DE8214152U1

DE8214152U1 - DEVICE FOR THERMAL DISTILLATION THROUGH A POROUS PARTITION

Info

Publication number: DE8214152U1
Application number: DE19828214152U
Authority: DE
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1984-01-26

Description

• · fr• · fr

r -·■ ■-*■ πr - · ■ ■ - * ■ π

- 4 - A3GW32020- 4 - A3GW32020

Vorrichtung zur thermischen Destillation durch eine poröse Trennwand Device for thermal distillation through a porous partition

A k ζ ο GmbH WuppertalA k ζ ο GmbH Wuppertal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wenigstens teilweisen Abtrennen wenigstens eines flüssigen Bestandteiles einer Lösung durch Verdampfen desselben und anschließendes Kondensieren des Dampfes, bei welchem die Lösung und das Kondensat durch eine poröse Trennwand voneinander getrennt gehalten werden, die nur für den Dampf und gegebenenfalls vorhandene Gase durchlässig ist und mit der die Lösung und das Kondensat in Berührungskontakt gehalten werden, bei welchem die Lösung auf eine höhere Temperatur gebracht wird als das Kondensat, das Kondensat jedoch auf eine Temperatur, die unterhalb seiner Siedetemperatur liegt, und bei welchem die Verdampfung auf der Lösungsseite der Poren der porösen TrennwandThe invention relates to a method for at least partial separation at least one liquid component of a solution by evaporation of the same and subsequent condensation of the vapor, in which the solution and the condensate are kept separated from each other by a porous partition, which is only for the steam and any gases present is permeable and with which the solution and the condensate are kept in physical contact, at which the solution is brought to a higher temperature than the condensate, but the condensate to a temperature which below its boiling point, and at which the evaporation on the solution side of the pores of the porous partition

L JL J

r πr π

- 5 - A3GW32020- 5 - A3GW32020

erfolgt, der Dampf durch die Poren zur Kondensatseite diffundiert und die Kondensation des Dampfes auf der Kondensatseite der Poren der porösen Trennwand stattfindet, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.occurs, the steam diffuses through the pores to the condensate side and the condensation of the steam takes place on the condensate side of the pores of the porous partition, and a device to carry out the procedure.

Als poröse Trennwand wird dabei im allgemeinen eine künstlich hergestellte poröse oder mikroporöse Membran bevorzugt.An artificially produced porous or microporous membrane is generally preferred as the porous partition.

Aus der US-PS 3 340 186 ist ein Verfahren bekannt, das dort als geeignet zur Gewinnung von vollentsalztem Wasser (Trinkwasser) aus Salz-, Meer- oder Abwasser bezeichnet wird. Aus dieser Druckschrift sind auch schon geeignete Membranen bzw. hierfür geeignete Materialien bekannt.A process is known from US Pat. from salt, sea or sewage. Suitable membranes have also already been found in this publication or materials suitable for this are known.

In der US-PS 3 406 096 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Vermeidung von Leckströmen von der Lösungsseite zur Kondensatseite auf der Kondensatseite ein höherer hydrostatischer Druck aufrechterhalten wird als auf der Lösungsseite. Aus dieser Druckschrift sind ebenfalls geeignete Membranen bzw. hierfür geeignete Materialien bekannt.In US Pat. No. 3,406,096, a method is described in which, in order to avoid leakage currents from the solution side a higher hydrostatic pressure is maintained on the condensate side on the condensate side than on the solution side. Suitable membranes are also found in this publication or materials suitable for this are known.

Aus der US-PS 3 361 645 schließlich ist ein ähnliches, jedoch nicht gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem der Wasserdampf zunächst aus der Membran in ein gasförmiges MediumFinally, US Pat. No. 3,361,645 discloses a similar, but not generic, process in which the steam first out of the membrane into a gaseous medium

L JL J

• ♦ ·• ♦ ·

r ■^: ■"■■■■■"""" πr ■ ^: ■ "■■■■■ """" π

- 6 - A3GW32020- 6 - A3GW32020

gelangt und zusammen mit diesem in einen separaten Kondensator geleitet wird, in welchem der Wasserdampf kondensiert wird. Zur Erzielung eines geringen Wasserdampfdruckes in dem Gas-Wasserdampf-Raum kann dieser unter Vakuum gesetzt werden. Auch in dieser Druckschrift werden geeignete Membranen bzw. hierfür geeignete Materialien genannt.arrives and is passed together with this into a separate condenser, in which the water vapor is condensed. To achieve a low water vapor pressure in the gas / water vapor space this can be put under vacuum. Suitable membranes or diaphragms are also used in this publication. materials suitable for this are named.

Wie aus den genannten Druckschriften weiterhin bekannt, ist die durch die poröse Trennwand hindurchtretende Dampfmenge von verschiedenen Faktoren abhängig. Eine weitere Steigerung der bei Berücksichtigung aller dieser Faktoren erreichbaren und für maximal gehaltenen Verdampfungsleistung war danach nicht mehr zu erwarten.As is also known from the cited publications, is the amount of steam passing through the porous partition depends on various factors. A further increase in the achievable and, if all these factors are taken into account after that, it was no longer to be expected for the maximum evaporation output to be maintained.

