DE2219292C2

DE2219292C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von im Kreislauf geführten Lösungen oder von Meerwasser

Info

Publication number: DE2219292C2
Application number: DE2219292A
Authority: DE
Inventors: Karl-Richard Dipl.-Chem. Dr. 6432 Heringen Löblich
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2219292A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eindampfen von im Kreislauf geführten Lösungen oder von Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfumg mit einer isotherm arbeitenden Vorstufe unter Vorwärmung des Eindampfgutes durch Wärmeaustausch mit den kondensierenden Entspannungsbrüden und mit den kondensierenden komDrimierten Brüden aus der isothermen Vorstufe.

j, T_B-T_Ai-d-

worin Te die beim Verlassen des Enderhitzers erreichte Temperatur, T_a2 die Ablauftemperatur der Umlauflösung aus dem letzten Verdampfer, # = r + AT, ( = Siedepunktserhöhung des Meerwassers gegenüber

dem Kondensat + minimale treibende Temperaturdifferenz) und η die Zahl der Entspannungsverdampfer ist, welche gegen die Oberflächenkondensatoren der Wärmerückgewinnung arbeiten.

Wenn für

/j + 1

IO

eingesetzt irfj-d, dann ist die Temperatur der Umlauflösung beim Verlassen des letzten Oberflächenkondensators der Wärmerückgewinnung:

T_0K = T_A7+nAT_E. (2)

Der Unterschied zwischen T_E und T_0K beträgt
T_E-T_0K = d + AT_E. (3)

20

So können in einer einfachen Entspannungs verdampfung nach dem Stand der Technik unter den Voraussetzungen

d = 1+7 = 8; T_E= 120⁰C; T₄₂ = 30⁰C; n = 12

nach der Gleichung

F_n =

90

82 8 + 6,3
13

90
14,3

6,3

mit 1 t Heizdampf in einer 12stufigen Entspannungsverdampfungsanlage bis zu 6,3 t Kondensat-Wasser gewonnen werden. Die Stufenzahl gilt für die Wärmerückgewinnung.

Eine Meerwasserentsalzung durch Verdampfung ist insbesondere dann wirtschaftlicher zu gestalten, wenn die Heizdampferzeugung mit einer Stromerzeugung gekoppelt wird. Nicht immer wird aber der Strom absetzbar sein. Deshalb gehören auch Überlegungen zum Stand der Technik, das Prinzip der Brüdenkompression mit anderen Verdampfungsvorrichtungen kombiniert anzuwenden. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Brüdenkompressoren durch elektrischen Strom oder durch Turbinen, welche den in mechanische Arbeit umsetzbaren Wärmeinhalt des Kesseldampfes direkt nutzen, angetrieben werden.

Es sind zwei Verfahren bzw. Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen jeweils eine Verdampfungsvorrichtung mit Brüdenkompression mit einer Entspannungsverdampfanlage derart kombiniert werden, daß die Umlauflösung zunächst die Oberflächenkondensatoren der Entspannungsverdampfer, dann den isotherm arbeitenden Verdampfer mit Brüdenkompresrion und anschließend die adiabatisch arbeitenden Entspannungsverdampfer durchläuft.

Beim Verfahren der US-PS 35 14 375 arbeitet der Verdampfer mit Brüdenkompression unterhalb derjenigen Temperatur, mit welcher der erste Entspannungsverdampfer betrieben wird. Zwischen Brüdenkompressionsverdampfer und Entspannungsverdampfer ist noch ein Zv/ischenerhitzer geschaltet, aus dem das Salzwasser mit einer Ablauftemperatur in den Brüdenkompressionsverdampfer abfließt, die kleiner oder gleich der Siedetemperatur in diesem Verdampfer ist, der als lsotherm-Vcrdampfer arbeitet. Dieser Zwischenerhitzer wird hier mit dem gleichen komprimierten Dampf beheizt wie der Brüdenkompressionsverdampfer. Da der Zwischenerhitzer jedoch auf einer im Vergleich zu dem Brüdenkompressionsverdampfer niedrigeren Temperatur gehalten werden muß, wird hier die höherwertige Energie der komprimierten Brüden verschenkt, weil zwei Einrichtungen unterschiedlichen thermodynamischen Niveaus mit einem Dampf beheizt werden, dessen Energieinhalt den Erfordernissen des höheren thermodynamischen Niveaus entspricht.

