DE2135442A1

DE2135442A1 - Destillationsverfahren und Vorrichtung zu dessen Durchfuhrung

Info

Publication number: DE2135442A1
Application number: DE19712135442
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Hasslacher, James Gilliam, Rieh mond,Va (VStA)
Priority date: 1970-08-14
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1972-02-17
Also published as: BE770891A; US3699006A; ZA714603B; NL7111175A; AU3151171A; CH544560A; ES394223A1; GB1347545A; FR2101951A5; IL37262A0

Description

Unser Zeichen: H 882

Destillationsverfahren und Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein Destillationsverfahren und eine Destillationsvorrichtung und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Reinigung von verschmutztem Brack- oder Salzwasser.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Destillationsvorrichtung ein Gehäuse auf, eine Wandung, die das Gehäuse in senkrechter Richtung in eine Beschickungskammer und eine Destillatkammer unterteilt, wobei jede dieser Kammern im unteren Abschnitt einen Einlaß und einen Auslaß aufweisen. Die Beschickungs- und Destillatkammern umfassen Verdampfungs- und Kondensationskammern in den oberen Abschnitten. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um einen Unterdruck in den Kammern zu erzeugen und Einrichtungen, um den Dampf zwischen den Kammern zu übertragen und ferner sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen Wärme der Beschikkungskammer zugeführt wird und Kälte der Kondensationskammer. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen die plötzliche Ausbildung von Dampf an den Heizschlangen verhindert wird und es sind ferner Einrichtungen vorgesehen, mit denen die Flüssigkeitsoberfläche in der Beschickungskammer vergrößert wird.

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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrich^ tung zur Vakuumdestillation von Flüssigkeiten. Es ist ein geschlossenes Gehäuse vorgesehen, das in senkrechter Richtung in Beschickungs- und Destillatkammern unterteilt ist, wobei über diesen Kammern miteinander in Verbindung stehende Verdampf ungs- und Kondensationskammern vorgesehen sind. Ein Vakuum wird in den Kammern dadurch erzeugt, daß eine erste Füllung in das Gehäuse eingegeben wird, wobei die freien Gase mittels eines Abzuges in der Oberseite abgezogen v/erden. Anschließend wird dieser Abzug geschlossen und ein Teil der ersten Füllung wird wieder abgezogen. Die Destillation wird . so durchgeführt, daß die Flüssigkeit in der Beschickungskammer erhitzt wird, um einen Dampf in der Verdampfungskammer zu erzeugen und der Dampf, der in die Kondensationskammer eingebracht wird, wird abgekühlt, um ein Destillat zu erzeugen, welches in den unteren Abschnitt der Destillatkammer hineinfällt.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung,

* Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, bei der die Verwendung eines Gebläses gezeigt ist,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, bei der die Verwendung von schwimmfähigen und nichtschwimmfähigen Kugeln gezeigt ist,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, bei der die Verwendung von Düsen gezeigt ist*

Fig. 5 eine ähnliehe Ansicht wie Fig. 1, bei der ein Schieber-Pümpensystem gezeigt ist,

Fig. 6 eine Ansicht eines erfindungsgemäS verwendeten Schieber-Fas»pen-Sys"teiiis und

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ORlQlNAL

Fig. 7 eine Entsalzungsanlage, die in der Nähe eines Salzwasservorrates und in der Nähe einer Erdgasleitung montiert ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Destillationsvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 101 auf/ welches die Form eines kegelstumpfförmigen Gehäuses hat. Dieses Gehäuse weist eine Deckelwandung 102, eine Seitenwandung 103 und einen Boden 104 auf. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Haltbarkeit kann das Gehäuse, wie dargestellt, aus vorgeformten BEtonteilen hergestellt sein oder das Gehäuse kann an Ort und Stelle aus Beton gegossen werden. Das Gehäuse kann aber auch aus Stahl oder irgend einem anderen Material hergestellt v/erden. Das Gehäuse kann auch Kombinationen von Materialien aufweisen oder das Gehäuse kann auch mittels Kombinationen von Herstellungstechniken hergestellt werden. Obwohl das dargestellte Gehäuse eine bevorzugte Form hinsichtlich der Konstruktion und Wartung aufweist, sei bemerkt, daß das Gehäuse zylindrisch, quadratisch, dreieckförmig sein kann oder irgend eine andere Form haben kann. Die im allgemeinen konisch ausgebildeten Wandungen nehmen die örtlich sich ändernden auf die Wandungen infolge der Wasserstandshöhe ausgeübten Drucke auf. Die Wandungen können auch parallele Oberflächen haben oder anders gestaltet sein.

