DE2840066C3 - Device for obtaining pure water from sea water - Google Patents
Device for obtaining pure water from sea waterInfo
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Description
a) zwei Filmverdampfer (—) in Form von vertikalen Rohrbündeln — im Querschnitt als Kreissegment ausgebildet ohne Mantel —;a) two film evaporators (-) in the form of vertical tube bundles - designed in cross section as a segment of a circle without a jacket -;
b) zwei Behälter (4), die am Boden mit der oberen 'Ί Rohrplatte eines der Filmverdampfer des gleichen Abschnitts — im letzten Abschnitt ohne Filmverdampfer, jedoch verbunden mit der Austragleitung für Salzlösung — und oben mit der unteren Rohrplatte des Filmverdampfers dis darüberliegenden Abschnittes — im ersten Abschnitt verbunden mit der Speiseleitung für Seewasser — verbunden sind;b) two containers (4) at the bottom to the top 'Ί tube plate of one of the film evaporator of the same section - in the last section without film evaporator, however, connected to the discharge pipe for salt solution - and above the lower tube plate of the film evaporator dis overlying portion - in the first section connected to the feed line for sea water - are connected;
c) einen flaschenhalsartigen Überlauf (6) am Boden jedes Behälters für den Übergang der Salzlösung aus dem Behälter (4) zu den darunterliegenden Robs platten und zum Ausgleich der positiven Druckdifferenz;c) a bottle neck-like overflow (6) at the bottom of each container for the transition of the Saline solution from the container (4) to the underlying Robs plates and to compensate for the positive pressure difference;
d) Öffnungen (7) an der oberen Seite jedes Behälters mit Ausnahme des Behälters im ersten Abschnitt;d) openings (7) on the upper side of each container with the exception of the container in the first section;
e) ein odc mehrere Siphonrohr(e) zum Abzug des sich am Boden ;;edes Abschnittes sammelnden Kondensates und .-um Wiedereinleiten an einer mittleren Stelle des nächs: in Abschnittes;e) one odc several siphon pipe (s) for the extraction of the located on the ground ; ; each section collecting condensate and.-to re-introduction at a middle point of the next: in section;
f) horizontal angeordnete Rohrbündelaustauscher (3) für die Vorwärmung des Seewassers mit Dampf;f) horizontally arranged tube bundle exchanger (3) for preheating the sea water with Steam;
g) Inertgasleitungen von Abschnitt zu Abschnitt bis zum Vakuumsystem;g) Inert gas lines from section to section to the vacuum system;
nach DE-PS 2334481, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündelaustauscher (3) — ausgenommen im letzten Abschnitt — vertikal angeordnet sind und daß der letzte Abschnitt einen als Endkondensator wirkenden horizontalen Rohrbündelaustauscher aufweist, dessen Rohrplatten diametral an entgegengesetzten Teilen der Kolonne unter dem letzten Abschnitt fixiert sind.according to DE-PS 2334481, characterized in that the tube bundle exchanger (3) - except in the last section - are arranged vertically and that the last section is a has a horizontal tube bundle exchanger acting as an end condenser, the tube plates of which are fixed diametrically on opposite parts of the column under the last section.