Beim Verfahren der US-PS 34 33 717 liegt die Temperatur im Brüdenkompressionsverdampfer oberhalb derjenigen des ersten Entspannungsverdampfers. Während die zuerst genannte Vorrichtung eine geringere Gefährdung des Verdampfers mit Brüdenkompression durch Verkrustung und Korrosion mit sich bringt, ist die Vorrichtung der US-PS 34 33 717 thermodynamisch günstiger. In beiden Fällen wird die Hauptmenge an Meerwasserdestillat in der Verdampfstufe mit Brüdenkompression gewonnen.

Durch die Brüdenkompression muß die Kondensationstemperatur des Brüdens auf einen solchen Betrag Tk angehoben werden, daß mit ihm der isotherm arbeitende Verdampfer beheizt werden kann, welcher die Quelle des zu komprimierenden Brüdens ist. Ist Tv die Siedetemperatur im Verdampfer, dann -st

Ty + T+A

— Ty + d

_BK .

(4)

Für die aufzuwendende Kompressionsarbeit gilt im Idealfall:

T_K -

Qy =

ATy

Qv.

(5)

Also ergibt sich für A wegen (4) ein Mindestbetrag von

(6)

AmM =~Qv I ν

Da Amind proportional ϋ·βκ ist, kann die Kompressionsarbeil bei großen #e/f-Werten eine beträchtliche Größe erreichen.

Dieser Aufwand ist nur dann zu vertreten, wenn die primär gewonnene mechanische Energie bzw. der daraus zu erzeugende elektrische Strom anderweitig nicht nutzbringender einzusetzen sind.

Die zum Stand der Technik gehörigen Anordnungen weisen bei der Eindampfung sehr großer Lösungs- oder Meerwassermengen den Nachteil auf, daß der Isothermverdampfer, der mit der Brüdenkompression zusammen betrieben wird, sehr große Abmessungen annimmt.

Hieraus stellte sich die Aufgabe, Möglichkeiten zu finden, mit denen der Wärmeinhalt des Brüdens aus dem Isotherm-Verdampfer bzw. Brüdenkompressionsverdampfer bei geringem Aufwand an Kompressionsarbeit optimal genutzt werden kann.

Im Rahmen des eingangs erwähnten Verfahrens wird diese Möglichkeit dadurch realisiert, daß die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe durch einen Wärmeträger von außen erfolgt und die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe, die Brüdenkompression und der Wärmetausch mit den komprimierten Brüden so aufeinander abgestimmt werden, daß die Temperatur

b5 des hindampfgutes nach dem Wärmetausch mit den komprimierten Brüden kleiner oder höchstens gleich der Siedetemperatur in der isotherm arbeitenden Vorstufe ist und der Temperaturunterschied zwischen

der Siedetemperatur in der isotherm arbeitenden Vorstufe und der in der ersten Entspannungsstufe der Abkühlspanne pro Entspannungsstufe entspricht.

