WO1996023732A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von süsswasser aus meerwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Süsswasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer vorhandenen Temperaturdifferenz zwischen warmem Meerwasser und kaltem Meerwasser. Das warme Meerwasser wird durch Unterdruck entgast (5) und das entgaste warme Meerwasser in einen Verdampfungsbereich (13) geleitet. In diesem wird es durch Unterdruck und durch Erwärmung mit wärmerem Wasser verdampft und der entstehende Dampf in einem durch kälteres Wasser gekühlten Kondensationsbereich (14) kondensiert. Zur Unterstützung der Verdampfung werden warmes und kaltes Wasser in den Verdampfungsbereich und den Kondensationsbereich gepumpt, wobei Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit geregelt werden. Durch die Verwendung von geregelten Pumpen (19, 20) ist es möglich, im Verdampfungsbereich und Kondensationsbereich nahezu konstante Temperaturen zu halten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer Temperatur¬ differenz zwischen warmem Wasser und kaltem Wasser, bei dem das Meerwasser durch Unterdruck entgast wird, das entgaste Meerwasser in einen Verdampfungsbereich geleitet wird, in dem es durch Unterdruck und durch Erwärmung verdampft und der entstehende Dampf in einem gekühlten Kondensationsbe¬ reich kondensiert.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ge¬ winnung von Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz zwischen warmem Wasser und kaltem Was¬ ser zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen Entgaser zur Erzeugung eines aus entgastem Meerwasser bestehenden Substrats, einen Verdampfungsbereich zur Ver¬ dampfung des Substrats und einen Kondensationsbereich zur Kondensation des verdampften Substrats aufweist.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus der EP 0 487 813 Bl bekannt. In dieser Druck¬ schrift wird eine im Meer verankerte Vorrichtung zur Gewin¬ nung von Süßwasser aus Meerwasser beschrieben. In dieser Vorrichtung wird zunächst in einem diskontinuierlichen Ver¬ fahrensschritt Meerwasser entlüftet, um ein Substrat zu ge¬ winnen, das anschließend verdampft wird und in einem mehre¬ re hundert Meter langen Tauchrohr kondensiert. Durch die Größe der Vorrichtung wird sichergestellt, daß sich der obere Bereich in warmem Oberflächenwasser und der untere Bereich in kaltem tiefem Wasser befindet. Eine solche An¬ ordnung ist unter den Gesichtspunkten der Konstruktion und der Stabilität wegen ihren großen Abmessungen als problema¬ tisch anzusehen.

Eine weitere Süßwassergewinnungsanlage ist aus US 3,783,108 bekannt. Die hier beschriebene Anlage weist über der Was¬ seroberfläche angeordnete Verdampfungsbereiche und Konden- sationsbereiche auf, denen kaltes und warmes Seewasser aus den entsprechenden Tiefen über Leitungen zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 zu schaffen, welches bzw. welche bei möglichst einfachem Auf¬ bau eine besonders hohe Leistungsfähigkeit unter verschie¬ denen Einsatzbedingungen gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art warmes Wasser zur Unterstützung der Verdampfung in den Verdampfungsbereich und kaltes Wasser zur Kühlung in den Kondensationsbereich gepumpt werden, wobei der Durchfluß von warmem Wasser im Verdampfungsbereich und von kaltem Wasser im Kondensations¬ bereich so geregelt werden, daß im Verdampfungsbereich und im Kondensationsbereich jeweils eine nahezu konstante Tem¬ peratur gehalten wird.

Zur vorrichtungsmäßigen Lösung der Aufgabe enthält eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im Verdampfungsbe¬ reich horizontale Warmwasserrohre, im Kondensationsbereich vertikale Kaltwasserrohre und mindestens eine geregelte Pumpe zur Regelung des Durchflusses des warmen oder kalten Wassers in den Warm- oder Kaltwasserrohren.