Es wurde nunmehr aber überraschend gefunden, daß eine weitere, und zwar erhebliche Steigerung der spezifischen Verdampfungsleistung dann erreicht wird, wenn das gattungsgemäße Verfahren im Unterdruckbereich durchgeführt wird.However, it has now been found, surprisingly, that a further, and indeed considerable, increase in the specific evaporation capacity is achieved when the generic method is carried out in the negative pressure range.

Mit dem erfindungs gemäß en Verfahren wurde demnach die Aufgabe gelöst, den unter Berücksichtigung aller bisher bekannten Faktoren pro Zeit- und Flächeneinheit erreichbaren Dampfdurchsatz durch die poröse Trennwand auf einfache Weise erheblich zu steigern.With the fiction according to the method, the problem was solved, taking into account all previously known Factors per unit of time and area achievable steam throughput through the porous partition wall in a simple manner considerably to increase.

L ■'■ JL ■ '■ J

Γ ·■■■'·-■■··— -ηΓ · ■■■ '· - ■■ ·· - -η

- 7 - A3GW32020- 7 - A3GW32020

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem eingangs beschriebenen, gattungsgemäßen Verfahren erfindungs gemäß wenigstens auf der Lösungsseite der porösen Trennwand, auf welcher die höhere Temperatur eingestellt ist, ein hydrostatischer Druck eingestellt wird, der geringer ist als der Atmosphärendruck, aber höher als der Dampfdruck auf der Kondensatseite.The solution to this problem is that in the generic method described at the outset, according to the invention at least on the solution side of the porous partition, on which the higher temperature is set, a hydrostatic one Pressure is set which is lower than atmospheric pressure but higher than the vapor pressure on the Condensate side.

Eine weitere Steigerimg der transmembranen Verdampfungsleistung wird häufig dann erreicht, wenn in Ausgestaltung der Erfindung auch auf der Kondensatseite der porösen Trennwand, auf welcher die niedrigere Temperatur eingestellt ist, ein hydrostatischer Druck eingestellt wird, der geringer ist als der Atmosphärendruck, aber höher als der Dampfdruck auf der Kondensatseite.A further increase in the transmembrane evaporation capacity is often achieved when, in an embodiment of the invention, also on the condensate side of the porous partition, on which the lower temperature is set, a hydrostatic pressure is set that is lower than atmospheric pressure, but higher than the vapor pressure on the condensate side.

Der für beide Flüssigkeitsseiten anwendbare Unterdruck wird also durch den Dampfdruck des Kondensates nach unten begrenzt, denn das Kondensieren des Destillates erfolgt nur bei Drücken oberhalb des der Temperatur des Kondensates entsprechenden Dampfdruckes. Zum Erreichen des erforderlichen Dampfdruckgefälles von der Losungsseite zur Kondensatseite hin muß die Temperatur der Lösung höher eingestellt werden als die des Kondensates. Dabei ist es möglich, den hydrostatischen Druck auf der Kondensatseite weiter abzusenken, also niedriger einzustellen als auf der Lösungsseite. Bei einer solchen FahrweiseThe negative pressure that can be used on both sides of the liquid is therefore limited by the vapor pressure of the condensate, because the condensation of the distillate takes place only at pressures above that corresponding to the temperature of the condensate Vapor pressure. To achieve the required vapor pressure gradient from the solution side to the condensate side, the The temperature of the solution can be set higher than that of the condensate. It is possible to use the hydrostatic pressure lower further on the condensate side, i.e. set lower than on the solution side. With such a driving style

L - JL - J

it· ··■ «litit · ·· ■ «lit

I·· · ·' «til · IC «I ·· · · '«til · IC«

S(I* · » < « C (< KtI ΕS (I * · »<« C (< KtI Ε

- 8 - A3GW32020- 8 - A3GW32020

besteht jedoch die Gefahr eines Leckstromes von der unter höherem hydrostatischen Druck stehenden Lösungsseite durch ein beispielsweise plötzlich auftretendes Leck in der porösen Trennwand zu der unter geringerem hydrostatischen Druck stehenden Kondensatseite. Zur Vermeidung solcher Leckströme ist es daher häufig vorteilhaft, auf der Kondensatseite den hydrostatischen Druck weniger stark abzusenken als auf der Lösungsseite. Eventuell daraus resultierende geringfügige Leckströme von der Kondensatseite durch Leckstellen in der porösen Trennwand zur Lösungsseite stören nämlich im allgemeinen bis zu einem gewissen Grad nicht oder nur kaum.however, there is a risk of a leakage flow from the solution side, which is under higher hydrostatic pressure, through an example Sudden leak in the porous partition to the condensate side which is under lower hydrostatic pressure. To avoid such leakage currents, it is therefore often advantageous to check the hydrostatic pressure on the condensate side lower than on the solution side. Any slight leakage currents resulting therefrom from the condensate side through leaks in the porous partition to the solution side are generally disturbing to a certain extent not or hardly at all.

