DE2207085A1

DE2207085A1 - Distillation method and apparatus for treating liquids

Info

Publication number: DE2207085A1
Application number: DE19722207085
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Oord, Jacob van, New Orleans, La. (V.StA.)
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1972-02-15
Publication date: 1972-08-31
Also published as: FR2125627A1; FR2125627B1; DE2207085B2; NL7202011A; ZA72909B; IT950644B; BE779486A; GB1361345A; AU443138B2; AU3904972A

Description

Anmelder: Jacob van Oord. 653¹S- Orleans Avenue. NEVJ ORLEANS. To m elder: Jacob van Oord. 653 ¹ S- Orleans Av enue. NEVJ ORLEANS.

LA. 70 124. U.S.A. LA. 70 1 24. USA

Destillationsverfahren und Vorrichtung, zum Behandeln von Flussigkeiten Distillation process and device for treating liquids

Die Erfindung betrifft die Behandlung einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Seewasser oder Schmutzwasser, um hieraus ein Destillat oder Kondensat zu erhalten, das im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist.The invention relates to the treatment of a liquid such as seawater or wastewater to to obtain a distillate or condensate therefrom which is essentially free of impurities.

Die Behandlung einer Flüssigkeit wie Seewasser, Abwasser, Industriewasser usw., urn Unreinigkeiten oder Verschmutzungen zu entfernen, durch eine Destillationsmethode, wobei die Flüssigkeit von Feststoffen und Gasen getrennt wird, ist bekannt. Um so relativ große Flüssigkeitsmengen zu behandeln, denkt man oft an die Sonnenenergie als billige Energiequelle, um die Flüssigkeit zu verdampfen, welche dann zum Destillat kondensiert wird. Bei derartigen Verfahren wird die verfügbare Energie relativ unwirtschaftlich verwendet und die Wirkungsweise ist unzuverlässig, wenn die klimatischen Bedingungen sich ändern. Andererseits war die Verwendung anderer V/ärmequellen zusätzlich zur Sonnenenergie relativ teuer und unwirtschaftlich . Es ist daher eine bedeutende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung flüssigen Materials zu schaffen, um aus diesem ein Destillat zu erhalten, wobei die Arbeitsweise von keiner äußeren Energiequelle abhängen soll, sei diese nun solaren Ursprungs oder durch Verbrennung von Heizöl erzeugt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Destillationsverfahren und eine Vorrichtung'zur Behandlung flüssigen Materials anzugeben, die nur mechanische Energie zum Antrieb von Pumpen und Gebläsen verwendet, wobei dieIt is known to treat a liquid such as sea water, sewage, industrial water, etc. to remove impurities or contaminants by a distillation method in which the liquid is separated from solids and gases. In order to treat such relatively large amounts of liquid, one often thinks of solar energy as a cheap source of energy to evaporate the liquid, which is then condensed into the distillate. In such methods, the available energy is used relatively uneconomically and the mode of operation is unreliable if the climatic conditions change. On the other hand, the use of other energy sources in addition to solar energy was relatively expensive and uneconomical. It is therefore an important object of the present invention to provide a method and a device for treating liquid material in order to obtain a distillate from it, the mode of operation not being dependent on any external energy source, be it of solar origin or the combustion of heating oil generated. Another object of the present invention is to provide a distillation method and a Vorrichtung'zur treatment of liquid material, only the mechanical energy used to drive pumps and blowers, said

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- 2 Wärme des fließenden Materials selbst benutzt wird.- 2 heat from the flowing material itself is used.

Erfindungsgemäß wird Speiseflüssigkeit aus einem Reservoir um eine Flüssigkeitssäule in eine Verdampfungskammer gehoben, in welcher ein Unterdruck aufrechterhalten wird, der, abhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit der Anordnung etwas geringer ist als der Dampfdruck der Flüssigkeit. In der Verdampfungskammer verdampft so die Speiseflüssigkeit zum Teil, und ein dichteres FlUssigkeitskonzentrat setzt sich auf einem großflächigen geneigten Boden der Verdampfungskammer a.bj eine Dampfphase bildet sich in der Kammer darüber. Für die verfügbare Speiseflüssigkeit-Temperatur werden die Bedingungen innerhalb der Verdampfungskammer derart eingestellt, daß man eine maximale Dampfsättigung bei möglichst hoher Dampfdichte erhält. Zu diesem Zweck werden der Unterdruck und die Temperatur innerhalb der Verdampfungskammer reguliert und/oder erhalten. Das Flüssigkeitskonzentrat fließt unter dem Einfluß der Schwere und durch Pumpen aus der Verdampfungskammer in eine thermische Gegenstromzone eines Kondensators, zum Wärmeaustausch mit dem relativ inkompressiblem gesättigten Dampf, der zum Einfließen genötigt wird. Der Dampf kondensiert infolgedessen und fließt durch eine Sprühzone und eine Gas-Entfernungszone abwärts in einen zweiten Kondensatorabschnitt, in welchem das Kondensat in thermischem Parallel-Strom zum Konzentrat fließt. Das Flüssigkeitskonzentrat hat infolgedessen wieder im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Speiseflüssigkeit. Das Flüssigkeitskondensat-Produkt wird in einem Sammeltank gesammelt und mit gesteuerter Rate abgezogen, um die Höhe der Kondensat-SäuleAccording to the invention, feed liquid is made from one Reservoir raised around a column of liquid into an evaporation chamber, in which a negative pressure is maintained that, depending on the operating speed of the arrangement is somewhat lower than the vapor pressure of the liquid. In the evaporation chamber part of the feed liquid evaporates and a denser liquid concentrate settles on one large sloping bottom of the evaporation chamber a.bj a Vapor phase forms in the chamber above. The conditions for the available feed liquid temperature are set within the evaporation chamber in such a way that there is maximum vapor saturation with the highest possible vapor density receives. For this purpose, the negative pressure and the temperature within the evaporation chamber are regulated and / or maintained. The liquid concentrate flows under the influence of gravity and by pumps from the evaporation chamber into a thermal one Countercurrent zone of a condenser, for heat exchange with the relatively incompressible saturated steam that is forced to flow in. As a result, the steam condenses and flows through a spray zone and a gas removal zone down into a second condenser section in which the condensate flows in thermal parallel current to the concentrate. That As a result, the liquid concentrate again has essentially the same temperature as the feed liquid. The liquid condensate product is collected in a collection tank and withdrawn at a controlled rate to the height of the condensate column

zu im zweiten Kondensator-Abschnitt auf vorgegebenem Niveai/halten.to hold in the second condenser section at the specified level.

