DE1816109A1 - Process and system for distilling a salt solution - Google Patents
Process and system for distilling a salt solutionInfo
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Description
NWALFNWALF
8 MDNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa _8 MDNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa _
TELEFON C081O 59 36 82 IO ID I U *J TELEPHONE C081O 59 36 82 IO ID IU * J
B.2584-3 AT München, 2 2, Ö62,1968 B. 2584-3 AT Munich, 2 2, Ö62, 1968
™™_-«- Dr.M./Bh™ Brille _- «- Dr.M./Bh
CP 252/675CP 252/675
Commiaaariat 4 1'Energie Atomique la Paris / Frankreich Commiaaariat 4 1'Energie Atomique la Paris / France
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sur Destillation einer Salzlösung, das insbesondere zum Entsalzen von Meerwasser geeignet iat oowie eins? Anlage ssur DurchfUh^ng dieses oder jedes entsprechende?! Verfahrens»The invention relates to a method sur distillation of a Saline solution, which is particularly suitable for desalination of sea water iat oowie one? Attachment ssur performing this or any corresponding ?! Procedure »
Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahr en, bei denonilie auvor in. flüssigem Zustand erwärmte Salßlösung einer Reihe aufeinanderfolgender Entnpaiinuxigen bei iiamer weiter abnehmenden Drüokea unterworfen wird, wobei der auf jeder Stufe erzeugt© Daiopf zu Süßwasser kondensiert wird«. Die Destillation, erfolgt so in einer Reihe von Entspannungekammem bei iramer weiter abnehia-enden Drücken, wobei jedo Kammer mit einer !Condensationsfläche versehen ist, die bei einer kälteren Temperatur gehalten wird und an der aich der ersetigte Dampf kondensiert; Diese KondensatIons fläche besteht im allgemeinen aus Rohren, welche von der eingeepeisten Salaltieung vor dem Erhitzen durchströmt werden, Bies© Salzlösung strömt im Inneren der Rohre im Gegenstrom fm ύβν in t'ievn ZiWavvn flßibwt vördaiapfenden Lösung von einerThe invention relates in particular to processes in which saline solution, warmed up in a liquid state, is subjected to a series of successive depinuxigenes with a further decreasing pressure, the Daiopf produced at each stage being condensed into fresh water. The distillation takes place in a series of expansion chambers at continuously decreasing pressures, each chamber being provided with a condensation surface which is kept at a colder temperature and on which the vapor that has been replaced condenses; This Kon densatIons surface generally consists of tubes which are flowed through by the eingeepeisten Salaltieung before heating, Bies © salt solution flows inside the tubes in counterflow fm ύβν in t'ievn ZiWavvn flßibwt vördaiapfenden a solution of
auraur
00983Α/15δβ ΒΑ^ original00983Α / 15δβ ΒΑ ^ original
Diese üblichen Verfahren fuhren bei ihrer praktischen Durchführung zu großen Schwierigkeiten infolge voa Salzver«» krustung» In dem Maß, wie sich die Salzlösung im den Rohren durch Wärmeaustausch mit dem daran kondensierenden Dampf erwärmt, entstehen in den Bohren äbseheiäungen verschiedener Salze» insbesondere von CalciumBalzen. Zur Begrenzung der Ver*> kruotimg muß man im allgemeinen ä±e SalslSsimg Vorbehandlungen sur mindestens tsilweissn Entsalzung unterwerfen, welche die Destillationskosten erheblichThese usual methods lead to great difficulties in their practical implementation as a result of salt encrustation. To the extent that the salt solution in the pipes is heated by heat exchange with the condensing steam, various salts, in particular calcium salts, are formed in the drilling. In order to limit the ver *> kruotimg one generally has to subject a SalslSsimg pretreatment of at least tsilweissn desalination, which increases the distillation costs considerably
Die Erfindung ermöglicht die Ye:rae±äiing dieser Hachteile, indem der Kreislauf der Salzlösung in flen Bohren der Stufen, wo die Abscheidungen auftreten, vermieden wird, ohne damit das opti« reale thermische Gleichgewicht sa beeinträchtigen, und· zwar durch Einschaltung eines geschlossenen Kreislaufs eines Hilfsmediuma» Die Erfindung ermöglicht dabei die Bewährung der bekannten Vor« teile von Destillationavarfahresi in aafeinantlerfolgenden Ent» spanmmgBstufen und insbesondere äis VerMeidung von Gefahren der Verunreinigung des er-seugten Süßwassers.The invention enables the Ye: rae ± äiing of these Hachteile by the circuit of the saline solution in the drilling of the stages where the Deposits occur, is avoided without the opti « affect real thermal equilibrium sa, namely by Activation of a closed circuit of an auxiliary mediuma » The invention enables the well-known advantages to be proven. parts of distillationavarfahresi in aafeinantler following ent » levels and in particular the avoidance of dangers of the Pollution of the sucked fresh water.