3030th
Das Hauptpatent — DE-PS 23 34 481 — betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Reinwasser aus Seewasser nach dem Multieffektverfahren mit Wärmeaustauscher, Trennbehältern, Zuführungen für Seewasser und Primärdampf, Abführungen für Salzlösung und Reinwasser sowie Anschluß an ein Vakuumsystem in Form einer vertikalen Kolonne, unterteilt in mehrere zylindrische Abschnitte, die jeweils enthalten: m>The main patent - DE-PS 23 34 481 - relates to a device for the extraction of pure water Sea water according to the multi-effect process with heat exchanger, separating tanks, feeds for sea water and primary steam, discharges for salt solution and Pure water and connection to a vacuum system in the form of a vertical column, divided into several cylindrical sections each containing: m>
a) zwei Filmverdampfer in Form von vertikalen Rohrbündeln — im Querschnitt als Kreissegment ausgebildet und ohne Mantel —;a) two film evaporators in the form of vertical tube bundles - in cross section as a segment of a circle trained and without a coat -;
b) zwei Behälter, die am Boden mit der oberen ti Rohrplatte eines der Filmverdampfer des gleichen Abschnitts — im letzten Abschnitt ohne Filmverdampfer, jedoch verbunden mit der Aus.ragleitungb) two containers on the ground with the upper tube plate of a Ti film evaporator of the same section - in the last section without film evaporator, however, connected to the Aus.ragleitung für Salzlösung — und oben mit der unteren Rohrplatte des Filmverdampfers des darüberliebenderi Abschnitts — im ersten Abschnitt verbunden mit der Speiseleitung für Seewasser — verbunden sind;for saline solution - and at the top with the lower tube plate of the film evaporator of the section above it - in the first section connected to the feed line for seawater - are connected;
c) einen flaschenhalsartigen Überlauf am Boden jedes Behälters für den Übergang der Salzlösung aus dem Behälter zu den darunterliegenden Rohrplatten und zum Ausgleich der positiven Druckdifferenz;c) a bottle neck-like overflow at the bottom of each Container for the passage of the saline solution from the container to the underlying tube plates and to compensate for the positive pressure difference;
d) öffnungen an der oberen Seite jedes Behälters mit Ausnahme des Behälters im ersten Abschnitt;d) openings on the top of each container with Exception of the container in the first section;
e) ein oder mehrere Siphonrohr(e) zum Abzug des sich am Boden jedes Abschnitts sammelnden Kondensates und Wiedereinleiten an einer mittleren Stelle des nächsten Abschnitts;e) one or more siphon pipe (s) for the removal of the collecting at the bottom of each section Condensate and re-introduction at a middle point of the next section;
f) horizontal angeordnete Rohrbündelaustauscher für die Vorwärmung des Seewassers mit Dampf undf) horizontally arranged tube bundle exchangers for the preheating of the sea water with steam and
g) Inertgasleitungen von Abschnitt zu Abschnitt bis zum Vakuumsystem.g) Inert gas lines from section to section to the vacuum system.
Die Zusatzanmeldung DE-OS 26 25 358 bringt eine Weiterentwicklung dieser Vorrichtung, indem der Rohrbündelaustauscher für die Vorwärmung des Seewassers in einem durchlaufenden Rohr untergebracht ist, welches sich in dem die Salzlösung enthaltenden Behälter befindet und diesen in zwei Wannen unterteiltThe additional application DE-OS 26 25 358 brings a further development of this device by the Tube bundle exchanger for preheating the seawater housed in a continuous tube which is located in the container containing the saline solution and divides it into two tubs
Vorliegende Erfindung bringt nun eine Abwandlung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent dahingehend, daß die Rohrbündelaustauscher — ausgenommen im letzten Abschnitt — vertikal angeordnet sind und daß der letzte Abschnitt einen als Endkondensator wirkenden horizontalen Rohrbündelaustauscher aufweist, dessen Rohrplatten diametral an entgegengesetzten Teilen der Kolonne unter dem letzten Abschnitt fixiert sind.The present invention brings a modification of the device according to the main patent to the effect that that the tube bundle exchanger - except in the last section - are arranged vertically and that the last section has a horizontal tube bundle exchanger acting as an end condenser, whose tube plates are fixed diametrically on opposite parts of the column under the last section are.
Die erfindungsgemäße Abwandlung des Hauptpatents bietet für Anlagen mit großem Durchsatz, insbesondere hinsichtlich Kapitalaufwand und Energieaufnahme, beträchtliche Vorteile.The modification of the main patent according to the invention offers for systems with high throughput, especially with regard to capital expenditure and energy consumption, considerable advantages.
Die Erfindung wird anhand der Figuren weiter erläutert:The invention is further explained with reference to the figures:
Die F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt und F i g. 2 einen Querschnitt nach A-A der F i g. 1 eines Abschnitts einer Kolonne 1 zur Entsalzung von Seewasser aus folgenden Teilen:The F i g. 1 shows a longitudinal section and FIG. 2 shows a cross section according to A-A of FIG. 1 of a section of a Column 1 for the desalination of sea water from the following parts:
a) Vertikale Rohrbündel-Filmverdampfer 8 ohne Mantel:a) Vertical tube bundle film evaporator 8 without jacket:
b) Behälter 4 zum Auffangen des Seewassers, unten verbunden mit der oberen Rohrplatte SA des Filmverdampfers, wobei diese Behälter — im letzten Abschnitt ohne Filmverdampfer — mit dem Ableitungsrohr über der unteren Rohrplatte des darüberliegenden Abschnitts verbunden sind. Der Behälter ist im ersten Abschnitt mit der Speiseleitung für das Seewasser verbunden.b) Container 4 for collecting the seawater, connected at the bottom to the upper tube plate SA of the film evaporator, these containers - in the last section without film evaporator - being connected to the discharge pipe above the lower tube plate of the section above. The first section of the tank is connected to the feed line for the seawater.
c) Dann befindet sich am Boden jedes Behälters 4 ein System 6, welches die Wasserströmung in den zweiten Behälter 4' gestattet; dessen Bodenplatte ist die obere Rohrplatte SA des darunterliegenden Filmverdampfers. Auf diese Weise wird ein positiver Druckunterschied zwischen Behälter und Filmverdampfer eliminiert.c) Then at the bottom of each container 4 there is a system 6 which allows the flow of water into the second container 4 '; its bottom plate is the upper tube plate SA of the film evaporator below. In this way a positive pressure difference between the container and the film evaporator is eliminated.
d) Schließlich finden sich im oberen Teil der Seitenwand jedes Behälters 4 - mit Ausnahme des Behälters des ersten Abschnitts — öffungen 7 zum Abzug des Dampfes undd) Finally, in the upper part of the side wall of each container 4 - with the exception of the Container of the first section - openings 7 for the extraction of steam and
e) ein oder mehrere Siphonrohr(e) zur Ableitung dese) one or more siphon pipe (s) for draining the
am Boden jedes Abschnitts sich sammelnden Kondensats und Einführung an eine mittlere Stelle des nächsten Abschnitts,condensate collecting at the bottom of each section and discharging to a central point of the next section,
f) Der (Rohrbündel)-Wärmeaustauscher 3 dient zur Vorwärmung des eingespeisten Wassers mit Dampf, der in jedem Abschnitt gewonnen wird.f) The (tube bundle) heat exchanger 3 is used to preheat the water fed in Steam obtained in each section.
g) Schließlich befinden sich zwischen den einzelnen Abschnitten Leistungssysteme für Inertgase, die möglicherweise im Vakuumsystem vorhanden sind.g) Finally, there are power systems for inert gases between the individual sections may be present in the vacuum system.
Nach der Erfindung haben die Rohrbündel-Filmverdampfer 8 in jedem Abschnitt einen Querschnitt in Form eines Kreissegments 8' und der Wärmeaustauscher 3 für die Vorwärmung des eingespeisten Wassers hat einen kreisrunden Querschnitt und ist vertikal angeordnet Seine untere Rohrplatte ruht auf der Trennebene 16 zum nächsten Abschnitt und die obere Rohrplatte ist mit der Trennebene 16 des darüberliegenden Abschnitts über eine in der Wärme dehnbare Verbindung 15 verbunden, welche Ausdehnungsunterschiede der Kolonne und der Rohrplatten durch unterschiedliche Werkstoffe auszugleichen vermag und einen einzigen Durchgang für eine aufwärsgerichtete Strömung in dem Abschnitt besitzt Der Wärmeaustauscher 3 befindet sich in dem Kreissegment der Kolonne 1, welches von den Filmverdampfern 8 noch freigelasssn wird.According to the invention, the tube bundle film evaporator 8 in each section have a cross section in The shape of a segment of a circle 8 'and the heat exchanger 3 for preheating the water fed in has a circular cross-section and is arranged vertically. Its lower tube plate rests on the Parting plane 16 to the next section and the upper tube plate is with the parting plane 16 of the one above Section connected via a heat-expandable connection 15, which expansion differences the column and the tube plates are able to compensate for by different materials and a single pass for an upward The heat exchanger 3 is located in the circular segment of the column 1, which is still freed from the film evaporators 8 will.
Der letzte Kondensator unterhalb des letzten Abschnittes ist ein horizontaler Rohrbündelkondensator mit feststehenden Rohrplatten an diametral gegenüberliegenden Teilen der Kolonne und dient zur Kondensation des gesamten, in dem letzten Abschnitt vorhandenen Dampfes.The last condenser below the last section is a horizontal tube bundle condenser with fixed tube plates on diametrically opposite parts of the column and is used for Condensation of all the steam present in the last section.