Dies bewirkt die wirksame Kondensierung des Dampfes, während er im Kondensator abwärts zum Wärmeaustausch mit dem gekühlten Flüssigkeitskonzentrat gezwungen wird, wobei diese KondensJaumg gefördert wird durch die gekühlte Oberfläche des Kondensats, welches infolgedessen dazu beiträgt, den Dampfdruck im Kondensator zu vermindern.This causes the effective condensation of the steam while it descends in the condenser to exchange heat with the cooled one Liquid concentrate is forced, with this condensation is promoted by the cooled surface of the condensate, which consequently contributes to the vapor pressure in the condenser to diminish.

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Kurz gesagt, liegt die Erfindung in folgendem:In short, the invention resides in the following:

Eine Speiseflüssigkeit wird dadurch behandelt, daß sie durch eine isolierte Verdampfungskammer unter einem Unterdruck, der knapp unter dem Dampfdruck der Flüssigkeit liegt, hindurchströrnt. Das dichtere Flüssigkeitskonzentrat, daß sich aus teilweiser Verdampfung ergibt, setzt sich auf einem geneigten Teil der Kammer ab, und wird von dort in abgekühltem Zustand in einen Kondensator abgezogen, um in Wärmeaustausch mit dem Dampf zu treten, der durch Gebläse aus der Verdampfungskammer abgezogen wird. Die Bewegung der B'lüssigkeit durch die Verdampfungskammer hindurch wird derart geregelt, daß jede wesentliche Abweichung vom Zustand der Dampfsattigung oder der maximalen Dampfdichte in der Verdampfungskammer vermieden wird. Dieser gesättigte Dampf kondensiert leicht, wenn er zusammengedrückt und in dem Kondensator gekühlt wird, von welchem ein flüssiges Kondensatprodukt und ein flüssiges Konzentrat-Nebenprodukt abgezogen werden.A feed liquid is treated by passing it through an isolated evaporation chamber under a negative pressure, which is just below the vapor pressure of the liquid flows through it. The denser liquid concentrate that resulting from partial evaporation, settles on an inclined part of the chamber, and is cooled from there in State withdrawn into a condenser to enter into heat exchange with the steam that is blown out of the evaporation chamber is deducted. The movement of the liquid through the evaporation chamber is regulated in such a way that each significant deviation from the state of steam saturation or the maximum vapor density in the evaporation chamber is avoided. This saturated vapor easily condenses when compressed and being cooled in the condenser, of which a liquid condensate product and a liquid concentrate by-product subtracted from.

Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Einzelheiten der Konstruktion und Arbeitsweise, wie sie im folgenden im einzelnen beschrieben und beansprucht sind. Hierbei wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile beziehen. Es zeigen:These and other objects and advantages of the invention will be apparent from the details of construction and operation, as described and claimed in detail below. Please refer to the accompanying drawings Reference is made in which like numerals refer to like parts. Show it:

Fig. 1 einen Teil aus einer Aufsicht auf einen erfindungsgemäß aufgebauten Apparat, wobei einzelne Teile weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind;1 shows a part from a plan view of an apparatus constructed according to the invention, wherein individual parts are broken away and shown in section;

Fig. 2 einen Teil eines Seitenschnittes im wesentlichen längs der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;FIG. 2 shows part of a side section essentially along the section line 2-2 of FIG. 1;

Fig. j5 einen Teil eines Seitenschnittes, der eineFig. J5 part of a side section, the one

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etwas veränderte Ausführungsform des in Fig. 2 dargestellten Apparates zeigt;shows a somewhat modified embodiment of the apparatus shown in Fig. 2;

Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm, welches das zu dem erfindungsgemäßen Apparat zugehörige Steuersystem zeigt undFig. 4 is a schematic block diagram showing the shows control system associated with the apparatus according to the invention and

Fig. 5 einen Teil eines Seitenschnittes, ähnlich Fig. 2, der einen etwas geänderten Apparat zeigt.5 shows part of a side section, similar to FIG. 2, of a somewhat modified apparatus shows.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine typische Installation Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Ringgehäuse 12 in vorgegebenem Abstand über dem Boden mittels meh-rerer Pfosten 14 angeordnet. Das Ringgehäuse sitzt senkrecht in einem gewissen Abstand über einem radial-ringförmigen Einlaßtank oder Reservoir 16 und einem radial-inneren Auslaß-Tank oder Reservoir 18. Eine Zuführungsleitung 20 erstreckt sich vom Einlaßtank 16 nach oben in den äußeren Abschnitt es Ringgehäuses 12. Der radial-innere Abschnitt des Ringgehäuses 12 ist mit dem oberen Ende einer vertikalen Kondensator-Anordnung 22 verbunden, welche sich abwärts in 'einen Produkt-Sammel-Tank 24 erstreckt, an den der Eingang einer Produktpumpe 26 angeschlossen ist. Die Installation weist auch eine Vakuumpumpe 28 auf, deren Saugrohr JQ) sieh bis in die Kondensator-Anordnung 22 hinein erstreckt, vertikal zwischen dem Ringgehäuse 12 und dem Produkt-Sammel-Tank 24.1 and 2 show a typical installation. In the illustrated embodiment, a ring housing 12 is arranged at a predetermined distance above the floor by means of several posts 14. The ring housing is vertically spaced a certain distance above a radially annular inlet tank or reservoir 16 and a radially inner outlet tank or reservoir 18. A supply line 20 extends upwardly from the inlet tank 16 into the outer portion of the ring housing 12. The radial- The inner portion of the ring housing 12 is connected to the upper end of a vertical condenser assembly 22 which extends downwardly into a product collection tank 24 to which the inlet of a product pump 26 is connected. The installation also has a vacuum pump 28, the suction pipe JQ) of which extends into the condenser arrangement 22, vertically between the ring housing 12 and the product collection tank 24.