Zur Erfüllung der gestellten Aufgabe wird erxindungsgemäß ein Verfahren aur Destillation einer SalzlSsitiig vorgeschlagen, das inabesonrlere für Meerwasser verwendbar ist und bei dem die Lö« sung in flüssigem Zustand erwärmt, dann in aufeinanderfolgenden Entspannungen bei immer welter abnehmenden Brücken verdampft und der in jeder Entspannungsstufe erzeugte lampf 211 Süßwasser kondensiert und diese Kondensation in den Stufen uii niedrigerem Druck durch Wärmeaustausch mit der noch nicht erwärmten Sale* lösung bewirkt wird, wobei dieses Verfahren eich im wesentlichenAccording to the invention, a Proposed method aur distillation of a salt solution that inabesonrlere can be used for seawater and where the The solution is heated in a liquid state, then evaporated in successive relaxations with ever-decreasing bridges The steam generated in each expansion stage condenses fresh water and this condensation in stages uii lower Printing is effected by heat exchange with the not yet heated Sale * solution, this process being essentially calibrated
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dadurch auszeichnet, Sag bei ihm in einem geschlossenen Kreis ein iiiit Wasser nicht isisehbares Wärmeübertragungsmittel im Kreiß geflkset w±rcls öas esrerärmt wird und dann nacheinander die Vorwärmung äes Salslösimg durch unmittelbare Berührung mit ihr und die KoHetensaiiioiL «!es erzeugten Dampfes in den bei dem höhe« ren Brück befindlichen Stufen bewirkt»distinguished in Sag with him in a closed circuit an illite water not isisehbares heat transfer medium in Kreiß geflkset w ± rcl s ÖAS esrerärmt will and succession then the preheating äes Salslösimg by direct contact with her and the KoHetensaiiioiL! "it generated steam to the at higher steps located on the bridge
Sie Erfin&u&g betrifft ferner eine Anlage zur Destillation einer Salzlösung* insbesondere zur Destillation von Meerwasser, die eine Reihe iron Etttspasmmgskainmern aufweist* die jede Kühlrohre sum Kondensieren des erzeugten Dampfes und Vorrichtungen, um die Salslcistisjg; nacheinander durch die Rohre der bei dem höhe·= τβη Driiefe befindlichen Kammern, durch einen Erhitzer und dann durch die Kbsssstu. mit ismer weiter abnehmenden Drücken zu leiten, enthalten, iinci die sich im. wesentlichen auszeichnet durch einen geschlossenen- Kreis eines mit Wasser nicht mischbaren HilfsmecfiiaiH®, der Vorrichtungen besitzt, welche das Eilfsmedium nacheinander durch eins Wärmequelle, den erwähnten Erhitzer der Salzlösung: und die Kühlrohre der bei höherem e Druck befind« liehen Etttspannungskaiamern umlaufen lassen»The invention also relates to a plant for the distillation of a salt solution * in particular for the distillation of sea water, which has a series of iron Etttspasmmgskainmern * which each cooling pipes to condense the generated steam and devices to the Salslcistisjg; chambers located one after the other through the tubes of τβη wherein the height · = Driiefe, through a heater and then through the Kbsssstu. with further decreasing pressures, contain iinci which are in the. essentially characterized by a closed circuit of a water-immiscible auxiliary mecfiiaiH®, which has devices that circulate the auxiliary medium one after the other through a heat source, the above-mentioned heater of the salt solution: and the cooling pipes of the "lent voltage chambers" at higher pressure