Das Gehäuse 101 ist in sankrechter Richtung in eine Beschikkungskammer 105 und eine Destillatkammer 106 durch eine Trennwandüng 107 unterteilt« Diese Trennwandung 107 erstreckt sich im Gehäuse 101 bis zu einsr Stelle im Abstand von der Deckelwandung 102, Die Trennwand'ang 1(37 könnte sich auch bis zum Deckel des Gehäuses 101 erstrecken, wobei in diesen Wandungen öffnungen vorgesehen sind, um eine Verbindung zwischen den Kammern herzustellen. Wenn ein Fallwasserrohr verwendet wird, so wird die minimal© Höhe der Trennwandung 107 oder

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der öffnungen in dieser Wandung durch die zu destillierende Flüssigkeit bestimmt und diese Höhe ist eine Funktion der Druckhöhe der zu destillierenden Flüssigkeit und des äußeren Druckes und der Dichte der Flüssigkeit. Die minimale Höhe über der äußeren Flüssigkeitshöhe kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß der äußere Umgebungsdruck durch die Flüssigkeitsdichte dividiert wird. Im Fall von Wasser bei atmosphärischem Druck beträgt die Minimalhöhe beispielsweise etwa 10,10 Meter (33_?9 Fuß) über dem äußeren Wasserspiegel» Wenn ein Fallwasserrohr nicht verwendet wird, muß die Trennwandung 107 oder irgend eine öffnung in dieser Trennwandung ausreichend hoch liegen, damit die Flüssigkeit in der Beschickungskammer 105 von der Flüssigkeit in. der Destillatkammer 106 getrennt wird. Der Raum oberhalb der Flüssigkeitsspiegel in der Beschickungskaitimer IO5 und in der Destillatkamxner 106 bildet eine Verdampfungskammer 108 und eine Kondensationskammer 109. Eine Entlüftung 110, die durch einen Schieber 111 gesteuert wird, 1st an der obersten Stelle der Destillationsvorrichtung 100 vorgesehen und erstreckt sich durch die Deckelwandung 102, um die Kammern 108 und zu entlüften.

Die Beschickungskammer 105 ist mit einem Wärmeaustauscher ausgerüstet, der eine Heizschlange 112 aufweist. Diese Schlange ist über isolierte Leitungen 113 mit der Wärsieausgangsseite einer Wärmepumpe 114 verbunden. Die Schlange 112 ist vorzugsweise derart angeordnet, daß sie vollständig in der Flüssigkeit in der Beschickungskammer 105 eingetaucht ist. Diese Schlange ist vorzugsweise mit einem ablagerungs- und korrosionsfesten Material bedeckt/ wie beispielsweise Polytetrafluorethylen oder dergleichen. Ändere Abschnitte der Destinationsvorrichtung_ff an denen sich Ablagerungen . bilden können oder die angegriffen werden können, können in, ähnlicher Weise beschichtet werden.

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Pie Kondensätionskammer 109 ist mit einer Wärmeaustauschervorrichtung ausgerüstet, die eine Kühlschlange 105 aufweist und diese Kühlschlange ist mit der kalten Seite der Wärmepumpe 114 über isolierte Leitungen 116 verbunden. Es sollte dafür gesorgt werden, daß sich nicht Kondensat wegen der niedrigen Temperaturen an der Schlange 115 verfestigt oder ansammelt, wodurch der Wirkungsgrad verringert werden könnte. Derartige Zustände können, wenn sie auftreten, dadurch ausgeschaltet werden, daß nichtdargesteilte Temperaturfühler vorgesehen werden, die Steuersignale zum Einstellen der Drucke des Kühlmittels in der Wärmepumpe abqeben.

Obwohl der umgekehrte Laufzyklus von Wärmepumpen für die Erfindung nicht erforderlich ist, können für die Erfindung Wärmepumpen verwendet werden, wie sie in dem Buch von Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology" (1953), Band 11, Seite 642, beschrieben werden. Die Betriebsweise derartiger Wärmepumpen ist allgemein bekannt. In Gebieten, in denen Erdgas zur Verfügung steht, sollte dieses als Brennstoff für die Wärmepumpe verwendetwerden, die ähnlich aufgebaut sein kann, wie die, die in Gaskühlanlagen verwendet werden.

Andere Einrichtungen als die Wärmepumpe 114 können anstelle dieser Wärmepumpe verwendet werden oder dazu, das Erhitzen oder Kühlen zu verstärken, falls dies erwünscht ist·.- Derartige Einrichtungen können insbesondere dort verv/endet werden, wo als !Nebenprodukt von anderen Arbeitsgängen überschüssige Wärme oder überschüssige Kälte zur Verfügung steht. Derartige Einrichtungen sind sehr wünschenswert, wenn die Verwendung von Abfallwärme aus einem Kernreaktor beispielsweise die ümgebungsverschmutzung vermindern oder verhindern wird. Sonnenheizanlagen oder ähnliche andere Vorrichtungen können ebenso verwendet werden, um den Wärmebedarf herabzusetzen.

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Das Gehäuse 101 weist eine Beschickungsleitung 1.17 auf, die mit dem unteren Teil der Beschickungskammer 105 verbunden ist und jait einem Schieber-Pumpensystem 118. Das Gehäuse v/eist ferner eine Destillatleitung 119 auf, die mit dem unteren Abschnitt der Destillatkammer 106 und mit dem Schieber-Pumpensystem 118 verbunden ist. Das Schieber-Pumpensystem 118 steht noch mit folgenden Leitungen in Verbindung: mit einer Rückstandsleitung 120, die zu einem Rückstandsspeicher führt, eine Einlaßleitung 121, die zu dem Flüssi'gkeitsvorrat führt, der destilliert werden soll, eine Ausgangsleitung 122, aus der das reine Destillat die Destillationsvorrichtung 100 verläßt und einer Speicherleitung 123, die jju einem Speicherbehälter führt. Eine ausführliche Beschreibung des Schieber-Pumpensystems 118 soll später noch erfolgen.

