NO330757B1 - Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe - Google Patents
Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe Download PDFInfo
- Publication number
- NO330757B1 NO330757B1 NO20083783A NO20083783A NO330757B1 NO 330757 B1 NO330757 B1 NO 330757B1 NO 20083783 A NO20083783 A NO 20083783A NO 20083783 A NO20083783 A NO 20083783A NO 330757 B1 NO330757 B1 NO 330757B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- liquids
- heat
- heat pump
- pressure
- evaporation
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 40
- -1 sea Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 12
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/28—Evaporating with vapour compression
- B01D1/284—Special features relating to the compressed vapour
- B01D1/2846—The compressed vapour is not directed to the same apparatus from which the vapour was taken off
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0033—Other features
- B01D5/0036—Multiple-effect condensation; Fractional condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/10—Vacuum distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0033—Other features
- B01D5/0039—Recuperation of heat, e.g. use of heat pump(s), compression
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/12—Heat pump
- F24D2200/123—Compression type heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S203/00—Distillation: processes, separatory
- Y10S203/04—Heat pump
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Oppfinnelsen angår metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe. Med hjelp av en varmepumpe (2), (3), (4), (5a, 5b,...), (6) hentes energi fra et energi reservoarer (1) som elver, vann, sjø, luft, sol eller jordvarme. Men det er vanskelig å oppnå tilstrekkelig høy temperatur til å få for eksempel vann til å fordampe ved atmosfæriske forhold. Oppfinnelsen går ut på å kunne nyttegjøre den lavtemperaturvarme som en varmepumpe (2), (3), (4), (5a, 5b,...), (6) gir ved at man benytter kondensator delen av varmepumpen (4) (høytrykksiden) til å fordampe væsker i en væske fordamper (4') ved et lavere trykk og derved ved en lavere fordampningstemperatur enn atmosfærisk. En pumpe eller kompressor (10) etter væske fordamperen (4'), sammen med en trykkreduserende anordning (9) for væskene på innløpssiden av væskefordamperen (4') sørger for et lavt fordampningstrykk. For å utnytte varmeenergien fra varmepumpen optimalt kan væskene forvarmes i varmevekslere (5a-5'a, 5b- 5'b,...) før eller som en del av den trykkreduserende anordning. For å oppnå høyere temperatur og trykk på de fordampede væsker komprimeres de videre med kompressor(er) (10, 10', 10") til ønsket tilstand. Alternativt med en ettervarming i mellomtrinns varmevekslere (11, 11', 11",... )forå oppnå tilstrekkelig temperatur. Ved destillering vil det være påkrevet med et trinn for hvert destillat. I tillegg til kompressorer (10, 10', 10",...), mellomtrinns varmevekslere (11, 11', 11",... ), avtapningsanordninger 12, 12', 12",...), er det påkrevet med pumper (13, 13', 13",... )for å opprettholde rett rekondenseringstrykk, eventuelt med ventiler (14, 14', 14",... ) for rett dosering av restprodukter og destillater til oppsamlings anordninger (15, 15', 15",...).
Description
Oppfinnelsen angår metode for fordampning av væsker ved hjelp av varmepumpe, både for produksjon av fordampede væsker til industrielle eller andre tekniske formål, samt fordamping av væsker for destillering.
Kjent teknikk:
Fordampning av væsker er nødvendig i mange prosesser. Både ved produksjon av fordampede væsker som energibærere, hvor et typisk eksempel er produksjon av vanndamp, eller det er i destillasjonsprosesser der den mest kjente er produksjon av etanol fra en gjæret sukkeroppløsning med vann.
Damp av vann blir brukt til mange formål, ofte p.g.a. vannets termiske egenskaper med relativ høy varmekapasitet i alle tre faser, i tillegg til en relativ høy smelte-og fordampnings- varme. Det siste er også et av problemene med produksjon av vanndamp. Mye energi går med til å fordampe vann. Tradisjonelt har dette blitt gjort ved å varme opp vann i kjeler ved bruk av tradisjonelle energikilder som olje og gass, kull eller elektrisitet. Tidligere ble det også benyttet ved, slik som i de første damplokomotiver.
Ved hjelp av varmepumper er det mye energi å hente fra store energireservoarer som for eksempel elver, vann, sjø, luft, sol eller jordvarme. Problemet er at det er vanskelig å oppnå tilstrekkelig høy temperatur til å få vann til å fordampe. Vannet fordamper ved 100°C ved 1 atm. eller 101,3 kPa.
