DE1769148A1 - Verfahren zur Zerlegung einer Loesung in Destillat und Konzentrat - Google Patents

Description

• Verfahren zur Zerlegung einer Lösung In Destillat und Konzentrat

  Üle vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung

  einor Lösung In Destillat und Konzentrat durch Entapannungever-

  dampfung und Verdampfung mit Brüdenkomprossion, Das erfindungs-

  gemäße Verfahren Ist inebezondere zur Erzeugung von Trink- oder

  Wuchwaauer aus Meer- oder Brakwasser geeignet.

  Bai den bektainten Dastillationz- bzw. Eindampfanlagen ist In den

  meisten Pällen die maximale Temperatur und die Verweilzeit der

  Plünsigkeit In den Eindampfanlagen begrenzt# da sonat die Gefbhr

  von Krusterbildungen auf den Heizflächen oder der thermlochen

  Schädigung der Plüssigkeiten auftritt.

  Ablagen, die nach den arbeitens rerden mit

  Daiapf talt einen Druck zwischen 0 und 10 atü beheizt. bei Erößeren

  Anlagen wird der Hochdruckdampf entspannt und zur Erzeugung von

  mechaniecher Energie verwendet. Die mechanische Energie kann zum

  Antrieb der Pumpen oder zur Erzagung von Elektrizität verwendet

  werdeng die dann ins Netz abgegeben wird, Sind heine Blektrizitäto-

  verbraucher vorhanden# so kann nicht die gesamto mechaninehe Energie

  verwendet werden. In diesen knlagen iat die Verwellzeit der Flüa-

  vigkait bei hohen Temperaturen nehr kurz und Werdem tritt keine

  Verdampfung auf den BuitI1Rchen auf. Somit können diese Anlagen

  bei verhältnismäßig hohen Temperaturen und hohen Konzentrutionwa

  arbeiten. Bei Beswanner ist die aaximale erreichba» Temperatur

  a. 3. oal 1200 0 bei einem Kontentrationoverbutnie den See-

  wunsere von 2 t 1. Bei dienen VerhUtnionen let nicht mit einer

  Verkruntung zu rechnen.

  Bei Anlagen mit ffldenk»Vreeolont bei denen die Bei$kÖrPOr nach

  den Palltilaprinzig oder mit arbeit«q eind,dto,

  Verhältnione nicht so gUnatig. Heizkörper# die nach den Fall-

  filzprinzip arbeiteng sind empfindlich gegen KruntenbIldung) da

  Innerhalb der Heizkörper eine Verdampfung auftritto Bei Ileis-

  körpern, die mit Uangaumwälzung ausgerüstet sind, erfolgt keine

  Vordampfung auf den Reizflächenp datUr ist jedoch eine lange Ver-

  weilzeit im Heizkörper erforderlich. Konzentriert man a. B. Meer-

  waaaer und wird eine Konzentration von 2 s 1 eingehalten, so muß

  mim schon bei Temp4raturen von 100 0 0 mit Krunteabildungen roch-

  nen. Bei der Eindampfung mit Drüdenkomprenaton Ict eine hohe Tem-

  peratur zweckmäßig. Bei niedrigen Temperaturen ist nämlich der

  Dampfdruck den Brüdenng der Im BrUdenkompresnor komprimiert werden

  zußg niedrig und nomit das Dampfvoluman sehr groß. Die Inveeti-

  tionskoaten für den BrUdenkomprosnor sind dann prohlbitiv. FUr

  die Vorwärmunr, den Speigewassern kam dle Wärme verwendet werdeng

  dio bei der Kompression entatanden int. Diese Wärmemenge ist je-

  doch verhältnismäßig klein# vom'dan Komprensionsverhältnie nied-

  rig Sowählt wird, um die Energlekonten In tragbaren grenzen zu

  halten. Zur Aufheizung den Spolaawassern wird daher zumeist die

  Wärme den Destillates und den Konzentrates verwendet. Der Tempo-

  raturunterschied zwiechen den aufzuwärmenden Speinewanner und

  den abzukUhlenden Flüaeigkeiten liegt dabei zwischen 5 und 100 0.