Vorteilhaft kann die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe durch Kondensieren von Heizdampf oder durch Wärmetausch mit den Abgasen einer Gasturbine und den Rauchgasen von Zusatzbrennern erfolgen.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist eine Vorrichtung mit mehreren im Kreislauf hintereinandergeschalteten Entspannungsverdampfern, denen als Vorwärmer geschaltete Oberflächenkondensatoren zugeordnet sind, und einem vorgeschalteten isotherm arbeitenden, mit einem Brüdenkompressor versehenen Verdampfer, sowie mit einem zwischen dem isotherm arbeitenden Verdampfer und den Oberflächenkondensatoren liegenden Wärmetauscher, der mit der Brüdenleitung des isotherm arbeitenden Verdampfers verbunden ist, besonders geeignet. Kennzeichnend ist für diese Vorrichtung, daß das Heizregister des isotherm arbeitenden Verdampfers V/an eine äußere Heizdampfquelle angeschlossen ist oder durch einen im Nebenkreislauf liegenden abgas- und rauchgasbeheizten Wärmetauscher (R) ersetzt ist. Vorteilhaft ist der Wärmetauscher (R) als Verrieselungswärmetauscher ausgebildet, in dem esn direkter Kontakt zwischen der Umlauflösung und den Rauchgasen hergestellt wird.

Weiterhin kann dem mit der Brüdenleitung des isotherm arbeitenden Verdampfers verbundenen Wärmetauscher (ZW) auf der Wärmeabgabeseite ein weiterer Wärmetauscher (KW) zur Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Brüdenkondensates nachgeschaltet sein.

Zwischen zwei der Oberflächenkondensaloren OK\ bis ZWoder zwischen dem Kondensator ZWund dem isotherm arbeitenden Verdampfer kann eine bekannte Löseeinrichtung beliebiger Art für durch Verdampfungskristallisation umzukristallisierende Verbindungen angeordnet sein.

Einer oder mehrere der der Wärmerückgewinnung dienenden Oberflächenkondensatoren OK₁ bis ZW können als Mischkondensatoren ausgebildet sein.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung der Erfindung sieht in der Grundgestalt vor, daß der Brüden des Isothermverdampfers V, nach der Kompression nicht zum Beheizen der direkt zum Verdampfer gehörigen Wärmetauscher eingesetzt wird. Die Verdampfungswärme, welche im Isothermverdampfer V, umgesetzt wird, wird vielmehr zusätzlich mit der Wärmemenge, die noch zum Aufheizen der in den Isothermverdampfer eintretenden Lösungs- oder Meerwassermenge erforderlich isi, durch Kondensation von Heizdampf aus der Zentrale zugeführt. Zwischen den Oberflächenkondensator OK_n, der mit der temperaturhöchsten Entspannungsstufe VE\ verbunden ist, und den Eintritt in den Isothermverdampfer V₁ wird ein zusätzlicher Wärmetauscher ZW geschaltet, zu dessen Beheizung komprimierte Brüden herangezogen werden.

Der Brüdenkompressor BK nimmt soviel Brüden aus dem Isothermverdampfer V₁ auf, daß mit den komprimierten Brüden die Lösung oder das Meerwasser im Wärmetauscher ZW von Τοκ auf Tzw erwärmt werden kann. Arbeitet der Jsothermverdampfer V, bei der Temperatur T₁. dann soll Tzw < T₁ sein. Demzufolge liegt die Kondensationstemperatur Tk.zwirn Wärmetauscher ZW unterhalb derjenigen (Tk.), welche im Heizregister des Isothermverdampfers V, sich einstellen muß. Deshalb ist die Arbeit A(Tk. zw) < A(Tk,), vgl. (5): A T_zw . A Ty

Durch geeignete Auslegung der Heizflächen und des Brüdenkompressors BK wird erreicht, daß

also gemäß Q) T, = T_E wird. Dann wird

T_zw = T₁ - χ = T_0K + d + A T_E - χ .