Die Erfindung betrachtet die Behandlung verschiedener Typen fließfähigen Materials, Rohmaterials oder von Flüssigkeiten, und schließt eine vorherige Behandlung oder Verarbeitung nicht aus. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird Seewasser dem Einlaßtank 16 durch das Regulierventil J4 und-eine Leitung 56 zugeführt. In üblicher Weise kann das Seewasser, bevor es in den Tank 16 gelangt, durch einen EntlüfterThe invention contemplates the treatment of various types of flowable material, raw material or liquids, and does not preclude prior treatment or processing. In the illustrated embodiment sea water is added to inlet tank 16 through regulating valve J4 and a line 56 is supplied. In the usual way, the lake water, before it enters the tank 16, through a vent

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geführt werden. Indem man das Einfließen des Seewassers durch das Regulier ventil ~$K in Abhängigkeit von der Behandlung im Apparat regelt, hält man ein vorbestimmtes Niveau JS im Gehäuse aufrecht, um einen Niveauunterschied gegenüber dem Niveau 40 der Flüssigkeit im Einlaßtank 16 herzustellen. Die Zirkulation der Flüssigkeit durch den Apparat mit der gewünschten Durchflußrate kann durch an geeigneten Stellen angeordnate Förder-Pumpen aufrechterhalten werden, wie beispielsweise durch die Umwälzpumpe 4j5, welche Konsentrat vom Austrittsende des Kondensators 22 abzieht. Ein geregelter Ausfluß des Konzentrats aus dem System wird von dem Durchfluß-Steuer-Ventil 44 gesteuert, um die Salzkonzentration im Konzentrat zu steuern. Der Ausfluß aus dem Ventil 44 kann abgeführt oder mit anderen Verfahren weiter behandelt werden. Die verbleibende Sole oder das Konzentrat 42, welches in den Auslaßtank 18 durch das Ventil 46 eintritt, hat im wesentlichen die gleiche Temperatur wie das Seewasser j52, das in den Einlaßtank 16 eintritt, und wird von dem Auslaßtank wieder in den Einlaßtank zurückgeführt. Der Auslaßtank kann bei gewissen praktischen Anwendungen weggelassen werden, und die verbleibende Sole kann vom Ventil 46 direkt zurück in den Einlaßtank gepumpt werden, um sie so wieder dem Kreislauf zuzuführen.be guided. By regulating the flow of seawater through the regulating valve ~ $ K as a function of the treatment in the apparatus, a predetermined level JS is maintained in the housing in order to produce a level difference from the level 40 of the liquid in the inlet tank 16. Circulation of the liquid through the apparatus at the desired flow rate can be maintained by appropriately positioned feed pumps, such as the circulating pump 4j5 which draws consume from the outlet end of the condenser 22. A regulated outflow of the concentrate from the system is controlled by the flow control valve 44 to control the concentration of salt in the concentrate. The effluent from valve 44 can be drained or further treated by other methods. The remaining brine or concentrate 42 entering outlet tank 18 through valve 46 is substantially the same temperature as the seawater j52 entering inlet tank 16 and is returned from the outlet tank to the inlet tank. The outlet tank can be omitted in certain practical applications and the remaining brine can be pumped directly back into the inlet tank by valve 46 for recirculation.

Da die Flüssigkeit im Einlaßtank und im Auslaßtank atmosphärischem Druck ausgesetzt ist, fließt das Seewasser durch die Leitung 20 aufwärts in die obere Verdampfungskammer 48, die sich im Ringgehäuse 12 befindet. Die Verdampfungskammer 48 weist einen Boden 50 auf, auf den sich ein Körper von Flüssigkeitskonzentrat 52 absetzt, während das Seewasser von einer großen Fläche teilweise verdampft wird, so daß nur eine minimale Menge Salz in den Dampfraum mitgenommen wird. Der Boden 50 fällt radial nach innen ab, um die schnelle Zirkulation der Flüssigkeit und das Fließen aus dem radial-äußeren Einlaßteil der Kammer zu dem radial-Inneren Abschnitt zu fördern. So wird eine Dampfphase im Darapfraum 54 hergestellt, welcher durchSince the liquid in the inlet tank and outlet tank is exposed to atmospheric pressure, the seawater flows through the line 20 upwards into the upper evaporation chamber 48, which is located in the ring housing 12. The evaporation chamber 48 has a bottom 50 on which a body of Liquid concentrate 52 settles while the seawater is partially evaporated from a large area, so that only one minimal amount of salt is taken into the steam room. Of the Bottom 50 slopes radially inward to allow rapid liquid circulation and flow from the radially outer inlet portion to convey the chamber to the radially inner section. So a vapor phase is produced in the steaming space 54, which by

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eine Trennwand 56 von einer Übertragungskammer 58 getrennt ist, die -innerhalb des Ringgehäuses über der Kondensator-Anordnung 22 angeordnet ist. Das Flüssigkeitskonzentrat oder die Sole 52, die sich/dnnerhalb der Verdampfungskammer 48 befindet, ist nicht nur dichter als das Seewasser, sondern aufgrund der Verdunstungskälte auch kühler als das Seewasser. Die Sole wird aufgrund der Gravitation und durch Pumpeinwirkung abwärts längs des abfallenden Bodens 50 in die Kondensator-Anordnung 22 geleitet, wogegen der Dampf innerhalb des Dampfraumes 54 mit Hilfe von Gebläsen 60 in die Übertragungskammer 58 abgezogen wird. Die Durchflußrate der Flüssigkeit durch die Verdampfungskammer hindurch wird passend zur Verdampfungsrate reguliert, um Temperaturbedingungen aufrechtzuerhalten, welche mit einer vernünftigen maximalen Dampfdichte im Dampfraum 5^ ^ⁿ der Verdampfungskammer zusammenpassen. Wenn daher der Dampfstrom, der in gesättigtem Zustand relativ inkompressibel ist, von der Gebläseanordnung 62 in die Kondensator-Anordnung 22 übergeführt wird, so kondensiert der Dampf leicht, da seine Temperatur durch Wärmeaustausch mit der Sole 52 von der Verdampfungskammer abgekühlt wird.a partition wall 56 is separated from a transfer chamber 58 which is arranged within the ring housing above the capacitor arrangement 22. The liquid concentrate or brine 52, which is located inside the evaporation chamber 48, is not only denser than the sea water, but also cooler than the sea water due to the cold from evaporation. Due to gravity and the action of a pump, the brine is directed downwards along the sloping floor 50 into the condenser arrangement 22, whereas the steam within the steam space 54 is drawn off into the transfer chamber 58 with the aid of fans 60. The flow rate of the liquid through the evaporation chamber is regulated to match the evaporation rate in order to maintain temperature conditions which are compatible with a reasonable maximum vapor density in the vapor space 5 ^ ^ ^{n of} the evaporation chamber. Therefore, when the steam flow, which is relatively incompressible in a saturated state, is transferred from the fan assembly 62 to the condenser assembly 22, the steam easily condenses because its temperature is cooled by heat exchange with the brine 52 from the evaporation chamber.

