DE2839896A1

DE2839896A1 - Vorrichtung zum destillieren von wasser aus einer waessrigen loesung

Info

Publication number: DE2839896A1
Application number: DE19782839896
Authority: DE
Inventors: Dr Ir Klaren
Original assignee: Esmil BV
Current assignee: Esmil BV
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1979-03-29
Also published as: IT1108776B; AU522287B2; IT7869101A0; IL55508A0; DE2839896C2; FR2402625B1; GB2004192A; FR2402625A1; BR7805945A; AU3962978A; NL7710010A; IL55508A

Description

Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung, z.B. Seewasser mit einer Vielzahl von Verdampf ungs kammern, die in Reihe angeordnet sind, und mit einer an jede Verdampfungskammer angeschlossene Kondensorkammer.

Destilliervorrichtungen vom vertikalen Mehrstufen-Lxpansionsverdampfungs-Typ sind bereits vorgeschlagen worden. Eine Ausführungsform dieser vorgeschlagenen Vorrichtungen weist eine Vielzahl von übereinander angeordneten Verdampfungskammern auf, durch die axe Lösung abwärts strömt. An jede Verdampfungskammer schließt sich eine Kondensorkammer an, die über eine Dampföffnung mit der Verdampfungskammer verbunden ist und mindestens einen Durchgang für die Strömung einer Kühlflüssigkeit aufweist. Die Durchgänge für die Kühlflüssigkeit der entsprechenden Kondensorkammern sind in Reihe hintereinander geschaltet bzw. miteinander verbunden, so dass die Kühlflüssigkeit von einer Kondensorkammer zu einer weiteren nach oben strömen kann.

909813/0853

Gegenüber den sog. Horizontal-Anlagen haben die vertikalen Mehrstufen-Anlagen den Vorteil, dass sie weniger Raum einnehmen und dass bei Ger Abwärtsströmung der Lösung, die in einer Säule von Verciampfungskammern behandelt wird, die Schwerkraft ausgenutzt werden kann. Aus der Sicht der industriellen Anforderungen und des industriellen Betriebs sowie aus der Sicht der Gestaltung zeichnen sich die Vertikal-Anlagen durch Einfachheit und Wirtschaftlichkeit aus.

Bei den Vertikal-Anlagen müssen die Höhe der Verdampfungskammersäule und die Höhe der Kondensorkammersäule einander angeglichen bzw. angepaßt werden.

Es war bisher entweder das Ziel, die Gesamthöhe der Verdampfungskammern zu vermindern und ihre Gestaltung zu vereinfachen, wobei die Kondensorkammern den Verdampfungskammern entsprechend angepaßt wurden, oder die Gestaltung der Kondensoren zu verbessern. Im letzten Fall wurde jedoch die höhe des Kondensors der bekannten Ausführung der Verdampfungskammern angepaßt .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Höhe der Verdampfungskammern soweit wie möglich zu begrenzen und eine optimale Vereinfachung ihrer Kon-

909813/0853

struktion bzw. Gestaltung zu erreichen, sowie die Ausführung bzw. Konstruktion der Kondensorkammern zu vereinfachen und deren flöhe ebenfalls auf ein Minimum zu vermindern, wobei die Funktionstüchtigkeit der Kondensorkammern erhalten bleiben soll.

Es ist also Ziel der vorliegenden Erfindung, eine erhebliche Vereinfachung der Konstruktion bei gleichzeitiger Optimierung der Zusammenwirkung der Konstruktionen bzw. Ausführungen der Verdampfungskammern und der Kondensorkammern zu erreichen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jede der Verdampfungskammern einen engen Durchgang für die Strömung der Lösung aufweist, wobei der Durchgang ein oder mehr abwärts gerichtete Bereiche aufweist, die mit ein oder mehr aufwärts gerichteten Bereichen abwechseln, und mit eier Dampföffnung in Verbindung steht, und dass die Kondensorkammern, die als solche ebenfalls bekannt sind, eine Vielzahl von vertikalen Rohren aufweist, die sich durch eine Vielzahl von Kondensorkammern hindurch erstrecken und jeweils Feststoffpartikel enthalten, die durch die aufwärts gerichtete Strömung der Kühlflüssigkeit während des Betriebs fluidisiert gehalten sind.

