DE2111465A1

DE2111465A1 - Evaporation and distillation system

Info

Publication number: DE2111465A1
Application number: DE19712111465
Authority: DE
Inventors: Dames Cornelis Willem
Original assignee: DAMES CORNELIS WILLEM
Current assignee: DAMES CORNELIS WILLEM
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1971-09-23
Also published as: FR2084427A5; NL7103181A; ZA701622B; BE764065A; IL36386A0

Description

D13 P1 DD13 P1 D

Cornells Willem PAMES, Kenilworth, Südafrikanische RepublikCornells Willem PAMES, Kenilworth, South African Republic

Verdampfungs- und DestillationssystemEvaporation and distillation system

Priorität: 10. März 1970 - Südafrikanische Republik -Nr.70/1622Priority: March 10, 1970 - South African Republic - No 70/1622

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen und zum Destillieren von Flüssigkeiten.The invention relates to a method and a device for evaporating and distilling liquids.

Es gibt viele Anwendungen, bei denen eine Flüssigkeit verdampft und danach wieder kondensiert wird, mit dem Ziel, die Flüssigkeit zu reinigen oder um einen Bruchteil der Flüssigkeit in reinerer Form zu erhalten·There are many applications in which a liquid is evaporated and then condensed again with the aim of achieving that To purify liquid or to get a fraction of the liquid in a purer form

So besteht ein großes Interesse an der Entsalzung von Salzwasser und de^leinigung aller Arten von verschmutzten Gewässern. There is great interest in the desalination of salt water and the purification of all types of polluted water.

Die vorliegende Erfindung strebt ein Verfahren und eine Vorrichtung an, durch die die Kosten verringert werden sollen, mit denen reines Wasser aus diesen verschiedenen Quellen er-The present invention seeks a method and apparatus which aims to reduce the cost of producing pure water from these various sources.

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halten werden kann·can be held

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung einer Flüssigkeit zeichnet sich dadurch aus, daß die Flüssigkeit entlang einem Syphonweg fließen gelassen wird, an dessen oberem Ende ein Raum mit einem torricellischen Vakuum gebildet wird, wobei in diesen Raum ein Teil der Flüssigkeit als Dampf verdampft, daß Dampf von über der Oberfläche der Flüssigkeit abgezogen wird und daß der Dampf im Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel!? thermisch komprimiertJwird, um den Dampf zu kondensieren, und daß die kondensierte Flüs- f sigkeit abgezogen wird, während das torricellische Vakuum aufrechterhalten wird.The method according to the invention for treating a liquid is characterized in that the liquid is allowed to flow along a siphon path, at the upper end of which a space with a torricellic vacuum is formed, a part of the liquid evaporating as vapor in this space is drawn off over the surface of the liquid and that the vapor is in heat exchange with a coolant !? is thermally komprimiertJwird to condense the steam, and in that the condensed liquid-f sigkeit withdrawn while the Torricelli vacuum is maintained.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich aus durch einen abgeschlossenen Kessel; durch eine Steigleitung, um zu behandelnde Flüssigkeit in einen Sehälter zu führen; durch eine Falleitung bzw. ein Abzugsrohr, um Flüssigkeit aus der Kammer abzuführen; durch ein Reservoir für zu behandelnde Flüssigkeit, von dem die Steigleitung ausgeht; durch einen Behälter für Flüssigkeit, die durch die Falleitung geführt wird; durch Einrichtungen, um die Flüssigkeitsniveaus in dem Reservoir und dem Behälter so zu regeln, daß, wenn ein Vakuum in dem Kessel herrscht, Flüssigkeit aus dem Reservoir in den Behälter durch Syphonwirkung abgesaugt wird bzw. überfließt; durch Einrichtungen, um Dampf über der Flüssigkeitsoberfläche abzuziehen, die auf Grund der Syphonwirkung durch den Kessel fließt, und um diese Flüssigkeit fe zu komprimieren; duateh einen Wärmeaustauscher, in dem der Dampf thermisch im Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel, das durch den Kessel umläuft, komprimiert wird; durch Einrichtungen, um kondensierte Flüssigkeit aus dem Kessel abzuziehen, ohne die Syphonwirkung «wischen dem Steigrohr und dem Fallrohr zu unterbinden; und durch eine Einrichtung, um den Kessel zu evakuieren. The device according to the invention is characterized by a closed boiler; through a riser to lead liquid to be treated into a container; through a downcomer or drain pipe to drain liquid from the chamber; through a reservoir for the liquid to be treated, from which the riser emanates; through a container for liquid which is passed through the downcomer; by means for controlling the liquid levels in the reservoir and the container so that, when a vacuum is established in the kettle, liquid from the reservoir is siphoned or overflows into the container; by means of drawing off steam above the surface of the liquid flowing through the boiler by virtue of the siphon effect and of compressing this liquid; duateh a heat exchanger in which the steam is thermally compressed in heat exchange with a coolant circulating through the boiler; by means of drawing off condensed liquid from the boiler without preventing the siphon effect between the riser and the downcomer; and through a device to evacuate the boiler.

