DK143269B - Apparat til afsaltning af havvand - Google Patents

Description

( (19) DANMARK \fia>

|p (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT an 143269 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 377V73 (51) IntCI* C 02 F 1/08 (22) indleveringsdag 6. jul. 1973 (24) Løbedag 6. jul. 1973 (41) Aim. tilgængelig 8. jan. 197^ (44) Fremlagt 3· aug. 1981 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag “ (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 7· jul. 1972, 26732/72, IT

(71) Ansøger SNAM PROGETTI S.P.A., Milano, IT.

(72) Opfinder Giorgio Paganl, IT.

(74) Fuldmægtig Internationalt Patent-Bureau.

(54) Apparat til afsaltning af havvand.

Opfindelsen angår et apparat til afsaltning af havvand bestående af en lodret anbragt kolonne delt i flere cylindriske sektioner.

Afsaltning af havvand kan udføres ved hjælp af varme efter ® følgende processer: 1. Multiflash processen, N 2. flerlegeme-processen.

Ό 3- Multiflash-processen er i det væsentlige baseret på fler- ^ trinsinddampning af en strøm af saltvand ved gradvis faldende tryk i et temperaturområde, der sædvanligvis ligger mellem 130 og 20°C, O De i hvert enkelt flashtrin udviklede dampe kondenseres på en overflade, der køles af strømmen af koldt saltvand, og udgør udbyttet af ferskvand.

143269 2

Saltvandet opvarmes yderligere, før det går til flashzonen, sædvanligvis med lavtryksdamp.

Flerlegeme-destillationsprocessen er baseret på det modsatte, velkendte princip fordampning og påfølgende kondensering: den i et trin producerede damp føres til kondensering i det følgende trin til frembringelse af damp på et lavere termisk niveau osv. i alle de andre trin. Fremgangsmåderne til fieriegerne-destillation kan afvige fra det grundlæggende princip med hensyn til metoderne til forvarmning af fødeblandingen og genvindingen af den i effluenterne indeholdte varme, nemlig ved: 1. Medstrømsfødning, hvori fødeblandingen opvarmes trin for trin med kondenserende damp og føres ind i det trin, der har den højeste temperatur. Den opløsning, der skal inddampes, flyder i samme retning som den kondenserende damp.

2. Modstrømsfødning, hvori fødeblandingen indføres kold i det trin, der har den laveste temperatur, og ved hjælp af en pumpe sendes til de følgende trin. Den opløsning, der skal koncentreres, flyder i modsat retning af den kondenserende damp, dvs. at der til fordampning af opløsningen i første trin anvendes damp, der kommer fra det foregående trin osv., bortset fra sidste trin, hvor der anvendes direkte damp.

I 60'erne studerede "the Office Saline Water" i USA en speciel type flerlegeme-afsaltningsapparat, ejendommeligt ved anvendelse af lodrette filminddampere (VTE: Vertical Tube Evaporators - lodrette rørinddampere), der fødes i medstrømssekvens eller i blandet sekvens, medstrøm og modstrøm.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen , hvor fig. 1 viser et afsaltningsapparat af kendt art med lodrette rørinddampere og omfattende fire inddampningslegemer, der fødes med modstrømsfødning, og hvori inddamperne er af filmtypen, fig. 2 et flerlegeme-destillationsapparat ifølge opfindelsen, og fig. 3 et tværsnit i en i apparatet i fig. 2 anvendt kolonne.

I anlægget i fig. 1 forvarmes havvand 1 i trin 2, 3, 4 og 5 med kondenserende damp og går dernæst ind i første legeme 6, hvor der tilføres varme ved hjælp af damp 7, der kommer udefra; den på denne måde producerede damp passerer delvis 9 videre til det efterfølgende legeme og delvis 8 til den tilsvarende kondensa- 3 143269 tor, der forvarmer havvandet. Det fra kondensatoren 5 kommende kondensat får lov til at ekspandere i en beholder 10; to strømme kommer ud fra denne beholder: en væskestrøm, som føres ind i en beholder 13 gennem 14 og en dampstrøm 11, som forenes med den dampstrøm 9, der kommer fra første legeme. Den samlede dampstrøm er angivet ved 12.