Andererseits führt eine Differenz zwischen dem hydrostatischen Druck auf der Lösungsseite der porösen Trennwand und der Kondensatseite der porösen Trennwand zu einer mechanischen Belastung der porösen Trennwand, die zu einer unerwünschten Verformung oder sogar zum Bruch derselben führen kann. Dies kann insbesondere dann eintreten, wenn die poröse Trennwand in Form einer oder mehrerer sehr dünner Membranen vorliegt. Zur Vermeidung solcher durch hydrostatische Druckdifferenz bewirkter unerwünschter Verformungen der porösen Trennwand können übliche Mittel und Maßnahmen zur Abstützung oder Verstärkung der porösen Trennwand angewandt werden, durch die jedoch keine, höchstens jedoch keine nennenswerte Beeinträchtigung der spezifischen Verdampfungsleistung der porösen Trennwand erfolgen sollte. In vielen Fällen hat es sichOn the other hand, a difference between the hydrostatic pressure on the solution side of the porous partition and the Condensate side of the porous partition to mechanical stress on the porous partition, which leads to an undesirable Deformation or even breakage of the same can lead. This can occur in particular when the porous partition is in the form of one or more very thin membranes. To avoid those caused by hydrostatic pressure differences caused undesired deformations of the porous partition wall can be conventional means and measures for support or reinforcement of the porous partition wall can be used, through which, however, none, but at most none noteworthy Impairment of the specific evaporation capacity of the porous partition should take place. In many cases it has

L - JL - J

- 9 - A3GW32020- 9 - A3GW32020

jedoch als weitaus vorteilhafter erwiesen, den hydrostatischen Druck (Unterdruck) auf beiden Seiten der porösen Trennwand auf etwa das gleiche niedrige Niveau einzustellen, so daß die auf die pore ie Trennwand wirksam werdende hydrostatische Druckdifferenz praktisch Null oder annähernd Null wird, wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung die hydrostatischen Drücke dann als etwa gleich bezeichnet werden, wenn die Differenz zwischen den beiden hydrostatischen Drücken im Bereich von 0 bis 10 % des niedrigeren der beiden hydrostatischen Drücke liegt.However, the hydrostatic pressure proved to be far more beneficial Adjust (negative pressure) on both sides of the porous partition to approximately the same low level so that the on the pore ie Partition wall effective hydrostatic pressure difference is practically zero or almost zero, in the sense of the present Invention the hydrostatic pressures can then be referred to as approximately equal if the difference between the two hydrostatic pressures Pressures in the range of 0 to 10% of the lower of the two hydrostatic pressures.

Die poröse Trennwand kann aus all denjenigen bekannten porösen oder mikroporösen Materialien bestehen, die die Eigenschaft besitzen, nur für den Dampf, nicht dagegen für die Lösung bzw. das Kondensat durchlässig zu sein. Vorzugsweise sind diese Materialien durch keine der beiden Flüssigkeiten benetzbar. Diese Eigenschaft der porösen Trennwand braucht im allgemeinen nur bei den Bedingungen vorzuliegen, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird; sie wird gegebenenfalls erst durch entsprechendes Vorbehandeln der porösen Trennwand erreicht.The porous partition can consist of all those known porous or microporous materials which have the property only to be permeable to the steam, but not to the solution or the condensate. Preferably these are materials not wettable by either of the two liquids. This property of the porous partition wall is generally only required under the conditions to be present in which the method according to the invention is carried out; it is possibly only through the appropriate Pretreatment of the porous partition achieved.

Die poröse Trennwand kann in ebener oder nichtebener, beispielsweise gewölbter, gewellter oder geschlossener. Form vorliegen, also beispielsweise als Flachmembran (Flachfolie), Schlauchmembran (Schlauchfolie), Rohr oder Hohlfaden bzw. Hohlfaser.The porous partition can be planar or non-planar, for example arched, corrugated or closed. Form, so for example as a flat membrane (flat film), tubular membrane (Tubular film), tube or hollow fiber or hollow fiber.

- 10 -- 10 -

L JL J

Γ ΠΓ Π

- 10 - A3GW32020- 10 - A3GW32020

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur zur Behandlung sogenannter echter Lösungen wie Salzwasser, Säuren oder dergleichen geeignet, sondern auch für solche Flüssigkeiten, die organische oder anorganische Teilchen in ungelöster Form, auch im submikroskopischen Bereich, Mikroorganismen und dergleichen enthalten, sowie für Extrakte, Emulsionen und dergleichen. Alle Flüssigkeiten, bei denen mit dem erfindungs gemäß beschriebenen Verfahren wenigstens ein teilweises Abtrennen wenigstens eines flüssigen Bestandteiles dieser Flüssigkeiten erfolgt, gelten danach als Lösungen im Sinne der vorliegenden Erfindung. Das bedeutet, daß das gewünschte Produkt nicht immer nur das kondensierte Destillat zu sein braucht, sondern auch die aufkonzentrierte Lösung sein kann oder aber auch beide sein können.The method according to the invention is not only for the treatment of so-called real solutions such as salt water, acids or the like, but also suitable for liquids that organic or inorganic particles in undissolved form, also in the submicroscopic range, microorganisms and the like as well as for extracts, emulsions and the like. All liquids in which with the fiction according to described Method at least a partial separation of at least one liquid component of these liquids takes place, then apply as solutions within the meaning of the present invention. This means that the desired product does not always just condense Needs to be distillate, but can also be the concentrated solution or can be both.

Poröse Trennwände, die sich als zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet erwiesen haben, und die auch als Membran vorliegen können, bestehen aus Nylon, Zelluloseacetat, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid, Zellulose, Asbest, SiIi ca ten, Mineralstoffen oder Mischungen daraus. Geeignet sind beispielsweise auch solche, wie sie in den eingangs zitierten Druckschriften beschrieben sind. Geeignetes poröses Polypropylen wird beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften 27 37 745, 28 33 493 und 28 33 623 beschrieben.Porous partitions that are found to be used to carry out the invention Process have proven particularly suitable, and which can also be present as a membrane, consist of nylon, cellulose acetate, Polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinylidene fluoride, Polyvinyl chloride, cellulose, asbestos, SiIi ca th, minerals or mixtures thereof. For example, are suitable including those as described in the publications cited at the beginning. Suitable porous polypropylene is for example in the German Offenlegungsschriften 27 37 745, 28 33 493 and 28 33 623 described.