Bei der Anwendung der Erfindung zum Entsalzen von Meerwasser sind die Stufen mit dem niedrigeren Druck vorzugsweise die, bei denen die Temperatur ißiter einem Wert von etwa 65 C liegt, da danridie von äev SaXslösxmg in den Kondensatorrohren bewirkte Verkrustung sehr gering bleibto In den bei einer Temperatur über 65° C h&f±n*Tiit.ih&n Stufen, v/o das Meerwasser zu erhebli«» (ihen SalK&fescifoieit^gim führen- könnte» erioi^t d-Je Kondentiation ■(lurch änn Krf»i:i7f. i*i ' ff«?.-· i]i"i-f'i*r.it?fHitpM i ■'« rlim Korulfäixofii;orrohvon,In applying the invention for desalination of sea water, the steps are at the lower pressure is preferably those in which the temperature is ißiter a value of about 65 C, since danridie remains very low by äev SaXslösxmg in the condenser tubes caused fouling o to at a Temperature above 65 ° C h & f ± n * Tiit.ih & n stages, v / o the sea water to elevate «» (ihen SalK & fescifoieit ^ gim- could lead »erioi ^ t d-Je condensation ■ (lurch änn Krf» i: i7f. I * i 'ff «? .- · i] i" i- f ' i * r.it? fHitpM i ■ '«rlim Korulfäixofii; orrohvon,
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so daß keinerlei Verkrustungsprobleme auftreten.so that no incrustation problems occur.
Außerdem ermöglichen das erfindungsgetaäöe Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage die Ausnutzung der bekannten Vorteile eines Wärmeauetausciiea durch unmittelbare Berührung zwischen einem ait Wasoer nicht mischbaren Hilfsmedium (insbesondere Wirksamkeit des Austausches und Vermeidung der Verkrustung), ^edocii ohne damit Nachteile au verbinden* In den Entspannungen kammern kosjmt das Hilfsmedium niemals in direkte Berührung mit dem Dampf oder kond/hsierten Süßwasser »so daß letzteres nicht verunreinigt werden und keinen schlechten Geschmack annehmen kann«In addition, enable the method and the erfindungsgetaäöe Plant according to the invention, the use of the known advantages of a Wärmeauetausciiea through direct contact between an auxiliary medium that cannot be mixed with water (in particular Effectiveness of the exchange and avoidance of the incrustation), ^ edocii without any disadvantages au * in the relaxations chambers, the auxiliary medium never comes into direct contact with steam or condensed fresh water so that the latter does not contaminated and cannot take on a bad taste "
Zur Erläuterung der Eigenschaften und wesentlichen Vorteile des erfindungsgeiaäßen Verfahrens und Wärmeaustauschers wird im folgenden nur ale Beispiel eine besondere Ausführungsform beschrieben, ohne daß die Beschreibung als Einschränkung der Erfindung su betrachten ist*To explain the properties and essential advantages of the process and heat exchanger according to the invention, the following is given a particular embodiment is described only as an example, without the description as limiting the invention look at is *
Die beigefügte Figur ^eigt eine besondere Aueführungeform der erfindungsgemäßen Anlage zur Destillation einer Salzlösung, die im beschriebenen Fall sum Entsalzen von Meerwasser zwecks Gewin«· nimg von Trinkwasser benutzt wird.The attached figure shows a particular embodiment of the Plant according to the invention for the distillation of a salt solution which in the case described sum desalination of sea water for the purpose of profit «· nimg of drinking water is used.