Av kjent teknologi finnes United States patentskrift US 4,345,971 Al (Watson) av 1982.08.24 om Destillasjon ved bruk av varmepumpe samt Tysk patentskrift DE 33 27 958 Al (Sasakura) av 1984.02.09 om Destillasjon av saltvann med hjelp av varmepumpe og United States patentskrift US 4,770,748 Al (Roncell) 1988.09.13 om Vakuum destillerings system.
Fordelen med gjeldende oppfinnelse ligger i utnyttelsen av den lavtemperatur-energi som en varmepumpe benytter.
Kort omtale av oppfinnelsen:
Oppfinnelsen går ut på å kunne nyttegjøre den lavtemperaturvarme som en varmepumpe gir ved at man benytter kondensatordelen av varmepumpen (høytrykksiden) til å fordampe væsker ved et lavere trykk og derved ved en lavere fordampningstemperatur. Ved for eksempel å redusere trykket vann fordamper ved til 10kPa (ca 0,1 atm) vil fordampningstemperaturen synke til 45,8°C. De fleste kjølemedier på markedet har en maksimal kondenseringstemperatur på under eller rett over 100°C. Dette er en for lav temperatur til å fordampe vann ved atmosfæriske trykk.
Ved å redusere fordampningstrykket vil det være mulig å benytte en varmepumpe til å fordampe for eksempel vann under lavt trykk. For å kunne få damp ved høyere trykk og temperaturer må denne komprimeres videre etter fordampning. Fordelen med oppfinnelsen er at man tilfører energi fra et naturlig energireservoar til den mest energikrevende delen av dampproduksjonen som er faseovergangen fra væske til gass.
De samme problemer som beskrevet ovenfor oppstår også ved fordampning av væsker ved destillering. Typisk er produksjon av sprit i forskjellige varianter, men også når det gjelder andre destillasjonsprosesser, eller prosesser for utskillelse av væsker kan metoden ha anvendelse. Typisk for det siste er for eksempel utskillelse av oljeprodukter fra tjære- eller oljeholdig- sand.
Beskrivelse av figurer:
Figur 1) er en skisse på et utførelseseksempel av oppfinnelsen hvor metoden er
eksemplifisert med destillering av en væske for uttak av to destillater.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen:
1) Energireservoar til varmepumpen.
Dette kan være elver, vann, sjø, luft, sol eller jordvarme.
(Her eksemplifisert i figur 1 med en illustrasjon av tverrsnitt av en elv.)
2) Varmepumpens fordamper.
Dette er varmepumpens lavtrykksside hvor varme- / kjøle- mediet varmes opp av et energireservoar og fordampes.
3) Varmepumpens kompressor.
Her komprimeres varme- / kjøle- mediet til et høyere trykk og temperatur. Det siste for å kunne fordampe vannet eller væsken i neste trinn.
4) Varmepumpens kondensator. (se pkt. 4')
Dette er varmepumpens høytrykksside i den varmeveksler hvor
varme- / kjøle- mediet avkjøles og kondenseres av det vann eller de væsker som skal fordampes.
5 a,b,..)Varmepumpens eventuelle ekstra kjøleradiatorer til varme- / kjøle-mediet. (se pkt. 5' a,b,..)
Avhengig av driftsparametere og varme- / kjøle- mediets termiske egenskaper, vil det være mulig å utnytte varme- / kjøle- mediets energi i kondensert tilstand på høytrykkssiden til forvarming av vann eller væsker. For best å utnytte denne energien kan oppvarmingen gjøres i flere trinn. Det kan også være mulig å benytte denne energien til annen oppvarming som for eksempel av fabrikklokaler o.l.
6) Varmepumpens trykkreduksjonsventil.
Denne reduserer trykket fra høytrykks- til lavtrykks- siden. Dette fører
til at varme- / kjøle- mediets fordampningstemperatur synker og varme- / kjøle- mediet begynner å fordampe i varmepumpens fordamper (2).
7) Anordning for tilførsel av vann eller væsker som skal fordampes.
Dette er inntak for vann eller væske som skal fordampes, eller beholder(e) / kar med væsker som skal fordampes. 8) Eventuell fødepumpe eller mateanordning for vann eller væsker. Denne anordning kan være påkrevet i de tilfeller hvor det av forskjellige årsaker er store trykktap i tilførselsledning(er), eller hvor det av forskjellige årsaker er påkrevet å dosere inntaket av vann eller væsker.
5'a,b,..)Varmevekslere til forvarming av vann eller væsker som skal fordampes,
(se pkt. 5 a,b..)