Im Betrieb wird der Entlüftungsschieber 111 geöffnet und eine Anfangsbeschickung wird in das Gehäuse 101 eingefüllt. Wenn ein schnelle's Anlaufen gewünscht ist, kann die Erstbeschickung aus destilliertem Wasser bestehen, das vorzugsweise aus einem vorher gehenden Betriebszyklus stammt. Wenn kein Erstbeschikkungsvorratsbehälter wegen der Baukosten vorhanden ist oder wenn kein Arbeitszyklus vorher gelaufen ist, muß die Erstbeschickung aus nichtdestillierter Flüssigkeit besteben und die Flüssigkeit in der Destillatkammer 106 muß in die Beschickungskammer 105 umgeleitet v/erden, bis die Flüssigkeit in der Destillatkammer 106 rein ist. Dieses Umlaufen erfolgt über eine Destillatleitung 119, das Schieberpumpensystem 118 und die Beschickungsleitung 117.

Das Gehäuse 101 wird bis zur geneigten Deckelwandung 102 gefüllt, um alle freien Gase aus dem Innenraum auszutreiben und danach wird der Entlüftungsschieber 111 geschlossen. Dann läßt man die Erstbeschickung ablaufen oder pumpt diese aus dem Gehäuse 101 heraus, bis der Flüssigkeitspegel in den Kammern ip5 und 106 unterhalb der Oberseite der Trennwandung 107 oder unterhalb der öffnungen in dieser Trennwandung liegt. Als nächstes wird dann die Wärmepumpe 114 eingeschaltet und

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nachdem das destillierte Wasser rein geworden ist, wird das Destillat aus der Destillationsvorrichtung 100 entnommen. Der Betrieb der Destillationsvorrichtung ist kontinuierlich und verläuft so lange, bis in einigen Fällen ein Rückstand entfernt v/erden muß.

Der Hauptunterschied zwischen der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform und der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform ist das Gebläse 224. 'Das Gebläse ist bei dieser Ausführungsform in einem Kanal angeordnet, da dieses Gebläse in einer runden öffnung in der Trennwandung 207 sitzt. Es können mehr als ein Gebläse vorgesehen sein und die Gebläse müssen nicht in einem Kanal angeordnet werden, obwohl durch die Anordnung dar Gebläse in einem Kanal der Wirkungsgrad des Gebläsebetriebes in an sich bekannter Weise erhöht wird. Bei einem in einem Kanal angeordneten Gebläse kann jedoch Gas sich auf jeder Seite des oberen Abschnittes der Trennwandung 207 während der Erstbeschickung ansammeln und es ist deshalb erforderlich, daß Entlüftungen 210a und 210b an den obersten Stellen der Deckelwandung 202 zu beiden Seiten der Trennwandung 207 vorgesehen sind. Diese Entlüftungen 21oa und 21ob werden mittels Schiebern 211a und 211b gesteuert. Das Gebläse oder die Gebläse werden zu gleicher Zeit v/ie die Wärmepumpe eingeschaltet. Die übrigen Teile der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung entsprechen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und sind mit entsprechenden um 100 vergrößerten Bezugszeichen versehen.

Die Gebläse dienen in an sich bekannter Weise zu einem fünffachen Zweck. Sie vermindern der. Druck in der Verdampfungskammer und erhöhen die Zirkulation über* der Oberfläche der nichtdestiliierten Flüssigkeit, und dadurch bewirken sie eine verstärkte Verdampfung der nichtdestillierten Flüssigkeit. Die Gebläse erhöhen die Strömung zwischen der Verdampfungsund der Kondensationskauiinar und sie erhöhen den Druck in der Kondensationskamaer und erhöhen ferner den Umlauf über die Kühlschlangen hinweg und dadurch wird eine verstärkte

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Kondensation des Destillates hervorgerufen.

Um eine plötzliche Ausbildung von großen Dampfmengen zu verhindern, was üblicherweise als stoßweises Sieden bezeichnet wird, werden von den Chemikern in Reagenzbehältern, die von außen beheizt werden,Glaskügelchen oder Steingutteilchen . verwendet. Ein ähnliches Problem ist in einer von innen erhitzten Vorrichtung vorhanden. Falls ein stoßweises Sieden auftritt, werden große Mengen von nichtdestillierter Flüssigkeit mit dem reinen Dampf vermischt und gelangen in die Kondensationskammer und dadurch kann das Destillat, ver- f schmutzt werden.