Beim erfindungs gemäß en Verfahren kann die Temperatur der Lösung der Siedetemperatur der Lösung bei dem eingestellten Unterdruck entsprechen oder aber auch niedriger als diese eingestellt werden.In the process according to the invention, the temperature of the solution can be the boiling point of the solution at the set negative pressure correspond to or can also be set lower than this.

L -■■■ JL - ■■■ J

• · ta«·«· r«• · ta «·« · r «

- 11 - A3GW32020- 11 - A3GW32020

f Überraschenderweise kann das erfindungsgemäße Verfahren mitf Surprisingly, the inventive method can with

j| großem Erfolg, teilweise sogar mit solchen Lösungen durchgeführt werden, bei denen die Lösung, nicht aber das Kondensat bei Atmosphärendruck zu einer Benetzung der porösen Trennwand fuhrt.j | great success, in some cases even carried out with such solutions in which the solution but not the condensate at atmospheric pressure to a wetting of the porous partition leads.

; Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare spezifi-; The specific achievable with the method according to the invention

^: sehe Verdampfungsleistung (Kondensatmenge) steigt z. T. über- ^: see evaporation capacity (amount of condensate) increases z. T. over-

Γ proportional mit der Absenkung des hydrostatischen Druckes aufΓ proportional to the decrease in hydrostatic pressure

der Lösungsseite bzw. auf beiden Seiten der porösen Trennwand.the solution side or on both sides of the porous partition.

■^;; Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenigstens den auf der■ ^;; For this reason it is advantageous to use at least the

Lösungsseite wirkenden hydrostatischen Druck, häufig aber auch ·, jeden der auf beiden Seiten der porösen Trennwand wirkendenHydrostatic pressure acting on the solution side, but often also ·, each of the acting on both sides of the porous partition

hydrostatischen Drücke - selbstverständlich unter Berücksichtigunghydrostatic pressures - naturally taking into account

; der an die jeweils gewählte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gestellten üblichen oder spezifischen Anforderungen möglichst niedrig einzustellen.; the variant of the method according to the invention selected in each case set the usual or specific requirements as low as possible.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens strömt die Lösung und/oder das Kondensat an der porösen Trennwand entlang, indem die vorhandene Lösungsmenge und / oder Kondensatmenge oder auch nur ein Teil davon durch natürliche Konvektion oder zwangsweise, beispielsweise durch natürliches Druckgefälle oder an sich bekannte Fördermittel wie Pumpen usw.,In a further advantageous embodiment of the method according to the invention the solution and / or the condensate flows along the porous partition wall by the existing amount of solution and / or Amount of condensate or only part of it by natural convection or by force, for example by natural convection Pressure gradient or known means of conveyance such as pumps, etc.,

- 12 -- 12 -

L JL J

r ^iT '-■-■ · πr ^iT '- ■ - ■ · π

- 12 - A3GW32020- 12 - A3GW32020

einmal oder mehrmals an der porösen Trennwand entlang bewegt wird. Dabei können die Lösung und das Kondensat in Gleich-, Gegen-, Kreuz- oder jedem beliebigen Mischstrom zueinander fließen.is moved once or several times along the porous partition wall. The solution and the condensate can be Counter, cross or any mixed flow to each other.

Die gegebenenfalls notwendige Aufheizung oder Kühlung der Lösung und / oder des Kondensates kann im unmittelbaren Bereich der porösen Trennwand oder aber in hiervon getrennten Verfahrensstufen erfolgen. Eine wenigstens teilweise Rückgewinnung der durch die Kondensation des Destillatdampfes und durch Wärmeübertragung durch die poröse Trennwand aus der Lösung ins Kondensat übertragenen Wärmemenge ist durch ebenfalls an sich bekannte Maßnahmen und Mittel möglich und gegebenenfalls vorteilhaft. Any necessary heating or cooling of the solution and / or the condensate can be carried out in the immediate area of the porous partition or take place in separate process stages. An at least partial recovery of the through the condensation of the distillate vapor and through the transfer of heat through the porous partition from the solution to the The amount of heat transferred to condensate is possible and possibly advantageous by measures and means that are also known per se.

L JL J

- 13 - A3GW32020- 13 - A3GW32020

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus wenigstens einem Behälter, der durch wenigstens eine poröse Trennwand in wenigstens zwei Kammern unterteilt ist, wovon die eine Kammer zur Aufnahme der wärmeren Lösung und die andere Kammer zur Aufnahme des kälteren Kondensates bestimmt ist, wobei erfindungsgemäß wenigstens die Kammer zur Aufnahme der Lösung an eine an sich bekannte Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck oder Vakuum angeschlossen ist. Erfindungsgemäß kann aber auch die Kammer zur Aufnahme des Kondensates an dieselbe oder eine eigene solche Einrichtung angeschlossen sein. Zumindest die erfindungsgemäß mit Unterdruck betriebenen Kammern sind dabei in nach außen geschlossener Bauform auszuführen. The inventive device for performing the inventive The method essentially consists of at least one container, which is surrounded by at least one porous partition is divided into at least two chambers, one of which is for receiving the warmer solution and the other Chamber for receiving the colder condensate is intended, according to the invention at least the chamber for receiving the Solution is connected to a known device for generating negative pressure or vacuum. According to the invention however, the chamber for receiving the condensate can also be connected to the same device or to its own such device. At least the chambers operated with negative pressure according to the invention are to be designed in an outwardly closed design.