Somit

ATy-: Ty

^Q

Iv

wenn Q_VfZW = Qv-

Bei den Vorrichtungen nach dem Stard der Technik ist die mit dem Brüden der Isothermverdampfung zu übertragende Wärmemenge (Jvweitgehend unabhängig von der Entspannungsverdampfung, was bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mehr der Fall ist. Deshalb gilt

Qv.zw S: Qvund, wenn Qv.zw < Qv, dann A(Tk. zw) < A(Tk,)■

Da Ti « Te und Tzw ^ 7/tritt die Teilanordnung — bestehend aus dem mit Heizdampf aus der Zentrale oder mit Abdampf von der Dampfmaschine bzw. Turbine des Brüdenkompressors BK beheizten Isothermverdampfers V,, aus dem Brüdenkompressor BK, aus dem zusätzlichen Wärmetauscher ZWund aus dem Kondensatwärmetauscher KW — an die Stelle des Enderhitzers im Kreislauf einer an sich bekannten Entspannungs-Verdampfungsvorrichtung. Dabei durchströmt die aus dem temperaturhöchsten Oberflächenkondensator OK mit der Temperatur Τ_Οκ kommende Lösung den mit komprimiertem Brüden beheizten zusätzlichen Wärmetauscher ZW, welchen sie mit Tzw verläßt, um dann nach Durchströmen des Isothermverdampfers Vj, in welchem sie von Tzwauf 7} erwärmt und ihr Lösungsmittel (Wasser) entzogen wird, dem ersten Entspannungskörper V_E1 zuzufließen.

Sofern die Temperaturdifferenz χ zwischen T₁ und Tzw nicht groß ist, entspricht im Falle der Meerwassereindampfung die entwickelte Briidenmenge ungefähr der Heizdampfir.enge, die dem Isothermverdampfer V, zugeführt wird. Infolgedessen wird bei verhältnismäßig kleinem Aufwand an mechanischer Energie eine der Heizdampfmenge für die Enderhitzung entsprechende Wassermenge zusätzlich verdampft.

Die Abbildung 1 beschreibt das Prinzip der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Frischlösung, die nach Maßgabe der Verdampfung zugeführt wird, tritt an irgendeiner Stelle in den Kreislauf. Zweckmäßigerweise wird hierfür die temperaturniedrigste Stelle im Kreis der Umlauflösung gewählt Die erste Vorwärmung erfolgt beim Durchlaufen der Oberflächenkondensatoren OK, bis OK_n, die den einzelnen Entspannungsstufen zugeordnet sind. Die weitere Vorwärmung geschieht in

den Wärmetauschern K W und ZlV. Dem Wärmetauscher ZW ist der isotherm arbeitende Verdampfer V, zugeordnet. Der aus dem Isothermverdampfer V, entströmende Brüden wird mit dem Brüdenkompressor BK auf ein höheres Kondensationsniveau gehoben und in dem Wärmeaustauscher ZWkondensiert.

Von dem Wärmeaustauscher ZWwird die Umlauflösung in den Isothermverdampfer V₁ geleitet. Dessen Heizregister dient der Zufuhr der Wärme für die Restaufheizung auf T) und für die isotherme Verdampfung.

Der Isothermverdampfer V₁- ist ein Durchströmungsverdampfer. Er ist ein Element der Kreisführung der Umlauflösung. Von dem Isothermverdampfer V,gelangt die Lösung zum ersten Entspannungsverdampfer Vm, dessen Druck so eingestellt wird, daß die Lösung bei T°Csiedet. Also T,■ — 7", « AT_E.

