DE202004003175U1 - Sea water desalination plant operated by liquid nitrogen, has evaporator pressurizing reverse osmosis unit and employs liberated gas to drive control equipment and liquids - Google Patents

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Abstract

The liquid nitrogen (4) tank (1) feeds the evaporator unit (5), producing nitrogen gas (3) under pressure. This applies pressure to sea water (8) in the sea water tank (12) of the reverse osmosis unit (9). The sea water is forced through a membrane. Heat exchange with the sea water takes place in the evaporator. Constant evaporation of liquid nitrogen displaces sea water from the tank (12), filling it with nitrogen. The nitrogen gas under pressure, is then removed from the sea water tank by a pressure line (7) and stored as an energy source in the buffer tank (11). It is used to supply control equipment (10, 14). It is also be used for pressurization and transport of sea- and potable water (16). Wind-, solar-, water- or magnetic motor energy drives an associated air liquefaction plant to make liquid air and/or nitrogen. This is then used to make potable water autonomously, as described. Other liquefied gases may be used. The plant is static or mobile. A remote upright or horizontal tank can be used to supply liquid nitrogen. Safety equipment is included. The plant is for mobile use by land, sea or air. The plant is complete on land or water, or may be in sections in the sea. Residual nitrogen is vented to air.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas die mit Hilfe von flüssigem Stickstoff, der im Meerwasser mit Hilfe von wenigstens einem Wärmetauscher verdampft wird, den notwendigen Gasdruck zum Beaufschlagen des Meerwassers in der Umkehrosmoseanlage ermöglicht und wobei dadurch der Einsatz von jeglichen Pumpen in der Meerwasserentsalzungsanlage entfällt. Somit wird das Reinigen von Flüssigkeiten durch die Umkehrosmose ohne jegliche mechanische Pumpe ermöglicht.The present invention relates to a seawater desalination plant with nitrogen gas Help of liquid Nitrogen in sea water with the help of at least one heat exchanger is evaporated, the gas pressure necessary to pressurize the sea water in the reverse osmosis system and thereby the use of any pumps in the desalination plant eliminated. Thus cleaning liquids thanks to the reverse osmosis without any mechanical pump.

Herkömmliche Umkehrosmoseanlagen benötigen mechanische Pumpen um den notwendigen Druck, Beispielsweise zur Trinkwassergewinnung, in der Flüssigkeit zu erhalten. Dies führt zu Verschleiß in den mechanischen Teilen und es bedarf einer ständigen Wartung der mechanischen Teile. Des Weiteren sind hier Pumpenelement notwendig die bei großen Anlagen sehr geräuschintensiv sind und somit eine Beeinträchtigung durch Geräusche in der Umgebung nach sich ziehen. Höchstdrücke mit über 15 bar führen in den meisten Fällen zu einem sehr hohen Energieverbrauch da extrem hohe Pumpenleistungen erforderlich sind. Aus dem derzeitigen Stand der Technik sind solche Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas nicht bekannt.Conventional reverse osmosis systems need mechanical pumps to the necessary pressure, for example Drinking water extraction, in the liquid to obtain. this leads to to wear in the mechanical parts and it requires constant maintenance of the mechanical Parts. Furthermore, pump elements are required here, which are required for large systems very noisy are and therefore an impairment through noises in the area. Maximum pressures of over 15 bar lead to most cases very high energy consumption due to extremely high pump outputs required are. These are from the current state of the art Sea water desalination plant with nitrogen gas not known.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas bereit zu stellen, bei dem die zuvor dargestellten Nachteile vermieden werden.The present invention lies hence the task of having a desalination plant To provide nitrogen gas, at which the previously shown Disadvantages are avoided.

Der Aufbau der Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas wird wie folgt dargestellt. Flüssiger Stickstoff wird in wenigstens einem geeigneten Flüssigstickstofftank gespeichert und bevorratet. Die Entnahme von flüssigem Stickstoff erfolgt über wenigstens eine Leitung für flüssigen Stickstoff. Dieser flüssige Stickstoff wird nun einer Flüssigstickstoffverdampfereinheit zugeführt, die über einen Wärmetausch durch die im Meerwasser gespeicherte Wärme den flüssigen Stickstoff verdampft. Das somit entstandene Stickstoffdruckgas wird nun über wenigstens eine Stickstoffdruckgasleitung dem Meerwassertank der Umkehrosmoseanlage zugeführt. Hier wird mit dem anliegenden Stickstoffgasdruck das Meerwasser beaufschlagt, und es wird somit der notwendige Druck zur Funktion der Umkehrosmoseanlage bereitgestellt. Über ein ständiges Nachverdampfen von flüssigem Stickstoff wird das in der Umkehrosmose austretende Meerwasser ausgeglichen. Somit bleibt der Arbeitsdruck für die Umkehrosmoseanlage ständig erhalten. Ist nun das Meerwasser fast vollständig ausgetreten, so wird über eine Regeleinheit die Zufuhr von Stickstoffdruckgas in den Meerwassertank der Umkehrosmoseanlage gesperrt und es erfolgt eine Abnahme des Restgases in einen so genannten Pufferspeicher. Überschüssiges Restgas mit zu niedrigem Druck wird abgelassen. Der Meerwassertank der Umkehrosmoseanlage wird auf das neue mit frischem Meerwasser selbstständig gefüllt und wieder verschlossen, wobei aber hier das Restgas im Pufferspeicher als Energiequelle dienen kann, wenn sich beispielsweise der Meerwassertank außerhalb des Meeres befinden sollte. Der zuvor Abgeregelte Zulauf von Stickstoffdruckgas wird wieder geöffnet und es beginnt einer neuer Zyklus von Meerwasserentsalzung in der Umkehrosmoseanlage.The construction of the desalination plant with nitrogen gas is shown as follows. Liquid nitrogen is stored in at least one suitable liquid nitrogen tank and stocked. Liquid nitrogen is removed via at least a line for liquid Nitrogen. This fluid Nitrogen is now a liquid nitrogen evaporator unit supplied the above a heat exchange due to the heat stored in the sea water, the liquid nitrogen evaporates. The nitrogen pressure gas thus created is now at least a nitrogen gas line to the seawater tank of the reverse osmosis system fed. Here is the sea water with the nitrogen gas pressure pressurized, and it becomes the necessary pressure to function of the reverse osmosis system. Via constant re-evaporation of liquid nitrogen the sea water escaping in the reverse osmosis is balanced. So the working pressure remains for the reverse osmosis system constantly receive. If the sea water has now almost completely escaped, then a Control unit the supply of nitrogen gas in the sea water tank the reverse osmosis system is blocked and the Residual gas in a so-called buffer storage. Excess residual gas with too low Pressure is released. The sea water tank of the reverse osmosis system is automatically filled with fresh sea water and closed again, but here the residual gas in the buffer storage serves as an energy source can, for example, if the seawater tank is outside of the sea. The previously regulated inflow of nitrogen pressure gas will open again and a new cycle of desalination begins Reverse osmosis system.

Die zuvor dargestellte Problemstellung wurde somit umfassend gelöst.The problem presented above was thus fully solved.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas wird diese mit Photovoltaikstrom und oder Windenergie und oder Wellenenergie und oder Solarenergie selbstständig flüssigen Stickstoff und oder flüssige Luft in einer vorgeschalteten Verflüssigungsanlage erzeugen, um somit autark ständig Meerwasser entsalzen zu können.In a development of the seawater desalination plant according to the invention with nitrogen gas, this is with photovoltaic electricity and or wind energy and or wave energy and or solar energy independently liquid nitrogen and or liquid Generate air in an upstream liquefaction plant to thus self-sufficient all the time Desalination of sea water.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung an Hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Embodiments of the invention are in the description below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. there demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 1 a schematic diagram of a first embodiment of the seawater desalination plant according to the invention with nitrogen gas

Auf 1 Bezug genommen: Diese zeigt die Prinzipdarstellung eines Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 in einer Schemadarstellung. Die Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 umfasst einen Flüssigstickstofftank 1 mit Einfüllstutzen 2 und Stickstoffdruckgas 3 sowie flüssigen Stickstoff 4, die Verdampfereinheit 5 und den dazugehörigen Verbindungsleitungen für flüssigen Stickstoff 6 und Stickstoffdruckgas 7 sowie dem Meerwasser 8 für die Umkehrosmoseanlage 9 und den dazugehörigen Steuerventilen 10. Des Weiteren ist hier dargestellt der Pufferspeicher 11 für das restliche Stickstoffdruckgas 13 das im Meerwassertank 12 der Umkehrosmoseanlage 9 verblieben ist. Dieses Restgas 13 wird zur anschließenden Weiterverwendung als Energiequelle genutzt. Die Regeleinheit 14 im Meerwassertank 12 der Umkehrosmoseanlage 9 dient zum öffnen und schließen der Stickstoffdruckgasleitung 7.On 1 Reference: This shows the basic diagram of a sea water desalination plant with nitrogen gas 15 in a schematic representation. The sea water desalination plant with nitrogen gas 15 includes a liquid nitrogen tank 1 with filler neck 2 and nitrogen gas 3 as well as liquid nitrogen 4 , the evaporator unit 5 and the associated connecting lines for liquid nitrogen 6 and nitrogen gas 7 as well as the sea water 8th for the reverse osmosis system 9 and the associated control valves 10 , The buffer memory is also shown here 11 for the remaining nitrogen pressure gas 13 that in the seawater tank 12 the reverse osmosis system 9 remained. This residual gas 13 is used for subsequent use as an energy source. The control unit 14 in the sea water tank 12 the reverse osmosis system 9 is used to open and close the nitrogen gas line 7 ,

Die Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel wie in 1 dargestellt.The sea water desalination plant with nitrogen gas 15 is in a first embodiment as in 1 shown.

11
FlüssigstickstofftankLiquid nitrogen tank
22
Einfüllstutzenfiller pipe
33
StickstoffdruckgasNitrogen gas pressure
44
Flüssiger StickstoffLiquid nitrogen
55
Verdampfereinheitevaporator unit
66
Flüssig StickstoffleitungLiquid nitrogen line
77
StickstoffdruckgasleitungNitrogen pressure gas line
88th
Meerwasserseawater
99
UmkehrosmoseanlageReverse osmosis system
1010
Steuerventilecontrol valves
1111
Pufferspeicherbuffer memory
1212
Meerwassertank UmkehrosmoseSea water tank reverse osmosis
1313
StickstoffrestgasNitrogen residual gas
1414
Regeleinheitcontrol unit
1515
Meerwasserentsalzungsanlage mit StickstoffdruckgasDesalination with nitrogen gas
1616
TrinkwasserDrinking water

Claims (11)

Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit wenigstens einem Flüssigstickstofftank 1 sowie mit wenigstens einer Verdampfereinheit 5 für flüssigen Stickstoff 4 ausgestattet ist und somit ein Stickstoffdruckgas 3 erzeugt und das nun mit diesem Druck des Stickstoffdruckgases 3 den Antrieb für das Meerwasser 8 in wenigstens einem Meerwassertank 12 der Umkehrosmoseanlage 9 bildet und wobei hier das Stickstoffdruckgas 3 das Meerwasser 8 direkt und oder indirekt über ein Medium wie eine Membran beaufschlagt und wobei in der Verdampfereinheit 5 der Wärmetausch im Meerwasser 8 stattfindet und wobei nun über ein ständiges Nachverdampfen von flüssigen Stickstoff 4 das den im Meerwassertank 12 der Umkehrosmoseanlage 9 sinkenden Meerwasserstand mit nachströmenden Stickstoffdruckgas 3 ausgleicht und wobei nun dieses den Meerwassertank 12 gefüllte Stickstoffdruckgas 3 als Stickstoffrestgas 13 über eine Stickstoffdruckgasleitung 7 und eine Steuereinheit und oder Regeleinheit 14 zur weiteren Verwendung als Energiequelle in einem Pufferspeicher 11 eingelagert wird um somit für die weiteren technischen Einrichtungen wie Regeleinheiten 14 und oder Steuerventile 10 und oder den Transport von Meerwasser 8 und oder Trinkwasser 16 genutzt zu werden.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 , characterized in that this with at least one liquid nitrogen tank 1 and with at least one evaporator unit 5 for liquid nitrogen 4 is equipped and therefore a nitrogen pressure gas 3 generated and now with this pressure of nitrogen gas 3 the drive for the sea water 8th in at least one seawater tank 12 the reverse osmosis system 9 forms and here the nitrogen pressure gas 3 the sea water 8th acted upon directly and or indirectly via a medium such as a membrane and being in the evaporator unit 5 heat exchange in sea water 8th takes place and now over a constant re-evaporation of liquid nitrogen 4 that in the seawater tank 12 the reverse osmosis system 9 sinking sea water level with inflowing nitrogen pressure gas 3 balances and now this is the sea water tank 12 filled nitrogen gas 3 as residual nitrogen gas 13 via a nitrogen gas line 7 and a control unit and or control unit 14 for further use as an energy source in a buffer storage 11 is thus stored for the other technical facilities such as control units 14 and or control valves 10 and or the transportation of sea water 8th and or drinking water 16 to be used. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dieser vorgeschaltet wenigstens einen Luftverflüssigungsanlage befindet die mit Hilfe der Energie von Windenergie und oder Sonnenenergie und oder Wasserenergie und oder Magnetmotorenenergie selbstständig flüssige Luft und oder flüssigen Stickstoff erzeugt um hier eine autarke Trinkwasserproduktion zu ermöglichen.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that there is at least one air liquefaction system connected upstream which independently generates liquid air and or liquid nitrogen with the aid of the energy from wind energy and or solar energy and or water energy and or magnetic motor energy in order to enable self-sufficient drinking water production here. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hier das Stickstoffrestgas 13 im Pufferspeicher 11 als Energiequelle sowohl für das Ansaugen von Meerwasser 8 und oder aber auch für den Weitertransport des Trinkwassers 16 genutzt werden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that here the residual nitrogen gas 13 in the buffer memory 11 as an energy source for both the suction of sea water 8th and or also for the further transport of drinking water 16 can be used. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ihm auch anderes verflüssigtes Gas verwendet werden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that other liquefied gas can also be used in it. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl Stationär wie Mobil verwendet werden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that it can be used both stationary and mobile. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Meerwasserentsalzungsanlage 15 entfernt liegender und oder stehender Tank für flüssigen Stickstoff 4 eine andauernde Stickstoffversorgung übernehmen kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that a desalination plant 15 remote and or standing liquid nitrogen tank 4 can take on an ongoing nitrogen supply. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch mit Hilfe von zusätzlichen Wärmequellen der flüssige Stickstoff 4 verdampft werden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid nitrogen also with the aid of additional heat sources 4 can be evaporated. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hier verschiedenste Sicherungseinrichtungen angebracht werden um hier ein Fehlverhalten bei der Bedienung auszuschließen.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that a wide variety of security devices are attached here to rule out incorrect behavior during operation. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese auch auf mobilen Fahrzeugen zu Lande zu Wasser und in der Luft befinden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that it can also be found on mobile vehicles on land, on water and in the air. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese auch komplett und oder auch nur in Teilen im Meerwasser 8 befinden kann und aber auch komplett an Land sich befinden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that it is also completely and or only partially in sea water 8th can be and can also be completely on land. Meerwasserentsalzungsanlage mit Stickstoffdruckgas 15 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Meerwassertank 12 der Umkehrosmoseanlage 9 verbleibende Stickstoffrestgas 13 an die Umgebungsluft abgegeben werden kann.Desalination plant with pressurized nitrogen gas 15 according to one of the preceding claims, characterized in that in the seawater tank 12 the reverse osmosis system 9 remaining nitrogen residual gas 13 can be released into the ambient air.
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RU2625112C1 (en) * 2016-06-14 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Portable filter for water treatment in field and extreme conditions
RU2628615C1 (en) * 2016-06-14 2017-08-21 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Method of producing drinking water in field and extreme conditions
CN114349195A (en) * 2022-01-13 2022-04-15 江苏科技大学 Marine seawater desalination system considering carbon dioxide recovery and working method

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