DE1642932C3 - Mehrstufige Destillationsanlage, insbesondere zur Umwandlung von Meerwasser in Trinkwasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Destillationsanlage zur Umwandlung von Salzwasser und insbesondere von Meerwasser in Trinkwasser, mit einer Mehrzahl miteinander verbundener, horizontaler Destillationskolonnen, die jeweils mehrere, hintereinanderliegende Stufen aufweisen, die jweils durch quer zur Kolonnenlängsachse angeordnete, am Umfang mit dem Kolonnenmantel verbundene Trennwände voneinander getrennt sind.

Bekanntlich sind solche Destillationsanlagen zur Umwandlung großer Mengen von Salzwasser in Trinkwasser sehr großräumig und der Zusammenbau der einzelnen Kolonnen muß deshalb auf dem Anlagegelände ausgeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung der komplexen und relativ verwickelt gestalteten inneren Teile der Destillationskolonnen am besten im Werk unter Betriebsüberwachung und mit Hilfe bestimmter, dort verfügbarer wi Bearbeitungsvorrichtungen erfolgt. So führen beispielsweise unsauber ausgeführte Schweißarbeiten an Teilen, wie Kondensatorrohren, Rohrböden unJ innen liegenden Prallblechen zum Verziehen und anderen Schäden und verursachen als Folge davon mangelnde innere < Fesligkeil und verschlechterten Wärmeübergang. Auch lassen ·^; :h die schwierig auszuführenden .Schweißarbeiten am besten im Werk durchführen. Aus Transportgründen können jedoch die einzelnen Kolonnen nicht werksseitig miteinander verbunden werden, sondern sie müssen in Einzeiteilen zum An.lagegelinde transportiert werden. So besteht beispielsweise eine wirtschaftliche Anlage für den Durchsatz von 190 000 m³/Tag aus acht einzelnen Einheiten, von denen jede 23 m lang und etwa 30 m breit ist

Bei einer bekannten Destillationsanlage der eingangs erwähnten Art (vergleiche US-PS 29 34 477) bildet die gesamte Destillationsanlage eine Einheit Die einzelnen Destillationskolonnen sind einfach nebeneinander angeordnet, wobei sie gemeinsame Trennwände aufweisen. Eine Vorfabrikation einzelner kompletter Destillationskolonnen im Werk ist deshalb nur teilweise möglich und der Zusammenbau dieser teilweise vorgefertigten Destillationskolonnen erfordert am Aufstellungsort ganz erhebliche Montagearbeiten. Anschlußmittel, welche eine erleichterte Verbindung von mehreren, nebeneinander angeordneten Destillationskolonnen zu einer Großanlage ermöglichen, sind nicht vorgesehen.

Weiterhin ist eine Destillationskolonne bekannt (vergleiche US-PS 31 92 131), die einen !eichten Einbau der Innenteile sowie einen leichten Austausch der einzelnen Stufen ermöglicht Bei dieser bekannten Destillationsanlage sind jedoch ebenfalls keine Anschlußmittel gezeigt, die eine erleichterte Verbindung von jeweils zwei benachbarten Destillationskolonnen ermöglichen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer mehrstufigen Destillationsanlage, insbesondere zur Umwandlung von Meerwasser in Trinkwasser, der eingangs erwähnten Art Anschlußmittel auszubilden, die bei einer Montage einer Großanlage eine erleichterte Verbindung von jeweils zwei benachbarten Destillationskolonnen ermöglichen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß jeweils am Mantel der baukastenartig ausgebildeten horizontalen Destillationskolonne eine seitliche Öffnung vorgesenen ist, durch die die quer zur Kolonnenlängsachse angeordnete Trennwand soweit nach außen hin verlängert ist, daß ihre mit der Umfangskante der Mantelöffnup.g in einer Ebene liegende vertikale Kante sowie die Umfangskante der Mantelöffnung beim Zusammenfügen der gleichartig ausgeführten Kolonnen bei der Montage der Anlage jeweils ar. der entsprechenden Trennwandkante und Mantelöffnungs-Umfangskante des benachbarten Bauteils anliegen.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, den Zusammenbau einer Großanlage, bei der die entsprechenden Destillationsstufen benachbarter Behälter miteinander in Verbindung stehen und somit eine einzige große Stufe bilden, wesentlich leichter als bisher durchzuführen. Die verwickelten inneren Teile der Destillationskolonnen können werksseitig und unter Betriebskontrolle hergestellt werden. Am Aufstellungsort sind dann jeweils die Umfangskanten der Mantelöffnungen durch eine Schweißnaht oder dgl. miteinander zu verbinden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß jeweils in der Nähe der Trennwände der Destillationskolonne in der Mantelöffnung für jede Dcslillalionsstufe mindestens ein Profilträger mit sich nach außen erstreckenden Flanschen vorgesehen is deren Kanten in einer Fbene mit den Kanten eines an der Umfangskante der Mantelöffnung vorgesehenen Flansches und der Trennwände liegen, wobei die Profilträger sowie die Flansche mit den entsprechenden