Die Anlage der Figo 1 besteht im wesentlichen aus einem Wärmeaustauscher 3 aim Erhitzen des Meerwassers und aus einer Reihe von Entepannungekamaiern 21., β2n„ u „ 2 „ In diesen Kammern erfährt das im Wärmeaustauscher 3 im flüssigen Zustand orwärmte Meer«^ wasser ßine Reihe aufeinanderfolgend or Eutiäpsniiungen, wobnl die V0.CBoh:)ούanmi Krmvvyv pöI immer weitoT fdThe system of Figo 1 consists essentially of a heat exchanger 3 aim heating the sea water and of a series of Entepannungekamaiern 2. 1, β 2 n "u" 2 "In these chambers, the orwärmte in the heat exchanger 3 in the liquid state sea" ^ undergoes water A series in succession or Eutiäpsniiungen, wobnl the V0.CBoh:) ούanmi Krmvvyv pöI always weitoT fd
BADBATH
0(i 98 3 A/ 1 bi-D0 (i 98 3 A / 1 bi-D
In ^siaer Entspaxinwiigsgtiafe 1«, «.η« „ *p destilliert ein leil des Maexwassere, ao daß die schließlich am Ende abfließende lösung der letzten Kämet 2 eine Salslauge ist, die mehr aufgelöste Salze als das eingespeiste Meerwasser enthält»In ^ siaer Entspaxinwiigsgtiafe 1, "" .η "" * p distilled a leil of Maexwassere, ao that eventually flowing solution at the end of last Kämet 2 is a Salslauge that contains more dissolved salts as the injected seawater "
Der in ^eder Stufe erzeugte Dampf kondensiert oich in Berührung mit den Ktthlrohren 4, die ira oberen Teil jeder der Kammern 2 angeordnet sind* Die Kondensation liefert Süßwasser, daa in einem Trog 6 aufgefangen wird» Daa in jjeder Stufe erzeugte Süß« wasser wird mit dem der vorangehenden Stufen gemischt und strömt so im gleichen Sinn wie öas Meerwasser von einer Stufe zur nächsten bia ©a schließlich ara Ausgang der letzten Kammer 2 aufgefangen wird.The steam generated in each stage also condenses in contact with the cooling tubes 4, which are arranged in the upper part of each of the chambers 2. The condensation supplies fresh water, since the fresh water generated in each stage is collected in a trough 6 mixed with that of the previous stages and flows in the same way as the sea water is collected from one stage to the next bia © a finally at the exit of the last chamber 2.
Die Entspanmangsatufen sincl in awei Gruppen aufgeteilt: Die Stufen 1 bis n+1 bei höherem Druck und die Stufen (n+2) bis ρ bei tieferem Druck,- Die Grenze sswischen den beiden Gruppen ist bei einer Stufe n+1 festgelegt, wo die Kondensationstemperatur des Süßwassers etwa 65° O beträgt«,The relaxation stages are divided into two groups: The Levels 1 to n + 1 at higher pressure and levels (n + 2) to ρ at lower pressure, - The boundary between the two groups is set at a level n + 1 where the condensation temperature of fresh water is about 65 ° E «,
In den Stufen bei niedrigerem Druck erfolgt die zur Kondensation des durch Entspannung erzeugten Dampfs erforderliche Kühlung durch das eingespeiste Meerwasser, daa in den Rohren 4 von der Kammer 2 zur Kammer 2 „ , d«h» iro-öegenatrom- zu dem In diesen gleichen Ka?nmern verdarapfenden warnienMeorwnsser strömt, bevor es in den au oeirier Ei^hitzung dienenden Wärmeaustauscher 3 gelangt»In the stages at lower pressure, the necessary cooling for the condensation of the steam generated by expansion takes place through the fed in sea water, daa in the pipes 4 from the chamber 2 to the chamber 2 ", d" h "iro-öegenatrom- to the in these same Ka The warning message flows before it reaches the heat exchanger 3, which is used for heating.
in den Stufen mit höherem Drunk strömt durch die Rohre 4 nicht mähr Moerwaoöor, "aond?jrn ein Hllfemodlum, das im Gegeaatrom zuin the steps with a higher drunk there is no flow through the pipes 4 mähr Moerwaoöor, "aond? jrn a Hllfemodlum that in the Gegeaatrom to
BAD OfiiGlNALBAD OfiiGlNAL
00 98 34/156600 98 34/1566
dein verdampfenden Meerwasser durch die Rohre der Kammer 2Q+1 zu den Rohren der Kammer 2^ von Stufe zu Stufe strömt.your evaporating seawater flows through the tubes of chamber 2 Q + 1 to the tubes of chamber 2 ^ from stage to stage.