Die übrigen Abschnitte der Vorrichtung gleichen den entsprechenden der an sich bekannten mehrstufigen Vorrichtungen zu Entspannungsverdampfanordnungen. Da die Destillationskondensate der bei höherer Temperatur arbeitenden Stufen noch hohe Nutzwärmemengen enthalten, sehen moderne Entspannungsverdampf-Vorrichtungen Hilfsvorrichtungen zur Kondensatentspannung mit nochmaliger Kondensation oder Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher vor. Diesen Hilfsvorrichtungen entsprechen die mit HK bezeichneten Vorrichtungsteile der A b b. 1.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet es, den Isothermverdampfer V, mit einer Temperatur zu fahren, die oberhalb der Siedetemperatur der Lösung bei Normaldruck liegt. Dieser Isothermverdampfer V, arbeitet dann mit Überdruck. Wird er bei hohem Druck betrieben, dann arbeiten auch noch der erste und evtl. noch weitere Entspannungsverdampfer VEbei Drücken, die über dem Atmosphärendruck liegen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet eine Anpassung an Gasturbinenbetrieb ohne Kesselhaus, wie Abb. 2 zeigt. Hierbei wird die Abwärme, die in den Rauchgasen der Turbine GT steckt, zur Eindampfung von Salzlösungen genutzt. Die Einordnung der Vorrichtungsteile ist die gleiche wie in Abb. 1. Allein das Heizregister des isotherm arbeitenden Verdampfers V, ist durch einen Wärmetauscher R ersetzt, welcher außerhalb des Isothermverdampfers V, angeordnet ist und von Umlauflösung im Nebenkreislauf durchströmt wird. Durch diesen Wärmetauscher R werden die Rauchgase der Gasturbine GT und des bzw. der Zusatzbrenner geführt. Die Rauchgase können, müssen aber nicht in jedem Fall durch Austauscherflächen von der Umlauflösung getrennt geführt v/erden.

In bestimmten Fällen kann dieser Wärmetauscher R vorteilhaft als Verrieselungswärmetauscher ausgestaltet sein, in welchem die Umlauflösung im entgegenströmenden Abgas der Gasturbine GT und dem Rauchgas der Zusatzbrenner verregnet wird. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Nutzung der Abhitze der Gasturbine GT, welche den Brüdenkompressor BK und/oder den Dynamo für die Stromerzeugung betreibt, ermöglicht. Mit dem im Verrieselungswärmetauscher R gekühlten Rauchgas werden zusätzliche Brüdenmengen aus der Lösung ausgetragen.

Die Vorrichtung der Erfindung kann auch Bestandteil einer Anordnung zum Umkristallisieren einer Substanz durch Verdampfungskristallisation sein. In diesem Fall ist eine bekannte Lösevorrichtung an eine Stelle des Lösungsumlaufes anzuordnen, an welcher sich durch Vorwärmung in den Wärmetauschern OK\ bis OK_n oder bis ZWoder zwischen dem Wärmeaustauscher ZlVund dem Isothermverdampfer V, die gewünschte Lösetemperatur eingestellt hat.
Wenn das Lösen mit verdünnter Umlauflösung erfolgt, dann werden einer oder mehrere Kondensatoren der Wärmerückgewinnung, die sonst als Oberflächenkondensatoren ausgeführt werden und vor der Lösevorrichtung angeordnet sind, als Mischkondensatoren gestaltet.

ίο Das Kristallisat wird in dem Salzabscheider 5 nach dem letzten Verdampfer Vz, der gegen Kühlwasser im Mischkondensator WK\ arbeitet, von der Umlauflösung abgetrennt.

Beispiel 1

Der Dampfnutzungsfaktor eingangs beschriebener einfachen, im Wärmerückgewinnungsteil 12stufigen Entspannungsverdampfung für Meerwasser ist Fo. f. = 6,3; er steigt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf über 7. Dabei erhöht sich der für den Meerwasserumlauf ursprünglich erforderliche Bedarf an elektrischer bzw. mechanischer Energie durch die Brüdenkompression nur um ca. 25%.

Da die Wasserverdampfung pro Umlauf um ca. 14% zunimmt, kann der Umlaufstrom auf 88% des Anfangswertes zurückgenommen werden. Ferner sinkt der Wärmetauscher-Flächenaufwand, bezogen auf 1 t Destillat. Weil der Brüdenkompressor wartungsarm ist, sinken die Unterhaltungskosten durch die geringere spezifische Wärmetauscherfläche.