Avhengig av driftsparametere og varme- / kjøle- mediets termiske egenskaper, vil det være mulig å utnytte varme- / kjøle- mediets energi i kondensert tilstand på høytrykkssiden til forvarming av vann eller væsker. For best å utnytte denne energien kan oppvarmingen gjøres i flere trinn. 9) Eventuell trykkreduksjonsventil eller trykkreduserende anordning til fordampningstrykket for vann eller væsker.
For å fa et lavt nok trykk til at vann eller væsker fordamper kan man ha en trykkreduserende innretning på tilførselen. Alternativt kan oppvarmingen av vann eller væsker skje i en kolonne hvor man benytter vannets eller væskenes egenvekt og gravitasjonen som trykkreduserende innretning. Eller det kan benyttes en kombinasjon av disse metoder.
4') Væskefordamper (se pkt. 4)
Dette er varmeveksleren hvor vann eller annen væske fordampes av varme- / kjøle- mediet på dettes høytrykksside. Vannet eller de væsker som skal fordampes er enten allerede varmet opp til fordampningstemperatur eller høyere i (5'a,b,...), eller blir det i første del av denne varmeveksleren. Vannet eller væskene fordampes under et tilstrekkelig lavt trykk.
10) Dampkompressor.
Denne skaper det nødvendige undertrykk for at vann eller væsker kan fordampe i væskefordamperen (4'), samt at dampen komprimeres slik at den oppnår ønsket trykk til det formål den skal benyttes til videre. Denne fungerer eventuelt som kompressor i første trinn i en destillasjonsprosess.
10') Dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess.
Denne komprimerer eventuelt de fordampede produktene videre for neste varmeveksler som kjøler ned og skiller ut neste destillat.
Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres vil denne gjentas det nødvendige antall ganger for å få separert alle destillatene.
11) Mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 16)
Dette er den første av eventuelt flere trinn med varmevekslere for enten å varme dampen videre opp, eller avkjøle den trinnvis i en destillasjonsprosess.
11') Mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 16')
Dette er eventuelt annet trinn med varmevekslere. Denne er mest aktuell som et trinn i en destillasjonsprosess.
11") Mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 16")
Dette er eventuelt det neste av flere trinn i en destillasjonsprosess. Dampen ledes inn på en eventuell ny kompressor, eller at etter siste trinn går resten av den fordampede væske til et utløp (18). Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres vil denne sammen med dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess (10') gjentas det nødvendige antall ganger for å få separert alle destillatene.
12) Avtappingsanordning for ikke fordampede restprodukter.
Dette er eventuell avtappingsanordning for den eller de væsker eller produkter som ikke skal fordampes i en destillasjonsprosess. Om den væske som skal destilleres er saltvann, må nødvendigvis denne anordning kunne fjerne faste stoffer, så som salt også.
12') Avtappingsanordning for fordampede og rekondenserte restprodukter.
Dette er en eventuell avtapningsanordning for den eller de væsker som delvis fordamper i væskefordamperen (4'), men som det ikke er ønskelig å skille ut som egne destillater. Normalt vil denne ikke benyttes men at mellomtrinns varmeveksleren (11) utformes slik at de rekondenserte restprodukter vil renne tilbake i væskefordamperen (4'), og eventuelt tappes via avtappingsanordning (12).
12") Avtappingsanordning for destillerte produkter.
Her tappes det første destillatet av.
12"') Avtappingsanordning for destillerte produkter.
Her tappes eventuelt det neste destillatet av. Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres, vil denne sammen med dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess (10') og mellomtrinns varmeveksler (11") gjentas det nødvendige antall ganger for å fa separert alle destillatene.
13) Pumpe for ikke fordampede restprodukter ved destillering.
Det er nødvendig med en pumpe eller annen anordning for å fjerne restprodukter fra prosessen. Dette for å opprettholde det nødvendige undertrykk som er nødvendig for fordampningen i væskefordamper (4').
13') Pumpe for fordampede og rekondenserte restprodukter.
Om avtappingsanordning (12') er montert som en del av mellomtrinns varmeveksler (11), er det nødvendig med en pumpe eller annen anordning for å fjerne restprodukter fra prosessen. Dette for å opprettholde det nødvendige undertrykk som er nødvendig for fordampningen.
13") Pumpe for destillerte produkter.
Det er nødvendig med en pumpe for å tappe det første destillat fra prosessen. Dette for å opprettholde det riktige trykk som er nødvendig for destillasj onsprosessen.
13"') Pumpe for destillerte produkter.