Driften af de øvrige legemer er den samme, I sidste trin sluttes dampstrømmen 17 til et vakuumsystem 18, f.eks. en barometrisk kondensator, en væskeringspumpe eller en vakuumpumpe.

Saltopløsningen kommer ud gennem 20, medens det ferske vand udtages gennem 19. Saltopløsningen 15 overføres fra det første legeme til det andet ved hjælp af en pumpe 16, idet den geodætiske niveauforskel er højere end det tilgængelige trykfald.

Fordelene ved denne fremgangsmåde i sammenligning med multi-flash-processen er følgende (nogle af disse fordele er typiske for flerlegemedrift): - Den største saltkoncentration forekommer kun i den koldeste del; dette faktum gør det muligt at nå en koncentrationsfaktor på ca. 3 (-100 g salt/1) uden saltafsættelse, medens man i multi- flash-processen ikke kan overskride en koncentrationsfaktor på ca.

2. Med koncentrationsfaktor menes forholdet mellem slutkoncentrationen og begyndelseskoncentrationen for det i vand opløste salt. Følgelig nedsættes strømningshastigheden for fødeblandingen, havvand, med ca. 1/3 for flerlegeme-processen.

- Forholdet saltvand/f remstillet ferskvand er 1,5 for flerlegeme-processen, medens det forøges til 7,5 i multiflash-processen på grund af recirkuleringen af det meste af det koncentrerede saltvand. På grund af den lavere strømningshastighed er antallet af trin i en flerlegeme-proces ca. 1/3 af trinantallet i en multi-flash-proces med samme varmeforbrug.

- Mindre hydrauliske problemer og mindre energiforbrug på grund af de lavere væskestrømningshastigheder.

- Mulighed for opnåelse af større varmevekslingskoefficienter i filminddamperne i sammenligning med de koefficienter, der opnås i kondensatorerne i multiflash-processen.

Større temperaturdifferens (ΔΤ), der er anvendelig til varmeoverførsel, enten til et lavere antal trin eller til konstant temperatur for den fordampende film, idet der arbejdes uden trykfald.

143269 4

Ulemperne er i det væsentlige af teknisk art, forbundet med udviklingen af det vandrette anlæg (behov for pumper til transport af saltvand fra ét trin til det følgende og behov for store rør til damppassage).

Det gør, at anlægget ikke er særligt konkurrencedygtigt i sammenligning med det tilsvarende multiflash-anlæg.

Fra svensk fremlæggelseskrift nr. 347 877 kendes der et flerlegeme-destillationsapparat omfattende en lodret kolonne, der er delt i flere cylindriske sektioner, og hvor filminddamperne udfylder hele kolonnens tværsnit, og det koncentrerede havvand flyder i kontakt med kolonnevæggene, som derfor må beskyttes mod korrosion med tilsvarende højere udgift til følge. Endvidere fødes hvert enkelt trin i det kendte apparat med havvand, der er blevet forvarmet i et lavere trin, så at der også i trin med høj temperatur er en meget høj koncentrationsfaktor med deraf følgende udfældningsproblemer.

Med opfindelsen tilsigtes der tilvejebragt et afsaltningsapparat, med hvilket det er muligt at udføre flerlegeme-destillationen af havvand under bibeholdelse af de forud beskrevne fordele og ved udelukkelse af de væsentlige ulemper, der skyldes anvendelsen af pumper mellem de forskellige trin og anvendelsen af rør med store diametre til transport af dampen.

