NO161243B - Innretning for membrandestillasjon. - Google Patents

Abstract

Anordning for merabrandestillasjon av en væske, såsom for avsalting av saltvann, omfattende et membran gjennom hvilket damp, men ikke væske, kan passere, og en kondenseringsflate for kondensering av gjennom membranet passert damp, samt nødvendige kanaler. Ifølge oppfinnelsen omfatter anordningen en eller flere enheter som hver og en omfatter et antall i hverandre beliggende rør, nemlig et første (1) indre rør, et utenfor dette beliggende andre (2) rør bestående av et membran av ovennevnte art og et utenfor det andre (2) røret beliggende tredje (3) rør, der det første (1) og det tredje (3) røret er av gasstett materiale, og av at nevnte enhet er omgitt av et fjerde (4) gasstett rør, der en første (5) kanal er utformet av det første (1) røret samt der en andre (6), en tredje (7) og en fjerde (8) kanal er utformet mellom nevnte rør (1,2;2,3;3,4) i suksessiv orden i retning innenfra og utover. Nevnte kanaler (5,6,7,8) er i radiell orden beregnet for å transportere et varmt medium (WW) for tilførsel av varme, for å transportere den væske () som skal destilleres, for å kondensere gjennom membranet (2) passert gass og transportere destillat (W) som er kondensert, der kondensering av gassen skjer mot en kondenseringsflate som utgjres av den flaten av kanalen som vender mot membranet (2),. respektiv for å transportere et kaldt medium (CW) for fjerning av varme.

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for membrandestillasjon.

Innretninger for membrandestillasjon er tidligere kjent, for eksempel for avsalting av havvann. En slik innretning er kjent fra SE-PS nr. 419.699.

I nevnte patent er det beskrevet en innretning som omfatter et membran hvis egenskaper er slik at damp kan passere gjennom membranet, mens væske ikke kan passere gjennom dette. Parallelt med membranet finnes en kondensasjonsflate og videre er det anordnet varmevekslere for å sørge for at væsken som skal destilleres holdes varm, og for at konden-sas jonsf laten holdes kald av en forbistrømmende kaldere væske.

Foreliggende oppfinnelse angår i en og samme innretning å kombinere membrandestillasjon med den varmeveksling som kreves for destillasjonsprosessen.

Foreliggende oppfinnelse medfører at en enkel og kompakt enhet oppnås, som kan koples sammen med ytterligere enheter, der hver enhet inneholder membran, kondensasjonsflate og varmevekslende flater.

Foreliggende oppfinnelse angår således en anordning for membrandestillasjon av en væske, såsom for avsalting av saltvann, omfattende et membran gjennom hvilket damp, men ikke væske kan passere, og en kondensasjonsflate for kondensering av gjennom membranet passert damp, samt nødvendige kanaler der anordningen omfatter en eller flere enheter innbefattende rørformede kanaler. Det karakteristiske er at hver av enhetene innbefatter et antall i hverandre beliggende rør som ikke har forbindelse med hverandre innen enheten, nemlig et første indre rør, et utenfor dette beliggende andre rør bestående av et membran av nevnte art og et utenfor det andre røret beliggende tredje rør, der det første og tredje røret er av gasstett materiale, og av at nevnte enhet er omgitt av et fjerde gasstett rør der en første kanal er utformet av det første røret, samt der en andre, en tredje og en fjerde kanal er utformet mellom nevnte rør i suksessiv orden i retning innenfra og utover, samt av at nevnte kanaler i en radiell orden beregnet for å transportere et varmt medium for tilførsel av varme, for å transportere den væske som skal destilleres, for å kondensere gjennom membranet passert gass og transportere destillat som er kondensert, der kondensering av gassen skjer mot en kondensasjonsflate som utgjøres av den flaten av kanalen som ligger overfor membranet, respektiv for å transportere et kaldt medium for bortføring av varme.