In Fig. 3, die eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 darstellt, ist eine Losung dieses Problemes gezeigt. Die Heizschlangen 312, denen Wärme über isolierte Leitungen 313 zugeführt wird, sind in Form von horizontalen Gittern angeordnet. Zusätzliche Heizschlangen 325, denen Wärme von isolierten Heizungsleitungen 326 zugeführt wird, sind ebenfalls in horizontalen Gittern angeordnet. Es sei bemerkt, daß lediglich ein Teil dieses zusätzlichen Heissystems dargestellt ist. Kreuze und Punkte in den Heizschlangen zeigen die Strörnungsrichtung der inneren Strömung an. Schwimmfähige Kugein 327a, 327b und 327c sind unter jeder horizontalen Gitterschicht angeordnet. Nichtschwimmfähige Kugeln 328a, 328b, 328c und 328d sind über jeder horizontalen Gitterlage angeordnet.

Beide-Kugelarten können aus dem gleichen Material hergestellt werden, wobei die Schwimmfähigkeit dadurch eingestellt wird, daß schwerere Kerne verwendet werden, oder Hohlräume. Die Kugeln gehen nicht durch,eine horizontale Heizschlangenlage durch, wenn der Durchmesser einer jeden Kugel größer ist- als der horizontale Zwischenraum zwischen den Schlangen oder zwischen den Schlangen und der Seitenwandung 303 oder zwischen den Schlangen und der Trennwandung 307. Es muß dafür gesorgt

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warden", daß die Kugeln die Heizschlangen nicht verbiegen und die Heizschlangen können durch Rippen oder Querstäbe verstärkt werden, die in den benachbarten Wandungen verankert werden.

Fig. 4 ist eine Teilansicht ähnlich wie Fig. 1. Bei dieser Vorrichtung sind Düsen vorgesehen. Bei einer Destillationsvorrichtung, bei der Fallrohre verwendet werden, müssen die Düsen 429 unterhalb der Minimalhöhe der Trennwandung 407 oder unterhalb von öffnungen in dieser Trennv/andung angeordnet werden. Bei einer Vakuumdestillationsvorrichtung, bei der keine Fallrohre verwendet v/erden, wird ein Schwimmer 4 30 vorgesehen, der die Spiegelhöhe der Flüssigkeit in der Beschickungskammer 405 feststellt. Der Schwimmer 430 sollte nicht zu dicht bei den Düsen 429 angeordnet werden, da dieser Schwimmer durch die Einwirkung der Düsen nach oben bewegt werden könnte und damit seine Wirksamkeit verliert. Die Düsen 429 sollten ferner nicht zu dicht bei einem Gebläse angeordnet v/erden, da nämlich das Gebläse versprühte Flüssigkeitsteilchen zusammen mit dem Dampf wegführen könnte. Je tiefer die Düsen 429 unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche in der Kammer 405 angeordnet sind, um so geringer istä die Höhe der abgesprühten Fontäne und um so geringer ist die Vergrößerung der Flüssigkeitsoberfläche in der Beschickungskammer 405. Es ist bekannt , daß, je größer die Oberfläche in der Beschickungskammer 405 ist, um so größer die Verdampfung, die In der Kammer 408 stattfindet, ist, und dadurch wird der Wirkungsgrad der Destillationsvorrichtung erhöht.

Die Düsen 429 sind Teile von nach oben sich erstreckenden Düsenrohren 431, die sich von einer Leitung 432 aus erstrekken. Eine Bodenleitung 433 verbindet das Schieber-Pumpensystem 418 mit der Beschickungskammer 405. Die Bodenleitung 433 und die Düsenleitung 432 sind anstelle der Beschickungsleitung 417 vorgesehen.

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Es gibt verschiedene Arten von Schieber-Pumpensystemen, die in der Destillationsvorrichtung verwendet werden können. Fig. 5 ist eine Teilansicht der F^g. 1, mit der Ausnahme, daß die Leitung 123 fortgelassen ist. In Fig. 5 ist ein Schieberpumpensystem 518 dargestellt, das bei einer billigeren Ausführungsform der Destillationsvorrichtung verwendet werden kann. Die Einlaßleitung 521 steht mit einer ersten ^•Leitung in Verbindung, die ferner aus der Leitung 534 und einer Pumpeneinlaßleitung 535 besteht. Jeder kleine Kreis in der Zeichnung, in der ein V angeordnet ist, kennzeichnet einen Schieber oder ein Ventil. Die Pumpeneinlaßleitung führt zu einer in einer Richtung fördernden Pumpe 536, von der eine Pumpenauslaßleitung 537 ausgeht. Die Pumpenauslaßleitung 537 steht ihrerseits mit einem zweiten T-Leitungsglied in Verbindung, welches ferner die Rückstandsleitung 520 und die erste Beschickungs leitung 538 auf v/eist. Die Erstbeschikkungsleitung 538 führt zu einer dritten T-Leitung, die ferner aus der BEschickungsleitung 517 und einer Verbindungsleitung 539 besteht. Die Verbindungsleitung 539 bildet dann eine vierte T-Leitung und die anderen Teile dieser Leitung sind eine Leitung 534 und eine Trennleitung 540. Diese Leitung 540 steht mit einer letzten T-Leitung in Verbindung, die aus der Destillatleitung 519 und der Ausgangsleitung 522 besteht. Dieses Schieber-Pumpensystem 518 weist noch die folgenden Schieber auf: einen Einlaßschieber 541 in der Einlaßleitung 521, einen Strömungsschieber 542 in der Leitung 534, einen Rückstandsschieber 543 in der Rückstandsleitung 520, einen Erstbeschickungsschieber 544 in der Erstbeschikkungsleitung 538, einen Trennschieber 545 in der Trennleitung 540 und einen Ausgangsschieber 546 in der Ausgangsleitung 522. Die Pumpe 536 wird mittels eines Schalters gesteuert. Bei der folgenden Beschreibung des Schieber-Pumpensystems 518 sei angenommen, daß im Betrieb die Pumpe und.alle Schieber abgeschaltet sind, wenn sie nicht speziell als eingeschaltet bezeichnet werden. Die Destillationsvorrichtung arbeitet ohne Düsen und mit einem Fallwasserrohr. Um die Destillations-