Nach einem Grundgedanken der Erfindung kann eine sehr kom¬ pakte Vorrichtung in einer Wassertiefe von etwa 10 bis 20 m betrieben werden, bei welcher über Pumpen warmes Wasser aus dem Bereich der Oberfläche herangepumpt wird und kaltes Wasser über einen mehrere 100 langen Schlauch aus tiefe¬ ren und somit relativ kalten Bereichen heraufgepumpt wird. Dadurch stehen relativ kaltes und relativ warmes Wasser in der Vorrichtung zur Verfügung. Durch die Verwendung von ge¬ regelten Pumpen ist es erfindungsgemäß möglich, durch die Steuerung der Durchflüsse von warmem und kaltem Wasser in Verbindung mit einer sinnvollen Führung der Rohrleitung ei¬ ne nahezu konstante Temperatur im Verdampfungsbereich und im Kondensationsbereich zu gewährleisten und zu halten. Insbesondere werden Wassergeschwindigkeit und Wasser enge durch eine teilweise Wasserrückführung mit Hilfe der gere¬ gelten Punpe geregelt.

Bevorzugt wird die Temperaturdifferenz zwischen nahe an der Oberfläche angeordneten warmen und tieferliegenden kalten Wasserεchichten ausgenutzt, wobei das Verfahren in einer unter der Meeresoberfläche angeordneten Vorrichtung durch¬ geführt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, durch industrielle Abwärme oder von der Sonne erwärmtes Wasser zu verwenden und die gesamte Vorrichtung dazu an Land aufzu¬ stellen.

Vorteilhaft ist der kontinuierliche Betrieb des Verfahrens, der durch die Verwendung eines kontinuierlichen Entgasers, in den das Meerwasser eingesprüht wird, ermöglicht wird.

Bevorzugterweise wird in dem Verfahren ein Unterdruck oder ein Vakuum von 10 bis 30 hPa verwendet. Günstigerweise wird mehr warmes Wasser zur Heizung als kal¬ tes Wasser zur Kühlung in die Vorrichtung eingespeist, um das zu verdampfende Wasser soweit wie möglich zu erwärmen, um dadurch die Anforderungen an den Unterdruck so gering wie möglich zu halten und vor allem Kosten für die Her¬ anführung von kaltem Wasser zu sparen. So beträgt die Sie- o detemperatur von Wasser bei knapp 20 hPa knapp 20 C.

Daraus ergibt sich, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem warmen Wasser und der Siedetemperatur sehr viel gering¬ er sein wird, als die Temperaturdifferenz zwischen der Siedetemperatur und der Kaltwassertemperatur. Zur Kompensa¬ tion dieser Temperaturdifferenzen wird vorteilhafterweise eine größere Menge warmes Wasser als kaltes Wasser in die Vorrichtung geleitet.

Durch die Verwendung von erwärmtem Kühlwasser als Ausgangs¬ stoff bei dr.r Erzeugung des Substrats stellt man sicher, daß sauberes Tiefenwasser und nicht möglicherweise biolo¬ gisch kontaminiertes Oberflächenwasser als Ausgangsstoff für die Süßwassergewinnung verwendet wird. Dadurch wird insbe¬ sondere erreicht, daß praktisch kaum Fouling-Probleme auf¬ treten. Bevorzugt ist dabei die Verwendung des erwärmten Kühlwassers, weil dieses bei der Abkühlung des Kondensa¬ tionsbereichs entsteht und so vorteilhaft weiterverwendet werden kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird bei der Erzeugung des Substrats der Ausgangsstoff in einem Entgaser ver¬ sprüht. Dabei entweicht im Wasser gelöste Luft, und es wird einerseits der Wärmeübergang verbessert und anderer¬ seits Korrosion durch Sauerstoff und Kohlensäure vermieden. Vorteilhafterweise wird durch das Einbringen von Füll¬ körpern in den Verdampfungsbereich die Verweilzeit des Substrats in dem Verdampfungsbereich erhöht. So wird eine höhere Verdampfungsrate des Wassers erreicht und damit auch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erhöht. Vor allem wird einer Überhitzung des Substrats entgegengewirkt.

Durch die Trennung von Entgasungsraum und Verdampfungsraum und deren Ausbildung mit voneinander unabhängigen Vakuen wird ein kontinuierlicher Betrieb besonders vorteilhaft durchgeführt.