Zur Erzeugung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Unterdruckes in beiden Kammern des Behälters kann der Behälter auch barometrisch aufgestellt und angeschlossen sein. Das bedeutet, daß der Behälter auf einem dem gewünschten Unterdruck entsprechenden Niveau angeordnet wird und die Zufuhr- und Abführleitungen als Steig- bzw. Falleitungen ausgeführt sind, die in auf einem niedrigeren Niveau als der Behälter angeordnete mit Flüssigkeit (Lösung bzw. Kondensat) gefüllte Gefäße, sog. Tauchgefäße, münden, und zwar unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche in diesen Gefäßen, und somit einen sog. barometrischen Verschluß bilden.To generate the negative pressure proposed according to the invention The container can also be barometric in both chambers of the container be set up and connected. This means that the container is on a corresponding to the desired negative pressure Level is arranged and the supply and discharge lines are designed as risers or downpipes, which in on one lower level than the container arranged with liquid (solution or condensate) filled vessels, so-called immersion vessels, open below the surface of the liquid in these vessels, thus forming a so-called barometric seal.

L JL J

r -- --■ πr - - ■ π

- 14 - A3GW32020- 14 - A3GW32020

Die Kammern sind dabei in nach außen geschlossener Form auszubilden und können, beispielsweise zur Entlüftung, zusätzlich an eine gemeinsame oder eigene Unterdruck- oder Vakuumeinrichtung angeschlossen sein.The chambers are to be designed in an outwardly closed form and can, for example for venting, additionally to a shared or separate negative pressure or vacuum device be connected.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner die je nach Bedarf notwendigen und an sich üblichen Meß-, Regel- und Überwachungseinrichtungen auf, auf die jedoch nicht näher eingegangen wird, da sie dem Fachmann geläufig sind und sich bei Kenntnis der gestellten Anforderungen von selbst ergeben.The device according to the invention also has the measuring, regulating and monitoring devices which are necessary and customary per se on, which, however, will not be discussed in more detail, since they are familiar to the person skilled in the art and if they are aware of them of the requirements set by themselves.

In weiterer Ausgestaltung besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung Fördermittel zum Zu- und Abführen der Lösung und/ oder des Kondensates in die bzw. aus den betreffenden Kammern sowie gegebenenfalls Rückführleitungen mit entsprechenden Regelorganen, die ein mehrmaliges Umpumpen der Gesamtmenge oder auch nur eines Teilstromes der Lösung und / oder des Kondensates ermöglichen.In a further embodiment, the device according to the invention has Funding means for supplying and removing the solution and / or the condensate into or out of the relevant chambers as well as, if necessary, return lines with corresponding control organs that allow the total amount to be pumped around several times or allow only a partial flow of the solution and / or the condensate.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Einrichtungen zum Aufheizen und / oder Kühlen der Lösung und / oder des Kondensates aufweisen, die je nach Bedarf oder Wunsch innerhalb oder außerhalb der Kammern für die Lösung und das Kondensat angeordnet sein können.Furthermore, the device according to the invention can have devices for heating and / or cooling the solution and / or the Have condensate that, as required or desired, inside or outside the chambers for the solution and the Condensate can be arranged.

- 15 -- 15 -

L JL J

r ^A"^r '■'-' '-'* πr ^A " ^r '■' - '' - '* π

- 15 - A3GW32020- 15 - A3GW32020

Die erfindungs gemäße Vorrichtung kann weiterhin aus mehreren Kammern für die Lösung und / oder mehreren Kammern für das Kondensat bestehen, wobei die Kammern für die Lösung bzw. die Kammern für das Kondensat strömungstechnisch parallel oder in Reihe geschaltet sein können. Bei Reihenschaltung sowohl der Kammern für die Lösung als auch der Kammern für das Kondensat können die Lösung und das Kondensat vorzugsweise im Gegenstrom zueinander geführt werden, so daß sich, wenn keine Zwischenaufheizung oder Zwischenkühlung der beiden Flüssigkeiten erfolgt, in jedem Kammernpaar zwar ein unterschiedliches Temperaturniveau einstellt, falls gewünscht jedoch eine gleichgroße oder aber nur geringfügig unterschiedliche Temperaturdifferenz zwischen Lösung und Kondensat einstellen läßt.The fiction, contemporary device can continue to consist of several chambers for the solution and / or several chambers for the Condensate exist, with the chambers for the solution or the chambers for the condensate in parallel in terms of flow or can be connected in series. When connected in series, both the chambers for the solution and the chambers for the condensate, the solution and the condensate can preferably be conducted in countercurrent to one another, so that, if there is no intermediate heating or intermediate cooling of the two liquids, a different one in each pair of chambers Adjusts the temperature level, but if desired it is the same or only slightly different Adjust the temperature difference between the solution and the condensate.