Bas verwendete Hilfemediwa 1st eine ©it Wasser nicht mischbare Flüssigkeit. Im besonderen beschriebenen Sail handelt es sich um ein Öl mit größerer Sichte als Wasser« Bieses Hilfsmedium durchläuft einen geschlossenen Kreia, der nacheinander die Kühlrohre der bei höherem Druck befindlichen Stufen, dann eine Wärmequelle 8, in der das die Stufe 1 verlassende Hilfsmedium durch Wärmöaus tausch mit einem beliebigen Heismittel erwärmt wird, und schließlich den Wärmeaustauscher 3 enthält» Am Ausgang des letzteren kehrt das Hilfsmediura in die Kühlrohre der Kammer 2 * awrUclt„The help medium used is a water-immiscible liquid. In the particular Sail described, it is an oil with a greater density than water. This auxiliary medium runs through a closed circle, which successively the cooling pipes of the higher pressure stages, then a heat source 8, in which the auxiliary medium leaving stage 1 is exchanged by heat is heated with any heating medium, and finally contains the heat exchanger 3 "At the outlet of the latter, the auxiliary mediura returns to the cooling tubes of the chamber 2 * awrUclt"
Im Wärmeaustauscher 3 wird das mit Wasser nicht mischbare Hilfsmedium in unmittelbare Berührung mit dem Meerwasser ge« bracht, an üb.b es seine Kalorien abgibt« In the heat exchanger 3, the auxiliary medium, which is immiscible with water, is brought into direct contact with the sea water, to which it gives off its calories.
Im besonderen beschriebenen Fall besteht der Wärmeaustauscher 3 aus einer Dispersionskolonne, in der das Hilfsmedium und das Meerwasser im Gegenatrom strömen, und zwar das Meerwasser auf·» steigend und das Hilfsmedium absteigend» Bas Heerwasser ist die diapergierte Phase οIn the particular case described, there is the heat exchanger 3 from a dispersion column in which the auxiliary medium and the Sea water flow in the counter-current, namely the sea water on · » increasing and the auxiliary medium decreasing »Bas Heerwasser is the diapered phase ο
Biese Arbeitsweise 1st besonders günstig, da die dispergierte Phase das Wasser 1st, d.h. diejenige der beiden Flüssigkeiten, die aus bekannten Gründen der Wärmebilnaz in der Kolonne in gerinfjorer Menge s tr ihnen muß. Außerdem erfolgt der Wärmeaus·» tausch unter den für den Wirkungsgrad günstigsten Bedingungen,This way of working is particularly favorable because the dispersed Phase the water 1st, i.e. that of the two liquids, which for known reasons of the heat balance in the column in gerinfjorer crowd s tr them must. In addition, the heat dissipation takes place. exchange under the most favorable conditions for efficiency,
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da die sich erwärmende Plüssigkeit (Meerwasser) in der Kolonne aufsteigt, wHhrend 3ie sieh abkühlende Flüssigkeit (öl) absinkt« Die in der Kolonne infolge der Temperaturunterschiede zwischen Boden und Kopf auftretenden Konvektionsströme haben aleo die gleiche Richtung wie der Zwangskreislauf und wirken den Vorteilen der GegenstroüLführung nicht entgegen«there is the warming liquid (sea water) in the column rises, while you see cooling liquid (oil) sinks « The convection currents that occur in the column as a result of the temperature differences between the bottom and the top have aleo the same direction as the forced cycle and act the benefits not contrary to the countercurrent «
Verwendung eines Öls von größerer Dichte als Wasser als Hllfsmedima in der beschriebenen Anlage führt nicht zu den gleichen Schwierigkeiten wie in den üblichen Anlagen, obgleich diese Öle im allgemeinen sehr säbflüssig sind. In den Ent« Gpannimgskaaaaern strömt das öl nur durch die verhältnismäßig warmen Stufen« Die Viskosität des Öls ist daher erheblich ge« ringer als bei geringerer Temperatur, was im Hinblick auf die erforderliche Pumpleistung günstig istοThe use of an oil of greater density than water as an auxiliary medium in the system described does not lead to the same difficulties as in the usual systems, although these oils are generally very liquid. In the Ent "Gpannimgskaaaaern" the oil only flows through the relatively warm stages. The viscosity of the oil is therefore considerably lower than at a lower temperature, which is favorable with regard to the required pumping capacity