  Wärmeauetauscher, die mit solch niedrigen Tomperaturgefällen ar--,

  beiteng sind aehr aufwendig#

  Es wurde schon veraucht, die Entapa=Ungsverdampfung mit einer

  Destillationaanlage mit BrUdenkompeseion zu kombinieren. Da je-

  dib 'f*rkmatuggomfälligkeit beider Verfahren verschieden

  bist# blieb diene Kombinatiozk ohne Erfolg. Man hat das Konzentrat#

  du die ]Cntapammmgavordampfung nit 120 0 0 und einem Konzentra-

  tionsverhältnie von 2 t 1 verläßtg In eine Deatillationeanlage

  xit BrUdenkompreseion geleitet. Wegen der hohen Kontentrations-

  verkrustete jedoch die Anlage tRit BrUdenkompreaeion sehr schnell*

  Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist eng, diese Nachteile zu

  vermeiden. Die Erfindunr, betrifft ein Verftütren zür Zerlegung

  einer Lösung$, Inebeaondere von Meer- oder Brakwasserg in Destil-

  lat und Konzentrat durch Entspannungaverdampfung und Verdampfung

  mit Brüdenkompreseiong wobei eine Yorwärmung &#r der Verdampfwie

  mit BrUdenkomprevolon zugefUhrten Lösung erfolgt. Das erfindungs-

  gemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet# daß die zu mer2(%rende

  Uaung In Kondennationn- und *ilärmeritekgewizinungutell einer l-:iit..i

  opannungsverdampferanlage vorgewärmt und du= durch Vordt,mpfunn

  xit BrUdenkomprossion vorkonsentriertl, wobei das Vorkonzentrat

  mit einem durch die Entiipam=f"averdampfer.-,mla£;e ur.gewUsten

  Konzentrat goniecht und die Xlechung erhitzt imd in der Entspan-

  nungavordampferanlage unter Bildung von Dentillat eutepptunt und

  dabei abgektihlt und konzentriert wird und daß ein Teil den Kon-

  zentrate aus den Kreislauf abgezweigt und der andere Teil des

  Konzentrate lit WärmerlIckgewirmungstell dor

  feranlage wieder aufgewärmt wird. Das bei der Verdampfung durch

  ffldenkomprausiort anfallende Destillat wird dabei 4urch Entepf-m--

  nung abgekühlt =A mit den bei der Eutopaimung anfallenden De-

  etzillat vereinigt. Dan bei der Verd.-npfung mit Brildemkoorron-

  sion anfallende Yorkonzentrat wird mit dem im

  nungstell der Entspannungsverdampferanlage aufgewärmten Krein-

  laufkonzentrat gemischt. Zweckmäßigerweine wird die zu zerlegende

  Lösung nach ihrer Vorerwärmung im Kondensationsteil der Entspan-

  nungsverdampferanlage entgaat. Die im XonAeneutions- und Wärme-

  rückgewinnungsteil der Entepannungsverdampferanlage vorgewärmte

  zu zerlegende Löaung wird in einer Verdampferanlage mit Brüden-

  kompreasion bei zulässigen Temperaturen vorkonzentriert.

  Das erfindungsgemäße Verfahreng bei dem in den Kondeneations-

  und Wärmerückgewinnungsteil, die zu zerlegende Lösung getrennt

  von den Ereinlaufkonzentrat aufgewärmt wird, hat. u. a. den Vor-

  teilt daß es ohne Übereabußproduktion an elektrischem Strom ar-

  beiten kann. Die Abgabe von elektriechen Strom an das Netz Ist

  normalerweise mit Schwierigkeiten verbunden, da die Destilla-

  tionsanlage kontinuierlich arbeitet und ständig Strom ins Netz

  abgibt. Der Stromverbrauch ist dagegen Sobwankungen unterworfen.

  Mai dem erfindungegemäßen Verfahren besteht jedoeb auch die Mög-#

  liehkeitg den Anlagenteil mit Brüdenkompresuion teitweine abzu-

  schalten und dann während dea erhöhten Strombedarte elektriache

  Energie ins Netz abzugeben. Vermindert sich der Strombedarf im

  elektrischen Netzt na wird der Anlagenteil mIt BrüdWompression

  wieder in Betrieb geno:cmen und die Anlag* arbeitet wieder In sich

  Anhand der Pigur wird dan erfindungsgemäße Verfahren weiter er-

  läutert.

  Die Figur zeigt ein Fließachema einer Anlage zur Zurch-führung

  den erfindungegemäßen Verfahrene.