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Gemäß der Erfindung wird weiterhin der !Dampf im Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit kondensiert, die durch den evakuierten Raum fließt, so daß das Kühlmittel aus der zu behandelnden Flüssigkeit besteht.According to the invention, the steam is still in heat exchange condensed with the liquid flowing through the evacuated space, so that the coolant from the to be treated Liquid.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:In the following, the invention will be described in more detail with reference to a preferred embodiment shown in the drawing explained. In the drawing show:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung; undPig. 1 shows a schematic representation of a device designed according to the invention; and

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung.Fig. 2 is a section through part of the device.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist ein Kessel 3 vorgesehen, der an dem oberen Ende eines Turmes angebracht ist. Der Turm ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt worden. Die Höhe, in der der Kessel angeordnet wird, ist kritisch, was weiter unten deutlich werden wird. Im allgemeinen ist ein Turm von wenigstens 10 m Höhe erforderlich.In the device shown in Fig. 1, a boiler 3 is provided which is attached to the upper end of a tower is. The tower has not been shown for reasons of clarity. The height at which the kettle is located is critical, as will become clear below. Generally a tower is at least 10 m high necessary.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind drei Hauptleitungen vorgesehen, die sich von dem Kessel aus nach abwärts erstrecken. Als erstes ist eine Steigleitung 4 vorgesehen, die .von einem Reservoir 5 ausgeht. Zweitens ist ein Fallrohr 6 vorgesehen, das zu einem Becken 7 führt. Ankommende Flüssigkeit wird dem Reservoir 5 zugeführt, und abgegebene Flüssigkeit fließt in das Becken 7. Es sind Einrichtungen, wie etwa eine geeignete !Pumpe, vorgesehen, um einen Unterschied in der Niveauhöhe zwischen dem Reservoir 5 und dem Becken aufrechtzuerhalten, so daß das Flüssigkeitsniveau in dem Becken 7 immer um einen bestimmten Betrag unter dem NiveauAs can be seen from the drawing, three main lines are provided, which extend downwards from the boiler extend. First of all, a riser 4 is provided which emanates from a reservoir 5. Second is a downspout 6 is provided, which leads to a basin 7. Incoming liquid is supplied to the reservoir 5, and discharged liquid flows into the basin 7. Means, such as a suitable pump, are provided to make a difference at the level between the reservoir 5 and the basin to maintain, so that the liquid level in the basin 7 is always a certain amount below the level

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2* Λ ι ι 2 * Λ ι ι

in dem Reservoir 5 liegt.is in the reservoir 5.

Eine dritte Hauptleitung 8 transportiert reines Wasser zu einem Niveau, das sich aus Zweckmäßigkeitsgründen auf demselben Niveau wie das Flüssigkeitsniveau in dem Becken 5 befindet.A third main line 8 transports pure water to a level which, for reasons of convenience, is on the same level Level as the liquid level in the basin 5 is located.

Mit dem Kessel sind zwei kleinere Rohre 9 und 10 verbunden, Das erste Rohr 9 ist mit einer unter Druck stehenden Dampf quelle verbunden. Das andere Rohr 10 ist mit einer geeigneten Vakuumpumpe, wie etwa einer Dampfstrahlpumpe (nicht dargestellt), verbunden.Two smaller pipes 9 and 10 are connected to the boiler. The first pipe 9 is connected to a pressurized steam source tied together. The other tube 10 is connected to a suitable vacuum pump, such as a steam jet pump (not shown), connected.