Der Dampf wird zunächst in einen oberen Abschnitt 64 der Kondensator-Anordnung zum Wärmeaustausch mit der Sole geführt, welche durch Rohre 66 im Gegenstrom zum Dampf zwischen dem Einlaß-VerteilerstUck 68 und dem Auslaß-VerteilerstUck 70 geführt wird« Auf diese Weise wird die abgekühlte Sole bei ihrer niedersten Temperatur anfangs in Wärmeaustausch mit dem Dampf bei ebenfalls dessen niederster Ausgangstemperatur geführt, wogegen die Sole bei ihrer höchsten Auslaßtemperatur im oberen Kondensator-Abschnitt 64 in Wärmeaustausch mit dem einfließenden Dampf bei seiner höchsten Einlaßtemperatur steht* Der verbleibende Dampf und das Kondensat fließen aus dem oberen Kondensator-Abschnitt 64 abwärts durch eine Sprühzone 72, in welche frisches Wasser durch den Sprühkopf 74 eingesprüht wird, um die Kondensierung zu fördern. Das frische Wasser wird denThe steam is first passed into an upper section 64 of the condenser assembly for heat exchange with the brine, which is passed through pipes 66 in countercurrent to the steam between the inlet manifold 68 and the outlet manifold 70. In this way, the cooled brine at its lowest temperature initially in heat exchange with the steam at its lowest starting temperature, whereas the brine at its highest outlet temperature in the upper condenser section 64 is in heat exchange with the incoming steam at its highest inlet temperature * The remaining steam and the condensate flow out the upper condenser section 64 down through a spray zone 72 into which fresh water is sprayed by the spray head 74 to promote condensation. The fresh water will be the

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Sprühköpfen durch die Pumpe J6 zugeEührt, deren Eingang mit dem Produkt-Sammel-Tank 24 verbunden ist, in welchen das Flüssigkeits-Kondensat oder frische Wasser 78 von der Kondensator-Anordnung abgegeben wird.Spray heads supplied by the pump J6 , the inlet of which is connected to the product collection tank 24, into which the liquid condensate or fresh water 78 is discharged from the condenser arrangement.

Nach Durchlaufen der Sprühzone 72 werden Gase, die vom Kondensat und vom Dampf mitgerissen wurden, durch das Saugrohr 30 entfernt, welches unterhalb des Schildes 80 angeordnet ist. Ein Saugdruck kann auf das Saugrohr J>0 mittels einer Vakuumpumpe 28 ausgeübt werden. In der vertikalen Leitung 84, die den Gehäuseabschnitt 86 mit dem Sammel-Tank 24 verbindet, steht infolgeäes Absaugens das Kondensat 82 bis zu einer Höhe, welche durch den Ausfluß aus der Produktpumpe 26 bestimmt ist. Vom Auslaßverteilerstück 70 fließt die Sole durch einen unteren Abschnitt 88, wobei sie mit dem Kondensat 82 in Wärmeaustausch steht, das innerhalb der Leitung 84 fließt. Der untere Kondensator-Abschnitt 88 weist entsprechend eine Vielzahl von Wärmeaustausch-Rohren 90 auf, welche sich durch die Leitung 84 hindurch zwischen dem Auslaß-Verteilerstück 70 und dem Trennwand-Verteilerstück 92 erstrecken. Die Wärmeaustauschrohre sind im unteren Kondensator-Abschnitt 88 derart angeordnet, daß die Sole in direktem Wärmeaustausch zum Kondensat fließt. Die Temperatur der Sole wird entsprechend im wesentlichen auf die ursprüngliche Seewasser-Temperatur wieder hergestellt oder angehoben, wogegen das Kondensat entsprechend auf eine Endtemperatur abgekühlt ist, bevor es den Sammeltank 78 erreicht. Die Sole wird aus dem Verteilerstück 92 mittels der Pumpe 4j5 abgezogen und durch das Ventil 46 zum Auslaßtank 18 geführt. Die Unterdrucke werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch die barometrische Druckhöhe (Flüssigkeitssäule) aufrechterhalten, doch können die gleichen Unterdrucke durch kür&liche Mittel aufrechterhalten werden.After passing through the spray zone 72, gases that have been entrained by the condensate and the steam are removed through the suction pipe 30, which is arranged below the shield 80. A suction pressure can be exerted on the suction pipe J> 0 by means of a vacuum pump 28. In the vertical line 84, which connects the housing section 86 to the collecting tank 24, the condensate 82 is up to a height which is determined by the outflow from the product pump 26 as a result of suction. From outlet manifold 70, the brine flows through a lower portion 88, being in heat exchange with condensate 82 flowing within conduit 84. The lower condenser section 88 accordingly has a plurality of heat exchange tubes 90 which extend through the conduit 84 between the outlet manifold 70 and the partition wall manifold 92. The heat exchange tubes are arranged in the lower condenser section 88 such that the brine flows in direct heat exchange with the condensate. The temperature of the brine is correspondingly essentially restored or raised to the original seawater temperature, whereas the condensate is correspondingly cooled to a final temperature before it reaches the collecting tank 78. The brine is withdrawn from the manifold 92 by means of the pump 4j5 and passed through the valve 46 to the outlet tank 18. In the exemplary embodiment described, the negative pressures are essentially maintained by the barometric pressure head (liquid column), but the same negative pressures can be maintained by short-term means.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind die Verdampfungskammer 48 und die Übertragungskammer 58 so weitAs shown in FIGS. 1 and 2, the vaporization chamber 48 and the transfer chamber 58 are so wide