  Die Anlage besteht im wesentliahen aus einer Entapannungsverdamp

  P-

  feranlage, die von den Kondensationsteil 3, den Wärmerückgewinn-

  nung3teil 12 und den Haupterhitzer 20 gebildet wirde und einer

  Verdampferanlage 14 mit einem Brüdenkompreasor 16.

  Bei der nachfolgenden Erläuterung wird anZenommen, da£ die zu

  zerlegende löaung Meerwaaser darstellt,. Das Meerwasser wird von

  der P=pe 2 Über die Leitung 1 in den Kondeneatiou3teil.3 der

  Entspannlangoverdampferanlage gefördert =d im Kondensationateilg

  du z. B. aus zwei bis vier Stu'fen bestehen kaung auf etiva 30 0 C

  aufgewä=t. Die erwärmte Lösung verläßt den Kondenßationgteil 3

  durch die Leituma 4. Ein Teil des erwärmten geerwansera wird über

  die leitung 5 wieder zurück j= Meer abgestoßen. Dem auderen Teil

  des erwärmten Meerwassers wird von der Dosierpumpe '"t Schwefelsäure

  zugefügt, um die Karbongthärte in Sultathärte-zu verwandeln. Iia

  Entgaser 6 erfolgt eine Entgasung der vorgewärmten Lösung.. Die

  freigeaetzten Gase, im wesentlichen Koblendioxidt Stickstoff und

  Sauerstoff, werden von der Saugvorrichtung 8 über die Leitung 9

  angeaaugt und Ins Preie gefördert. Die entgaate LömuX wird von

  der Pumpe 10 über die Leitung 11 durch den Wärmerückgewimungateil,

  12 der Entspannungsverdampferanlage geföräert. Der Wämerüekgewin-

  nungeteil 12 besteht ebenfalls aus mehreren Stufeng die In der

  Figur nicht dargestellt eind« Im WämerUckgewinnunguteil 12 wird

  die lösung auf eine hohe Temperatur, beispielsweise auf 113 0 al

  aufgeheizt. Die auf diese Temperatur aufgeheizte Lösung verläßt

  den Wärmerückgewinnungsteil 12 über die Zeitung 13 und gelangt in

  die Verdampfungsanlage 14-. Diese Verd=pfungsamlage kann als Fall-

  filmverdampfer oder als Zwangsumwälzverda-apfer ausgebildet sein.

  ,Die In der Verdampfungsanlage 14 entstehenden Brüden worden durIch

  die'Leitung 15 dem Brüdenkompreasor 16 zugeferdert und.gelangen

  =eh ihrer Komprimierungdurch die leitung 17 in das Reissyatert-

  der Vordämpferinlage 14.«Worden der Verdampferanlage 14 beispiele-

  weiao 2 t Meerwasser pro Stunde zugetUhrt, dann können in der

  Verdampteranlagt beispielsweise 0e33 t Wasser verdampft werdeng

  no daß das Xonzentrationaverhältnie etwa 192 beträgt. Das in der

  Yerdcmp,teranlaze 14 anfallende Vorkonzentrat fließt durch die

  leitung 18 ab imd wird mit den durch Leitung 19 ankozmenden, Kreis-

  laufkonzentrat gemischt. Die Mischung wird dann durch den Mupt-

  erhitzer 20 der Entspannungsverdampferanlage geführt und in ihm

  auf a. B. 120- 0 0 erhitzt. Die erhitzt* Mischung verläßt den Haupt-

  erhitzer 20 durch die Leitung 21-und wird in den Wärmerückgewin-

  nungstell 12 eingeleitet9 in dem sie stufenweise entspannt wird.

  Bei der stOfenweiee Entspaummg wird die Mischung abgekühlt und

  unter Bildung von Destillat gleichzeitig konzentriert. Des teil-

  weise abgekühlte Konzentrat wird aus den Wärmerückgewinnungelteil 12

  über die Leitung 22 in den Kondensationstell 3'der Natspamunga-

  verdampferanlage geführt# In deza es weiter entspannt und dabei

  abgekühlt und unter Bildung von Destillat konzentriert wird.