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vorrichtung zu füllen, wird die Pumpe 536 eingeschaltet und der Entlüftungsschieber 111 (Fig. 1) und die Schieber 541 und 544 werden geöffnet. Bei der Ausbildung des Vakuums sind lediglich die Schieber 541, 542 und 545 geöffnet. Falls ein Umlauf erforderlich ist, um das Destillat nach der Erstbeschickung zu reinigen oder zu irgend einem anderen Zeitpunkt wird lediglich der Schieber 545 geöffnet. Ein normaler Betrieb der Destillationsvorrichtung findet statt, wenn lediglich die Schieber 541, 542 und 546 geöffnet sind. Der Rückstand wird dadurch entfernt, daß die Pumpe 536 eingeschaltet wird und daß die Schieber 542 und 543 geöffnet werden. Zu dieser Zeit kann der Schieber 546 geöffnet bleiben. Das Gehäuse kann dadurch geleert werden, daß der Entlüfungsschieber 111 und der Schieber 546 geöffnet werden und entweder die Schieber 543 und 544, falls der Rückstand gewonnen v/erden soll oder die Schieber 541 und 542, wenn der Rückstand zur Gewinnung noch nicht genügend konzentriert i^rst. Die Wärmepumpe und/oder das Gebläse oder die Gebläse warden lediglich während des Umlaufes und während des normalen Betriebes eingeschaltot.

Ein weiter ausgebautes Schieber-Pumpensystem 618_f welches verwendet wird, wenn der Rückstand eine große Bedeutung hat, ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses System kann bei dem in Fig. 4 dargestellten ausführungsbeispiel verwendet werden. Die Destillationsvorrichtung weist in diesem Fall kein Wasserfallrohr auf und auch der Rücklauf des Erstbeschickungsbehälters erfolgt nicht hauptsächlich durch die Schwerkraft· Bei dieser Ausführungsform der Destillationsvorrichtung sind Düsen vorgesehen und gegebenenfalls ein Gebläse oder mehrere Gebläse. Die Schieber werden elektrisch gesteuert. Es muß eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Schwimmer vorgesehen sein, wobei der Schwimmer so beschaffen ist, daß er elektrische Signale erzeugt. Ein derartiger Schwimmer

ist im Erstbeschickungsvorratsbehälter angeordnet und in Beschickungskammer und in der Destillatkammer, um die

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Höhe der Flüssigkeit in jeder Kammer bzw. in jedem Behälter zu bestimmen. Sowohl die Beschießungskammer als auch die Destillatkammer weisen Fühlgeräte auf, die elektrische Signale abgeben, um die Reinheit der Flüssigkeit zu bestimmen. Diese an sich bekannten Vorrichtungen arbeiten auf der Grundlage der elektrischen Leitfähigkeit. Elektrische Signalgeber, die zwischen Luft und Flüssigkeit unterscheiden können, sind in der Bodenleitung 633 erforderlich, in der Destillatleitung 619 und in der Ablaßleitung 610 oberhalb vom Ablaßschieber 111. Zwei in einer Richtung fördernde Pumpen 653 und 660 sind ebenfalls vorgesehen. Die Destilliervorrichtung arbeitet sowohl kontinuierlich als auch automatisch.

Eine Eingangsleitung 621 steht mit einer ersten T-Leitung in Verbindung, die aus der Beschickungsleitung 647 und der Leitung 648 besteht. Die Leitung 643 führt zu einer zweiten T-Leitung, von der eine Umschaltleitung 649 ausgeht und eine erste·Erstbeschickungsieitung 650. Diese Leitung 650 führt zu einer dritten T-Leitung, die ferner aus einer Beschickungsleitung 651 und aus einer Pumpeneinlaßleitung 652 besteht« An die Beschickungspumpe 653 schließt sich eine Auslaßleitung 654 an. Die Auslaßleitung 654 steht mit einer ersten Kreuzleitung in Verbindung, die ihrerseits mit der Leitung 649 verbunden ist, mit einer Rückstandsleitung 620 und einer ) Erstbeschickungsleitung 655. Eine zweite Erstbeschickungsleitung 655 führt zu einer vierten T-Leitung, die ferner ein'e Bodenleitung 633 und eine Beschickungs leitung 651 aufweist.