909813/0853

Die neue erfindungsgemäße Vorrichtung nimmt nur einen kleinen Raum ein, was bis jetzt für sehr notwendig gehalten wurde. Gleichzeitig wird eine Reduzierung der Herstellungskosten erzielt sowie eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der Anlage. Insbesondere werden ein einfacherer Verdampfungsvorgang und ein wesatlich verbesserter Wärmeübergang in den Kondensoren erzielt.

Eine Wartung der neuen Anlage, insbesondere eine Entfernung von Lösungsrückständen aus den Durchgängen für die Kühlflüssigkeit fällt praktisch gänzlich weg.

Oben wurde stets zwischen der Kühlflüssigkeit und der wässrigen Lösung, die destilliert werden soll, unterschieden. In der Praxis wird jedoch beinahe immer die wässrige Lösung, z.B. Seewasser gleichzeitig als Kühlflüssigkeit in den Kondensorkammerη verwendet. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit erwärmt und nimmt einen beträchtlichen Teil der Enthalpie auf, die zur Verdampfung notwendig ist.

Es wird auf die niederländische Patentanmeldung Nr. 751199ο hingewiesen, die einen mehrstufigen Expansionsverdampfer zeigt,bei dem in jeder Verdampfungskammer ein etwa schlitzförmiger Durchgang vorgesehen ist, wobei der Durchgang aus

909813/0853

einer Reihe von abwechselnd angeordneten schneckenförmigen (schneckengeäuseartigen) Räumen und beuteiförmigen Pufferräumen besteht. In den schneckenförmigen Räumen erfolgt im wesentlichen die Verdampfung, während in den beuteiförmigen Räumen hauptsächlich der Transport unverdampfter Flüssigkeit aus einem beuteiförmigen Raum zu dem nächsten erfolgt. Diese Konstruktion einer Verdampfungskammer wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet.

Bei der Ausführung gemäß der niederländischen Patentanmeldung 751199ο ist eine bemerkenswerte Verminderung der Bauhöhe der Verdampfungskammern erreicht, wobei ohne Verminderung der Größe bzw. der Leistung der Kondensorkammern die Notwendigkeit des Einbaus von besonderen Tropfenabscheidern vermieden ist. Die vorgeschlagenen Kondensorkammern weisen Durchgänge auf, die durch horizontale, hohle Kühlelemente in Form von Platten oder Rohren gebildet sind. Der konstruktive Aufwand dieser Gestaltung ist erheblich, wobei ein weiterer Nachteil in der komplizierten Form der Kondensoren und der Kästen liegt, die zu einer Umkehrung der Strömungsrichtung führen, wobei die Strömungsrichtung in diesen Kanälen sehr häufig wechselt. Dies hat beträchtliche Druckverluste zur Folge. Ferner verursachen bei der bekannten Konstruktion die Ablagerungen

909813/0853

in den Kondensorkammern viel Ärger. Die Kühlelemente müssen notwendigerweise regelmäßig mechanisch gereinigt werden.

Die niederländischen Patentanmeldungen 7 3164ol und 7 7o39 39 schlagen in Verbindung mit einem vertikalen Mehrstufen-Verdampfer einen Kondensor vor, bei dem die Kanäle, durch die die Kühlflüssigkeit strömt, aus vertikalen Rohren bestehen, die mehrere Kondensorkammern versorgen. Diese Rohre sind mit Feststoffpartikeln gefüllt, die durch die aufwärts strömende Kühlflüssigkeit während des Betriebes fluidisiert gehalten sind. Derartige Kondensoren sind bis jetzt nur in Kombination mit aen konventionellen Verdampfungskammern gebaut worden. Aus diesem Grunde führten weder die Verbesserungen der Verdampfungskainmern noch die Verbesserungen der Kondensoren zu einer Lösung für eine Destilliervorrichtung für Seewasser, die bezüglich der Abmessungen, Kosten und des Ausstoßes zufriedenstellend ist. Erst die vorliegende Erfindung bringt diese Vorteile.