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet mer i detalj med henvisning til en utførelsesform for innretningen, vist på vedlagte tegning, der

figur 1 er et snitt gjennom en av flere rør oppbygd enhet,

figur 2 viser skjematisk en anordning der flere enheter inn-går, sett i et horisontalsnitt A-A markert i figur 3, og

figur 3 viser den i figur 2 viste anordningen sett i et snitt B-B markert i figur 2.

Membrandestillasjon er en metode for ved forholdsvis lav temperatur og uten over- eller undertrykk å oppnå destillasjon. Ved membrandestillasjon opprettholdes en temperaturforskjell mellom den væske som skal destilleres og den flate mot hvilken kondensasjon av gjennom membranet passert gass kan skje. Den væske som skal destilleres tilføres derfor varme, og varme fjernes fra kondensasjonsflaten.

Figur 1 er et skjematisk riss av snitt gjennom en innretning ifølge oppfinnelsen oppbygd av flere rør. I figur 1 vises bare en del av enhetens lengde. En eller flere slike enheter kan utnyttes sammen.

Hver enhet omfatter et antall i hverandre beliggende rør, nemlig et første indre rør 1, et andre utenfor dette beliggende andre rør og et utenfor det andre røret 2 beliggende tredje rør. Enheten er omgitt av et fjerde rør. Det første røret 1, det tredje røret 3 og det fjerde røret 4 er fremstilt av gasstett materiale, såsom plast eller metall. Rørene 1,3,4 er fremstilt av et materiale som har gode varme-ledningsegenskaper og som er korrosjonsbestandig. Det andre røret 2 utgjøres av et membran som på kjent måte er utført slik at damp, men ikke væske, kan passere gjennom membranet.

Ved hjelp av arrangementet vist i figur 1 er en første kanal 5 utformet av det første, indre røret 1. En andre kanal 6 og en tredje og fjerde kanal 3,4 er tildannet mellom de nevnte rørene i suksessiv orden i retning innenfra og utover.

Disse kanalene er i radiell orden beregnet for å transportere et varmt medium for tilførsel av varme, for å transportere den væske som skal destilleres, for å kondensere gjennom membranet 2 passert gass og transportere destillat som er kondensert respektiv for å transportere et kaldt medium for fjerning av varme. Den nevnte radielle orden kan være innenifra og utover eller utenifra og innover, ettersom to kanaler 5,6 finnes innenfor membranet 2 og to kanaler 7,8 utenfor membranet.

Oppfinnelsen beskrives nedenfor i forbindelse med avsalting av sjøvann, hvilket dog bare utgjør et eksempel. Oppfinnelsen er ikke begrenset til en slik anvendelse, men oppfinnelsen kan utnyttes for hver væske som kan membran-destilleres.

Videre antas i nedenstående eksempel at det første indre røret er beregnet for å transportere en varm væske.

I figurene 1,2 og 3 betegner "WW" varmt vann, "SW" saltvann, "PW" produktvann, "CW" kaldt vann og "AIR" luft.

Innretningen virker på følgende måte. Varmt vann WW pumpes gjennom den første kanalen 5. Det første rørets vegg opp-varmes derved, hvorved sjøvann SW, som pumpes gjennom den andre kanalen 6 varmes opp. Det oppvarmede sjøvannet avgir vanndamp, som passerer gjennom membranet 2 inn til den tredje kanalen 7. Flaten på det tredje røret kjøles ved hjelp av kaldt vann CW, som pumpes gjennom den fjerde kanalen 8, til en temperatur under duggpunktet for dampen. Damp som har passert gjennom membranet kondenserer mot det tredje rørets 3 innside, som således utgjør kondensasjonsflate, og det kondenserte ferskvannet PW føres bort av den tredje kanalen 7 til en oppsamlingstank eller tilsvarende. Produktvannet utgjøres således av avsaltet saltvann.

Ved innretningens oppbygging omfatter den både destillasjons-elementer og varmevekslere. Innretningen er derfor enkel og kompakt sammenlignet med kjente innretninger.

Hvorledes vannet i den første kanalen blir varmet opp eller vannet i den fjerde kanalen eventuelt avkjøles utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse. Imidlertid er det mulig ved hjelp av solpaneler å varme opp vann WW og deretter pumpe dette inn i den første kanalen 5. Det kalde vannet CW kan for eksempel utgjøres av sjøvann, i det tilfellet saltvann SW utgjøres av sjøvann.