Die gesteuerte Beschickungsleitung 647 führt zu einer fünften T-Leitung, die ebenfalls eine Düsenleitung 632 und eine Trennleitung 640 aufweist. Die Trennleitung 64O steht mit einer sechsten T-Leitung in Verbindung, die ferner mit einer Leitung 656 und einer Destillatleitung 657 in Verbindung steht. Die Destillatleitung 657 führt zu einem siebenten . T-Leitungsglied, von dem aus eine erste Er stbes chicklings lei-

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tung 657 ausgeht und eine Destillatpumpeneinlaßleitung 659. Die Destillatpumpe 660 steht mit einer Pumpenauslaßleitung 661 in Verbindung. Die Auslaßleitung 661 führt zu einer zweiten Kreuzleitung, die eine Ausgangsleitung 622 aufweist, eine Behälterfülleitung 662 und eine zweite Erstbeschickungsleitung 663. Die Behälterfülleitung 662 führt zu einer achten T-Leitung, von der die erste Erstbeschickungsleitung 658 und eine Behälterleitung 623 ausgeht. Die zweite Erstbeschickungsloitung 663 führt zu einer neunten T-Leitung, von der die Anschlußleitung 656 und die Destillatleitung 619 ausgeht.

Das Schieber-Pumpensystem 618 weist die folgenden elektrisch gesteuerten Ein- und Ausschaltschieber auf. Jeder Schieber ist durch einen kleinen Kreis gekennzeichnet, in dem sich ein V befindet. Ein Schieber 664 liegt in der Leitung 649. Ein erster Erstbeschickungschieber 665 liegt in der Leitung 650, Ein Beschickungsschieber 666 liegt in der Beschickungsleitung 651 und ein zweiter Rückstandschieber 643 liegt in der Rückstandleitung 620. Ein zweiter Erstbeschickungsschieber 667 liegt in der Leitung 655 und ein gesteuerter Eeschickungsschieber 668 liegt in der Beschickungsleitung 647. Ein Trennschieber 645 befindet sich in der Trennleitung 640 und ein Destillatschieber liegt in der Leitung 657. Ein Erstbeschikkungsschieber 670 liegt in der Leitung 658 \ind ein Ausgangsschieber 646 liegt in der Ausgangsleitung 622. Ein Behälterfüllschieber 671 ist in der Fülleiturg 662 angeordnet und ein zweiter Erstbeschickungsschieber 672 liegt in der Leitung 663.

Vor Beginn des Betriebes sind alle Pumpen, VJärmepumpen und Schieber abgeschaltet oder geschlossen. Um den Betrieb in Gang zu setzen, v/ird der automatische Steuerschalter eingeschaltet. Wenn genügend Flüssigkeit vorhanden ist, um das Gehäuse so. weit zu füllen, wie es durch den Schwimmer innerhalb des Erstbeschickungsbehälters bstimmt v/ird, v/ird die Pumpe 660 eingeschaltet und der Ablaßschieber 110 wird geöffnet und weiterhin werden die Schieber 670 und 672 geöffnet.

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Wenn eine nicht ausreichende Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, wird die Pumpe 653 angeschaltet und. der Ablaßschieber 111 und die Schieber 665 und 667 werden geöffnet. Nachdem das Gehäuse beschickt ist, was durch Flüssigkeit oberhalb des Ablaßschiebers 111 bestimmt wird, werden alle Schieber einschließlich des Schiebers 111 geschlossen und falls die Pumpe 660 eingeschaltet ist, wird diese abgeschaltet. Ein Vakuum wird dadurch ausgebildet, daß die Schieber 664, 666 und 645 geöffnet werden und daß die Pumpe 653 eingeschaltet wird, falls diese noch nicht läuft. Die Ausbildung des Vakuums wird beendet, wenn der Schwimmer in der Destillat-

ψ kammer anzeigt, daß der Flüssigkeitspegel niedriger ist als die Oberseite der öffnungen in der Trennwandung. Nachdem das Vakuum ausgebildet ist, findet ein Rücklauf oder Umlauf statt und alle Schieber, mit Ausnahme des Schiebers 645 v/erden geschlossen. Die Pumpe 653 wird eingeschaltet und die Wärmepumpe und die Gebläse, falls diese verwendet werden, werden ebenfalls eingeschaltet. Der Rückumlauf findet so lange statt, bis die Fühler, die die Reinheit der Flüssigkeit in der Destillatkammer feststellen, anzeigen, daß die Flüssigkeit rein ist. Dieser Rücklaufzyklus wird dadurch beendet, daß der Schieber 645 geschlossen wird. Dieser Rücklaufzyklus beginnt - dann, wenn das Destillat verunreinigt wird, was durch die Fühler in der Destillatkammer festgestellt v/ird. Nicht behandelte Flüssigkeit wird nunmehr in die Destillationsvorrichtung dadurch eingegeben, daß der Schieber 668 geöffnet,wird, wenn immer der Flüssigkeitspegel in der Beschickungskammer zu niedrig liegt. Dieser Zustand v/ird durch einen Schwimmer in der Beschickungskainraer festgestellt. Der Schwimmer in der Destillatkammer bestimmt den ZEitpunkt, zu dem das Destillat abgezogen werden soll. Wenn das Destillat abgezogen werden soll, wird der Schieber 669 geöffnet und die Pumpe 660 wird eingeschaltet und dann wird entweder der Schieber 671 geöffnet, falls es erforderlich ist, den ersten Beschickungsbehälter zu füllen. Dies wird durch den Schwimmer