Apparatet ifølge opfindelsen består af en lodret anbragt kolonne delt i flere cylindriske sektioner og er ejendommeligt ved, at hver sektion omfatter følgende elementer: a) to filminddampere med lodret rørbundt og fortrinsvis ét tværsnit, der er formet som et cirkelafsnit, uden yderkappe, b) to bassiner, der hver er forbundet således: ved bunden til den øvre rørbund af en af filminddamperne i samme sektion, idet bassinet i sidste sektion, der er uden filminddampere, er forbundet med afgangsrøret for saltopløsningen; ved toppen til den nederste rørbund i en af filminddamperne i den ovenliggende sektion, idet bassinerne i første sektion er forbundet med tilgangsrøret for havvandet, c) et lamineringssystem (en flaskehals) ved bunden af hvert bassin og med det formål at tillade passage af saltopløsning fra bassinet til den underliggende rørbund under samtidig delvis udligning af den positive trykforskel, der er mellem bassinet og rørbunden, hvilket lamineringssystem kan være et neddykket overfald eller en ventil, specielt en svømmerventil, 5 143269 d) åbninger i oversiden af hvert bassin undtagen bassinerne i første sektion, hvilke åbninger kan være udstyret med væskefjernere eller demistere, e) et eller flere sifonrør til udtagning af det kondensat, der samles ved bunden af hver sektion, og til genindførsel deraf midt på den følgende sektion, f) en rørbundtsvarmeveksler, fortrinsvis anbragt vandret til forvarmning af havvandet, idet forvarmningsmidlet er den damp, der dannes i hvert enkelt trin, og g) midler til overførsel af de eventuelt tilstedeværende inerte gasser fra én sektion til den følgende lige til vakuumstationen eller direkte til vakuumstationen, f.eks. rør udstyret med ventiler.

Trykket i sektionerne falder fra toppen til bunden.

Det på bundpladen af hver sektion samlede kondensat føres til det følgende trin.

På denne måde er det ikke nødvendigt at have en perfekt mekanisk tætning mellem én sektion og den følgende, idet det er tilstrækkeligt, at der er væske oven på pladen til sikring af tæthed mod dampsiden, idet det ikke gør noget, at væske eventuelt siver gennem bærepladen.

I ekstreme tilfælde kunne de enkelte inddampere simpelthen hvile på den tilsvarende bærering med bemærkelsesværdig forenkling af konstruktion og montering til følge.

Havvandet flyder inde i varmevekslerne uden at komme i kontakt med kolonnen, som derfor kan være fremstillet af kulstofstål.

Fordelingen af saltvandet i rørene i filminddamperne sker ved hjælp af passende fordelingsrørringe.

Til anlæg af middel eller stor størrelse kan det være hensigtsmæssigt at bruge mindst 15 trin, arrangeret i to kolonner.

Til rensning af filminddamperne uden at tage dem ud af kolonnen vil det være nødvendigt at tilvejebringe en afstand på ca.

2 m mellem inddamperne.

For små anlæg med ikke mere end 10-12 trin kan en enkelt kolonne være tilstrækkelig, og til vedligeholdelse vil det være hensigtsmæssigt at udtage varmevekslerne fra kolonnen.

Ved brug af apparatet ifølge opfindelsen er der ingen udfældningsproblemer, fordi alt fødevandet sendes til det første trin, i hvilket der er den højeste temperatur, og koncentrationsfaktoren forøges fra det første trin til det sidste trin, i hvilket der er den 143269 6 laveste temperatur og den højeste koncentrationsfaktor.

Det specielle arrangement af de lodrette rørbundter, der er udformet som cirkelafsnit, giver følgende fordele: a. formindsket pladsbehov, b. mulighed for forøgelse af tværsnittet for damppassage gennem åbningerne i bassinerne, der kan være såvel cirkulære som af anden form, c. mulighed for installation af en forvarmer mellem rørbundterne , d. let fordeling af dampen til kondensationsfladerne og derfor mindre tryktab.

Opfindelsen forklares nærmere ved hjælp af tegningens fig.

2, der viser en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen.