Innretningen kan derved være plassert ved eller i havet.

En varmepumpe kan også utnyttes for å varme respektiv avkjøle vann, som skal pumpes inn i anordningen.

Innretningen plasseres hensiktsmessig slik at enhetens lengde-akse er vertikal.

Den tredje kanalen 7 er fortrinnsvis forbundet ved den øvre enden til den frie atmosfæren eller til en hensiktsmessig gass.

Grunnen til dette er å forebygge at et undertrykk skapes i

den tredje kanalen 7 ved dampens kondensering. For å opprettholde en radiell avstand mellom membranet 2 og kondensasjonsflaten, dvs. innsiden av det tredje røret 3 finnes ifølge en foretrukket utførelsesform et distanseorgan i den tredje kanalen 7. Et slikt distanseorgan kan for eksempel utgjøres av et nett, en foldet plastprofil eller annet hensiktsmessig organ.

Det første røret og det tredje røret 3 kan bestå av tynne plastfolier. I slike tilfeller kan distanseorganet av angitt art finnes i flere av eller i samtlige kanaler 5,6,7,8.

Den ovenfor beskrevne enheten er spesielt egnet for å parallellkoples med flere lignende enheter til en større enhet.

I slike tilfeller er det fjerde, ytre røret 4 utført for å omslutte flere enheter som hver omfatter nevnte første,

andre og tredje rør 1, 2 og 3.

I figurene 2 og 3 er det vist et eksempel på en anordning der fjorten enheter er parallellkoplet og der det fjerde røret 4 omgir samtlige enheter. I figurene 2 og 3 er samme betegninger benyttet som i figur 1 for motsvarende detaljer.

Ifølge en foretrukket utførelsesform, vist i figurene 2 og 3, er hver av enhetene utført slik at rørene har forskjellige lengder. De første indre rørene 1 er lengst og munner med sine respektive ender 9,10 ut i en tilførsels- respektiv utløpskanal 11,12. De nevnte andre rørene, dvs. membranene 2, er kortere og munner med sine respektive ender 13,14 ut i en tilførsels- respektiv avløpskanal 15,16.

De tredje rørene 3 er kortere enn de nevnte andre rørene 2,

og munner med sine respektive ender 17,18 ut i en avløps-kanal 19 for destillat respektiv i en tilførselskanal 20 for luft. Nevnte fjerde rør omslutter samtlige enheter, og er

forsynt med en tilførselskanal 24 og en avløpskanal 25. I det viste utførelseseksempelet i figur 3 transporteres varmt vann WW i den første kanalen 5 og saltvann SW i den andre kanalen 6. I den fjerde kanalen 8 transporteres kaldt vann CW. Produktvann PW tas ut fra den tredje kanalen 7 via avløps-kanalen 19. Luft tillates å passere inn i den tredje kanalen 7 via avløpskanalen 19. Luft tillates å passere inn via inn-løpskanalen 20 til den tredje kanalen 7. Samtlige første, andre, tredje respektive fjerde kanaler er innbyrdes forbundet ved deres nedre ender respektiv ved deres øvre ender.

Hver av de nevnte kanalene 5,6,7,8 er således forbundet med hverandre med felles tilførsels- respektiv utløpskanaler, slik at alle enhetene derved er parallellkoplet.

En slik innretning er meget kompakt og gir en høy produksjon av avsaltet havvann. Ved enhetenes oppbygning tillates en stor variasjon når det gjelder antallet enheter, noe som er meget fordelaktig på grunn av etterspørselen etter systemer som har lav kapasitet eller høy kapasitet. Det eneste som behøver å være tilpasset til kapasiteten er antallet enheter, det ytre fjerde rørets 4 størrelse samt festeanordningen for de øvrige rørene.