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isoliert, daß die Sonnenenergie die Wirkung des Apparates nicht störend beeinflußt, indem sie eine Unter-Sättigung des Dampfes innerhalb des Dampfraumes 5^ der Verdampfungskammer bewirkt. Zu diesem Zweck wird Seewasser von der Zuführungsleitung 20 durch die Flüssigkeitspumpe 94 abgezogen und durch die Leitung 96 zum oberen Ende eines doppelwandigen, geneigten Daches 98 des Gehäuses geführt. Ein Isolierraum 100 ist zwischen der äußeren Wandung 102 und der inneren Wandung 104 des Daches 98 eingeschlossen. Der Isolierraum 100 weist Zirkulationspassagen 106 für das Seewasser auf. Dementsprechend absorbiert das Seewasser die Sonnenhitze und kann nach einer derartigen Erwärmung verwendet werden, um den Verdampfungsprozeß innerhalb der Kammer 48 zu verbessern,indem es durch eine Vielzahl von Öffnungen 108 in der inneren Wandung 104 im unteren Abschnitt des Daches in den Dampfraum 48 eingesprüht wird. Die beschriebene Anordnung verhindert eine Unter-Sättigung des Dampfes bei heißen klimatischen Bedingungen. Um eine Über-Sättigung unter kalten klimatischen Bedingungen zu verhindern, ist die Anordnung dahingehend abgeändert, daß das im Isolierraum abgekühlte Wasser vom System abgeführt wird, ohne daß es in die Verdampfungskammer eingesprüht würde.insulates that solar energy does not interfere with the operation of the apparatus by under-saturating the steam causes within the vapor space 5 ^ of the evaporation chamber. To this end, seawater is withdrawn from the supply line 20 by the liquid pump 94 and through the line 96 to the top of a double-walled, sloping roof 98 of the housing. An insulating space 100 is between the outer wall 102 and the inner wall 104 of the roof 98 locked in. The isolation room 100 has circulation passages 106 for the sea water. The seawater absorbs accordingly the heat of the sun and, after such heating, can be used to prevent the evaporation process inside the chamber 48 by passing through a plurality of openings 108 in the inner wall 104 in the lower section of the roof in the vapor space 48 is sprayed. The arrangement described prevents under-saturation of the steam in hot climatic conditions. To an over-saturation under cold climatic To prevent conditions, the arrangement is modified in such a way that the water cooled in the isolation room is removed from the system is discharged without it being sprayed into the evaporation chamber.

Eine andere Anordnung ist in Fig. J dargestellt, wobei das Dach 98' zwischen einer äußeren Wandung 102* und einer undurchlOchten inneren Wandung 104¹ ein geeignetes Isolierungsmaterial 110 aufweist. Auch sind die beiden Gebläse 60 und 62 durch ein einziges Gebläse 112 ersetzt, welches diagonal zwischer dem Dampfraum 54' und der Ubertragungskammer 58¹, am oberen Ende der Trennwand 56' zwischen der Verdampfungskammer 48 und der Übertragungskammer 58', angeordnet ist. Im übrigen ist die in Fig. 5 dargestellte Installation die gleiche, wie sie in Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.Another arrangement is shown in FIG. J, wherein the roof 98 'has a suitable insulation material 110 ^{between an outer wall 102 * and an impermeable inner wall 104 1.} The two fans 60 and 62 are also replaced by a single fan 112 which is arranged diagonally between the vapor space 54 'and the transfer chamber 58 ¹ , at the upper end of the partition 56' between the evaporation chamber 48 and the transfer chamber 58 '. Otherwise, the installation shown in FIG. 5 is the same as that described with reference to FIGS. 1 and 2.