Bei der Ausbildung der Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser ist die integrierte Anordnung von Verdampfungsbe¬ reich und Kondensationsbereich in einem Aggregat vorteil¬ haft, da so eine kompakte Vorrichtung mit kurzem Dampfweg geschaffen werden kann. Diese benötigt eine Pumpe zum Hoch¬ pumpen von kaltem Wasser, um auf diese Weise über einen vertikal nach unten hängenden, meistens mehrere 100 m lan¬ gen Schlauch kaltes Wasser in die Vorrichtung hochpumpen zu können.

Die Vorrichtung ist bevorzugterweise mit einem vertikalen, dem Außendruck standhaltenden Außenrohr ausgestattet, in dem das Aggregat, der Entgaser und weitere wesentliche Ele¬ mente der Vorrichtung angeordnet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aggregat über ein axial angebrachtes, perforiertes Innenrohr evakuierbar, in dessen Mitte eine Süßwassersteigleitung angeordnet ist. In den Verdampfungsbereich sind erfindungsgemäß Warmwasser¬ rohre oder Heizrohre integriert, die das von der Oberfläche geförderte Wasser führen, während im Kondensationsbereich Kaltwasserrohre oder Kondensatorrohre angeordnet sind, die kaltes aus der Tiefe des Meeres stammendes Kühlwasser führen. Weiterhin befinden sich in der bevorzugten Aus¬ führungsform die Warmwasser- und die Kaltwasserrohre zwischen dem Außen- und dem Innenrohr, ein Tropfenabschei¬ der zwischen den Warmwasser- und den Kaltwasserrohren und Füllkörper zwischen dem Außenrohr und dem Tropfenabschei¬ der. Durch den Tropfenabscheider wird ein Übertreten von salzhaltigen Wassertropfen von dem Verdampfungsbereich in den Kondensationsbereich verhindert.

Erfindungsgemäß sind die Warmwasserrohre horizontal ange¬ ordnet, da auf diese Weise eine größere Zuverlässigkeit des Betriebs erreicht werden kann. Die Kaltwasserrohre sind vertikal angeordnet, um das daran kondensierende Wasser nach unten in einen Sammelbehälter ableiten zu können. Die Warmwasserrohre und die Kaltwasserrohre sind bevorzugt je¬ weils gegenläufig durchströmt, wodurch die Strömungsver¬ hältnisse in den Rohren unterstützt werden. Die Warmwasser¬ rohre werden bevorzugt horizontal spiralförmig angeordnet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Dosiervor¬ richtung zum Tropfen von Substrat auf die Warmwasserrohre oberhalb dieser Warmwasserrohre angeordnet. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Wassernachfluß in den Verdampfungs¬ bereich erreicht werden, der eine kontinuierliche Durchführung der Wassergewinnung sicherstellt. Ein zu star¬ kes Abkühlen des Verdampfungsbereiches kann durch eine Re¬ duktion des Tropfflusses auf die Warmwasserrohre vermieden werden.

Bevorzugterweise ist die Vorrichtung modular aufgebaut, da dadurch individuelle Anforderungen der Benutzer bezüglich der geforderten Leistung leicht erfüllt werden können. Vorteilhafterweise ist der Schlauch, der das kalte Wasser aus einer großen Tiefe zu der Vorrichtung leitet, wärmeiso¬ liert, damit sich das nach oben geführte Wasser nicht auf dem Weg dorthin erwärmt. Weiterhin ist es günstig, den Schlauch an seinem unteren Ende mit einem Gewicht zu verse¬ hen, um eine Vertikalausrichtung des Schlauches nach unten in den Kaltwasserbereich trotz der Strömungs-Reibungskräfte zu gewährleisten, die den Schlauch nach oben zu treiben versuchen.

Der Entgaser ist ebenfalls in dem vertikalen, dem Außen¬ druck standhaltenden Außenrohr untergebracht, und dem Ent¬ gaser ist eine Vakuumpumpe zugeordnet, die das Vakuum in diesem erzeugt. Der Vakuumpumpe sind eine Kühlfalle und ein Tropfabscheider vorgeschaltet. Die Kühlfalle verhindert, daß große Mengen Wasserdampf mit abgepumpt werden müssen. Ferner ist dem Entgaser ein Wärmetauscher zugeordnet, der das zu versprühende Gemisch aus Substrat und erwärmtem Kühlwasser erwärmt, bevor es wiederum versprüht wird und danach in einem Kreislauf zu einem Teil zu der Dosiervor¬ richtung gelangt und zum anderen Teil wieder in den Wärme¬ tauscher. Auch das Substrat wird vor seinem Eintritt in die Dosiervorrichtung durch den Wärmetauscher geleitet und erwärmt. Durch diesen vielfachen Durchlauf durch den Wärme¬ tauscher wird eine besonders gute Ausnutzung der Wärmeener¬ gie der v/ärmeren Meerwasserschichten gewährleistet.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Wärmeenergie zur Verdampfung des Wassers und die zur Ab¬ kühlung und Kondensation benötigte Energie aus dem Meer stammen und keine aktive Heizung benötigt wird. In einer alternativen Ausbildung der Vorrichtung werden der Verdampfungsbereich und der Kondensationsbereich räumlich voneinander getrennt und die beiden Bereiche über eine Wär¬ mepumpe miteinander verbunden. Durch die Wirkung der Wärme¬ pumpe wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Ver¬ dampfungsbereich und dem Kondensationsbereich künstlich vergrößert und die Leistung des Aggregats auf diese Weise erhöht. Bevorzugt wird anstelle der Wärmepumpe ein Turbo¬ generator zur Gewinnung von elektrischem Strom verwendet.

Durch die Erfindung wird der Stand der Technik dahingehend weiterentwickelt, daß die Leistungsfähigkeit erhöht, Ver¬ einfachungen erzielt und zugleich die Einsatzmöglichkeiten erweitert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellen, weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der gesamten Vorrichtung;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 3 durch ein Aggregat der Vorrichtung;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 2; und

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Vertikal¬ schnitt, der dem der Figur 3 entspricht.