Aus F i g. 2 ist die Position des Wärmeaustauschers 3 und der Filmverdampfer 8 zu entnehmen.From Fig. 2 shows the position of the heat exchanger 3 and the film evaporator 8.
Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert Beispiel 1The invention is further illustrated by the following examples: Example 1
Die Entsalzung mit einem vertikal angeordneten Wärmeaustauscher für die Vorerwärmung ist besonders interessant für große Anlagen, wie sich aus folgender Tabelle ergibt, in der die Hauptkenndaten von zwei Anlagen zusammengefaßt sind, d. h. mit horizontaler und mit vertikaler Anordnung des Wärmeaustauschers für die Vorwärmung.Desalination with a vertically arranged heat exchanger for preheating is special interesting for large systems, as can be seen from the following table, in which the main characteristics of two Plants are grouped, d. H. with horizontal and vertical arrangement of the heat exchanger for preheating.
VertikalVertical
Die Ausführungsform mit horizontal angeordnetem Rohrbündelaustauscher für die Vorwärmung des Seewassers erfordert Rohrplatten mit einem Durchmesser von 2,45 m, verbunden mit großen Problemen bei der Konstruktion und Abstützung der Rohrbündel im Inneren jedes Abschnitts aufgrund ihres Eigengewichtes und die beträchtlichen Dichtungsprobleme an den Flanschen durch möglichen Lufteintrieb von außen und schließlich — was wohl am wichtigsten ist — daß praktisch eine Handhabung der Rohrbündel derartiger" Größe· nicht möglich ist, wenn sie zur Reparatur oder Wartung aus der Kolonne genommen bzw. in diese eingesetzt werden sollen.The embodiment with a horizontally arranged tube bundle exchanger for preheating the seawater requires tube plates with a diameter of 2.45 m, associated with great problems in the Construction and support of the tube bundle inside each section due to their own weight and the considerable sealing problems on the flanges due to possible air ingress from outside and finally - what is probably most important - that practical handling of the tube bundle of such " Resize · is not possible when in need of repair or Maintenance should be removed from the column or used in it.
Die Tatsache, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gesamtlänge der beiden Kolonnen um 8,4 m größer ist als bei der bekannten Ausführungsform mit horizontal angeordneten Wärmeaustauschern für die Vorwärmung, soll nicht zu der trügerischen Ansicht führen, daß eine wesentliche Verringerung des Durchmessers gegeben ist durch Entfallen der äußeren Verteiler für den Austauscher, die zwangsläufig aus einem hochwertigen Werkstof," bestehen müssen (Kupfer/Nickel 90/10), auch die Armierung muß aus einem kostspieligen Werkstoff bestehen, so daß beträchliche Anfangskosten eingespart werden können, wie aus folgendem Beispiel hervorgeht.The fact that in the device according to the invention the total length of the two columns by 8.4 m larger than in the known embodiment with horizontally arranged heat exchangers for the preheating is not intended to lead to the misleading view that a substantial reduction in the diameter is given by the omission of the outer distributor for the exchanger, which inevitably comes from a high-quality material "must be made (copper / nickel 90/10), and the reinforcement must also be made of consist of an expensive material, so that considerable initial costs can be saved, as shown in the following example.
Bei dem geringeren Durchsatz von 535 mVii, der als mittel bis höher bezeichnet werden kann, sind die erfindungsgemäß erreichten Vorteile nicht so deutlich wie in Beispiel 1, jedoch stellt man trotzdem eine beträchtliche Materialeinsparung fest.With the lower throughput of 535 mVii, which can be described as medium to higher, the Advantages achieved according to the invention are not as clear as in Example 1, but one still provides one considerable material savings.
VertikalVertical
15
215th
2
4,35 m
4,35 m
39,8 m
44 m
2,35kWh/m3 l,86kWh/m3 4.35 m
4.35 m
39.8 m
44 m
2.35kWh / m 3 l, 86kWh / m 3
Dieser Vergleich ist näher und gestattet die tatsächlichen wirtschaftlichen Vorteile exakter zu bewerten.This comparison is closer and allows for the actual economic benefits to be more exact evaluate.