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Wie bereits angedeutet wurde, muß das Fließen der fluide durch die Apparatur derart geregelt werden, daß eine Störung des fast völligen Sättigungszustandes des Dampfes oder ein Vermindern der höchstmöglichen Dampf dichte innerhalb der Verdampfungskammer vermieden werden. Zu diesem Zweck steuert eine Durchflußraten-Steuereinheit 114, wie sie schematisch in Fig. 4 angedeutet ist, die Produktpumpe 26, um die Höhe_ des Kondensats 82 in der Leitung 84 und das Dampfvolumen in der Kondensator-Anordnung zu steuern, in welche der Daoipf mit einer Zuflußrate eingeführt wird, welche durch die Gebläsegeschwindigkeit s-Steuereinheit 116 gesteuert ist, mit welcher die Durchflußraten-Steuereinhsit 114 ebenfalls verbunden ist. Die Dampfdurchdlußrate, welche von den Geblasen 60 und 62 bestimmt wird, der Unterdruck in der Kondensator-Anordnung und die Rate des von der Produktpumpe 26 abgezogenen frischen Wassers müssen ebenfalls mit der. Verdampfungsrate in Übe reins t'immung gebracht werden, welche von der verdampfenden Oberfläche und der Bewegung der Flüssigkeit durch die Verdampfungskammer 48 hindurch abhängt, welche wiederum durch die Geschwindigkeit der Umwälzpumpe 43 gegeben ist. Die Geschwindigkeit der Umwälzpumpe ist von einer Temperaturdifferenz-Steuereinheit 117 gesteuert, um eine konstante, vorgegebene Differenz zwischen der Temperatur der in die Verdampfungskammer eintretenden Speiseflüssigkeit und dem aus dieser Kammer austretenden Konzentrat aufrechtzuerhalten. Temperaturfühler 122 und 124, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, sind aus diesem Grunde mit der Steuereinheit 117 verbunden. Eine Niveaudifferenz-Steuereinheit 118 verändert die Stellung des Ventils 34» um ein vorgegebenes Flüssigkeitsniveau 38 aufrechtzuerELten. Da dieses Flüssigkeitsniveau sich bei Änderung/des Luftdruckes verändern könnte, ist die Niveaudifferenz-Steuereinheit mit einem Druckfühler 120 verbunden, um entsprechend die Niveaudifferenz in Übereinstimmung mit Veränderungen des atmosphärischen Druckes zu verändern. Auch steuert ein> Salzdiohte-Fühler 121 die Stellung des Ventils 44, um den Ausfluß der Sole zu steuern und eine zu hohe Salzkonzentration zuAs has already been indicated, the flow of fluids through the apparatus must be controlled in such a way that a Disturbance of the almost complete saturation state of the steam or a reduction in the highest possible steam density within the Evaporation chamber can be avoided. For this purpose, a flow rate control unit 114, as shown schematically in FIG Fig. 4 is indicated, the product pump 26 to the height of the Condensate 82 in line 84 and to control the volume of steam in the condenser arrangement in which the Daoipf with a Inflow rate is introduced, which is controlled by the fan speed s control unit 116 with which the Flow rate control unit 114 is also connected. the Steam flow rate, which is determined by the fans 60 and 62, the negative pressure in the condenser assembly and the rate the withdrawn from the product pump 26 fresh water must also be with the. Bring the evaporation rate into agreement which of the evaporating surface and the movement of the liquid through the evaporation chamber 48 depends, which in turn is given by the speed of the circulation pump 43. The speed of the circulation pump is controlled by a temperature difference control unit 117 to a constant, predetermined difference between the temperature of the feed liquid entering the evaporation chamber and to maintain the concentrate emerging from this chamber. Temperature sensors 122 and 124, as shown in FIG are connected to the control unit 117 for this reason. A level difference control unit 118 changes the position of the valve 34 »by a predetermined liquid level 38 to maintain. Since this liquid level changes when changing / des Could change the air pressure is the level difference control unit connected to a pressure sensor 120 to appropriately adjust the level difference in accordance with changes to change the atmospheric pressure. Also controls a> Salt diohte sensor 121 the position of the valve 44 to the outflow to control the brine and too high a salt concentration

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verhindern. - Allgemein bedeutet in Fig. 4 "M" einen Motor, der die Gebläse (60, 62) oder die Pumpen (26, 43) antreibt, und "V" ein Ventil (34, 44).impede. In general, "M" in FIG. 4 means a motor which drives the fans (60, 62) or the pumps (26, 43), and "V" a valve (34, 44).

Als Beispiel sollen einige tatsächliche Abmessungen und Mengen "bei Ermittlung der erfindungsgemäßen Methode angegeben werden:As an example, some actual dimensions and quantities should be given when determining the method according to the invention will:

Nehmen wir an, daß die Verdampfungskammer 48, welche luftdioht und luftleer ist, 1000 obm Dampf im Dampfraum 54 enthält. Nehmen wir weiterhin an, es seien 10 obm Seewasser auf dem konstanten Niveau 38 durch barometrischen Druck auf die Niveaus des Reservoir-Wassers aufrechterhalten. Hat das Seewasser 20° C, so beträgt der Dampfdruck des gesättigten Wasserdampfes 0,0234 bar und das spezifische Volumen beträgt 57,84 obm pro kg, so daß das spezifische Gewicht 0,01729 kg pro obm beträgt Aus diesem Grunde enthält der Tausend-Kubikmeter-Dampfraum 54 eine Menge von 17»29 kg Wasser in dampfförmigem Zustand. Da bei 20 C die Verdampfungswärme des Seewassers 585,5 Kcal pro kg beträgt, muß die Menge der dem Seewasser zu entziehenden Wärme 17»29 kg χ 585,5 Kcal/kg ■ 10,123 Koal betragen. Hierdurch werden die 10 obm Seewasser in der Verdampfungskammer um etwa 1⁰C abgekühlt. Um 17,29 kg frisches Wasser zu erhalten, müssen daher die Gebläse 1000 obm Dampf bewegen, und die Gebläse müssen die großen Dampfmengen stetig abziehen, um frisches Wasser zu produzieren und gleichzeitig den Unterdruck in der Verdampfungskammer gerade unter 0,0234 bar zu erhalten, um eine konstante Verdampfungsrate zu erzielen.Let us assume that the evaporation chamber 48, which is airtight and evacuated, contains 1000 obm of vapor in the vapor space 54. Let us further assume that there are 10 obm sea water maintained at the constant level 38 by barometric pressure on the levels of the reservoir water. If the sea water is 20 ° C, the vapor pressure of the saturated water vapor is 0.0234 bar and the specific volume is 57.84 obm per kg, so that the specific weight is 0.01729 kg per obm. For this reason, the contains one thousand cubic meters Vapor space 54 a quantity of 17 »29 kg of water in a vaporous state. Since at 20 C the heat of evaporation of the sea water is 585.5 Kcal per kg, the amount of heat to be extracted from the sea water must be 17 »29 kg χ 585.5 Kcal / kg ■ 10.123 Koal. Thereby, the 10 OBM seawater into the evaporation chamber to about 1 ⁰ C cooled. In order to obtain 17.29 kg of fresh water, the fans must therefore move 1000 obm of steam, and the fans must constantly draw off the large amounts of steam in order to produce fresh water and at the same time to maintain the negative pressure in the evaporation chamber just below 0.0234 bar, to achieve a constant rate of evaporation.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das- Abziehen von einer Tonne oder etwa 60 000 obm Wasserdampf 585,5 x 1000 oder etwa 600 000 Kcal Wärme erfordert. Die Abnahme der Temperatur dee Speisewassers kann beispielsweise unter gewiesen Bedingungen 5 C betragen. Bei anderen Fällen kann eine Temperaturdifferenz von 10 G vorgezogen werden, doch nehmen wir zur Illustration eine Temperaturdifferenz von 5 C an. Dann mußFrom the foregoing it can be seen that stripping from a ton or about 60,000 obm of water vapor requires 585.5 x 1000 or about 600,000 Kcal of heat. The decrease in the temperature of the feed water can be 5 ° C. under certain conditions, for example. In other cases, a temperature difference of 10 G may be preferred, but for illustration we assume a temperature difference of 5 C. Then must