Det er nødvendig med en pumpe for å tappe neste destillat. Dette for å opprettholde det riktige trykk som er nødvendig for prosessen. Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres, vil denne sammen med dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess (10'), mellomtrinns varmeveksler (11") og avtappingsanordning for destillerte produkter (12'") gjentas det nødvendige antall ganger for å fa separert alle destillatene.
14) Ventil.
Denne benyttes i de tilfeller hvor eventuell pumpe og eller annen tømme-eller tappe- anordning (12 og 13) ikke kan dosere restproduktene nøyaktig nok til å opprettholde riktig fordampningstrykk i væskefordamper (4').
14') Ventil.
Denne benyttes i de tilfeller hvor eventuell pumpe og eller annen tømme-eller tappe- anordning (12' og 13') ikke kan dosere restproduktene nøyaktig nok til å opprettholde riktig fordampningstrykk i væskefordamper (4').
14") Ventil.
Denne benyttes i de tilfeller hvor eventuell pumpe og eller annen tømme-eller tappe- anordning (12" og 13") ikke kan dosere destillatet nøyaktig nok til å opprettholde riktig kondenseringstrykk i mellomtrinns varmeveksler (11').
14"') Ventil.
Denne benyttes i de tilfeller hvor eventuell pumpe og eller annen tømme-eller tappe- anordning (12"' og 13"') ikke kan dosere destillatet nøyaktig nok til å opprettholde riktig kondenseirngstrykk i mellomtrinns varmeveksler (11"). Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres, vil denne sammen med dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess (10'), mellomtrinns varmeveksler (11"), avtappingsanordning for destillerte produkter (12"') og pumpe for destillerte produkter (13"') gjentas det nødvendige antall ganger for å få separert alle destillatene.
15) Avløpsanordning eller beholder for restprodukter, (se pkt. 19)
Om restprodukter fra en destillasjonsprosess skal samles opp eller må behandles videre, vil det være nødvendig å samle det eller disse i en beholder. Ellers ledes disse direkte til et avløp.
15') Beholder for destillerte produkter, (se pkt. 19')
Her samles første destillat opp.
15") Beholder for destillerte produkter, (se pkt. 19")
Her samles neste destillat opp. Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres vil denne sammen med dampkompressor for flere trinn i destillasjonsprosess (10'), mellomtrinns varmeveksler (11"), avtappingsanordning for destillerte produkter (12"'), pumpe for destillerte produkter (13'") og eventuelt ventil (14'") gjentas det nødvendige antall ganger for å få separert alle destillatene.
16) Kjøle- eller varme- element til mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 11) Dette er kjøle- eller varme- elementet til eventuell mellomtrinns varmeveksler (11). Avhengig av bruksområde kan denne enten være den første del av varmepumpens kondensatordel (4) for å utnytte varme- / kjøle-mediets temperatur etter kompresjon. Da vil varmeveksler (11) bidra til å øke damptemperaturen for å unngå uønsket fuktighet i den fordampede væske. Alternativt kan dette kjøle- eller varme- element ha en egen krets for oppvarming eller avkjøling av den fordampede væske. Det siste er
aktuelt der mellomtrinns varmeveksler (11) er ett trinn i en destillasjonsprosess. Dette kjøle- eller varme- element kan da enten kobles sammen med varmeveksler (4) og (5a, 5b,...), for å bidra til forvarming og oppvarming av væsken i eventuelle forvarmere (5'a, 5'b,...) og væskefordamper (4'). Eller den kan danne en egen krets med en eller flere av disse. Det er også mulig å koble denne til ekstern(e) varmeveksler(e) for oppvarming eller avkjøling av andre formål.
16') Kjøle- eller varme- element til mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 11')
Dette er kjøle- eller varme- elementet til eventuell mellomtrinns varmeveksler (11'). Avhengig av bruksområde kan dette kjøle- eller varmeelement ha en egen krets for oppvarming eller avkjøling av den fordampede væske, eller være koblet sammen med kjøle- eller varme-elementet (16). Hvis dette kjøle- eller varme- elementet har en egen krets kan også dette kobles som beskrevet for kjøle- eller varme- element (16).
16'') Kjøle- eller varme- element til mellomtrinns varmeveksler, (se pkt. 11")
Dette er kjøle- eller varme- elementet til eventuell mellomtrinns varmeveksler (11"). Avhengig av bruksområde kan dette kjøle- eller varmeelement ha en egen krets for oppvarming eller avkjøling av den fordampede væske, eller være koblet sammen med kjøle- eller varme-elementet (16 og 16'). Kjøleelementene (16,16', 16",...) kan enten kobles i serie eller parallell, eller den kombinasjon som måtte passe til bruks-området. Hvis dette kjøle- eller varme- elementet har en egen krets kan også dette kobles som beskrevet for kjøle- eller varme- element (16). Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres vil dette elementet måtte gjentas det samme antall ganger som mellomtrinns varmeveksler (11") for å få separert alle destillatene.