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im Behälter festgestellt. Andernfalls wird der Schieber 646 geöffnet. Der Fühler, der die Verunreinigung des Rückstandes in der Beschickungskarroner mißt, bestimmt den Zeitpunkt, zu dem der Rückstand abgezogen werden soll. Wenn der Rückstand abgezogen werden soll, werden die Schieber 666 und 643 geöffnet und die Pumpe 653 wird eingeschaltet.

Zur Beendigung des Betriebes wird der automatische Steuerschalter ausgeschaltet. Die Wärmepumpe und das Gebläse oder die Gebläse, falls welche verwendet werden, werden über den automatischen Steuerschalter eingeschaltet, der ebenfalls die Pumpen 653 und 660 abschaltet und der den Entlüftungsschieber 111 und die Schieber 666, 669 und 646 öffnet. Wenn der Rückstand ausreichend konzentriert ist, damit dieser in einen Rückstandspalt eingegeben werden kann, was durch den Reinheitsfühler in der Beschickungskammer festgestellt wird, wird der Schieber 643 geöffnet. Falls der Rückstand nicht die ausreichende Konzentration aufweist, wird der Schieber 664 geöffnet. Alle anderen Schieber sind geschlossen. Die Pumpe 653 läuft so lange, bis Luft in die Basisleitung 633 eintritt und die Pumpe 660 läuft so lange, bis Luft in die Destillatleitung 619 eintritt. Wenn die beiden Pumpen 653 und 660 abgestoppt werden, werden alle Schieber einschließlich des Entlüftungsschiebers 111 geschlossen. Die Destilliervorrichtung ist für einen neuen Betriebszyklus bereit.

Fig. 7 zeigt einen bevorzugten Aufbau einer Destillaticnsvorrichtung 700, die bereits in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Vorrichtung liegt in einer trockenen Zone und zwar vorzugsweise in der Nähe einer Erdgasquelle, da die Wärmepumpe 746 Erdgas als Brennstoff verwenden kann. Die elektrische Energie für die Pumpe oder die Pumpen kann ebenfalls unter Verwendung von Erdgas als Brennstoff gewonnen werden. Mit der Destillationsvorrichtung wird nicht nur reines Wasser gewonnen. Salz kann als Nebenprodukt ebenfalls gewonnen werden. Das Gehäuse 701 sollte so aufgebaut werden, daß die Beschickungskammer zur Sonne hinweist und daß die Destillatkammer auf der von der Sonne abgelegenen Seite angeordnet ist. Auf

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der nördlichen Halbkugel sollte die Beschickungskammer nach Süden weisen und auf der südlichen Halbkugel sollte die Beschickungskammer nach Norden weisen. Das Gehäuse 701 sollte ebenfalls auf einem Hügel aufgebaut werden, damit dieses Gehäuse nicht zu hoch wird und damit dessen Wandung nicht zu dick wird. Die innere Reinigung des Gehäuses 701 kann ebenfalls vereinfacht werden, wenn der Rauminhalt der Destillatkammer kleiner ist. Eine Verdampfung in der Destillatkammer wird auch geringer, wenn die Oberfläche des Destillates vermindert wird. Ein Erstbeschickungsspeicherbehälter 773 ist oberhalb des Gehäuses 701 auf Trägern 774 angeordnet und die Erstbeschickung kann unter Einv/irkung der Schwerkraft erfolgen. Ein Rückstandspeicherbehälter 775 kann flach ausgebildet werden. Dieser Behälter kann offen sein und der Boden kann mit einem schwarzen Material bedeckt oder beschichtet sein, um die Verdampfung zu erhöhen. In nicht trockenen Zonen wird der Rückstandsvorrat abgedeckt und die Form des Behälters wird so gestaltet, daß der Rückstand besser aufbewahrt werden kann. Ein Beschickungsspeicher 776 ist vorgesehen, dessen Boden mit einem schwarzen Material beschichtet ist, um eine Vorerhitzung durchzuführen. Dieser Speicher wird tiefer ausgebildet, um die Verdampfung zu vermindern. Der Beschickungsspeicher 776 wird von dem Salzwasservorrat 777 durch einen Damm 778 getrennt, dem eine Leitung 779 zugeordnet ist. Diese Leitung wird mittels eines Schiebers 780 gesteuert. Der Damm verhindert Änderungen in den Druckhöhen durch Gezeitenströmungen und durch Wellen. Die Arbeitsweise der Destillationsvorrichtung 700 ist die gleiche, wie es im vorstehenden beschrieben wurde.