Beispiel 2

Bei der einfachen Entspannungsverdampfung nach Beispiel 1 würde durch Erniedrigung der Stufenzahl η von 12 auf 10 der Dampfnutzungsfaktor Fo von 6,3 auf 5,8 zurückgehen Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht man auch nach der Verminderung der Stufenzahl ;ioch einen Dampfnutzungsfaktor Fo von 6,6.

Beispiel 3

Eine konzentrierte Alkalichloridlösung soll in einer Entspannungsverdampf-Vorrichtung mit η = 6 und der Brüdenkompressions-Vorstufe nach Anspruch 1 eingedampft werden.

Ohne die Vorstufe würden sich mit den Ausgangsdaten Te= 12O⁰C, T_a2 = 3O⁰C, ΰ = 17° und /7 = 6 folgende Werte ergeben:

_Te ₌

T_0K = 120 - 17 - 10,4 = 120 - 27,4 = 92,6°C ,
90 90

F_D =

17 + 10,4

27,4

= 3,29 .

Wählt man für χ = 3°, dann ergibt der Einsatz der erfindungsgemäßen isothermen Vorstufe, deren Brüden nach Kompression Vorwärmzwecken dient, eine Erhöhung des Eindampfgrades (pro Umlauf) um fast genau 25%, wobei die Vorstufe mit ungefähr 24% an der Gesamtverdampfung beteiligt ist Nutzt man die Wärme des Kondensats von komprimierten Brüden, dann erhält man einen Dampfnutzungsfaktor Fd.bkv = 4,06.

Man ersieht aus den Zahlenangaben in den Beispielen, daß die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile,

nämlich die Erhöhung des Dampfnutzungsfaktors und die Verkleinerung der Gesamtvorrichtung gegenüber der einfachen Entspannungsverdampfung mit wachsendem Wert für die Summe # + ΔΤε ansteigen. # hängt wesentlich von der Siedepunktserhöhung der Lösung gegenüber dem reinen Lösungsniittel ab. 4TJt-wird, wie

10

oben dargelegt, u. a. von der Stufenzahl der Vorrichtung bestimmt. Wenn die Stufenzahl abnimmt, wird ATu. größer. Deshalb kann innerhalb gewisser Grenzen die Wirtschaftlichkeit der Gesamtvorrichtung durch Verminderung der Stufenzahl gesteigert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eindampfen von im Kreislauf geführten Lösungen oder von Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung mit einer isotherm arbeitenden, mit Brüdenkompression versehenen Vorstufe, unter Vorwärmung des Eindampfgutes durch Wärmetausch mit den kondensierenden Entspannungsbrüden und mit den kondensierenden komprimierten Brüden aus der isothermen Vorstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe durch einen Wärmeträger von außen erfolgt und die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe, die Brüdenkompression und der Wärmetausch mit den komprimierten Brüden so aufeinander abgestimmt werden, daß die Temperatur des Eindampfgutes nach dem Wärmetausch mit den komprimierten Brüden kleiner oder höchstens gleich der Siedetemperatur in der isotherm arbeitenden Vorstufe ist und der Temperaturunterschied zwischen der Siedetemperatur in der isotherm arbeitenden Vorstufe und der in der ersten Entspannungsstufe der Abkühlspanne pro Entspannungsstufe entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der isotherm arbeitenden Vorstufe durch Kondensieren von Heizdampf oder durch Wärmetausch mit den Abgasen einer Gasturbine und den Rauchgasen von Zusatzbrennern erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit mehreren im Kreislauf hintereinandergeschalteten Entspannungsverdampfern, denen als Vorwärmer geschaltete Oberflächenkondensatoren zugeordnet sind, und einem vorgeschalteten, isotherm arbeitenden, mit einem Brüdenkompressor versehenen Verdampfer, sowie mit einem zwischen isotherm arbeitenden Verdampfer und den Oberflächenkondensatoren liegenden Wärmetauscher, der mit der Brüdenieitung des isotherm arbeitenden Verdampfers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizregister des isotherm arbeitenden Verdampfers (V) an eine äußere Heizdampfquelle angeschlossen ist oder durch einen im Nebenkreislauf liegenden abgas- und rauchgasbeheizten Wärmetauscher ^ersetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (R) als Verrieselungswärmetauscher ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit der Brüdenleitung des isotherm arbeitenden Verdampfers verbundenen Wärmetauscher (ZW) auf der Wärmeabgasseite ein weiterer Wärmetauscher (KW) zur Ausnutzung des Wärmeinhalts des Brüdenkondensates nachgeschaltet ist.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik sind die Entspannungsverdampfanlagen zur Rückgewinnung des Lösungsmittels aus großen Lösungsmengen wegen ihrer guten wärmetechnischen Eigenschaften sehr geeignete Vorrichtungen. Sie sind vor allem bei der Süßwassergewinnung aus Meerwasser aus verschiedenen Gründen allen anderen Eindampfanlagen vorzuziehen, sofern es sich um die Bewältigung großer Wassermengen handelt.