ϊη diesen.Stufen«- wo die temperatur über etwa 65° C liegt, verhindert die Verwendung der Hilfsflüssigkeit eine Verkrustung der Bohre» die durch Meerwasser hervorgerufen würde. Außerdem können die Kühlrohre dieser Stufen aus einem weniger edlen Material hergestellt v/erden, als wenn Meerwasser durch sie strö men würde« Eine Außenbeschichtung aus Weicheisen genügt. Dieser Vorteil gleicht den llaehteil einer größeren Austauacherobsrflä« ehe aus* der wegen öer weniger günstigen physikalischen Eigen« schäften des verwendeten Hilfsiaeäiuiaa (Öl) gegenüber den Eigenschaften von Wasser erforderlich ist«. ϊη these.stages «- where the temperature is above about 65 ° C, the use of the auxiliary liquid prevents encrustation of the drilling» which would be caused by seawater. In addition, the cooling tubes of these stages can be made of a less noble material than if seawater were to flow through them. An outer coating of soft iron is sufficient. This advantage compensates for the portion of a larger exchange area before it is necessary because of the less favorable physical properties of the auxiliary agent (oil) used compared to the properties of water.
Da demgegenüber äae eingespeiste Meerwasser durch die Kühlrohre der bei niedrigöFcia DrKok» (Lh* oinox· Temperatur unter etwa 65° 0t befind Ii eritr/i Stni'exi r«:iri5niis iat die Verkrustung in die β en.Since contrast ÄÄ fed sea water through the cooling pipes at niedrigöFcia DrKok "(Lh * oinox · temperature below about 65 ° 0 t befind Ii eritr / i Stni'exi r": iri5nii s iat the crusting in the β s.
υ Q 9 8 3 4/1566 BAD ORIGINALυ Q 9 8 3 4/1566 BAD ORIGINAL
Rohren unbedeutend. Man vermeidet jedoch so, daß in dleaen Rohren das Hilfemedium strömt, das im Fall der allgemein verfüg» "baren Öle mit größerer Dichte als Wasser bei dieser Temperatur sehr zähflüssig wäre«Pipes insignificant. One avoids that in dleaen The help medium flows through pipes, which in the case of the generally available oils has a greater density than water at this temperature would be very viscous "
Schließlich führt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verwendung eines Öle in unmittelbarer Berührung mit dem Wasser zu deasön Erhitzung nicht au den Hachteilen, die oft sur Ablehnung dieser Lösimg führen,, Das Öl wird zwar mit- dem Meerwasser vor dam Verdampfen» nicht jedoch mit dem erzeugten Süßwasser in Berührung gebrachto Infolgedessen kann daa erseugte Süßwasser nicht durch äas Hilfamedium verunreinigt werden, was ausFinally, in the method according to the invention, the use of an oil in direct contact with the water does not lead to heating, which often leads to the rejection of this solution Fresh water brought into contact o As a result, the fresh water that is drawn in cannot be contaminated by the auxiliary medium, which results from
kann sanitären Gründen wichtig ist, und vor allem /ihm letzteres keinen schlechten Geschmack verleihen«, Außerdem ist dieses Verfahren vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus günstig, da kein Hilfe·» mäflium* daa im allgemeinen teuer ist, durch Mitführung im Süßwasser verlorengehtυsanitary reasons can be important, and especially / him the latter none give bad taste «, besides, this procedure is favorable from an economic point of view, since no help mäflium * daa is generally expensive because it is carried in the Fresh water is lost υ
BAD ORIGINAL B AD ORIGINAL
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