Obwohl man sich Ausführungen vorstellen kann, bei denen mehrere Sätze von vertikalen Rohren übereinander vorgesehen sind, z.B. wie in Fig. 2 der niederländischen Patentanmeldung 77o3939

909813/0853

-logezeigt ist, stellte man fest, dass die einfachste Lösung darin besteht, dass dieselben vertikalen Rohre alle Kondensorkammern versorgen, die jeweils vertikal übereinander angeordnet sind.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Konstruktion ist, dass eine Säule von in Serie angeordneten Verdampfungskammern mit zwei oder mehr Kondensorkammersäulen bzw. eine Säule von in Serie angeordneten Kondensorkammern mit zwei oder mehr Säulen von in Serie angeordneten Kondensorkammern verbunden werden kann. Eine Säule von Kondensorkammern kann z.B. im horizontalen Querschnitt rechteckig ausgeführt sein, wobei die Verdampfungskammersäulen an drei Seiten dieses Rechtsecks angeordnet sind. Der Kondensor ist in diesem Falle immer noch gut zugänglich über die vierte Seite des Rechtecks, wobei jede Verdampfungssäule leicht entfernt werden kann. Es besteht jedoch die weitere Möglichkeit, die Kondensorkammersäulen und die Veraampfungskammersäulen in Serie hintereinander anzuordnen.

Die vorliegende Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel anhand der anliegenden Zeichnung näher beschrieben, die einen schematischen Querschnitt durch eine Destilliervorrichtung zeigt.

909813/0853

Die Zeichnung zeigt eine Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten Verdampfungskammern 2 und die angrenzenden bzw. unmittelbar anschließenden Kondensoren 3. Jede Verdampfungsstufe 1 weist eine Verdampfungskammer 2 und einen Kondensor 3 auf. Die Verdampfungskammersäule ist vorzugsweise so ausgebildet, wie sie in der niederländischen Patentanmeldung 751199ο beschrieben ist. Auf die dortige Offenbarung wird ausdrücklich Bezug genommen. Die genaue Konstruktion der Verdampfungskammern kann jedoch verschieden von derjenigen sein, die in der genannten Patentanmeldung gezeigt ist, solange die spezifische Art erhalten bleibt, bei der ein enger Durchgang , der sich ein- oder mehrmals abwechselnd nach unten und nach oben erstreckt, in einen Raum führt, in dem sich die DampfÖffnung befindet.

Die vollständigen Kondensoren 3 entsprechen vorzugsweise dem Wärmetauscher, der in der niederländischen Patentanmeldung 77o39 39 beschrieben ist. Auf die Offenbarung in dieser niederländischen Patentanmeldung wird bezüglich des Kondensors 3 ausdrücklich Bezug genommen. Es ist auch die andere Möglichkeit denkbar, eine Konstruktion zu wählen, wie sie in der niederländischen Patentanmeldung 7 3164ol beschrieben ist. Die letzte Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung als kleine Verdampfungsanlage an Bord von Schiffen verwendet werden soll, weil sie

909813/0853

sich als weniger empfindlich gegenüber den Schiffsbewegungen erwiesen hat. Die letzte Ausführung funktioniert trotz der Schiffsbewegungen einwandfrei.

Die Säule von Verdampfungskammern 2 ist an die Kondensorkammern 3 mittels Flansche angeschlossen, und zwar in einer Weise, die nicht gezeichnet, aber jedem Fachmann geläufig ist. Jede Verdampfungskammer 2 steht in offener Verbindung mit einer Kondensorkammer 3, und zwar über eine Dampföffnung 4.

Die allgemeine Strömungsrichtung des Wassers, das destilliert werden soll, durch die Verdampfungskammern ist durch die vertikalen Teile 5 angezeigt. Der in jeder Verdampfungskammer erzeuge Dampf entweicht in Richtung des Pfeiles über die Dampföffnung 4 zu einer angrenzenden Kondensorkammer 3.

Ein Bündel vertikaler Rohre 7 erstreckt sich durch die Kondensorkammern 3, wobei sich jedes Rohr 7 über die gesamte Höhe der aus den Kammern 3 gebildeten Säule erstreckt. Im Inneren der Rohre befinden sich Körnchen bzw. Feststoffpartikel, die während des Betriebes durch die aufwärts gerichtete Strömung der wässrigen Lösung in Richtung des Pfeiles 8 durch die Rohre 7 in fluidi-

909813/0853

siertem Zustand gehalten sind. Diese Lösung wird, nachdem sie durch den Dampf in den Kondensorkammern erwärmt worden ist, in Richtung des Teiles 5 durch die Verdampfungskammern 2 geleitet. Zur selben Zeit entweicht eine gewisse Menge Dampf, die in jeder Verdampfungskammer erzeugt wird, in Richtung des Pfeiles 6 in eine Kondensorkammer. Das durch Kondensation an den Rohren 7 erzeugte Kondensat wird in jeder Kondensorkammer gesammelt und in einer an sich bekannten und daher in der Zeichnung nicht dargestellten Weise abgeführt.

