DE8029464U1

DE8029464U1 - Destillationsvorrichtung zur herstellung von destillaten

Info

Publication number: DE8029464U1
Application number: DE19808029464U
Authority: DE
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1980-11-05
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1982-10-07

Description

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DOPNIER SYSTEM GMBH
7990 Friedrichshafen

Reg. S 363

Destillationsvorrichtung zur Herstellung von Destillaten

Die Erfindung betrifft eine Destillationsvorrichtung zur Herstellung von Destillaten aus Flüssigkeiten, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, bestehend aus einer Verdampfungs- und einer Kondensationseinheit und daran angeschlossenen Zu- und Ableitungen.

Bekannte Destillationsanlagen verwenden als Rohwasser z.B. Meeroder Brackwasser, das zunächst z.B. durch Sonneneinstrahlung (Gewächshaus-Prinzip) erwärmt bzw. aufgeheizt wird und dabei verdunstet oder verdampft. Der so entstehende Wasserdampf schlägt sich anschliessend an gekühlten schrägen Flächen als Destillat nieder und wird an daran angeordneten Auffangbehältnissen gesammelt. Solche Anlagen bedürfen wegen der zur Erwärmung des Rohwassers notwendigen grossen Flächen einen relativ grossen Platzbedarf und sind demzufolge nur für einen kleinen Verbrauch geeignet. Hinzu kommt eine relativ kurze Lebensdauer und ständige Wartung und Reparatur. Ausserdem sind zum Betrieb derartiger Anlagen ausreichende klimatische Verhältnisse und

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Bedingungen (ständige und hohe Sonneneinstrahlung) erforderlich.

Ein aus der DE-OS 18 04 843 bekanntes Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser verwendet zur Verdampfung des Meerwassers Sonnenenergie. Dabei wird nach Umwandlung der Sonnenenergie in Wärme diese durch Wärmeröhre einem Verdampfungsbehälter zugeführt. Nachteilig ist auch hier der zu geringe Wirkungsgrad.

Schließlich ist aus der DE-PS 22 58 670 eine Vorrichtung zur Trinkwasseraufbereitung mit plattenförmigen Absorbern für Sonnenenergie bekannt, bei der daran angeordnete Wärmerohre mit einem Rohr für das aufzubereitende und zu verdampfende Wasser und einem Kondensator in Verbindung stehen. Dabei dient eine gekühlte Fläche des Rohres als Kondensator. Eine im Rohr angeordnete Auffangrinne fängt das an der gekühlten Fläche ablaufende Kondensat auf. Neben dem auch hierbei immer noch zu geringen Wirkungsgrad hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß der konstruktive Aufwand durch die Verwendung von relativ teuren Wärmerohren groß ist. Hinzu kommt, daß - wie vorerwähnt bei solchen bekannten Anlagen und Vorrichtungen stets eine hohe Sonneneinstrahlung vorhanden sein muß.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine destillationsvorrichtung zu schaffen, bei der als Transportmittel für eine zu verdampfende bzw. destillierende Flüssigkeit (z. B. Wasser) ein gasförmiges Medium (z.B. Luft) in einem geschlossenen Kreislauf immer wieder benutzt wird und bei der die ther-

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mischen Verluste durch Isolation der dazu verwendeten Vorrichtung weitgehend vermindert werden und wodurch es möglich ist, die Verdampfungsenergie nahezu vollständig auf die zu verdampfende bzw. destillierende Flüssigkeit als Kühlmedium zu übertragen und so den Wirkungsgrad gegenüber den bekannten Destillationseinrichtungen um ein Vielfaches zu steigern. Ausserdem sollten damit grosse und von Sonneneinstrahlung unabhängige Mengen an Destillaten gewonnen werden können. Die Wartung und Reparaturanfälligkeit sollte damit auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Erfindungsgemäß sind zur Lösung dieser Aufgabe die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß durch die aus Riesel- bzw. Sprühkörper(n) bestehende Verdampfungseinheit eine daraus mit einer bestimmten Temperatur ausströmende und zu destillierende Flüssigkeit über einen oder mehreren Verteilerkörpern gleichmässig rieselt und verteilt wird. Durch das Flüssigkeitsbeaufschlagen der Verteilerkörper, mit dem die Flüssigkeits- bzw. Verdampfungs- bzw. Verdunstungsoberfläche stark vergrössert wird, ist eine optimale Verdampfungs- bzw. Verdunstungsrate verbunden. Mit der Verdampfung bzw. Verdunstung wird der über den oder die Verteilerkörper rieselnden Flüssigkeit Energie (Verdunstungsenergie) entzogen, wodurch die Temperatur der Flüssigkeit am oder an den Verteilerkörpern sinkt und