ίο Die vorbekannten Entspannungsverdampfvorrichtungen bestehen meist aus einer Reihe nacheinander durchflossener unbeheizter Verdampfer, in welcher der Druck von Stufe zu Stufe abgesenkt wird, so daß der Siedepunkt der Lösung von Verdampfer zu Verdampfer sinkt Die den Entspannungsverdampfern zugeführten Lösungen sind meist erhitzt und kühlen sich durch Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels von Stufe zu Stufe ab.

Die einzelnen Verdampfer arbeiten gegen in Reihe geschaltete Oberflächenkondensatoren, in weichen durch die Kondensation des Lösungsmitteldampfes, bei Salzlösungen als Brüden bezeichnet, kalte Lösung vorgewärmt werden kann. Die Eindampfung geschieht durch Führen der Umlauflösung im Kreise, wobei die ausgekühlte Lösung nach Ergänzung durch Frischlösung nach Maßgabe des vorangegangenen Lösungsmittelentzuges beim Durchlauf durch die Oberflächenkondensatoren einen erheblichen Anteil der insgesamt umgesetzten Verdampfungswärme wieder aufnimmt.

Das Kondensat der Oberflächenkondensatoren ist das gewonnene Lösungsmittel.

Die höchste im letzten der durchflossenen Oberflächenkondensatoren erreichbare Temperatur muß hinter der Siedetemperatur des dazugehörigen Verdampfers um die Summe der Siedepunkterhöhung der Lösung gegenüber dem reinen Lösungsmittel und der erforderlichen minimalen treibenden Temperaturdifferenz AT₁, also um ϋ· = τ + ΔΤ,, zurückbleiben. In einem nachgeschalteten Enderhitzer ist die Umlaufsole also um diesen Betrag und zusätzlich um den Betrag Δ Te auf Te, der Eintrittstemperatur in den ersten Verdampfer, nachzuheizen.

Aus der Notwendigkeit, nachheizen zu müssen, folgt, daß die in den letzten Stufen umgesetzte Wärme verloren geht. Die Kondensatoren, welche den temperaturniedrigsten Entspannungsstufen zugeordnet sind, müssen deshalb mit zusätzlichem Kühlmittel (Kühlwasser) beaufschlagt werden. Die letzten Stufen sind also die Verluststufen. Die zum Nachheizen erforderliche Wärmemenge muß gleich sein der Summe der Wärmeverluste in den Verluststufen, mit den Kondensaten und mit dem eventuell zu gewinnenden Feststoff.

Der theoretische Dampfnutzungsfaktor Fp stellt die mit dem Verhältnis der spezifischen Verdampfungswärmen von Wasser und Lösungsmittel multiplizierte Lösungsmittelmenge dar, die mit 1 t Heizdampf verdampft werden kann. Im Falle der Meerwasserverdampfung ergibt sich für Fo die einfache Nährungsformel: