DE2747215A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von wasser und salzen aus salzhaltigen, waessrigen loesungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von wasser und salzen aus salzhaltigen, waessrigen loesungen

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DE2747215A1
DE2747215A1 DE19772747215 DE2747215A DE2747215A1 DE 2747215 A1 DE2747215 A1 DE 2747215A1 DE 19772747215 DE19772747215 DE 19772747215 DE 2747215 A DE2747215 A DE 2747215A DE 2747215 A1 DE2747215 A1 DE 2747215A1
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S M Chahpar Mostofi Ghlamfarsa
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Fried Krupp AG
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Fried Krupp AG
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/08Thin film evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser
  • und Salzen aus salzhaltigen, wässrigen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser und Salzen aus salzhaltigen, wässrigen Lösungen, insbesondere aus Meerwasser und Industrieabwässern.
  • Es ist bekannt, salzhaltige wässrige Lösungen durch Entspannungsverdampfung teilweise in ihre Bestandteile zu trennen, wobei Wasser und eine stark salzhaltige Sole anfallen. Es ist ferner bekannt, Salze, deren Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur abnimmt und die folglich einen negativen Löslichkeitsgradienten haben, aus wässrigen Lösungen durch Temperaturerhöhung auszufällen und danach abzutrennen.
  • Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Trennung wässriger Lösungen in ihre Bestandteile benötigen aber viel Energie.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch bei der Trennung wässriger Lösungen durch die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zu vermindern, wobei möglichst einfache Prozeßapparate verwendet werden sollen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zu trennende wässrige Lösung komprimiert, mit Brüdendampf vorgewärmt, von Salzen mit negativem Löslichkeitsgradienten durch Erhitzen mit Brüdendampf befreit und danach unter Bildung von Brüdendampf entspannt wird und daß anschließend aus der verbleibenden, stark salzhaltigen Sole ein oder mehrere Salze mit positivem Löslichkeitsgradienten ganz oder teilweise durch Kristallisation sowie Verdämpfung des Wassers abgeschieden werden können. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorwärmung in 2 oder 3, die Abscheidung der Salze mit negativem Löslichkeitsgradienten in 2 oder 3, die Verdampfung in 4, 5 oder 6 und die Kristallisation in 1 oder 2 Stufen erfolgt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Schaffung einer Vorrichtung gelöst, die aus einer Kompressionspumpe, einem Hauptkondensator, 2 oder 3 Vonfärmern, 2 oder 3 Entkrustern, einem Expansionsgefäß, eine Kompressor und 4, 5 oder 6 Verdampfern besteht, wobei den Verdampfern 1 oder 2 Kristallisatoren nachgeschaltet sein können. Es ist vorteilhaft, wenn die Verdampfer als Fallfilmverdampfer ausgebildet sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Durchlauf- verfahren und läßt im Vergleich zum Umwälzverfahren eine höhere maximale Prozeßtemperatur zu, die sich auf die Energiebilanz günstig auswirkt und für den Betrieb der einzelnen Prozeßapparate günstige Verhältnisse schafft. Die Erfindung hat sich insbesondere bei der Entsalzung von Meerwasser und bei der Aufbereitung von Industrieabwässern bewährt. So wird beispielsweise beim Einsatz der Erfindung zur Gewinnung von Wasser aus Meerwasser im Vergleich zu bekannten Meerwasserentsalzungsverfahren eine Energieersparnis von 10 bis 30% /m3 Wasser erreicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 Fließbild der Salzgewinnung.
  • Das Rohwasser 1 wird über die Rohwasserpumpe 2, die der Förderung und Kompression der zu trennenden Lösung dient, zum Hauptkondensator 3 gefördert und durch die Kondensation des Brüdendampfes 4 aufgewärmt. Nach dem Hauptkondensator 3 verläßt der Teilstrom 5, der als Kühlwasser gedient hat, die Anlage. Der restliche Teilstrom 6 dient als Prozeßagasser und wird in den Vorwärmern7, 8, 9 durch die Dampfströme 10, 11, 12 stufenweise indirekt erhitzt. Danach durchläuft der vorgewärmte Teilstrom 6 die Entkruster 13, 14, 15, die durch Einblasen von Heißdampf direkt beheizt werden.
  • In den Entkrustern 13, 14, 15 werden die Salze abgeschieden, deren Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur abnimmt. Die ausgefallenen Salze sammeln sich in den trichterförmigen Böden der Entkruster 13, 14, 15 und werden kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Ventile 16, 17, 18 abgezogen. Die zur Beheizung der Entkruster 13, 14, 15 benötigten Iampfmengen sind sehr gering.
  • Das aus dem Entkruster 15 austretende, von den Krusten bildenden Salzen befreite Wasser 19 expandiert im Expansionsbehälter 20. Der dabei entstehende Dampf 21 wird im Kompressor 22 verdichtet und dem Entkruster 15 als Heizdampf 23 zur Beheizung zugeführt. Aus dem Expansionsbehälter 20 gelangt der Sole strom 24 in den Soleraum des Verdampfers 25, wo er weiter entspannt wird. Durch diese Entspannung und die Beheizung mit dem Frischdampf 26, den der Kessel 27 liefert, wird aus dem Sole strom 24 Wasser verdampft, wobei die Umwälzpwmee 28 ständig einen Teil des Solestroms 24 durch das beheizte Rohrbündel des Verdampfers 25 fördert.
  • Das Kondensat 29 des Frischdampfes 26 wird durch die Pumpe 30 in den Kessel 27 gefördert. Der Kessel 27 kann entfallen, wenn zur Erzeugung des Frischdampfes 26 geeignete Abwärme zur Verfügung steht.
  • Der im Verdampfer 25 entstehende Brüdendampf 31 wird in zwei Teilströme geteilt. Mit dem kleineren Teilstrom 32 wird der Entkruster 14 beheizt, während der größere Teilstrom 33 zur Beheizung des zweiten Verdampfers 34 verwendet wird. Der Teilstrom 33 wird nach seiner Kondensation im Verdampfer 34 im Entspannungsgefäß 35 entspannt. Der dabei entstehende Dampf 36 wird dem Brüdendampf 37 zugesetzt, welcher im zweiten Verdampfer 34 entsteht. Aus dem ersten Verdampfer 25 wird der Sole strom 38 in den zweiten Verdampfer 34 geführt. Ein Teil des Solestromes 38 wird von der Umwälzpumpe 39 ständig durch die Rohrbündel des Verdampfers 34 gefördert. Im Entspannungsgefäß 35 wird außer dem Dampf 36 das Kondensat 40 gebildet.
  • Aus dem zweiten Verdampfer 34 wird die Sole 41 in den dritten Verdampfer 42 geführt. Ein Teil der Sole 41 wird mit der Umwälzpumpe 43 im Verdampfer 42 ständig umgepumpt. Mit dem kleineren Teilstrom 44 des Brüdendampfes 37 wird der Entkruster 13 beheizt, während der größere Teilstrom 45 zur Beheizung des dritten Verdampfes 42 benutzt wird. Der Teilstrom 45 wird nach seiner Kondensation im Verdampfer 42 zusammen mit dem Kondensat 40 in das Entspannungsgefäß 46 geführt.
  • Dort entstehen das Kondensat 47 und der Dampf 48, der dem im dritten Verdampfer 42 gebildeten Brüdendampf 49 zugemischt wird.
  • Aus dem dritten Verdampfer 42 gelangt die Sole 50 in den vierten Verdampfer 51. Ein Teil der Sole 50 wird von der Umwälzpumpe 52 im Verdampfer 51 umgepumpt.
  • Mit dem kleineren Teilstrom 12 des Brüdendampfes 49 wird der Vorwärmer 9 beheizt, während der größere Teilstrom 53 der Beheizung des vierten Verdampfers 51 dient.
  • Der Teilstrom 53 wird nach seiner Kondensation im Ver- dampfer 51 zusammen mit dem Kondensat 47 und dem Kondensat 54 dem Entspannungsgefäß 55 zugeführt.
  • Dort bilden sich das Kondensat 56 und der Dampf 57, der dem Brüdendampf 58 des Verdampfers 51 zugemischt wird. Aus dem Verdampfer 51 gelangt die Sole 59 in den fünften Verdampfer 60. Ein Teil der Sole 59 wird mit der Umwälzpumpe 61 im Verdampfer 60 umgepumpt. Der kleinere Teilstrom 11 des Brüdendampfes 58 wird zur Beheizung des Vorwärmers 8 verwendet, während mit dem größeren Teilstrom 62 der Verdampfer 60 beheizt wird. Der Teilstrom 62 gelangt nach seiner Kondensation im Verdampfer 60 zusammen mit den Kondensaten 56 und 63 in das Entspannungsgefäß 64, wo das Kondensat 65 und der Dampf 66 gebildet werden, der dem Brüdendampf 67 des Verdampfers 60 zugemischt wird.