17) Anordning for nivåkontroll.
For å få fordampet alle væskekomponenter som skal skilles ut fra en væskemengde ved destillering vil det være ønskelig med en nivåkontroll av væskemengden som fordampes. Dette kan gjøres ved å ha en anordning for nivåkontroll på utløpet av restproduktene. Nivåkontrollanordningen skal ikke være begrenset til en bestemt utforming, men utformes etter hva som er praktisk. I enklest form kan det være å plassere avtapningsanordning (12) i en bestemt posisjon i væskefordamper (4').
18) Utløp for damp eller flyktige produkter fra en destillasjonsprosess.
For en dampproduksjon har her dampen nådd nødvendig tilstand for videre bruk. Dampen vil ledes videre til den eller de prosesser den skal benyttes til. Ved en destillasjonsprosess vil dette være utløpet for den eller de komponenter som er for flyktig til å ha blitt kondensert tidligere, og som det ikke er ønskelig å skille ut som et kondensat.
19) Kjøleelement til beholder eller avløpsanordning(er) for restprodukter, (se pkt. 15)
Dette er eventuelt kjøleelement for restprodukter fra en destillasjonsprosess. Dette kjøleelement benyttes for å hente ut den varme som ble tilført restproduktene i væskefordamper (4'). Kjøleelementet kan enten kobles sammen med varmeveksler (4), (5a, 5b,...), for å bidra til forvarming og oppvarming / fordamping av væsken i eventuelle forvarmere (5'a, 5'b,...) og / eller væskefordamper (4'). Alternativt kobles til ekstern(e) varmeveksler(e) for oppvarming andre formål.
19') Kjøleelement til beholder eller tappeanordning for destillat, (se pkt. 15')
Dette er eventuelt kjøleelement for første destillat fra en destillasjonsprosess. Dette kjøleelement benyttes for å hente ut den restvarme som er igjen i destillatet etter kondensering i mellomtrinns varmeveksler (11').
Kjøleelementet kan enten kobles sammen med varmeveksler (4),
(5a, 5b,...), for å bidra til forvarming og oppvarming / fordamping av væsken i eventuelle forvarmere (5'a, 5'b,...) og / eller væskefordamper (4'). Alternativt kobles som kjøleelement (19).
19") Kjøleelement til beholder eller tappeanordning for destillat,
(se pkt. 15")
Dette er eventuelt kjøleelement for neste destillat fra en destillasjonsprosess. Dette kjøleelement benyttes for å hente ut den restvarme som er igjen i destillatet etter kondensering i mellomtrinns varmeveksler (11"). Kjøleelementet kan enten kobles sammen med varmeveksler (4),
(5a, 5b,...), for å bidra til forvarming og oppvarming / fordamping av væsken i eventuelle forvarmere (5'a, 5'b,...) og / eller væskefordamper (4'). Alternativt kobles som kjøleelement (19). Avhengig av hva og hvor mange bestanddeler som skal destilleres bør dette element gjentas det samme antall ganger som beholder for destillerte produkter (15").
Konfigurasjon av oppfinnelsen for ett typisk bruksområde basert på utførelseseksempel i Figur 1:
A) Dampproduksjon av vann.
For ren dampproduksjon av vann vil varmepumpen være som beskrevet i pkt (1), (2), (3), (4), (5a), eventuelt (5b) for å utnytte varmeenergien optimalt, og (6). Vanninntaket (7) vil normalt være fra et reservoar eller drikkevannsnett. Avhengig av tilførselen vil pumpe (8) måtte benyttes eller kan være overflødig. For forvarming av vannet benyttes forvarmer (5'a). Eventuelt også (5'b) for å utnytte varmeenergien optimalt. Avhengig av høyden fra vanninntaket (7), eller eventuell pumpe (8) og til væskefordamperen (4') vil trykkreduksjonsventil (9) kunne være påkrevet for å sikre et lavt fordampningstrykk. Væskefordamperen (4') er der vannet fordampes. Mellomtrinns varmeveksler (11) sammen med kjøle- eller varme- element (16) kan benyttes for å oppnå tørrmettet damp inn på dampkompressor (10). Dampen går til utløp (18) for bruk i andre prosesser.
Claims (6)
1 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe går ut på å kunne nyttegjøre den lavtemperaturvarme som en varmepumpe gir ved at man benytter kondensatordelen av varmepumpen (4) (høytrykksiden) til å fordampe væsker ved et lavt trykk og derved ved en lav fordampningstemperatur i en væskefordamper (4'),karakterisert vedå benytte den varme man genererer på varmepumpens høytrykksside (d.v.s. i varmepumpens kondensator) til å fordampe væsker ved at varmepumpens kondensator (4) er utformet som en varmeveksler (4 og 4') som varmer opp og fordamper væsker under et lavt trykk hvor fordampningstrykket reduseres ved at væskene har en naturlig motstand som for eksempel at de stiger opp i en høy kolonne eller en trykkreduksjonsventil (9) på inntakssiden til væskefordamperen (4'), sammen med en pumpe eller kompressor (10) som suger de fordampede væsker ut av væskefordamperen (4') der det for å sikre tørrmettet damp inn på dampkompressoren (10) benyttes en varmeveksler (11) for en videre oppvarming av de fordampede væsker etter varmeveksler (4') hvor et varmeelement (16) til varmeveksler (11) kan være koblet som en første del av varmepumpens kondensator (4) for å utnytte kjøle- / varme- mediets maksimale temperatur i prosessen idet det kommer ut fra varmepumpens kompressor (3).
2 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe i følge krav 1 karakteriseres ved at den krever en pumpe eller kompressor (10) for å skape og holde et lavt fordampnings-trykk i væskefordamperen (4'), samt for å gi de fordampede væsker et høyt nok trykk og eventuell temperatur til bruk som damp i industrielle prosesser.
3 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe i følge krav 1 karakteriseres ved at det kan benyttes en eller flere varmevekslere (5a - 5'a, 5b - 5'b,...) for en best mulig utnyttelse av varmepumpens varmeenergi for å forvarme væskene før de ledes inn i en større varmeveksler (4 og 4') hvor væskene fordampes.
4 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe i følge krav log2 karakteriseres ved at det kan benyttes en eller flere trykkreduserende anordninger (9) for å oppnå rett fordampnings-trykk, alternativt kan man benytte seg av en høy varmeveksler hvor væskene stiger oppover i en eller flere kolonner for å benytte tyngdekraften som naturlig trykkreduksjon, eller det kan benyttes en kombinasjon av disse metoder.
5 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe i følge krav 1 karakteriseres ved at den kan avhengig av bruksområde, ha en eller flere varmevekslere (11,11', 11",...) for enten å avkj øle de forskj ellige restprodukter og destillater i en destillasjons- prosess, eller å varme de fordampede væsker videre for å gi en rett temperatur dersom denne trenger å være høyere enn hva en ren komprimering vil gi.
6 Metode for fordampning og eventuell destillering av væsker ved hjelp av varmepumpe i følge krav log5 karakteriseres ved at kjøle- / varme- elementene (16,16', 16",...) til eventuelle varmevekslere (11, 11', 11",...) enten kan kobles i parallell, serie eller en kombinasjon av disse, - i alle tilfeller kan avgitt varmeenergi i varmevekslere (11,11', 11",...) benyttes til forvarming av væsker i varmevekslere (5a - 5'a, 5b - 5'b,...), alternativt også til oppvarming og fordampning av væsker i væskefordamper (4').