- 16 -- 16 -

L JL J

r '■ ■ -- ■- πr '■ ■ - ■ - π

- 16 - A3GW32020- 16 - A3GW32020

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained in more detail with reference to the figures. It shows:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der bei sonst gleichen Bedingungen erreichbaren Zunahme der Kondensatmenge in Abhängigkeit von der Absenkung der auf die poröse Trennwand wirkenden hydrostatischen Drücke unterhalb Atmosphärendru ck,Fig. 1 is a simplified representation of the other things being equal achievable increase in the amount of condensate depending on the lowering of the porous Hydrostatic pressures acting on the partition wall below atmospheric pressure,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,2 shows a simplified schematic representation of an embodiment the device according to the invention,

Fig. 3 vereinfachte schematische Darstellungen weiterer Aus- und 4 führungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.3 simplified schematic representations of further embodiments and 4 forms of implementation of the device according to the invention.

In Figur 1 ist die durch Absenkung des von der Lösungsseite und des von der Kondensatseite her auf die poröse Trennwand wirkenden hydrostatischen Druckes unterhalb Atmosphärendruck erhältliche Kondensatmenge als Prozentsatz der bei Atmosphärendruck erhältlichen Kondensatmengu graphisch dargestellt, und zwar für den Fall, daß auf beiden Seiten der porösen Trennwand etwa der gleiche hydrostatische Druck (Unterdruck) herrscht. So steigt die durch die poröse Trennwand hindurchdiffundierende Destillatdampfmenge, die der erhältlichen Kondensatmenge entspricht, auf ungefähr das Fünffache an, wenn der hydrostatischeIn FIG. 1, the lowering of the from the solution side and that from the condensate side onto the porous partition acting hydrostatic pressure below atmospheric pressure as a percentage of the amount of condensate obtainable at atmospheric pressure available condensate quantities, and this is true in the event that approximately the same hydrostatic pressure (negative pressure) prevails on both sides of the porous partition wall. This increases the amount of distillate vapor diffusing through the porous partition wall, which corresponds to the amount of condensate available, to about five times if the hydrostatic

L JL J

••nc <· · * T .•• nc <· · * T.

r -- πr - π

- 17 - A3GW32020- 17 - A3GW32020

Druck auf beiden Seiten der porösen Trennwand auf ungefähr 200 mbar abgesenkt wird, und auf ungefähr das Siebenfache bei einem Druck von ungefähr 100 mbar. Dieser Zusammenhang wurde annähernd für verschiedene poröse Trennwände und ve. schiedene Lösungen gefunden.Pressure on both sides of the porous partition is lowered to about 200 mbar, and to about seven times at a pressure of about 100 mbar. This relationship has been approximated for various porous partitions and ve. divorced Solutions found.

Bei den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Vorrichtungen betreffen alle Positionszahlen mit dem Zusatz "a" die Lösungsseite und alle Positionszahlen mit dem Zusatz "b" die Kondensatseite. In the devices shown in Figures 2 to 4 relate all item numbers with the addition "a" the solution side and all item numbers with the addition "b" the condensate side.

In Figur 2 sind folgende Teile der Vorrichtung dargestellt: Der Behälter 1, der durch die poröse Trennwand 2 in die beiden Kammern la; Ib unterteilt ist (la für die Lösung, Ib für das Kondensat), die Ringleitungen 3a; 3b, die Zuführleitung 4a für die Lösung, die Abführleitungen 5a; 5b, die Wärmetauscher 6a; 6b, die Pumpen 7a; 7b, das Ventil 8a, die Anschlüsse 9a; 9b an eine gemeinsame oder getrennte, jedoch nicht dargestellte Unterdruck- oder Vakuumeinrichtung sowie die Drosselorgane 13a; 13b. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dieser Vorrichtung ergibt sich aus der obigen Beschreibung des Verfahrens von selbst, wobei durch die eingezeichneten Pfeile die Strömungsrichtungen in den einzelnen Rohrleitungen kenntlich gemacht sind. Die PumpenIn Figure 2, the following parts of the device are shown: The container 1, which through the porous partition 2 in the both chambers la; Ib is subdivided (la for the solution, Ib for the condensate), the ring lines 3a; 3b, the feed line 4a for the solution, the discharge lines 5a; 5b, the heat exchangers 6a; 6b, the pumps 7a; 7b, the valve 8a, the connections 9a; 9b to a common or separate, but not shown, negative pressure or vacuum device as well as the throttle elements 13a; 13b. The implementation of the method according to the invention with this device results from the above description of the method by itself, the flow directions in are identified in the individual pipelines. The pumps

- 18 -- 18 -

L JL J

- 18 - A3GW32020- 18 - A3GW32020

7a; 7b gestatten es, einen gegebenenfalls weitaus größeren Volumenstrom durch die Ringleitungen 3a; 3b im Kreislauf umzupumpen als der durch die Zuführleitung 4a zugeführten Lösungsmenge bzw. der durch die Abführleitung 5b abgeführten Kondensatmenge entspricht. Die der Vorrichtung frisch zugeführte Lösungsmenge kann mit dem Ventil 8a auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Die Temperaturen der Lösung bzw. des Kondensates können mit Hilfe der Wärmetauscher 6a bzw. 6b auf das gewünschte Niveau gebracht werden. Das Druckniveau in den Kammern la und Ib kann mit Hilfe der nicht dargestellten Unterdruckeinrichtungen über die Verbindungsleitungen 9a bzw. 9b auf gleiche oder unterschiedliche Werte eingestellt werden. Durch die Abführleitung 5a wird die aufkonzentrierte Lösung, durch die Abführleitung 5b das anfallende Kondensat (Destillat) abgeleitet. Die Wärmetauscher 6a bzw. 6b können auch in den Kammern la bzw. Ib angeordnet werden. Auch kann die Wandung des Behälters selbst als Wärmeübertragungsfläche benutzt werden. Weiterhin kann der Unterdruck an der porösen Trennwand 2 auch unter Wegfall der nicht dargestellten Unterdruckeinrichtungen und der zu diesen führenden Verbindungsleitungen 9a; 9b erzeugt werden, und zwar indem durch entsprechende Einstellung der Drosselorgane 13a; 13b durch die Pumpen 7a; 7b saugseitig ein ausreichend großer Unterdruck erzeugt wird, der auch in den7a; 7b allow a possibly much larger volume flow through the ring lines 3a; 3b to be pumped around in the circuit than the amount of solution supplied through the supply line 4a or corresponds to the amount of condensate discharged through the discharge line 5b. The freshly supplied to the device The amount of solution can be adjusted to the desired level with the valve 8a. The temperatures of the solution or the Condensate can be brought to the required level with the aid of heat exchangers 6a or 6b. The pressure level in the Chambers la and Ib can with the help of the vacuum devices, not shown can be set to the same or different values via the connecting lines 9a and 9b. By the discharge line 5a is the concentrated solution, through the discharge line 5b the resulting condensate (distillate) is discharged. The heat exchangers 6a and 6b can also be arranged in the chambers la and Ib. The wall of the container can even be used as a heat transfer surface. Furthermore, the negative pressure on the porous partition 2 can also be below Elimination of the vacuum devices (not shown) and the connecting lines 9a leading to them; 9b are generated, namely in that by appropriate setting of the throttle elements 13a; 13b by the pumps 7a; 7b on the suction side is sufficient large negative pressure is generated, which is also in the

- 19 -- 19 -

L JL J

ι Din tt a·ι Din tt a

· nil ι * - ϊ »· Nil ι * - ϊ »

- 19 - A3GW 32020- 19 - A3GW 32020

Kammern la; Ib wirksam wird. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung strömen die Lösung und das Kondensat im Gegenstrom zueinander an der porösen Trennwand 2 entlang.Chambers la; Ib takes effect. In the case of the one shown in FIG In the embodiment of the device, the solution and the condensate flow in countercurrent to one another on the porous partition 2 along.

In Figur 3 sind vier in Reihe geschaltete Kammerpaare la; Ib dargestellt. Die Lösung durchströmt die vier Kammern la der Reihe nach auf der Bildebene von links nach rechts, das Kondensat die vier Kammern Ib von rechts nach links. Beide Flüssigkeiten strömen also in Gegenstrom zueinander. Die Eintrittstemperatur t3 der Lösung ist größer als ihre Austrittstemperatur t₄, die Eintrittstemperatur tj des Kondensates ist kleiner als seine Austrittstemperatur t2- Außerdem ist tg größer als t£ und t4 größer als tj. Es ist möglich, die Einstellung der Flüssigkeitsströme so zu wählen, daß annähernd t3 - t2 = t₄ - t« ist, d. h. daß in jeder der vier Stufen annähernd die gleiche Temperaturdifferenz zwischen Lösung und Kondensat herrscht. Auch ist es möglich,, an einer oder mehreren Stellen einen Kondensatteilstrom abzuführen, der beispielsweise der in jeder Stufe erzeugten Kondensatmenge entsprechen kann. Ebenso ist es möglich, zwischen den einzelnen Stufen (Kammerpaaren) dem Lösungsstrom frische Lösung in beliebiger Menge beizumischen. Falls gewünscht, können zwischen einzelnen Stufen auch Wärmetauscher zürn Heizen oder Kühlen der Flüssigkeitsströme angeordnet sein.In Figure 3, four series-connected pairs of chambers la; Ib shown. The solution flows through the four chambers la one after the other on the image plane from left to right, the condensate flows through the four chambers Ib from right to left. Both liquids therefore flow in countercurrent to one another. The inlet temperature t3 of the solution is higher than its outlet temperature t ₄ , the inlet temperature tj of the condensate is lower than its outlet temperature t2. In addition, tg is higher than t £ and t4 is higher than tj. It is possible to select the setting of the liquid flows so that approximately t3 - t2 = t ₄ - t «, ie that in each of the four stages there is approximately the same temperature difference between the solution and the condensate. It is also possible to discharge a partial condensate flow at one or more points, which can for example correspond to the amount of condensate generated in each stage. It is also possible to mix any amount of fresh solution into the stream of solution between the individual stages (pairs of chambers). If desired, heat exchangers for heating or cooling the liquid flows can also be arranged between individual stages.