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Claims

Patentansprüche

1. DestiHationsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, Einlasse und Auslässe, die Schieber aufweisen und die mit dem unteren Abschnitt des Gehäuses verbunden sind, eine Trennwandung, die das Gehäuse in eine Beschickungskammer, welche mit den Einlassen und Auslassen verbunden ist und eine Destillatkammer unterteilt, die mit getrennten Einlassen und Auslassen verbunden ist, wobei die Beschickungsund Destillatkammer Verdampfuhgs- und Kondensationskammern in dsn oberen Abschnitten aufweisen, Abzugsvorrichtungen, mit denen ein Vakuum in den Kammern ausgebildet wird, Umlaufeinrichtungen, mit denen Dampf aus der Verdampfungskammer in die Kondensationskammer geführt wird und thermische Einrichtungen, welche Wärme in die Beschickungskammer eingeben und welche die Kondensationskammer kühlen.

2. Destillationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandung eine im wesentlichen .senkrechte Wandung ist,die das Innere des Gehäuses unterteilt.

3. Destillationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufeinrichtungen wenigstens eine öffnung in der Wandung zwischen den Kammern aufweisen.

4. Destillationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufeinrichtungen Gebläse aufweisen, die in der öffnung angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugseinrichtungen eine Vorrichtung zur Erstbeschickung aufweisen, die mit dem Gehäuse in Verbindung steht, um eine Erstbeschickung in das Gehäuse einzugeben, um dieses zu füllen und daß eine Entlüftungseinrich-

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tung vorgesehen ist, die einen Schieber im oberen Ende des Gehäuses aufweist, so daß eine Erstbeschickung in das Gehäuse eingegeben werden kann, wobei die Einlasse und Auslässe geschlossen sind und wobei die Entlüftung geöffnet ist, so daß Luft aus dem Gehäuse austreten kann, wonach anschließend ein Teil dieser Erstbeschickung durch die Auslässe abgezogen wird, wobei die Entlüftung geschlossen v/ird, um in den Kammern ein Vakuum auszubilden.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse Düsen aufweisen, die eine Leitung und Düsenabschnitte umfassen, die sich in die Beschickungskammer hinein erstrecken, um die Beschikkungsflüssigkeit zu versprühen, wodurch eine maximale Oberfläche für eine Verdampfung zur Verfügung gestellt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Einrichtungen eine irreversible Wärmepumpe aufweisen, deren Wärmeerzeugungsabschnitt mit den Wärmeübertragungseinrichtungen in der Beschickungskammer verbunden ist, und deren Kälteerzeugungsäbschnitt mit den Wärmeübertragungseinrichtungen in der Kondensationskammer verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtungen in

'der Beschickungskammer lagenweise angeordnet und so konstruiert sind, daß der horizontale Zwischenraum zwischen den Teilen der Wärmeübertragungseinrichtung und zwischen der Wandung des Gehäuses und der senkrechten Trennwandung kleiner ist, als die Breiten der schwimmfähigen und nichtschwimmfähigen Einrichtungen, die verwendet werden, um eine plötzliche Ausbildung von großen Dampfmengen zu verhindern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß schwimmfähige Teilchen zur Verhinderung einer plötzlichen

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Ausbildung von großen Dampfmengen in der Beschickungskammer vorhanden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nichtschwimmfähige Teilchen zur Verhinderung einer plötzlichen Ausbildung einer großen Dampfmenge in der Beschikkungskainmer vorhanden sind.

11. Verfahren zum Destillieren von Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitserstbeschickung in ein geschlossenes Gehäuse eingegeben wird, welches am oberen Ende eine offene Entlüftung aufweist, daß das Gehäuse mit der Erstbeschickung gefüllt wird, um alle freien Gase aus dem Gehäuse herauszuführen, daß die Entlüftung geschlossen wird, daß ein Teil der Erstbeschickung aus dem Gehäuse abgelassen wird, um ein Vakuum im oberen Abschnitt des Gehäuses zu erzeugen, daß Wärme zugeführt wird, um die Flüssigkeit su verdampfen, um einen Dampf im oberen Abschnitt des Gehäuses zu erzeugen und daßdieser Dampf als Destillat dieser Flüssigkeit kondensiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in senkrechter Richtung in Beschickungskammern und Destillatskammern unterteilt wird, derart, daß der Vakuumabschnitt oberhalb dieser Kammern Verdampfungs- und Kondensationskammern bildet und daß der Dampf aus der Verdampfungskammer in die Kondensationskammer geführt und gekühlt wird, um das Destillat zu erzeugen.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gebläse zwischen der Verdampfungs- und der Kondensationskammer angeordnet wird, um die Strömung des Dampfes zwischen den Kammern zu verstärken.

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14. Verfahren nach einein der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mittels in Lagen angeordneter Heizschlangen zugeführt wird und daß schwimmfähige Gegen
stände unter jeder Heizschlangenlage angeordnet werden und daß nichtschwiramfähige Gegenstände über jeder Heizschlangenlage angeordnet werden, um eine plötzliche Ausbildung von großen Dampfmengen au verhindern.

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