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so in der Verdampfungseinheit ein Temperaturgefälle entsteht bzw. herrscht. Das dadurch an dem oder den Verteilerkörpern bzw. in der Verdampfungseinheit entstehende Dampf-Gas- bzw. -Luftgemisch vrird durch das gegenüber dem ü-förmigen Krümmerteil des Gehäuses angeordnete Gebläse mit erhöhter Durchströmgeschwindigkeit in die Kondensationseinheit transportiert, wo es an den Flächen des darin angeordneten Kondensators unter gleichzeitiger Kondensat- bzw. Destillatbildung vorbeiströmt und durch das Gebläse der Verdampfungseinheit wieder zugeführt wird. Da das Gehäusse der Destillationsvorrichtung in sich geschlossen ist, wird in einem geschlossenen Kreislauf zum Transport der in der Verdampfungseinheit verdampften bzw. verdunsteten Flüssigkeit immer wieder das gleiche Medium (Luft oder ein geeignetes Gas) verwendet. Thermische Verluste nach aussen werden durch eine Wänaeisolation, z.B. durch eine evakuierte doppelte Wand (Thermoisolation), der Gehäusewand weitgehend verhindert. Dadurch ist es möglich, die Verdampfungsenergie nahezu vollständig an das als Verdampfungs- bzw. Verdunstungsgemisch wirkende Kühlmedium zu übertragen und diese Energie z.B. in Meerwasserentsalzungsanlagen prozesstechnisch zu nutzen. Durch eine verstellbare und verschiedenartige Ausgestaltung des oder der Riesel- bzw. Sprühkörper sind Flüssigkeiten verschiedener Konsistenz und Viskosität destillierbar. Der in der Kondensationeinheit angeordnete Kondensator wird von einem flüssigen Kühlmedium durchströmt und dadurch auf eine Temperatur gelbracht, die unterhalb des Taupunktes des Verdampfungs- bzw. Verdunstungsgemisches liegt, so daß diesem

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Gemisch die in der Verdampfungseinheit aufgenommene Feuchtigkeit entzogen wird, sich an der Kondensatoroberfläche als Kondensat niederschlägt und von dort als Destillat abläuft. Der Kondensator besteht aus einer zur Oberflächenvergrößerung mit Lamellen o. ä. versehenen Kühlschlange. Durch eine geeignete Anordnung und Auslegung der Kühlschlange sind die Strömungsverhältnisse in der Kondensationseinheit positiv beeinflussbar.

In einem mit der Kondensationseinheit verbundenen und unterhalb des Kondensators angeordneten Destillatsammler, wird das vom Kondensator ablaufende Kondensat aufgefangen und über eine damit verbundene Leitung als Destillat nach aussen abgeführt. Demgegenüber ist ein mit der Verdampfungseinheit verbundener und unterhalb dem bzw. den Riesel- bzw. Sprühkörpern angeordneter Abwassersammler mit einer Abflussleitung verbunden, wodurch nicht verdampftes bzw. nicht verdunstetes Wasser bzw. Sole dem Kreislaufprozess wieder zuführbar ist.

Der Destillat- und Abwassersammler ist in der Destillationsvorrichtung so ausgelegt, daß das in der Verdampfungs- und Kondensationseinheit im Umlauf befindliche Gemisch aus dem gemeinsamen Gehäuse nicht entweichen kann.

Zur Erzeugung bzw. Gewinnung von grösseren Destillatmengen sind einzelne Destillationsvorrichtungen zu Destillationsgruppen oder Batterien zusammenschaltbar.

