DE655940C - Verfahren zum Destillieren und Konzentrieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Destillieren von Flüssigkeiten und teilweisen Konzentrieren von verdünnten Lösungen mittels der Thermokompression.
Bei Verfahren dieser Art wird der Wärmeinhalt der Brüden oder Abdämpfe dadurch ausgenutzt, daß man die Brüden adiabatisch komprimiert und so eine Temperatursteigerung erzielt. Es wird also durch Anwendung

ίο mechanischer bzw. elektrischer Energie ein genügend großes Temperaturgefälle geschaffen, so daß die Brüdendampfwärme auf die zu verdampfende Flüssigkeit übergehen kann. Die Erfindung setzt sich lediglich zum Ziel, Flüssigkeiten, insbesondere Wasser jeder Art zwecks Erzielung von Trinkwasser zu destillieren sowie verdünnte Lösungen, wie Salzlösungen, teilweise zu konzentrieren, ohne aber die Konzentration so weit zu treiben, daß der Siedepunkt der Lösung erheblich steigt. Denn beim stärkeren Konzentrieren von Lösungen sowie beim Eindampfen zum Trocknen müßte man wegen der Erhöhung des Siedeverzuges sowie der Siedetemperatur überhaupt die Brüdendämpfe wesentlich stärker komprimieren, um einen genügend großen Temperaturunterschied für den Wärmeübergang auf die Lösung zu erzielen. Es ist aber nachteilig, mit zu stark komprimierten Dämpfen zu arbeiten. Nur in dem Bereich geringer Kompression ist eine genügend wirtschaftliche Ausnutzung der Wärme von Brüden gewährleistet.

Dadurch unterscheidet sich das Verfahren nach der Erfindung bereits erheblich von den bekannten Verfahren zum Eindicken von Zuckersäften oder zum Konzentrieren von anderen Lösungen, bei denen eine Mischung von Dampfblasen und Flüssigkeit durch senkrechte Rohrbündel im Umlauf erhalten wird.

Die Erfindung geht davon aus, daß der hydrostatische Druck einer Flüssigkeitssäule bekanntlich einen erheblichen Einfluß auf die Siedetemperatur in den verschiedenen Höhenlagen dieser Säule hat. Bei einem gegebenen Unterschied zwischen der Temperatur der Flüssigkeit an der Oberfläche wird ein Sieden der Flüssigkeit nur in den Höhenlagen stattfinden können, die begrenzt sind von dem Oberflächenspiegel der Flüssigkeit und derjenigen Ebene, in welcher der durch die höhere Heizmitteltemperatur- bedingte erhöhte Verdampfungsdruck den hydrostatischen Druck der darüber lastenden Flüssigkeitssäule sowie den Dampfdruck in der Verdampfungskammer gerade überwindet. Die unter dieser waagerechten Ebene vorhandenen Heizflächen können zur Verdampfung nichts mehr beitragen, da an ihnen der hydrostatische Druck größer ist als die der be-

zeichneten Temperaturdifferenz entsprechende Dampfdruckdifferenz. Es ist also zweckmäßig, so zu arbeiten, daß die Heizflächen. über der genannten waagerechten Ebene a gebracht sind.

Bei dieser Anordnung ist dann die Ver-S dampfungsleistung der Heizflächen in den verschiedenen Höhenlagen naturgemäß von dem Unterschied zwischen der an diesen Stellen herrschenden Siedetemperatur und der Heizmitteltemperatur abhängig, und dementsprechend nimmt dieselbe von ihrem maximalen Wert an der Oberfläche nach unten hin allmählich ab.

Zur Klarstellung dieser Verhältnisse wird auf die Zeichnung verwiesen.

In den Fig. 1 bis 3 sind schematisch Verdampfungskammern mit Rohrschlangenheizung dargestellt.

Wie man aus der graphischen Darstellung neben Fig.-i erkennt, gibt die Kurve T₁-F bei senkrechter Anordnung der Abszisse die Abhängigkeit der Siedetemperatur von dem hydrostatischen Druck wieder. F ist der Punkt der Kurve, an dem die Siedetemperatur in der betreffenden Höhenlage mit der Temperatur T₂ des Heizmittels zusammenfällt. Von der durch F gelegten waagerechten Ebene ab findet nach unten hin demnach kein Sieden mehr statt. Nun ist die gesamte Verdampfungsleistung proportional der Fläche des Dreiecks T₁-F-T₂, welches von den wirksamen Teilen der Kurve T₁-F der durch F gezogenen Senkrechten und der durch T₁ gezogenen Waagerechten begrenzt wird. Den Mittelwert der Verdampfungsleistung der Heizflächen ermittelt man durch Division der •Fläche des Dreiecks T₁-F-T₂ durch die Höhe F, T₂; er fällt kleiner aus als im Falle der Fig. 3, in welchem die Heizflächen in der durch r, s gehenden waagerechten Ebene enden und man auf die Fläche des unteren spitzen Winkels des Dreiecks verzichtet.

Wenn man nun die Heizflächen über den Flüssigkeitsspiegel hinausführt und über demselben eine Schaumsäule erzeugt, so wird auch die Flüssigkeit in der Schaumsäule verdampft werden, in der entsprechende Verhältnisse vorliegen müssen wie in der Flüssigkeitssäule, nur mit dem Unterschied, daß der Druckabfall in der Schaumsäule praktisch zu vernachlässigen ist, d. h. von, T₁ ab verläuft die Kurve, welche die Abhängigkeit der Siedetemperatur von dem Druck veranschaulicht, auf der Abszisse, und zwar in dem dargestellten Beispiel bis Q; das ist der Schnittpunkt der Abszisse mit der Ebene, in der die Wirksamkeit des Heizkörpers nach oben hin aufhört. Die Verdampfungsleistung wird demnach vermehrt um einen Betrag, der proportional dem über dem obenbeschriebenen Dreieck liegenden Rechteck ist. Man erkennt daraus, daß die Verdampfungsleistung durch Bildung einer Schaumsäule sehr stark ;e-rhöht werden kann.

:I .,.Wie man aus Fig. 3 erkennt, wird, sobald ;'m.an,die Heizflächen nur in der Schaumsäule wirksam werden läßt, die Verdampfungsleistung proportional dem Rechteck Q-E-T₂-T₁, d. h. noch größer als diejenige der Anlage nach Fig. 2, bei der ein Teil der Heizflächen· in der Flüssigkeit wirksam wird.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß bei geringem Temperaturunterschied zwischen Heizmittel und zu verdampfender Flüssigkeit sowie entsprechend geringem Dampf druckunterschied über dem Flüssigkeitsspiegel eine Schaumschicht erzeugt wird und gleichzeitig auf der ganzen Höhe der Schaumschicht sowie gegebenenfalls in der Flüssigkeit Wärmeübertragungsflächen wirksam werden.

Die beiliegenden Abbildungen haben natürlich nur erläuternden Charakter. Abweichungen von der gezeichneten Gestalt der Darstellungen ergeben sich im Betriebe durch die Bewegung der Flüssigkeit und die verschiedeneu Formen, welche man der Verdampfungsfläche geben kann.

Es ist ferner klar, daß bei einem bedeutenden Temperaturunterschied zwischen dem Heizmittel und der Kesselflüssigkeit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung praktisch nur gering ist, da in solchem Falle die Gegenwirkung des hydrostat!- sehen Druckes zu vernachlässigen ist. Macht hingegen der Temperaturunterschied nur wenige Grade aus, so ist das erzielte Resultat sehr bedeutend, da in diesem Falle, wie erwiesen, die Leistung der Verdampfungsflächen über das Doppelte dessen erhöht werden kann, das man erzielen würde, wenn das Verfahren nach der Erfindung nicht zur Anwendung käme.

Das Verfahren eignet sich ohne weiteres zum Destillieren von Flüssigkeiten, die beim Sieden an sich bereits schäumen. Bei Flüssigkeiten, die nicht schäumen, ist es zweckmäßig, die Schaumbildung fördernde Stoffe zuzusetzen, während bei den Flüssigkeiten, die eine latente Schaumfähigkeit besitzen, die Schaumbildung durch eine teilweise Konzentration der in der Flüssigkeit enthaltenen Salze erzielt wird (Meerwasser).

Claims (3)

115 Patentansprüche:

I. Verfahren zum Destillieren von Flüssigkeiten und teilweisen Konzentrieren von verdünnten Lösungen mittels Thermo- iao kompression, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringem Temperaturunterschied zwi-

sehen Heizmittel und zu verdampfender Flüssigkeit sowie entsprechend geringem Dampf druckunterschied über dem Flüssigkeitsspiegel eine Schaumschicht erzeugt wird und gleichzeitig auf der ganzen Höhe der Schaumschicht sowie gegebenenfalls in der Flüssigkeit Wärmeübertragungsflächen wirksam werden.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit die Schaumbildung fördernde Stoffe zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zu destillierende und teilweise zu konzentrierende Flüssigkeit Meerwasser verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen