seiner Anwärmung und Verdampfung Verkrustungen, die den Wärmeaustausch verschlechtern und schließlich gänzlich unterbinden. Zur Verhinderung dieser Krustenbildung sind verschiedene Maßnahmen bekannt. So wird beispielsweise in dem dargestellten

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Verfahrensbeispiel aus dem Behälter 9 in das Meerwasser über die Dosierpumpe 10 kontinuierlich eine Chemikalienlösung eingespeist, die einen lockeren, mit der Flüssigkeitsströmung raitwandernden Niederschlag auf den Heizflächen der Wärmeaustauscher bewirkt.

Bei größeren Anlagen ist es zeckmässig, den Wärmeaustausch in zwei parallelen Wegen, und zwar Meerwasser/Sole und Meerwasser/Süßwasser durchzuführen und in mehrere hintereinander liegende Abschnitte aufzuteilen. Dabei hat eich als vorteilhaft erwiesen, nach jedem Abschnitt die Sole bzw. das Süßwasser arbeitleistend auf einen Druck zu entspannen, bei dem das Sieden der Flüssigkeit gerade noch vermieden wird. Die Expansionsarbeit jedes Abschnittes wird vorteilhafterweise in einem Pumpen-Turbinenaggregat zur Drucksteigerung des Meerwassers genützt. Auf diese Weise verteilt sich die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Siededruok in allen Flüssigkeitsströmen über die gesamte Wärmeaustauscherkette, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vergrößert wird.

Das zur möglichst energiesparenden Druckumwandlung dienende Pumpen-Turbinen-System kann selbstverständlich durch jedes andere Druckwandlersystem ersetzt werden. Da die Pumpenarbeit einer Flüssigkeitspumpe praktisch nur aus Förderarbeit besteht und keine Verdichtungsarbeit zu leisten ist, kann es

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bei kleineren Anlagen zweckmässig sein, dia Flüssigkeiten sich gegenseitig verdrängen zu lassen. Sie müssen lediglich durch einen beweglichen Kolben, eine Membrane oder nicht mischbare Flüssigkeit daran gehindert werden, sich miteinander zu vermischen. Die verdrängende Flüssigkeit muß einen geringfügig höheren Brück als die zu verdrängende haben. Diese Druckdifferenz 1st in dem System Meerwasser/Süßwasser durch den BrUdenverdienter gegeben. Im System Meerwasser/Sole kann sie mit Hilfe einer Soiepumpe leicht erzeugt werden.

6 Patentansprüche
1 Zeichnung

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Claims

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT (H πβ ο) ~ H GG/045 "<Γ- Ke/bd 16. August 1966 Patentansprüche

1. Destillationsverfahren zur Gewinnung von reinen Flüssigkeiten aus salz- und/oder härtebildnerhaltigen Flüssigkeiten nach dem System der Brüdenverdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei Drücken zwischen 80 und 200 ata durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckumwandlung innerhalb der einzelnen Flüssigkeitsströme ein Pumpen-Turbinen-System verwendet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckumwandlung innerhalb der einzelnen Flüssigkeitsströme deren praktisch vollkommene gegenseitige Verdrängungsfähigkeit ausgenutzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch auf mindestens zwei parallelen Wärmeübertragungswegen Meerwasser/Sole und Meerwasser/ Süßwasser erfolgt.

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5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch zwischen Neerwasser/Sole und Meerwasser/Süßwasser auf mehrere hintereinander liegende Abschnitte aufgeteilt ist, zwischen denen die Sole bzw. das Süßwasser arbeitleistend auf einen Druck entspannt wird, bei dem das Sieden der Flüssigkeit gerade noch vermieden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise anfallende Entspannungsarbeit von Sole, und Süßwasser zur stufenweisen Drucksteigerung des Meerwassers benutzt wird.

ORIGINAL INSPECTED

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