Das Gesamtgewicht der beiden Kolonnen ist um etwa 33 t geringer. Davon entfallen 5,5 t auf die sehr teuere Kupfer/Nickel-Legierung 90/10 und der Rest auf Kohlenstoffstahl, der im allgemeinen mit teueremThe total weight of the two columns is about 33 t less. The very expensive one accounts for 5.5 t of this Copper / nickel alloy 90/10 and the rest on carbon steel, which is generally expensive
Bei einer Einheit mit einem seitlich ausziehbaren, horizontal angeordneten Rohrbündelaustauscher für die Vorwärmung des Seewassers muß außerhalb der Kolonnen ein Gerüst mit Arbeitsbühnen für jeden > Abschnitt und Hebezeuge für Ein- und Ausfahren der Wärmeaustauscher vorgesehen sein.For a unit with a side pull-out, horizontally arranged tube bundle exchanger for preheating the sea water must be outside the A scaffold with working platforms for each> section and hoists for moving the columns in and out Heat exchangers may be provided.
Nach der Erfindung können sowohl die Verdampfer-Rohrbündel als auch die Vorwärm-Rohrbündel vertikal aus dem Kopf der Kolonnen ausgefahren werden. Man in benötigt also nur ein Hebezeug entsprechender Leistung über dem Kopf der Kolonnen, welches beide Kolonnen bedienen kann und welches auf einer Plattform auf den Kolonnenköpfen ruht. Man braucht also für die Arbeiten außerhalb der Kolonne kein η Gerüst, welches schätzungsweise ein Gewicht von etwa 140 t besitzt, und kann den Arbeitsaufwand für die Errichtung eines solchen Gerüstes ersparen. According to the invention, both the evaporator tube bundles and the preheating tube bundles can be extended vertically from the top of the columns. In other words, you only need a hoist of the appropriate power above the head of the columns, which can serve both columns and which rests on a platform on the column heads. So you don't need a η scaffold for the work outside the column, which is estimated to have a weight of about 140 t, and you can save the work involved in erecting such a scaffold.
Eine leistungsfähige Pumpe für die FilmverdampferA powerful pump for the film evaporator
wird uüilgei, wenn bei gleicher Leistung der hydraul;- ."·" sehe Druck, der überwunden werden muß, von 180 aufbecomes uüilgei if the hydraulic; -. "·" see pressure to be overcome from 180 up
120 m gesenkt werden kann. Dies alles beeinflußt auch tung erfahren.120 m can be lowered. All of this also influences the experience.
die Erstellungszeit, ein Faktor, der bei der derzeiiiger Marktsituation nicht übersehen werden soll.the creation time, a factor that affects the current Market situation should not be overlooked.
Außer der Gewichtsverminderung und damit einei Verringerung der Investitionskosten -verden auch Einsparungen an Betriebskosten durch geringen Stromaufnahme erreicht.In addition to the reduction in weight and thus a reduction in investment costs, this is also possible Savings in operating costs achieved through low power consumption.
Für einen jährlichen Ausstoß, verteilt über 33( Arbeitstage und bei Stromkosten von 30 Lire/kWh ergibt sich folgende Einsparung:For an annual output, spread over 33 (working days and with electricity costs of 30 Lire / kWh the following savings result:
(2.35 - 1,86) χ 1 500 χ 24 χ 330 χ 30(2.35 - 1.86) χ 1 500 χ 24 χ 330 χ 30
= 174 636 000 Lire jährlich berechnet für Beispiel Kund für Beispiel 2
(2.35 - 1,86) χ 535 χ 24 χ 330 χ 30= 174 636 000 lire annually calculated for example Kund for example 2
(2.35 - 1.86) χ 535 χ 24 χ 330 χ 30
= 62 286 840 Lire= 62 286 840 lire
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich alst nicht nur für großtechnische Anlagen, sondern auch füi Anlagen mit mittlerer Leistung in der Größenordnung von 350 bis 400 mVh, jedoch ist sie von unvergleichli eher BcdCijiünir für An!2**er· ϊτϊϊ! Leistungen von äoo h» 1000 mJ/h und darüber, welche immer größere VerbreiThe device according to the invention is suitable not only for large-scale systems, but also for systems with medium power in the order of magnitude of 350 to 400 mVh, but it is incomparably more suitable for people. Achievements of ao h »1000 m J / h and above, which ever larger spread
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1983
- 1983-09-01 HK HK333/83A patent/HK33383A/en unknown
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Legal Events
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| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2334481 Format of ref document f/p: P |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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