Teilen einer benachbarten, gleichartig ausgebildeten Destillationskolonne verbindbar sind. Diese Profilträger vei-steifen die einzelnen Destillationskolonnen sowohl beim Transport als auch nach der Aufstellung und erleichtern außerdem die gute und dauerhafte Verbindung zwischen zwei benachbarten Destiilationskolonnen.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Destillationsanlage in folgendem näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Salzwasseraufbereitungsanlage;

F i g. 2a eine Seitenansicht, teilweise längs der Linie 2-2 der F i g. 1 aufgebrechen;

F i g. 2b eine Seitenansicht, teilweise längs der Linie 2-2 der F i g. 1 aufgebrochen, als Fortsetzung der F ig. 2a;

Fig.3 einen Teilquerschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1;

F i g. 4 eine Draufsicht längs der Linie 4-4 der F i g. 2a;

Fig.5 eine perspektivische Teilansicht, teilweise aufgeschnitten, zur Wiedergabe der inneren Einzelheiten der aneinanderstoßenden Bauelemente einer erfindungsgemäßen Destillationsanlage.

In F i g. 1 ist mit 10 eine Destillationskolonne einer mehrstufigen Salzwasserdestillationsanlage bezeichnet, die aus neun einzelnen Destillationskolonnen 10 besteht Jede Destillationskolonne weist einen Mantel 14 mit Stirnwand 16, Bodenwand 20, Decke 22 und Seitenwänden 24 auf. Wie aus den F i g. 2a und 2b ersichtlich, ist die Destillationskolonne 10 innen in eine Reihe von Stufen 26 aufgeteilt, die durch senkrechte, im Abstand voneinander angeordnete Trennwände 28 begrenzt sind. Die Trennwände 28 weisen öffnungen 29 auf, deren Zweck später noch erläutert werden wird.

Nach den Fig.4 und 5 erstreckt sich ein Paar von parallelen, im Abstand zueinander angebrachten senkrechten Längswänden 30 längs der Kolonne 10 und durchdringt die einzelnen Trennwände 28. Die Unterkanten der Längswände 30 verlaufen im Abstand von der Bodenwand 20 der Kolonne 10. Ein Paar von Längswänden 32, deren Unterka.-iiun ebenfalls im Abstand von der Bodenwand 20 verlaufen, sind an gegenüberliegenden Seiten der Kolonne 10 im Abstand von dem Mantel 14 angeordnet. Die einander entsprechenden oberen Kanten der Längswände 30 und 32 liegen im allgemeinen in einer Ebene.

Die Längswände 30 und 32 sind durch ansteigende Bodenbleche 34 verbunden. Nach den F i g. 2a, 2b und 4 sind die ansteigenden Bodenbleche 34 an der Vorderkante mit einer ersten Trennwand 28 etwas unterhalb der Oberkanten der Längswände 30 und 32 verbunden. Hinten sind die ansteigenden Bodenbleche 34 mit ihrer Hinterkante mit einer zweiten Trennwand 28 in Höhe der Unterkanten der Längswände 30 und 32 verbunden. Die öffnungen liegen zwischen den Längswänden 30 und 32 und oberhalb der ansteigenden Bodenbleche 34.

An den Seitenwänden sind gebogene Prallbleche 36 derart befestigt, daß sie sich über die Zwischenräume zwischen den Längswänden 32 und dem Mantel 14 legen. Die Prallbleche 38 sind über dem Zwischenraum, der von den beiden Längswänden 30 eingeschlossen wird, angebracht.

Eine Sanimelrinne 40 erstreckt sich in Längsrichtung der Kolonne 10 oberhalb der Prallbleche 36 und 38 und durchdringt die einzelnen Trennwände. Labyrinthdichlungen 42, von denen eine z. B. in Fi g. 2a zu sehen ist, stellen eine Verbindung zwischen den Segmenten der Sammelrinne 40 in benachbarten Stufen her. Rohrboden 44, welche in Abständen quer zur Längsrichtung der Sammelrinne 40 und über ihr angebracht sind, bilden die Stützen für Kondensatorrohre 46. Die Kondensatorrohre 46 erstrecken sich über die ganze Länge der Kolonne 10. Ein Wasserbehälter 47 ist außen an jeder der Stirnwände 16 befestigt und steht mit den Kondensatorrohren 46 in Verbindung.
Zur Destillation von Salzwasser muß jede Stufe 26 auf

ίο einem niedrigeren Druck als das vorhergehende Abteil gehalten werden. Demgemäß ist die in F i g. 2a am weitesten links liegende Stufe die mit dem höchsten Druck. Sie stellt die erste Destillationsstufe dar. Obwohl der Druck in der ersten Destillationsstufe höher ist als der in der nächstfolgenden, muß er doch bekanntlich etwas unter dem Atmosphärendruck liegen.