  • Aus dem Verdampfer 60 wird die Sole 68 in den Verdampfer 69 gefördert, wo ein Teil der Sole 68 mit der Umwälzpumpe 70 ständig umgepumpt wird. Der kleinere Teilstrom 10 des Brüdendampfes 67 wird zur Beheizung des Vorwärmers 7 verwendet. während mit dem größeren Teilstrom 71 der Verdampfer 69 beheizt wird. Der Teilstrom 71 gelangt nach seiner Kondensation im Verdampfer 59 zusammen mit den Kondensaten 65 und 72 in das Entspannungsgefäß 73, wo das Kondensat 74 und der Dampf 75 entstehen, der dem Brüdendampf 4 zugemischt wird. Der Brüdendampf 4 wird im Hauptkondensator 3 kondensiert. Die Kondensate 74 und 76 werden gemischt und verlassen über die Pumpe 77 als Destillat 78 die Anlage. Die aus dem Verdampfer 69 kommende, stark salzhaltige Sole 79 wird über die Pumpe 80 abgegeben.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Entspannungsgefäße 35, 46, 55, 64, 73 in die Heizräume der Verdampfer 25, 34, 42, 51, 60, 69 integriert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verdampfer 25, 34, 42, 51, 60, 69 als Fallfilmverdampfer ausgebildet sind.
  • Wenn aus der Sole nicht nur Destillat sondern auch Salze gewonnen werden sollen, können dem Verdampfer 69 ein oder mehrere Kristallisatoren nachgeschaltet werden. Die stark salzhaltige Sole 79 wird im Kristallisator 81 aufgeheizt, wobei ein Teil der Salze ausfällt und Dampf 82 entsteht, der dem Hauptkondensator 3 zugeführt wird. Von der Pumpe 83 wird aus dem Kristallisator 81 das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch 84 in den Zyklon 85 gefördert, wo eine weitgehende Trennung der Phasen erfolgt. Der im Zyklon 85 abgetrennte Kristallbrei 86 wird in der Vorrichtung 87 (Filter, Zentrifuge) weitgehend entwässert. Die Lösung 88 wird in den Kristallisator 81 zurückgeführt. Dem Kristallisator 81 wird kontinuierlich ein Lösungsteilstrom 89 entnommen und in einen weiteren Kristallisator gefördert oder aus der Anlage abgegeben. Das feuchte Salz 90 wird in geeigneter Weise getrocknet. Der Kristallisator 81 kann mit Brüdendampf 4 oder Frischdampf 26 beheizt werden.
  • Als Expansionsgefäß 20 kann ein zylindrischer Behälter mit tangentialem Einlauf und vorgeschaltetem Drosselventil oder ein Zyklonverdampfer mit einer im Eintrittsstutzen fest eingebauten Drosselvorrichtung verwendet werden.
  • In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der aufgewärmte Teilstrom 5 in einer geeigneten Vorrichtung zurückgekühlt wird.
  • L e e r s e i t e

Claims (4)

  1. Ansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Wasser und Salzen aus salzhaltigen, wässrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennende Lösung komprimiert, mit Brüdendampf vorgewärmt, von Salzen mit negativem Löslichkeitsgradienten durch Erhitzen mit Brüdendampf befreit und danach unter Bildung von Brüdendampf entspannt wird und daß anschließend aus der verbleibenden, stark salzhaltigen Sole ein oder mehrere Salze mit positivem Löslichkeitsgradienten ganz oder teilweise durch Kristallisation sowie Verdampfung des Wassers abgeschieden werden können.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da? die Vorwärmung in 2 oder 3, die Abscheidung der Salze mit negativem Löslichkeitsgradienten in 2 oder 3, die Verdampfung in 4, 5 oder 6 und die Kristallisation in 1 oder 2 Stufen erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Kompressionspumpe (2), einem Hauptkondensator (3), 2 oder 3 Vorwärmern (7, 8, 9), 2 oder 3 Entkrustern (13, 14, 15), einem Expansionsgefäß (20), einem Kompressor (22) und 4, 5 oder 6 Verdampfern (25, 34, 42, 51, 60, 69) besteht, wobei den Verdampfern 1 oder 2 Kristallisatoren (81) nachgeschaltet sein können.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer (25, 34, 42, 51, 60, 69) als Fallfilmverdampfer ausgebildet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527089A1 (fr) * 1982-05-24 1983-11-25 Dvt Buro Anwendung Deutscher V Procede pour la distillation d'eau douce a partir d'eau de mer ainsi que dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2527089A1 (fr) * 1982-05-24 1983-11-25 Dvt Buro Anwendung Deutscher V Procede pour la distillation d'eau douce a partir d'eau de mer ainsi que dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede

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