Festeanordningen kan utgjøres av for eksempel tre ekrer 21, 22,23 mellom hvert av inntil hverandre liggende rør, slik som vist i figur 2. Slike anordninger av ekrer kan finnes ved rørenes ender og muligens ved ett eller flere steder langs rørets lengde.

I samtlige figurer er de første, andre og tredje rørene 1,2,

3 vist som sirkelsylindriske. Selv om denne formen er foretrukket, kan naturligvis rørene gis hvilken som helst ønsket tverrsnittsform, f.eks. firkantede.

I visse tilfeller er det ønskelig å frembringe turbulens i kanalene i tillegg til det som naturlig opptrer i kanalene. For dette formål kan turbulensgivende anordninger, såsom nett, vinger eller andre detaljer settes inn i kanalene.

Det er åpenbart at anordningen kan modifiseres på en rekke måter, som er åpenbare for fagmannen, uten at den grunn-leggende ideen for oppfinnelsen, nemlig å arrangere de forskjellige rørene i hverandre, fravikes.

Foreliggende oppfinnelse skal således ikke anses begrenset til de ovenfor angitte utførelsesformene, men kan varieres innen rammen for de vedlagte kravene.

Claims (6)

1. Anordning for membrandestillasjon av en væske, såsom for avsalting av saltvann, omfattende et membran gjennom hvilket damp, men ikke væske, kan passere, og en kondenseringsflate for kondensering av gjennom membranet passert damp, samt nødvendige kanaler, der anordningen omfatter en eller flere enheter innbefattende rørformede kanaler, karakterisert ved at hver av enhetene innbefatter et antall i hverandre beliggende rør, nemlig et første (1) indre rør, et utenfor dette beliggende andre (2) rør bestående av et membran av ovennevnte art, et tredje (3) rør beliggende utenfor det andre (2) røret, der det første (1) og tredje (3) røret er av gasstett materiale, og av at nevnte enhet er omgitt av et fjerde (4) gasstett rør, der en første (5) kanal er utformet av det første røret (1) samt der en andre (6), en tredje (7) og en fjerde (8) kanal er utformet mellom nevnte rør (1,2 ; 2 , 3;3,4) , i suksessiv orden i retning innenfra og utover, samt av at nevnte kanaler (5,6,7,8) er i radiell orden beregnet for å transportere et varmt medium (WW) for tilførsel av varme, for å transportere den væske (SW) som skal destilleres, for å kondensere gass som har passert gjennom membranet (2) og transportere destillat (PW) som er kondensert, der kondensering av gassen skjer mot en kondenseringsflate som utgjøres av den flaten av kanalen som vender mot membranet, respektiv for å transportere et kaldt medium (CW) for fjerning av varme.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det i det tilfelle det utnyttes flere enheter, det ytre fjerde røret (4) er anordnet for å omslutte flere enheter som hver omfatter nevnte første (1), andre (2) og tredje (3) rør.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at et distanseorgan, såsom et distansenett, er anordnet for å opprettholde en radiell avstand mellom membranet (2) og kondenseringsflaten.

4. Anordning ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at nevnte første (1), andre (2) og tredje (3) rør er sirkelsylindriske.

5. Anordning ifølge krav 1,2,3 eller 4, karakterisert ved at,i det tilfellet det utnyttes flere enheter, hver av de nevnte respektive kanaler (5,6,7,8) er sammenbundet med felles tilførsels- og avløpskanaler (11,12;15,16;19,20).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at hver av enhetene er utført slik at rørene har forskjellige lengder, idet de første (1) rørene er lengst og munner med sine respektive ender (9,10) i en tilførsels- respektiv ut-løpskanal (11,12), at de andre to rørene er kortere og munner med sine respektive ender (13,14) ut i en tilførsels- respektiv avløpskanal (15,16), samt at de tredje (3) rørene er kortere enn de andre (2) rørene og likeledes munner med sine respektive ender (17,18) ut i en utløpskanal (19) for destillat (PW) respektiv en tilførselskanal (20) for luft (LUFT), samt at nevnte fjerde (4) rør omslutter samtlige enheter og er forsynt med en tilførselskanal (24) og en utløpskanal (25).