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20083783A NO330757B1 (no) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe |
| EP09811751.8A EP2323743B1 (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump |
| BRPI0913142-6A BRPI0913142B1 (pt) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Método para evaporação e possível destilação de líquidos com a assistência de uma bomba de calor |
| NZ592018A NZ592018A (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporating and distilling fluids using a heat pump allowing the fluid to evaporate at a low temperature |
| CA2733171A CA2733171C (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump |
| AU2009288953A AU2009288953B2 (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump |
| US13/057,036 US9345986B2 (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump |
| PCT/NO2009/000305 WO2010027268A1 (en) | 2008-09-02 | 2009-08-31 | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20083783A NO330757B1 (no) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20083783L NO20083783L (no) | 2010-03-03 |
| NO330757B1 true NO330757B1 (no) | 2011-07-04 |
Family
ID=41797297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20083783A NO330757B1 (no) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9345986B2 (no) |
| EP (1) | EP2323743B1 (no) |
| AU (1) | AU2009288953B2 (no) |
| BR (1) | BRPI0913142B1 (no) |
| CA (1) | CA2733171C (no) |
| NO (1) | NO330757B1 (no) |
| NZ (1) | NZ592018A (no) |
| WO (1) | WO2010027268A1 (no) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102381737B (zh) * | 2010-09-01 | 2014-10-22 | 莫少民 | 一种组合热管处理废热污水装置 |
| CN104069642B (zh) * | 2013-03-28 | 2015-12-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 压比工况可调的容积式压缩机mvr热泵蒸发系统 |
| CN105435476A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-03-30 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种低温蒸发浓缩系统 |
| CN108079611B (zh) * | 2018-02-08 | 2019-07-05 | 燕山大学 | 一种基于吸收式热泵的中间再沸器梯级加热系统 |
| US10787407B2 (en) * | 2019-02-01 | 2020-09-29 | Energy Integration, Inc. | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries |
| CN112694145B (zh) * | 2020-12-15 | 2023-02-28 | 苏州翔云节能科技有限公司 | 一种节能型工业废水浓缩装置及工业废水浓缩方法 |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US19700A (en) * | 1858-03-23 | Holding-bolt for carpenters brackets | ||
| USRE19700E (en) * | 1935-09-10 | Refrigeration apparatus | ||
| US1874620A (en) | 1928-05-26 | 1932-08-30 | Stephen C Radford | System for utilizing fluid pressure |
| US2098462A (en) * | 1936-01-27 | 1937-11-09 | Samuel P Miller | Self regulated heat transfer system |
| CH239501A (de) * | 1944-02-19 | 1945-10-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Wärmepumpen-Anlage mit mindestens zwei mit verschiedenen Wärmemitteln betriebenen Wärmepumpensystemen. |
| US2802114A (en) * | 1955-06-15 | 1957-08-06 | Foster Wheeler Corp | Method and apparatus for the generation of power |
| US3769808A (en) * | 1972-01-24 | 1973-11-06 | D Kramer | Refrigeration systems with elevated receivers |
| US4181577A (en) * | 1974-07-18 | 1980-01-01 | Auscoteng Pty. Ltd. | Refrigeration type water desalinisation units |
| US4267022A (en) * | 1977-04-27 | 1981-05-12 | Pitcher Frederick L | Energy efficient process and apparatus for desalinizing water |
| US4537660A (en) * | 1978-06-28 | 1985-08-27 | Mccord James W | Vapor generating and recovering apparatus |
| US4345971A (en) * | 1980-03-13 | 1982-08-24 | Watson W Keith R | Distillation employing heat pump |
| FR2478264A1 (fr) * | 1980-03-13 | 1981-09-18 | Saint Laumer Daniel De | Dispositifs de production de vapeur d'eau |
| GB2104464A (en) * | 1981-07-28 | 1983-03-09 | John Anthony Sullivan | Stabilising two-wheeled vehicles |
| SE429647B (sv) * | 1982-01-20 | 1983-09-19 | Bjorn Elmer | Sett och anordning for att minska behovet av tillford energi vid destillationsprocesser |
| US4565161A (en) * | 1985-04-08 | 1986-01-21 | Uraken Canada Limited | Steam generation |
| US4770748A (en) * | 1987-02-24 | 1988-09-13 | Roncell, Inc. | Vacuum distillation system |
| US5439560A (en) * | 1990-02-22 | 1995-08-08 | Konica Corporation | Low pressure evaporation concentrating apparatus for a photographic process waste disposl |
| US5227027A (en) * | 1990-08-23 | 1993-07-13 | Topper Robert T | High efficiency water distillation apparatus using a heat pump system and process for use thereof |