Das zu destillierende Salzwasser wird durch den Einfüllstutzen auf der linken Seite von F i g. 2a in die erste Destillationsstufe eingefüllt Es muß selbstverständlich vor dem Einfüllen auf eine Temperatur erhitzt worden sein, die über der dem Druck in der ersten Destillationsstufe entsprechenden Siedetemperatur liegt Daher verdampft nach dem Eintritt in die erste Destillationsstufe ein Teil des Salzwassers schlagartig.

Dieser Dampf steigt in den Zwischenräumen zwischen den Längswänden 30 und den Längswänden 32 sowie dem Mantel 14 auf. Mit dem aufsteigenden Dampf mitgerissene Flüssigkeitsteilchen werden zum Teil niedergeschlagen, wenn der Dampf mit den gebogenen Prallblechen 36 und 38 in Berührung kommt Die auf diese Weise ausgeschiedene Flüssigkeit tropft auf die Oberseite der ansteigenden Bodenfläche 34 und fließt, der Schwerkraft folgend, durch die Öffnungen 29 in die nächste Destillationsstufe. Der Dampf steigt weiter und passiert den Entfeuchter 48. Hier wird weitere mitgerissene Flüssigkeit abgeschieden. Schließlich kommt der gutgetrocknete Dampf mit den Kondensatorrohren 46 in Berührung und schlägt sich dort als Flüssigkeit nieder. Dieses Kondensat ist weitgehenti frei von Verunreinigungen durch Salz. Das Kondensat fließt dann über die Dichtungen 42 in die nächste Destillationsstufe 26. Die Dichtung 42 ermöglicht die Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Destillationsstufen, und die Weiterförderung des Kondensats durch diese Druckdifferenz. Ein Teil der durch die öffnungen 29 fließenden Flüssigkeit verdampft schlagartig, weil sie dem niedrigeren Druck der nächsten Destillationsstufe ausgesetzt wird, und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich. Auf diese

>o Weise vermehrt jede nachfolgende Destillationsstufe das in der Sammelrinne fließende Kondensat

In den Kondensatorrohren 46 fließt ein Kühlmittel, das auch frisches Salzwasser sein kann. Dieses Kühlmittel tritt in den Wasserbehälter 47 auf der rechten Seite der Fig.2b ein und tritt aus einem ähnlichen Wasserbehälter auf der linken Seite nach Fig.2a aus. Das Kühlmittel kühlt den Dampf und absorbiert die Verdampfungswärme, wobei der Dampf kondensiert. Es hat sich als wirtschaftlicher erwiesen,

ι·¹· das Kühlmittel aus den Kondensatorrohren 46 der ersten Destillationsstufe weiter zu erhitzen und es dann durch den Einfüllstutzen 50 in die erste Destillationsstufe einzuleiten. Auf diese V» eise wird die- Verdampfvngswärme des Dampfes ausgenützt, tun die zu veiüampfende Flüssigkeit vorzuheizen, voduTh wesentliche Brennstoffersparnisse erzielt werden können. Unverdarnpfte Flüssigkeit wird in Form üochkc;izen;rierter Sole durch den Stutzen 52 n_QJ ; i e. 2b aus dem System

ausgeschieden und kann abgelassen werden.

Selbstverständlich ist die beschriebene Anlage nur ein Beispiel für die Anwendbarkeit des Erfindungsprinzips.

In den F i g. 3,4 und 5 ist eine Destillationskolonne 10 besondeTr Ausgestaltung gemäß der Erfindung wiedergegeben. Im Mantel 14 befinden sich seitliche Offnungen 54, welche von einer Umfangskante 68 begrenzt sind, die einen sich nach außen erstreckenden Flansch 56 aufweist. Ferner erstrecken sich die Trennwände 28, wie aus Fig. 5 ersichtlich, durch die ι ο Mantelöffnungen 54 und enden in vertikalen Kanten 31, die in einer Ebene mit der Umfangskante 68 bzw. mit den äußeren Kanten des Flansches 56 liegen. Die Kante 31 der Trennwand 28 wird durch einen Profilträger 58 verstärkt. Der Profilträger 58 weist sich nach außen erstreckende Flansche 59 auf, die in einer Ebene mit dem Flansch 56 und der Kante 31 der Trennwand 28 liegen. In der Mantelöffnung 54 ist mindestens ein Profilträger 60 angeordnet, der sich nach außen erstreckende Flansche 62 aufweist, die in einer Ebene mit den Flanschen 56 und 59 und den Kanten 31 der Trennwände 28 liegen. Die Kolonne 10 ist ferner mit in Abständen angeordneten senkrechten Stützen 64 versehen, welche in Betonfundamenten 66 befestigt sind.