- 20 -- 20 -

L JL J

r ^iT ■-■■■■¹ πr ^iT ■ - ■■■■ ¹ π

- 20 - A3GW32020- 20 - A3GW32020

In Figur 4 ist die barometrische Aufstellung des Behälters 1 mit den Kammern la; Ib und der porösen Trennwand 2 dargestellt. Die Behälter 12a; 12b und 14a sind als Tauchgefäße ausgebildet, in welche die Steigleitung 10a für die Lösung und die Falleitungen 11b bzw. 11a für das Kondensat bzw. die konzentrierte Lösung unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche in diesen Gefäßen münden und die über die Leitungen 4a; 4b bzw. 15a kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt bzw. entleert werden können. Der in den Kammern la; Ib herrschende Unterdruck richtet sich nach der Höhe der Steigleitung 10a bzw. der Falleitungen lla; lib. Die Pumpen 7a; 7b dienen als Umwälzpumpen für die Lösung bzw. das Kondensat. Die der Kammer la zugeführte Menge frischer Lösung richtet sich nach dem Niveauunterschied zwischen den Tauchgefäßen 12a und 14a und kann mit Hilfe des Ventiles 13a gedrosselt werden. Beide Kammern la; Ib können zusätzlich an Unterdruckeinrichtungen angeschlossen sein, und sei es nur zum Zwecke der Entlüftung. Auch können Wärmetauscher in der Steigleitung 10a, den Ringleitungen 3a; 3b und/oder den Falleitungen lla; 11b vorgesehen werden. Weiterhin kann die Oberseite der Kammer la für die Lösung beispielsweise als Sonnenkollektor ausgebildet sein und die Unterseite der Kammer Ib für das Kondensat mit Kühlrippen versehen sein. Schließlich können in der Steigleitung 10a und/oder den Falleitungen lla; 11b auch Förder- oder Dosierpumpen angeordnet werden.In Figure 4, the barometric setup of the container 1 with the chambers la; Ib and the porous partition 2 shown. The containers 12a; 12b and 14a are designed as immersion vessels into which the riser 10a for the solution and the downpipes 11b or 11a for the condensate or the concentrated solution open below the surface of the liquid in these vessels and via the lines 4a; 4b or 15a can be filled or emptied continuously or discontinuously. The in the chambers la; Ib prevailing negative pressure depends on the height of the riser 10a or the downpipes 11a; lib. The pumps 7a; 7b serve as circulation pumps for the solution or the condensate. The amount fed to the chamber la is fresher The solution depends on the difference in level between the immersion vessels 12a and 14a and can be adjusted with the aid of the valve 13a be throttled. Both chambers la; Ib can also be connected to vacuum devices, even if only for Purposes of ventilation. Heat exchangers in the riser 10a, the ring lines 3a; 3b and / or the downpipes lla; 11b can be provided. Furthermore, the top of the chamber la for the solution, for example, as a solar collector be formed and the bottom of the chamber Ib for the condensate be provided with cooling fins. Finally, in the riser 10a and / or the downpipes 11a; 11b also funding or Dosing pumps are arranged.

L — JL - J

- 21 - A3GW32020- 21 - A3GW32020

In den Figuren 2 bis 4 sind die Kammern la und Ib stets in geschlossener Bauweise ausgeführt¹. Eine nicht mit Unterdruck betriebene Kondensatkammer kann aber auch als offenes Gefäß ausgebildet sein. Gegebenenfalls notwendige weitere Meß-, Regeloder Überwachungseinrichtungen für die Drücke, Temperaturen, Flüssigkeitsdurchflußmengen, Konzentrationen usw. wurden zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.In FIGS. 2 to 4, the chambers ^{1 a and 1} b are always designed as a closed construction 1. A condensate chamber that is not operated with negative pressure can, however, also be designed as an open vessel. Any further measuring, regulating or monitoring devices required for the pressures, temperatures, liquid flow rates, concentrations etc. have not been shown for the sake of clarity.

Beim ersten Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im allgemeinen noch kein Kondensat vor, so daß die Kondensatseite zunächst mit einer kondensatgleichen oder -ähnlichen Flüssigkeit befüllt werden muß. Dabei hat es sich häufig als besonders vorteilhaft bewiesen, zuerst die Kondensatseite mit dem kälteren Kondensat zu füllen.When the device according to the invention is started up for the first time, there is generally no condensate, so that the condensate side must first be filled with a condensate-like or condensate-like liquid. It has often turned out to be proved particularly advantageous to first fill the condensate side with the colder condensate.

L JL J

Claims

Annex to the submission dated October 10, 1983 A3GW32O2O DE file number: G 82 14 152.5 S chut ζ claims

1. Device for at least partial separation of at least one liquid component of a solution by evaporating the same and then condensing the steam, whereby the solution and the condensate be kept separated from each other by a porous partition, which is only for the steam and if necessary existing gases is permeable and with which the solution and the condensate are kept in touch and the solution is brought to a higher temperature than the condensate, but the condensate to a temperature below its boiling point and evaporation on the solution side of the pores the porous partition takes place, the vapor diffuses through the pores to the condensate side and the condensation of the Vapor on the condensate side of the pores of the porous Partition takes place, and at least on the solution side of the porous partition, on which the higher temperature is set, a hydrostatic pressure is set that is lower than atmospheric pressure, but higher than the vapor pressure on the condensate side, consisting of at least one container that passes through at least one porous partition is subdivided into at least two chambers, one of which is for receiving the warmer solution and the other chamber is intended to receive the colder condensate, characterized in that that at least the chamber (la) for inclusion

the warmer solution a connector to connect the Chamber (la) to a known device for generating negative pressure or vacuum.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chamber (Ib) for receiving the colder Condensate a connection for connecting the chamber (Ib) to a device known per se for generating of negative pressure or vacuum.