  Das abgekühlte Konsentratverläßt den Kondennationsteil 3 der

  Entspannungsverdampferanlage durch die Leitung 23. Ein Teil des

  Konzentrates wird von der l'umpe 24 über die Leitung 25 aus den

  Kreialaut herausgefUrdert. Der andere Teil den Konzentratesq der

  etwa der ee*hafaohen Menge der In der Entspannungeverdampferanlage

  verdampften Wassernenge entspricht# wird üb4r die Leitung 27 von

  der Pumpe 26 wieder in den Wärmerückgewinnungsteil 12 zurückge-

  führt und in ihm auf ca. 1130 0 aufgeheizt. Das aufgehetzte Kreis-

  laufkonzentrat verläßt den Wärmerückgewi=ungsteil 12 durch die

  leitung 19 und wird, wie bereits erwähnt, mit den durch Leitung 18

  -,,-,7ikommenden. Verkereentrat der Vordampferanlage 14 aemischtv ehe

  d:,9 Mischung iw 20 wieder auf 1200 0 aufgeheist

  % rd.

  Das in der Terdampferanlage 14 anfallende Destillat wird über

  die Leitung 28 in den Wärmerückgewinaungeteil 12 eingeleit#tg'

  in dem es durch stufenweise Entspannung abgekühlt wird. Die im

  Wärmerückgewinnungsteil 12 durch die Entspannung der durch

  Leitung 21 zugeführten Nischung und den durch Leit=g 28 zuge-

  führten Deutillats erzeugten Brüden dienen zur Aufwärmung des

  Kreinlaufkonzentrate (durch Lettung 27 zugeführt und durch leit-

  tung 19 abgeführt) und der zu zerlegenden Lösung (durch Leitung

  11 zugeführt und durch Zeitung 13 abgeführt). Das. sich im Wärme-

  rückgewinnungetell, 12 bildende Destillat wird auf den Sa4mel--

  böden 29 mit dem durch Entspannunä sich abkühlenden Destillat

  der Verdampferanlage 14 vereinigt. Die vereinig6en Destillat*

  verlassen den Wäme;Uakgewinnungeteil 12 durch die Leitung 30

  und worden in Kondensationnteil 3 durch Edapannung-weiter ab-

  gekühlt. Das von den Sumelbäden 31 abfließende Destillat wird

  von der Pumpe 32 über die Leitung 33 aus der Anlage gefördert.

  Die Beheizung der Entspannungsverdampferanlage und der Verdamp-

  feranlage 14 wird indem dargestellten Beispiel wie folgt ror--

  Der im Dampfkennel 34 erzeugte Dampf strömt durch die Leitung 35

  einer Entspamungsturbine 36 zu, In der er auf einen Dampfdruck

  von ca, 2 atü entspannt wird* Die durch die Entepannung erzeugte

  mechanische Naergie wird teilweise zum Antrieb des Brüdenkom-

  prennors 16 und teilweise z= Antrieb einee Stromgeneraters 41

  benutzt. Die Auelegung den Strongenerators 41 kann so erfolg-ezit

  daß der gemte Kraftbedarf der Anlage für die Pumpen usw. durch

  den Generator 41 erzeugt wird. Der entspannte Dampf fließt durch

  I

  Leitung 37 i-A da* Reizsysteia den Ilaupterbitzern 20, in den dr

  durch indirekten Wämeaustausch die aun lf-reinlauflzon"rentrit

  und Vorkonzentrat beatehende Mischung ziufw"-#irmt. Das im Uaupt

  erhitZer 20 anfallende Kondensat wird ilber Leitung 36 von dcr

  Pumpe 39 wieder In den Dar-pfkoosel 34 zurUckgefördert.

  Bei der Gewizmi2iig von 1 t Destillat aus Meerwasser nach dera

  erfindwigegemäßen Verfahren werden für die Beheiziin-f-- des Du#ipf-

  kesaeln 34 499 kg Öl benötigt. Im Gegensatz dazu v#-Urtle bei

  Entsp,-,#rinmigsyc--rdampftinp"" die ohne Verdampfung mit

  sion arbeitet und bei der der hoeligcapzmnte Dimpf In der lIn'-

  opttnn-,Ltnl,t"3tiirbine zur Herstellung von mc-eli,-aiiEehei- ver-

  wendut wirdg die #um #ä).trieb der lurpen dient, und keine

  trische Energie ina Netz angegeben wird, der

  ca. 6,7 k& Öl betragen. Aus diestm Vergloich3beispiel ist zu

  erseheng daß das ertindiingsgemüßo Verfahren cehr wirtschaftlieh

  arbeitet.

  Bei der Verarbeitux4-, von Meer-waseer zur lezeugung v(,n

  ser werden beispieloweine in der in der Figur dargestellten

  Anlage folgende Betriebadaten errcichts

  Neerwassereintritt in die Verde-mpferanlage 14 mit ciner Korg#en-

  tration von 3,3 % und einer Temperatur von 1130

  Konzentration den aite dor Verd=p'Lcr=Ing3 P-Ustretertiuc:n Vor-

  konrentrates 3,9 % bei 120 0 C

  Konzentration der durch den Haupterhitzer 20 fließenden

  595 % bei 120 0 0

  Konzentration der durch leitung 25 abgeitoßenen LUsung: 6t5

  bei 30' C.

  En ist nelbstveratändlich auch möglich, den Anteil des ver-

  dampften l##'assers in der Verdampferanlage 14 mit Brüdenkomprossion

  auf dcas Doppelte zu erhöhen, wenn man einen Dampf mit eineia höhe-

  ren Druck von z. B. 100 atü (500 0 0) wählt und auf den Anschluß

  dei Generatora 41 verzichtet. Auch in diesem Pall wird die Kon-

  zentration in der Verdampferanlage 12 noch in tragbaren Grenzen

  sein.

  Bei dem erfindungsgem!-.Wen Verführen k"A-,ui tian jedoch auch mit

  der Turbine 36 eiiien'großen Generator 41 betreiben. Die gesamtä

  Enorgie wird dann in elektrischen Strom verwandelt. Der Antrieb

  dr--a 1)rüdenlr-o#.,apros,<3 or3 16 erfolgt danu durch einen Blektrenotor.

  Während eines erhöhten Strombedarfs im Stromnetz wird die Vor-

  dampferanlage 149 die mit DrüdenkompreAsion arbei-b-et, stillgelegt.

  Die zu zerleZende vorgewürnte Lösungl, die den Vi"r#.rmerttckgewimitings-

  teil 12 duro.I#j die Leitung 13 verläßti wird Über die goetrichelt-

  eingezeielmete Leitimiy 40 dirckt dem Haupterhitzer 20 zugefiü=t,

  no daß dtuLu nur die EiÄtspa-nnuiigavord=pituig arboitet. 'Die Lei-

  stung der Anlage wird sich ir-a den Anteil, der in der Verdampfer-

  anlaze 14 erzeugt wurde, vermindern. Andererseits kann der Ener-,

  gieanteill den uropränglich der Motor des

  gebraucht hatte, Ins Netz gespeist werden.

Claims (1)

1. Pat entansprüche 1) Verfahren zur Zerlegann einer lösungg Insbesondere von Meer- oder Brackwanner, in Dentillat und Konzentrat durch Enstopannungsverdampfung und Verdampfung mit BrUdonkompren- nion, wobei eine Vorwärmung der der Yerdenpfung mit Drüden- komprension zugeführten Lösung erfolgt, £dlfetderch Ilpke..nze (An net, daß die zu zerlegende Lösung im Kondensations- und Wärmerückgewinnungsteil einer Entapannungsverdampfungaanlage vorgewärmt und dann durch Verdampfung mit Brüdenkomprension vorkonzentriert, daß dac Vorkonzentrat mit einem durch die Entspannungaverdampferanlage umgewälsten Konzentrat gemischt und die Michung erhitzt und in dor Entspannungaverdampfungs- anlage unter Bildung von Destillat entspannt und dabei abge- kühlt und konzentriert nirdp und daß ein Teil den Konzentra- tes aua den Kreislauf abgezweigt und der =dere Teil den Ken- sentraten Im Wärmerückgewinnungsteil der Entspannungaverdamp- foranlage wieder aufgewärmt wird. 2) Verfahren nach Anspruch 1..Andurch ekennzelchnet, daß üao bei der Vordampfung durch Brüdenkompreasion erhaltene Destil- lat durch Entspannung abgekühlt vird und mit den bei der Bat- opannung anfallenden Destillat vereinigt wird. 3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gek nn- zeichnet, daß das Vorkenzentrat aus dir Verdampfung mit Brü- dankomprosnion mit dem im Wärmerückgewinnungstell der Entspan- nungaverdampferanlage aufgewärmten Ereinlau llronzentrat ge- miucht wird. 4) Verfahren nach einem oder mehreren dor Ansprüche 1 bis 3, dadurch ackermzeiebnitt daß die zu zerlegonde Lösung nach ih- rer Vorwärmung im Kondensationnteil der Entspannungsvordamp- foranlage entgast wird.