Ausführungsbeispiele sind folgend beschrieben und durch Skizzen erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Destillationsvorrichtung mit in der Verdampfungseinheit angeordneten scheibenförmigen Verteilerkörpern und in der Kondensationseinheit eingesetzter Kühlschlange,

Fig. 2 eine Destillationseinheit gemäß Fig. 1 mit glockenförmigen Verteilerkörpern und Kühlrippenkondensator.

Aus Fig. 1 ist eine Destillationsvorrichtung 1 ersichtlich, die aus einem einseitig U-förmig gestalteten Gehäuse 2, mit einer darin angeordneten Verdampfungseinheit 3 und Kondensationseinheit 4 besteht. Die beiden Enden des die beiden Einheiten 3 und 4 beinhaltenden und am einen Ende (oben) durch ein Krümmrohr 5 U-förmig ausgestelteten Gehäuses 2 sind am unteren Ende durch ein zylindrisches Rohr 6 miteinander verbunden. Die Verdampfungseinheit 3 ist zusammengesetzt aus einem mit einer Zuleitung 7 (siehe Pfeil) verbundenen Riesel- bzw. Sprühkörper 8, mehreren in Abständen hinter- bzw. übereinander angeordneten scheibenförmigen Verteilerkörpern 9 mit Gitterstruktur und einem darunter befindlichen mit einer Ableitung 10 (siehe Pfeil) verbundenen Abwassersammler 11. Der Abwassersammler 11 fängt die von den Verteilerkörpern 9 ablaufende (siehe angedeutete Tropfen) Flüssigkeit auf, die von dem durch die Verdampfungseinheit 3 zur Kondensationsainheit 4 strömenden (siehe Richtungspfeile) angereicherten gasförmigen Medium (z.B. Luft) wegen Übersättigung nicht mehr aufgenommen wurde; durch die daran angeschlossene Leitung 10 ist die Flüssigkeit dem Verdampfungs-

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prozess wieder zuführbar.

Die gegenüberstehende Kondensationseinheit 4 dagegen besteht aus einer von einem flüssigen Kühlmedium durchströmten Kühlschlange 12, die als in zwei spiral- bzw. schneckenförmig ausgestalteten Hälften 13, 14 übereinander angeordnet sind. An die obere Hälfte 13 ist eine Ableitung 15 (siehe Pfeil) und an die untere Hälfte 14 eine Zuleitung 16 (siehe Pfeil) angeschlossen. Das untere Ende der Kondensationseinheit 4 schließt ein Destillatsammler 17 mit einer daran angeschlossenen Ablaufleitung 18 ab.

Das aus der Verdampfungseinheit 3 in die Kondensationseinheit einströmende Dampf-Luftgemisch (siehe Richtungspfeile) strömt unter gleichzeitiger Kondensation des darin enthaltenen Dampfes an der Kühlschlange 12 entlang, wobei das so gebildete Kondensat (siehe angedeutete Tropfen) vom Destillatsammler 17 aufgefangen und von dort über die Ablaufleitung 18 dem Verwendungszweck zugeführt wird, unterstützt durch ein im Rohr 6 angeordnetes Gebläse 19 strömt das in der Kondensationseinheit 4 abgereicherte dampftragende Medium zurück in die Verdampfungseinheit 3 (siehe Richtungspfeile). Das Gebläse 19 bewirkt, daß das in der Destillationsvorrichtung 1 enthaltene und von der Verdampfungseinheit 3 in die Kondensationseinheit 4 in ständig geschlossenem Kreislauf zirkulierende feuchtigkeitsaufnehmende und - abgebende gasförmige Medium (z.B. Luft) umgewälzt wird. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung, d. h. die damit gewonnene Menge an Destillat wird gesteigert. Zur weiteren Erhöhung der Destillatgewinnung sind einzelne Destillationsvorrichtungen zu Destillationsgruppen oder -Batterien zusammen-

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- 11 schaltbar (als Fig. nicht speziell dargestellt).

Aus Fig. 2 ist eine Variante einer schon in Fig. 1 beschriebenen Destillationsvorrichtung 1' ersichtlich, bei der die in der Verdampf ungseinhe it 3' angeordneten und mit einer Zuleitung 7¹ versehenen Riesel- bzw. Sprühkörper 8 (Fig. 1) als übereinanderstehende glockenförmige Verteilerkörper 9' ausgebildet sind, von denen der untere an eine Ableitung 10' angeschlossen ist. Die im ebenfalls U-förmig ausgestalteten Gehäuse 2¹ der Verdampf ungseinheit 3' gegenüberstehende Kondensationseinheit 4' beinhaltet als Kondensator eine mit einer Zu- und Ableitung 20, 21 verbundene durchgehende Kühlleitung 22, die zur Vergrösserung der Kondensationsfläche mit rippen- oder scheibenförmigen Flächen 23 versehen ist. Das gleichfalls an der unteren Hälfte mit einem zylindrischen Rohr 6' und darin angeordnetem Gebläse 19' versehene Gehäuse 2' der Destillationsvorrichtung 1¹ ist nach aussen hin von einer Wärmeisolationsschicht 24 umgeben. Vorteilhafterweise kann hierbei die Gehäusewand als eine evakuierte Doppelwand 25, 26 ausgebildet sein (siehe linke Hälfte der Fig. 2). Entsprechend der Umgebung und vorherrschenden Bedingungen sind selbstverständlich auch andere geeignete Stoffe und Materialien als Wärmeisolation verwendbar (z.B. Styrophor). Der Prozess der Verdampfung, Durchströmung, Kondensation und Destillatbildung bzw. -gewinnung ist gleich dem in Fig. 1 beschriebene Prozess.

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Claims

DORNIER SYSTEM GMBH Friedrichshafen Reg. S 363 —»—fe ^"Sprüche ;

1. Destillationsvorrichtung zur Herstellung von Destillaten aus Flüssigkeiten, insbesondere zur Meerwasserentsalzung bestehend aus einer Verdampfungs- und einer Kondensationseinheit und daran angeschlossenen Zu- und Ableitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungseinheit (3, 3') in einem ersten und die Kondensationseinheit (4, 4¹) in einem zweiten wärmeisolierten rohrförmigen Gehäuse (2, 2') angeordnet ist, wobei die im ersten Gehäuse angeordnete Verdampfungseinheit (3, 3¹) aus wenigstens einem mit einer Zuleitung (7, 7¹) versehenen Riesel- bzw. Sprühkörper (8), wenigstens einem Verteilerkörper (9, 9¹) und einer am Gehäuse (2, 2') angeschlossenen Ableitung (10, 10') besteht, wobei die Flüssigkeit vorgewärmt durch die Verdampfungseinheit (3, 3¹) strömt und die im zweiten Gehäuse (2, 2') angeordnete Kondensationseinheit (4, 4') aus einem mit einer Zu- und Ableitung (16, 15, 20, 21) versehenen Kühlmittel durchströmten Wärmetauscher als Kondensator (12, 13, 14, 22, 23) und einem Destillatsammler (17, 21) mit einer daran angeschlossenen Ableitung (18, 21) besteht, wobei beide Gehäuse (2, 2') U-förmig in sich geschlossen miteinander

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verbunden sind und daß auf der Seite des Riesel- bzw. Sprühkörper- und Destillatablaufs (8, 9, 17, 18, 21) beide Gehäuse (2, 2¹) zu einem geschlossenen Kreislauf mit einem weiteren rohrförmigen, ein Gebläse (19, 19') enthaltendes Gehäuse (6, 6¹) verbunden sind.

2. Destillationsvorriohtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) als scheibenförmige Verteilerkörper (9, 9') ausgebildet sind.

3. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen des oder der Rieselbzw. Sprühkörper (8) bzw. der Verteilerkörper (9, 9¹) verstellbar sind.

4. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) trichter- bzw. glockenförmig (9¹) ausgestaltet sind.

5. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) gitter- oder netzartig ausgebildet sind.

6. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) hintereinander angeordnet sind.

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7. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) bzw. Vertielerkörper (9, 9¹) zueinander versetzt angeordnet sind.

8. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Riesel- bzw. Sprühkörper (8) bzw. Verteilerkörper (9, 9') beheizbar sind.

9. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Destillationsvorrichtungen (1, 1') zu Destillationsgruppen bzw. -Batterien zusammengeschaltet sind.

10. Destillationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Gehäuses (2, 2') als evakuierte Doppelwand (25, 26) ausgebildet ist.