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die Menge des durch die Verdampfungskammer umgewälzten oder gepumpten Speisewassers 120 Tonnen betragen, um die erforderliche Verdampfungswärme von 600 000 Kcal (120 Tonnen χ 1000 Kcal χ 5° G) für eine Tonne Dampf oder Frischwasser zu erhalten. Die Kosten, um 120 Tonnen Speisewasser zu pumpen, stehen in günstigem Verhältnis zu den Kosten, um Speisewasser von einer äußeren Quelle zu erhitzen, um die gleiche Menge Wasserdampf zu erhalten. Verwendet man beispielsweise als Brennstoff für die Pumpen Öl zu einem Preis von 30 $ pro Tonne und mit 10 000 000 Kg-CaI, und nimmt man nur 10 $ Wirkungsgrad der mechanischen Anordnung an, so schätzt man, daß die Kosten des Anhebena von 120 Tonnen Wasser um einen Meter weniger als 1 cent (1/100 $) betragen. Das Verbrennen des gleichen Öls, um das Speisewasser in einem üblichen Destillationssystem zu kochen, um eine Tonne Wasserdampf zu erhalten, würde demgegenüber etwa 1,80 $ kosten. Weitere Energie wird selbstverständlich beim Betrieb der Umwälzpumpen und sonstiger Einrichtungen des vorliegenden Systems verbraucht, und diese Energie ist vielleicht vergleichbar mit der Energie, die von der übrigen Einrichtung eines üblichen Destillationssystems verwendet wird. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Systems wird darüberhinaus dadurch verbessert, daß in der beschriebenen Weise das Konzentrat wieder in den Kreislauf eingeführt wird.the amount of feed water circulated or pumped through the evaporation chamber is 120 tons in order to obtain the required heat of vaporization of 600,000 Kcal (120 tons χ 1000 Kcal χ 5 ° G) for one ton of steam or fresh water. The cost of pumping 120 tons of feed water is well proportioned to the cost of heating feed water from an outside source to obtain the same amount of water vapor. For example, using oil as fuel for the pumps at a cost of $ 30 per tonne and 10,000,000 kg-CaI, and assuming only $ 10 in mechanical assembly efficiency, it is estimated that the cost of lifting is 120 tons Water a meter less than 1 cent (1/100 $). In contrast, burning the same oil to boil the feed water in a common distillation system to obtain a ton of water vapor would cost about $ 1.80. Additional energy is, of course, consumed in operating the circulators and other equipment of the present system, and this energy is perhaps comparable to the energy used by the rest of the equipment in a conventional distillation system. The efficiency of the system according to the invention is also improved in that the concentrate is reintroduced into the circuit in the manner described.

Sogar noch mehr Frischwasser kann produziert werden, wenn der beschriebene Apparat für ein Kühlsystem geeignet ist, wobei die Wärme verwendet wird, die in einem Wärmeaustauscher gewonnen wird, durch welchen das gekühlte Konzentrat von der Verdampfungskammer geführt wird.Even more fresh water can be produced if the apparatus described is suitable for a cooling system, whereby using the heat recovered in a heat exchanger through which the cooled concentrate is removed from the evaporation chamber to be led.

Fig. 5 zeigt schematisch eine derartige Anpassung, wobei die Kondensator-Anordnung 22· dahingehend abgeändert ist, daß sie von einer äußeren Quelle 126 ein Kühlmittel erhält. Das Seewasser-Konzentrat 52 wird dann durch eine Leitung 68» mittels einer Pumpe 130 dem Wärmeaustauscher 128 zugeführt,5 schematically shows such an adaptation, the capacitor arrangement 22 being modified to the effect that that it receives coolant from an external source 126. The seawater concentrate 52 is then through a line 68 » fed to the heat exchanger 128 by means of a pump 130,

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welcher einen Teil eines Kühlsystems bildet. Das ausfließende Konzentrat, welches eine im Wärmeaustauscher erhöhte Temperatur aufweist, wird wieder . dem Einlaß-Tank 16 durch die Rückführung leitung 132 zugeführt, wogegen ein gesteuerter Anteil des ausfließenden Konzentrats durch ein Ventil 134 abgetrennt wird, um die Salzkonzentration auf einem vorgegebenen Wert zu halten.which forms part of a cooling system. The outflowing Concentrate, which has an increased temperature in the heat exchanger has, will again. the inlet tank 16 through the recirculation line 132 is supplied, whereas a controlled portion of the concentrate flowing out is separated off by a valve 134, to keep the salt concentration at a given value.

Die hohe Salzkonzentration in der Sole verhindert bei Verwendung änes Kühlsystems ein Gefrieren. Mittels der Pumpe 130 kann die Zirkulation der Sole und des Konzentrats auf eine niedrige Geschwindigkeit geregelt werden, so daß das Konzentrat nahe über seinem niederen Gefrierpunkt bleibt, bevor es im Wärmeaustauscher Wärme absorbiert. Die so erreichte Kühlung kann zur Klimatisierung von Räumen, Kalt-Lagerung, Herstellung von Eis, Kühlen einer Maschine usw. verwendet werden und sogar die Produktion von Frischwasser in der Bedeutung auf den zweiten Platz verdrängen.The high salt concentration in the brine prevents freezing when using a cooling system. By means of the pump 130, the circulation of the brine and the concentrate can be regulated to a low speed, so that the concentrate stays close to its low freezing point before absorbing heat in the heat exchanger. The cooling achieved in this way can be used for air conditioning of rooms, cold storage, manufacturing used by ice, cooling a machine, etc. and even the production of fresh water in importance on the second Displace space.

Wie bereits angedeutet wurde, kann der Dampf im Kondensator durch ein besonderes Kühlmittel-Zikulationssystem gekühlt werden, wobei man vielleicht sogar Seewasser aus großer Tiefe als Kühlmittel verwendet. Auch kann man verschiedene ' erfindungsgemäß konstruierte Einheiten miteinander verbinden, um entweder das Kondensat oder das Flüssigkeitskonzentat nacheinander zu behandeln. Bei einer derartigen Anordnung könnte beispielsweise die aus einer Einheit austretende Flüssigkeit als Kühlmittel des Kondensators der folgenden Einheit verwendet werden.As already indicated, the steam in the condenser can be cooled by a special coolant circulation system may even be used as a coolant from deep sea water. You can also use different ' units constructed according to the invention connect together to either the condensate or the liquid concentrate one after the other to treat. With such an arrangement, the liquid emerging from a unit could, for example can be used as the coolant of the condenser of the following unit.

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Claims

Expectations

1. Method of treating a feed liquid at a given temperature under atmospheric pressure, characterized in that the feed liquid by a pressure-tight Verdarnpf ungskarrimer is performed that a negative pressure is produced in the evaporation chamber below the Vapor pressure of the liquid at said predetermined temperature is around a body of cooled liquid concentrate and to create an almost completely saturated vapor phase that the vapor phase in a controlled flow rate in such a way Fluid compression chamber flows that the vapor phase in the Evaporation chamber is maintained at substantially maximum vapor density, and that within the compression chamber a coolant is conducted in heat exchange with the vapor phase in order to condense it into a liquid condensate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the feed liquid sea water and the cooled liquid, is a brine.

3. The method according to claim 2, characterized in that in the vapor phase entrained gases from the compression Kamrner subtracted from.

4. The method according to claim 3 »characterized in that the coolant from the cooled liquid concentrate the evaporation chamber is.

5. The method according to claim 1, characterized in that the coolant from the cooled liquid concentrate the evaporation chamber is

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titi

6. The method according to claim 5, characterized in that the liquid concentrate is returned to the evaporation chamber is after a heat exchange took place in the compression chamber, and that part of the concentrate before Recirculation is removed.

7. The method according to claim 1, characterized in that the cooled liquid concentrate for absorbing Heat is passed through a heat exchanger.

8. The method according to claim 7, characterized in that the heated concentrate in the heat exchanger for evaporation ungskamm it is returned and that a part of the heated concentrate is removed before the return.

9. The method according to claim 1, characterized in that gases entrained in the vapor phase from the compression chamber subtracted from,

10. Device for treating a feed liquid, characterized by a housing with an evaporation chamber, through tanks containing the feed liquid and a higher density liquid concentrate, through lines which connect the tanks to the housing to supply the feed liquid to the evaporation chamber, through one to the housing connected condenser assembly, by means of removing the vapor from the evaporation chamber through the condenser assembly to flow, by means of condensing the vapor into a liquid skondensate, and by means of to regulate the flow of steam and liquid concentrate in order to maintain a negative pressure in the evaporation chamber, which is below the vapor pressure of the liquid, so that a constant evaporation rate is maintained and the Steam remains at essentially the highest vapor density.

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11. Arrangement according to claim 10, characterized in that that the steam inside the evaporation chamber at optimal Saturation condition at the temperature of the feed liquid is.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the housing is isolated in order to interfere with the optimal To prevent saturation condition of the vapor inside the evaporation chamber by environmental conditions.

13. Arrangement according to claim 12, characterized in that that the insulation has a double-walled roof on the housing which encloses an insulating space through which part of the feed liquid circulates.

14. Arrangement according to claim 13, characterized in that that this portion of the feed liquid is sprayed into the evaporation chamber after it has been heated in the isolation room to prevent undersaturation of the steam.

15. Arrangement according to claim 12, characterized in that that the means for regulating the closing conditions is a valve, to a predetermined liquid level in the evaporation chamber to maintain, and have a pump to the drainage of the liquid condensate from the condenser arrangement to control.

16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the condenser arrangement has a thermal countercurrent zone in which the steam is conducted in heat exchange with the liquid concentrate, which is withdrawn directly from the evaporation chamber, and that a direct thermal flow zone is provided, in which the liquid concentrate is then conducted in heat exchange with the condensate in order to restore the temperature of the concentrate essentially to the temperature of the feed liquid.

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17. Arrangement according to claim 16, characterized in that that pressure responsive means are provided, which are connected to the valves, to the difference in liquid level between the evaporation chamber and said reservoir in accordance with changes in the barometric To change the pressure.

18. Arrangement according to claim 10, characterized in that that the means for regulating the flow conditions a valve to a predetermined liquid level in the evaporation chamber as well as a means to a given Maintain the temperature difference between the feed liquid and the concentrate leaving the evaporation chamber, having.

19. The arrangement according to claim 18, characterized in that pressure-responsive means are provided with the Valves are connected to the difference in liquid level between the evaporation chamber and the said ■ Reservoirs in accordance with changes in barometric To change the pressure.

20. Arrangement according to claim iy, characterized in that that the condenser arrangement has a thermal countercurrent zone in which the steam ia; Heat exchange with the liquid skonzentrat is performed, which is withdrawn directly from the evaporation chamber, and that a direct thermal Flow zone is provided in which the liquid concentrate is then guided in heat exchange with the condensate to the To raise the temperature of the concentrate essentially to the temperature of the feed liquid again.

21. Arrangement according to claim 10, characterized in that the capacitor arrangement has a thermal counter-atomic zone has, in which the vapor in heat exchange with the liquid skonzentrat is led, which is directly from the

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dampfungskaininer is withdrawn, and that a direct thermal ^ let zone is provided in which the liquid concentrate is then performed in heat exchange with the condensate to the To restore the temperature of the concentrate essentially to the temperature of the feed liquid.

22. Arrangement according to claim 10, characterized in that that the evaporation chamber has a settling section in which the liquid concentrate collects, and a line has to remove the concentrate from the settling section of the condenser assembly to feed.

23 »Arrangement according to claim 22, characterized in that the concentrate from the condenser arrangement the reservoir is fed back and that a portion of the concentrate is removed between the condenser arrangement and the reservoir.

24. Arrangement according to claim 10, characterized in that the cooled concentrate from the evaporation chamber back is passed into the feed liquid in the reservoir and that the concentrate is heated in a heat exchanger.

25ο arrangement according to claim 24, characterized in that that the heat exchanger forms part of a cooling system.

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