På denne figur er vist en kolonne 1, tilførselsforbindelser 2 for havvandet, der forvarmes ved hjælp af forvarmere 3, bassiner 4, der samler saltopløsningen, overfald 6, dampafgangshuller 7, der er forsynet med demistere, inddampere 8 med lodrette rørbundter (kun et enkelt rør er vist), rør 9, der bringer kondensatet (destilleret vand) fra ét trin til det følgende, afgangsrør 10 for saltvand, afgangsrør 11 for ferskvand, tilgang 5 for primær damp, rør 12 til overførsel af eventuelt tilstedeværende inerte gasser fra ét trin til det følgende og frem til vakuumstationen og et rør 13 til forbindelse til vakuumstationen.

Havvandet kommer ind gennem rørene 2 og går ind i første bassin 4. Det spredes fra overfaldet 6 på rørbunden af den underliggende inddamper 8, der opererer ved undertryk. Denne inddamper opvarmes direkte med damp tilført udefra ved 5. Den direkte tilførte damp virker som sidste forvarmningsmiddel for havvandet i varmeveksleren 3.

På grund af opvarmningen fordamper havvandet delvis inde i inddamperens rør, og den således dannede væske-damp-blanding flyder til bassinet i den underliggende sektion, hvori dampen skilles fra væsken, idet den går ud gennem de specielle huller, der er forsynet med demistere. Den væske, der passerer gennem bassinernes overfald, går ind i rørene på den efterfølgende inddamper, der opererer ved lavere tryk osv. Derimod kondenserer dampen uden på inddamperne 8 og den kondensator 3, der er anbragt i samme kolonnesektion.

Operationerne følger efter hinanden på samme måde til sidste sektion, hvori der ikke er nogle inddampere, idet den tilbageværende

Claims (2)

143269 7 væske afgives som koncentreret saltopløsning, og dampen kondenseres i en kondensator 14, hvor havvand udgør fødeblandingen, som derved forvarmes. De eventuelt tilstedeværende inerte gasser afgives gennem røret 13, der er forbundet til vakuumsystemet. Fig. 3 viser et tværsnit af kolonnen. Tallene angiver det samme som i fig.

2. Den bemærkelsesværdige forenkling af afsaltningsanlægget, som består af kun en eller to kolonner, alt efter omstændighederne, fremgår umiddelbart af den foregående beskrivelse. Denne forenkling giver en tilsvarende omkostningsreduktion for anlægget og derfor af det dannede ferskvand. Endvidere kan det nævnes, at anlægget ifølge opfindelsen har meget begrænsede dimensioner i sammenligning med de traditionelle systemer, hvori inddamperne er anbragt vandret. Desuden er det muligt at præfabrikere de enkelte stationer, som så ganske enkelt samles den ene oven på den anden på stedet. Dette reducerer i bemærkelsesværdig grad omkostningerne, fordi konstruktionen i et udstyret værksted er meget lettere end opbygning på stedet. Apparat til afsaltning af havvand bestående af en lodret anbragt kolonne delt i flere cylindriske sektioner, kendetegnet ved, at hver sektion omfatter følgende elementer: a) to filminddampere med lodret rørbundt og fortrinsvis et tværsnit, der er formet som et cirkelafsnit, uden yderkappe, b) to bassiner, der hver især er forbundet således: ved bunden til den øverste rørbund af en af filminddamperne i samme sektion, idet bassinet i sidste sektion, der er uden filminddampere, er forbundet med afgangsrøret for saltopløsningen; ved toppen til den nederste rørbund i en af filminddamperne i den ovenliggende sektion, idet bassinerne i første sektion er forbundet til tilførselsrøret for havvandet, c) et lamineringssystem (en flaskehals) placeret ved bunden af hvert bassin med det formål at muliggøre passage af saltopløsning fra bassinet til den underliggende rørbund under delvis udligning af den positive trykforskel, der er mellem bassinet og rørbunden, hvilket lamineringssystem kan være et neddykket overfald eller en ventil, specielt en svømmerventil,