Es ist offensichtlich, dass die Verdampfer und Kondensoren in den verschiedensten Weisen kombiniert werden können, so dass kompliziertere Anordnungen entstehen. So können z.B. die Verdampfungskammersäulen und die Kondensorkammersäulen immer abwechselnd säulenweise zusammengesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Verdampfungskammersäulen an verschiedene vertikale Seiten bzw. Seitenwände ein und derselben Kondensorkammersäule anzuschließen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung, insbesondere Seewasser, weist vertikal übereinander angeordnete Verdampfungskammern 2 auf, durch die die zu destillierende Lösung nach unten bzw. abwärts strömt,

t fi ^i '3 *5 / Π ft S j! SJ ⁽i 5 -J / U Ö ^j

Jede Verdampfungskammer ist über eine Dampföffnung mit einer Kondensorkammer 3 verbunden, wobei die Kondensorkammern 3 ebenfalls vertikal übereinander für eine Aufwärtsströmung der Kühlflüssigkeit angeordnet sind. Die Verdampfungskammern und Kondensorkammern sind also jeweils in vertikalen Reihen angeordnet. Um eine sowohl einfache als auch kompakte Konstruktion zu erhalten, besitzt jede Verdampfungskammer einen engen Durchgang für die Strömung der Lösung, wobei jeder Durchgang ein oder mehr abwärts gerichtete Bereiche bzw. Teile aufweist, die mit ein oder mehr aufwärts gerichteten Bereichen bzw. Teilen abwechseln. Der enge Durchgang ist mit der Dampföffnung k verbunden. Die Kondensorkammern weisen vertikale Rohre auf, die sich durch eine Vielzahl von Kammern für eine Strömung der Kühlflüssigkeit hindurch erstrecken. Diese vertikalen Rohre 7 enthalten Feststoffpartikel bzw. partikelförmiges Material, das während des Betriebs durch die Kühlflüssigkeit in fluidisiertem Zustand gehalten wird.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung, z.B. Salzwasser, mit

a) einer Vielzahl von übereinander angeordneten Verdampfungskammern, durch die die Lösung abwärts strömt, una

b) mindestens einer an jede Verdampfungskammer angeschlossenen Kondensorkammer, wobei die Kondensorkammer über eine Dampföffnung mit der Verdampfungskammer in Verbindung steht und mindestens einen Durchgang für das Hindurchströmen einer Kühlflüssigkeit aufweist, unu wobei

c) diese Durchgänge für eine Aufwärts Strömung eier Kühlflüssigkeit von einer Kondensorkammer zur nächsten jeweils in Serie hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind,

809813/0853

ORIGINAL INSPECTED

- ² - 2839895

dadurch gekennzeichnet, dass

d) jede der Verdampfungskammern (2) einen engen Durchgang für die Strömung der Lösung aufweist, wobei der Durchgang ein oder mehr abwärts gerichtete Bereiche aufweist, die mit ein oder mehr aufwärts gerichteten Bereichen abwechseln, und mit der DampfÖffnung (4) in Verbindung steht, und dass

e) die Kondensorkammer (3) eine Vielzahl von vertikalen Rohren (7) aufweist, die sich durch eine Vielzahl von Kondensorkammern (3) hindurch erstrecken und jeweils Feststoffpartikel enthalten, die durch die aufwärts gerichtete Strömung der Kühlflüssigkeit durch diese Rohre während des Betriebs fluidisiert gehalten sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Rohre (7) der Kondensorkammern (3) für alle Kondensorkammerη gemeinsam sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Säule von in Reihe angeordneten Verdampfungskammern (2) und eine Vielzahl von Kondensorkamm er η säulen, wobei jede Verdampfungskammer mit einer Kondensorkammer (3) einer jeden Kondensorkammersäule verbunden ist.

909813/08 5

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Säule von in Reihe angeordneten Kondensorkammern (3) und einer Vielzahl von Verdampfungskammersäulen, wobei die Verdampfungskammern in jeder Säule in Reihe angeordnet sind und jede Kondensorkammer mit einer Verdampfungskammer jeder Verdampfungskammersäule verbunden ist.

009813/0853