Der innere Aufbau des Kessels 3 ist in Fig. 2 dargestellte Der Kessel 3 besitzt einen festen Mantel, durch den die verschiedenen, oben beschriebenen Rohre bzw. Leitungen hindurch geführt sind. Im Inneren des Mantels ist eine konvergierende Hülse 11 vorgesehen, die durch geeignete Abstandshalter und andere Halterungen zentriert gehalten wird. Die Hülse 11 ist an einem divergierenden unteren Rand 12 befestigt. Die Hülse 11 ist aus einem verhältnismäßig dicken und stabilen Material hergestellt, während der untere Rand 12 aus einem Metall gefertigt ist, das so dünn wie möglich ist. Im Inneren des unteren Randes 12 ist ein konischer Einsatz 13 angebracht. Es ist ersichtlich, daß die Hülse, der untere Rand und der Einsatz 13 senkrecht angeordnet sind. Diese Anordnungsweise ist aus Zweckmäßigkeitsgründen gewählt worden, jedoch kann in geeigneten Fällen auch eine horizontale Anordnung vorgesehen werden.The internal structure of the boiler 3 is shown in FIG The boiler 3 has a solid jacket through which the various pipes or lines described above pass are led. Inside the jacket a converging sleeve 11 is provided, which is supported by suitable spacers and other brackets are kept centered. The sleeve 11 is attached to a diverging lower edge 12. The sleeve 11 is made of a relatively thick and stable material, while the lower edge 12 is made of a metal that is as thin as possible. Inside the lower edge 12 is a conical one Insert 13 attached. It can be seen that the sleeve, the lower edge and the insert 13 are arranged vertically are. This arrangement has been chosen for reasons of expediency, but in suitable cases a horizontal arrangement can be provided.

Das Rohr 4 ist fluiddicht durch den Mantel hindurchgeführt und endet in einem Ringverteiler 14 oberhalb des unteren Randes 12. Somit rinnt Flüssigkeit, die durch das Rohr 4 zugeführt wird, auf der Außenseite des unteren Randes 12 The tube 4 is passed through the jacket in a fluid-tight manner and ends in a ring distributor 14 above the lower edge 12. Thus, liquid that is supplied through the tube 4 runs on the outside of the lower edge 12

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abwärts. Diese Flüssigkeit wird am Boden des Kessels 3 gesammelt und über das Rohr 6 abgezogen.down. This liquid is collected at the bottom of the boiler 3 and drawn off through the pipe 6.

Das Rohr 8 ist gleichfalls fluiddicht durch den Mantel hindurchgeführt und öffnet sich durch einen falschen Boden 15 unterhalb des Einsatzes 13. Der Boden 13 ist mit der Kante des unteren Randes 12 abgedichtet.The tube 8 is also passed through the jacket in a fluid-tight manner and opens through a false bottom 15 below the insert 13. The bottom 13 is with the edge of the lower edge 12 sealed.

Das Rohr 10 ist fluiddicht durch den Mantel und den Boden 15 geführt und endet in dem Hohlraum des Einsatzes 13, d.h. über den beabsichtigten Wasserniveaus in dem Kessel 3.The tube 10 is guided in a fluid-tight manner through the jacket and the base 15 and ends in the cavity of the insert 13, i. above the intended water level in the boiler 3.

Das Rohr 9 endet in einer Düse 16, die so ausgebildet ist, daß sie einen Dampfstrahl in der Hülse 11 axial abwärts leitet. The tube 9 ends in a nozzle 16 which is designed so that it directs a jet of steam in the sleeve 11 axially downwards.

Im Betrieb wird das Reservoir 5 bis zu einem Niveau gefüllt, das sich auf der barometrischen Wasserhöhe unterhalb des oberen Endes des Ringverteilers 14 befindet. Auf Seehöhe liegt diese Höhe bei ungefähr 10,3m, Das Niveau des Beckens 7 wird auf irgendeiner Höhe zwischen einigen Zentimetern bis einem Meter unter dem Niveau des Beckens 5 gehalten, was von den Reibungsverlusten und dem gewünschten Durchsatz abhängt.In operation, the reservoir 5 is filled to a level that is below the barometric water level of the upper end of the ring distributor 14 is located. At sea level, this height is about 10.3 m, the level of pool 7 will be at any height between a few centimeters to one meter below the level of pool 5 held, which depends on the friction losses and the desired throughput.

Wenn sich Wasser, etwa Seewasser, in dem Becken 7 und dem Reservoir 5 befindet, wird der Kessel 3 über das Rohr 10 evakuiert. Das Wasser steigt in den Rohren 4 und 6, bis eine Syphonwirkung zwischen dem Reservoir 7 und dem Becken 5 eingeleitet wird. In diesem Verfahrenszustand herrscht in dem Kessel 3 ein torricellisch.es Vakuum. Es existiert somit ein Raum unter einem äußerst niedrigen Druck, der von Wasserdampf eingenommen wird. Ein Evakuieren des Kessels ist nicht mehr länger notwendig.When there is water, such as sea water, in the basin 7 and the reservoir 5, the boiler 3 is via the pipe 10 evacuated. The water rises in the pipes 4 and 6 until there is a siphon effect between the reservoir 7 and the basin 5 is initiated. In this procedural state, in the boiler 3 a Torricellisch.es vacuum. So it exists an extremely low pressure space occupied by water vapor. There is an evacuation of the boiler no longer necessary.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