| US5088291A (en) * | 1990-10-05 | 1992-02-18 | Squires Enterprises | Apparatus for passive refrigerant retrieval and storage |
| US5108475A (en) | 1991-01-28 | 1992-04-28 | Venturedyne, Ltd. | Solvent recovery system with means for reducing input energy |
| WO1997016689A1 (fr) * | 1995-10-31 | 1997-05-09 | Kajima Corporation | Appareil de sechage sous vide du type recompression de vapeur |
| DE19712325A1 (de) * | 1997-03-24 | 1998-10-15 | Wilhelm Holzapfel | Anlage zur Umwandlung thermischer Energie niedrigen Niveaus in mechanische Energie |
| DE19723566C1 (de) | 1997-06-05 | 1999-03-04 | Schulz & Partner Gmbh | Verfahren zum Vakuumverdampfen von einem mit einem Lösungsmittel versetzten Substrat sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| NO315214B1 (no) | 2001-04-03 | 2003-07-28 | Knutsen Oas Shipping As | Fremgangsmåte og anordning ved petroleumslasting. (Avdampingstank over dekkog kompressorer med trykklagertanker) |
| US6708510B2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-03-23 | Thermo King Corporation | Advanced refrigeration system |
| US20040007451A1 (en) | 2003-06-25 | 2004-01-15 | Northrup Lynn L. | Energy efficient evaporation system |
| EP1691038A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-08-16 | Hitachi, Ltd. | Heat energy supply system and method, and reconstruction method of the system |
| JP5151014B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2013-02-27 | 株式会社日立製作所 | ヒートポンプ装置及びヒートポンプの運転方法 |
| DE102007005930A1 (de) * | 2007-02-06 | 2008-08-07 | Efficient Energy Gmbh | Wärmepuppe, Kleinkraftwerk und Verfahren zum Pumpen von Wärme |
-
2008
- 2008-09-02 NO NO20083783A patent/NO330757B1/no unknown
-
2009
- 2009-08-31 BR BRPI0913142-6A patent/BRPI0913142B1/pt active IP Right Grant
- 2009-08-31 EP EP09811751.8A patent/EP2323743B1/en active Active
- 2009-08-31 CA CA2733171A patent/CA2733171C/en active Active
- 2009-08-31 WO PCT/NO2009/000305 patent/WO2010027268A1/en active Application Filing
- 2009-08-31 US US13/057,036 patent/US9345986B2/en active Active
- 2009-08-31 AU AU2009288953A patent/AU2009288953B2/en active Active
- 2009-08-31 NZ NZ592018A patent/NZ592018A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0913142A2 (pt) | 2016-01-05 |
| EP2323743B1 (en) | 2019-06-26 |
| WO2010027268A1 (en) | 2010-03-11 |
| AU2009288953B2 (en) | 2013-06-13 |
| US20110132740A1 (en) | 2011-06-09 |
| EP2323743A1 (en) | 2011-05-25 |
| NO20083783L (no) | 2010-03-03 |
| CA2733171A1 (en) | 2010-03-11 |
| CA2733171C (en) | 2016-04-19 |
| EP2323743A4 (en) | 2012-09-05 |
| BRPI0913142B1 (pt) | 2019-04-24 |
| AU2009288953A1 (en) | 2010-03-11 |
| US9345986B2 (en) | 2016-05-24 |
| NZ592018A (en) | 2013-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO330757B1 (no) | Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe | |
| NO881503L (no) | Arbeidssyklus for en substansblanding. | |
| NO328571B1 (no) | Fremgangsmate ved avvanning av en blanding av overveiende etanol og vann | |
| RU2010112391A (ru) | Способ и устройство для преобразования тепловой энергии низкотемпературного источника тепла в механическую энергию | |
| JPWO2010026953A1 (ja) | エネルギー効率の高い蒸留水及び／又は濃縮水の製造方法と装置 | |
| CA2374115A1 (en) | Energy efficient method and apparatus for stimulating heavy oil production | |
| KR102422412B1 (ko) | 고효율 저온 농축장치 | |
| NO20120734A1 (no) | Varmepumpeanlegg | |
| US10022646B1 (en) | Solar cooling and water salination system | |
| CN212198569U (zh) | 一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置 | |
| CN102992422B (zh) | 一种间歇式小温差热泵低温海水淡化系统和方法 | |
| CN215841643U (zh) | 低温真空蒸发设备 | |
| CN215842039U (zh) | 低温真空滤油器 | |
| CN111252834A (zh) | 一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法 | |
| WO2011048650A1 (ja) | 蒸留装置及び発電装置 | |
| NO20101319A1 (no) | Metode for redusering av energiforbruket til destillering med hjelp av varmepumpe ved helt eller delvis a utnytte kondenseringsvarmen til a drive en Varmgassmotor/Sterlingmotor | |
| JP4231794B2 (ja) | 油水分離装置 | |
| CN202924775U (zh) | 一种间歇式小温差热泵低温海水淡化系统 | |
| US11719133B1 (en) | Accumulating and storing energy in separated mixed refrigerants for conversion to electrical or mechanical power | |
| US20220015405A1 (en) | Condensation system and method | |
| WO2024048725A1 (ja) | 蒸留方法 | |
| JP2019000807A (ja) | 化学プラント、及び液体材料の蒸留方法 | |
| CN116928906A (zh) | 一种热泵多次全热回收蒸发机组 | |
| JP2756180B2 (ja) | 低温液化ガスの気化装置 | |
| JP2001009244A (ja) | ブライン濃縮方法とその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: LARS HARALD HEGGEN, NO |