Nach den F i g. 1 bis 5 sind die Destillationskolonnen 10, deren genaue Zahl durch die gewünschte Kapazität der Anlage bestimmt ist, nebeneinander angeordnet, wobei die einander entsprechenden, sich nach außen erstreckenden Flansche aufeinanderstoßen. Eine Ver- w bindung — z. B. eine Schweißnaht o. dgl. — verbindet benachbarte Destillationsstufen.

Die Verbindung ist selbstverständlich auch an den Flansche η 56, 59 und 62 und an den Kanten 3 J ü
Trennwände 28 vorhanden So stehen, wie man am besten aus Fig. 3 erkennt, die entsprechenden Destillationsstufen benachbarter Kolonnen 10 miteinander in Verbindung und bilden eine einzige große Stufe. Die Mantelöffnungeii 54 der Destiiiationskoionnen 10 können auf jede gebräuchliche Weise geschlossen werden, beispielsweise durch das gebogene Blech nach den Fig. i und5.

Die Erfindung gestattet somit auch den Aufbau von üestillationsanlagen extremer Größe in einfacher Weise. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Herstellung der verwickelten inneren Teile im Werk und unter Betriebskontrolle. Dort kann z. B. das Schweißen der Rohrboden 44 und der Kondensatorrohre 46 erledigt werden. Dann werden die baukastenartig ausgebildeten Destillationskolonnen 10 als transportfähige Einheiten auf das Anlagegelände transportiert und auf den Fundamenten 66 so angeordnet, daß die äußeren Umfangskanten 68 der einander entsprechenden Mantelöffnungen 54 fluchtend aufeinanderstoßen. Darauf kann eine feste Verbindung, z. B. eine Schweißnaht, zwischen den Umfangskanten hergestellt werden. Die äußeren Rohranschlüsse und Regelorgane können installiert werden, nachdem die Kolonnen 10 aufgestellt sind. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht die einzige erforderliche Schweißarbeit der Außenmontage im Schweißen der verschiedenen Stumpfnähte. Hierbei handelt es sich jedoch um relativ schwere Teile, die sich beim Schweißen im allgemeinen nicht verwerfen. Weiterhin sind die Schweißnähte bei der Außenmontage gut zugänglich, und die Schweißarbeiten können daher leicht ausgeführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Destillationsanlage zur Umwandlung von Salzwasser und insbesondere von Meerwasser in Trinkwasser, mit einer Vielzahl miteinander verbundener, horizontaler Destillationskolonnen, die jeweils mehrere, hintereinander liegende Stufen aufweisen, die jeweils durch quer zur Kolonnenlängsachse angeordnete, am Umfang mit dem Kolonnenmantel verbundene Trennwände voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils am Mantel (14) der baukastenartig ausgebildeten horizontalen Destillationskolonne (12) eine seitliche Öffnung (54) vorgesehen ist, durch die die quer zur Kolonnenlängsachse angeordnete Trennwand (28) so weit nach außen hin verlängert ist, daß ihre mit der Umfangskante (68) der Mantelöffnung (54) in einer Ebene liegende vertikale Kante (31) sowie die Umfangskante (68) der Mantelöffnung (54) beim Zusammenfügen der gleichartig ausgeführten Kolonnen bei der Montage der Anlage jeweils an der entsprechenden Trennwandkante und Mantelöffnungs-Umfangskante des benachbarten Bauteils anliegen.

2. Destillationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in der Nähe der Trennwände (28) der Destillationskolonne (12) in der Mantelöffnung (54) für jede Destillationsstufe (26) mindestens ein Profilträger (58, 60) mit sich nach außen erstreckenden Flanschen (59, 62) vorgesehen ist, deren Kanten in einer Ebene mit den Kanten eines an der Umfangskante der Mantelöffnung (54) vorgesehenen Flansches (56) und der Trennwände (28) liegen, wobei die Profilträger (58, 60) sowie die Flansche (58) mit den entsprechenden Teilen einer benachbarten, gleichartig ausgebildeten Destillationskolonne verbindbar sind.