In diesem Betriebszustand wird V/ass er dampf durch die Düse 16 abwärts geleitet. Durch die Strahlwirkung wird Dampf mitgerissen und entlang der Anordnung aus der Hülse 11 und dem Rand 12 axial komprimiert. Der auf diese V/eise komprimierte Dampf kommt mit dem unteren Rand 1c? in Berührung, wird gekühlt und kondensiert. Das kondensierte Wasser läuft auf den Boden 15 herunter und wird durch das Rohr 8 abgeleitet, das anfänglich mit reinem Wasser gefüllt sein sollte,In this operating state, V / ace is vapor through the nozzle 16 directed downwards. Steam is entrained by the jet effect and along the arrangement from the sleeve 11 and the edge 12 compressed axially. The vapor compressed in this way comes with the lower edge 1c? in touch, is cooled and condensed. The condensed water runs down to the bottom 15 and is discharged through the pipe 8, which should initially be filled with pure water,

Der Dampfstrahl wird eingestellt, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, der von der Natur des zu behandelnden Wassers und den Umgebungsbedingungen abhängt. I;n Gleichgewichtszustand tritt Salzwasser durch das Rohr 4 ein und verliert einen Teil seines Yfessergehaltes. Salzwasser mit einer höheren Konzentration wird durch das Rohr 6 s.bgeführt. Reines V/asser wird durch das Rohr 8 abgeführt.The steam jet is stopped until a state of equilibrium is reached is reached, which depends on the nature of the water to be treated and the ambient conditions. I; n state of equilibrium salt water enters through pipe 4 and loses part of its Yfesser content. Salt water with a higher concentration is led through the pipe 6 see below. Pure water is discharged through pipe 8.

Wenn sich Luft, die in dem Wasser gelöst ist, in dem Kessel 3 ansammelt, kann sie über das Rohr 10 entfernt v/erden.When there is air dissolved in the water in the kettle 3 accumulates, it can be removed via the pipe 10.

Die für das System erforderliche Energie ist bemerkenswert niedrig: sie besteht aus der Energie, die erforderlich ist, um den Niveauunterschied zwischen dem Reservoir und dem Becken aufrechtzuerhalten, um die notwendige Menge Dampf für die Düse 16 aufzubringen, und um den Kessel 3 zu evakuieren» The energy required by the system is remarkably low: it consists of the energy that is required the difference in level between the reservoir and the To maintain basin in order to apply the necessary amount of steam for the nozzle 16, and to evacuate the boiler 3 »

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Vorrichtung verhältnismäßig einfach und billig, so daß die Anschaffungskosten für eine wirtschaftliche Anlage gleichfalls nicht hoch sind*As can be seen from the drawing, the device is relatively simple and cheap, so that the acquisition costs for an economical system are also not are high *

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Claims

1. A method for treating a liquid, characterized in that the liquid under a siphon effect is allowed to flow through a siphon path, at the upper end of which a space is provided which is under a torricellic vacuum and in which part of the liquid evaporates as vapor that vapor from is withdrawn above the surface of the liquid that the vapor in heat exchange with a coolant - is compressed to condense the vapor, and that the condensed liquid is withdrawn while the torricellic vacuum is maintained.

2. The method according to claim 1, characterized in that the steam in heat exchange with the Liquid is condensed, which flows in along the Siphonweg and flows through the room.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the steam with Pulled off and compressed using a jet of steam which is introduced into the space from a source of steam under pressure.

4. Device for performing the method according to one of claims 1-3 »characterized by a closed boiler (3); through a riser pipe (4) to transport liquid to be treated into the boiler; through a downcomer (6) to drain liquid from the kettle; through a reservoir (5) for the liquid to be treated, from which the riser

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goes out; through a container (7) for the downpipe drained liquid; by means to so increase the liquid levels in the reservoir and the container regulate that when there is a vacuum in the kettle, liquid by a siphon effect 'from the reservoir in the container is sucked; by means (11,12,16) to steam from above the liquid surface of the Due to the siphon effect, to withdraw liquid passed through the boiler and to compress this liquid; through a heat exchanger in which the steam is thermally compressed in heat exchange with a coolant that circulates through the boiler; by means (8,10) to remove condensed liquid from the boiler withdraw without tearing off the siphon effect between the riser pipe (4) and the downpipe (6); and through facilities to evacuate the boiler,

5. Apparatus according to claim 4 »characterized in that the means for pulling off the Steam and for e compressing the steam from a jet pump (11,12,16), which by a suitable, pressurized steam is operated.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the coolant from the to treating liquid consists.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the heat exchanger consists of a plate heat exchanger consists in which the vapor condenses on one side of the plate while on the other Side liquid circulates so that the evaporation of the liquid serves to cool the vapor for condensation.

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