In Fig. 1 ist zunächst eine schematische Gesamtdarstellung der Vorrichtung dargestellt, die in etwa 10 bis 20 m Mee¬ restiefe betrieben wird. Wesentliche Elemente dieser Vor¬ richtung sind ein Entgaser 5 und ein Aggregat 11 und ein unterhalb der eigentlichen Vorrichtung angebrachter mehrere 100 m langer vertikaler Schlauch 21. Der Schlauch 21 ist an seinem unteren Ende mit einem Gewicht 46 versehen, der ihn in den tiefen Kaltwasserbereichen hält. Die Vorrichtung ist unter Wasser zwischen einer Meeresoberfläche 1 und einem Meeresboden 2 mit Hilfe eines Ankers 3 und eines Ankerseils 4 angebracht. Sie weist den Entgaser 5, der einen Ersten Tropfenabscheider 6 aufweist und von einer Vakuumpumpe 7 evakuiert wird (Vakuum 8), eine Dosiervorrichtung 9 für ein herzustellendes Substrat 10, ein Aggregat 11 mit einem Zweiten Tropfenabscheider 12, Warmwasserrohre 13, Kaltwas¬ serrohre 14, und einen Auffangbehälter 15 für Sole und ei¬ nen Auffangbehälter 16 für Süßwasser auf. Das Aggregat 11 wird von einer Vakuumpumpe 17 evakuiert (Vakuum 18). Der Warmwasserdurchlauf wird von einer Warmwasserpumpe 19, der Kaltwasserdurchlauf von einer Kaltwasserpumpe 20 bewirkt, wobei das Kaltwasser über den Schlauch 21 herangeführt wird. Warmes und kaltes Wasser werden im wesentlichen zum Verdampfen und anschließendem Kondensieren des Substrats benötigt, aus dem das Süßwasser erzeugt wird. Die Warmwas¬ serrohre 13, die man auch als Verdampferrohre oder Heizroh¬ re bezeichnen kann, sind ein wesentlicher Bestandteil des Verdampfungsbereichs. Demgegenüber sind die Kaltwasserrohre 14, die auch als Kondensatorrohre oder Kühlrohre bezeichnet werden, ein wesentlicher Bestandteil des Kondensationsbe¬ reichs. Es ist jeweils eine Vielzahl von Warmwasser- 13 und Kaltwaεserrohren 14 vorgesehen, von denen die Kaltwasser¬ rohre 14 in der Form eines Rohrbündels in der Vorrichtung installiert sind. Bei der Süßwassergewinnung aus dem salz¬ haltigen Meerwasser bleibt als Rückstand eine stark salz¬ haltige Flüssigkeit zurück, die als Sole bezeichnet wird und im Auffangbehälter 15 gesammelt wird. Mit Hilfe einer Soleförderpumpe 22 wird die Sole entfernt und ins Meer ge¬ pumpt. Eine Süßwasserpumpe 23 pumpt das im Auffangbehälter 16 gesammelte Süßwasser ab und führt es zur Meeres- Oberfläche 1, wobei die zugehörige Leitung an einem Schwim¬ mer 28 angebracht ist. Über eine Leitung 24 wird dem Entga¬ ser 5 erwärmtes Kühlwasser zugeführt, das während des Kon¬ densationsprozesses erwärmt worden ist und welches in einem Wärmetauscher 25 durch warmes Meerwasser weiter aufgewärmt wird. Dieses erwärmte Kühlwasser wird im Entgaser 5 durch Versprühen und durch das dort herrschende Vakuum 8 entgast und bildet dann das Substrat 10. Eine Erste Substratpumpe 26 dosiert die Beaufschlagung der Warmwasserrohre 13 mit dem Substrat 10. Dabei wird Substrat auf die Warmwasser¬ rohre getropft und verdampft. Eine Zweite Substratpumpe 27 bewirkt einen mehrfachen Umlauf des Substrats 10 durch den Entgaser 5, um so eine weitestgehende Entgasung des Substrats sicherzustellen. Die von den Vakuumpumpen 7 und 17 abgepumpten Gase und das von der Süßwasserförderpumpe 23 abgepumpte Süßwasser werden zur Meeresoberfläche 1 geführt. Die zugehörigen Leitungen werden am Schwimmer 28 befestigt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 3, der durch das Aggregat 11 der Vorrichtung verläuft. Das Aggregat 11 ist in einem Außenrohr 29 untergebracht, in dem das Vakuum 18 erzeugt wird. Bei der Herstellung des Va¬ kuums 18 dient ein Innenrohr 30 dem Absaugen der im Aggre¬ gat 11 enthaltenen nicht kondensierten Stoffe. Die Warmwas¬ serrohre 13 sind horizontal spiralig, die Kaltwasserrohre 14 vertikal im Rohr 29 angeordnet. Bei der Verdampfung ver¬ hindert der Tropfenabscheider 12 das Übertreten von Salz¬ wassertropfen in Richtung auf die Kaltwasserrohre 14. Zwi¬ schen dem Tropfenabscheider 12 und dem Außenrohr 29 sind Füllkörper 39 angeordnet, auf die das Substrat herabtropfen kann und so länger im Verdampfungsbereich gehalten wird.

In Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 2 dargestellt. Man kann die Vorrichtung in fünf Stockwerke einteilen. Dies sind von oben nach unten: C : ein Dom 37 ,

D: im wesentlichen ein Entgaser 5,

E: im wesentlichen ein Aggregat 11, welches im zweiten Aus¬ führungsbeispiel in Fig. 4 aus einem Verdampfer 54 und einem Kondensator 55 besteht,

F: im wesentlichen ein Kaltwasserentlüfter 38, und

G: im wesentlichen ein Schlauch 21.

Dem Meer wird in einer Tiefe von mehreren 100 m bei einem Einlaß 45 kaltes Wasser entnommen und mit Hilfe der Kalt¬ wasserpumpe 20 über den Schlauch 21 in einen Kaltwasser¬ entlüfter 38 eingespeist. Außerdem ist ein Ausgang 43 vor¬ gesehen, über den die in der Luftkammer 31 des Kaltwasser¬ entlüfters 38 abgefangene Luft abgeführt wird. Das entlüftete kalte Wasser wird über die vertikal angeordneten Kaltwasserrohre 14 so im Gegenstrom geführt, daß die Kalt¬ wasserrohre 14 eine nahezu konstante Temperatur aufweisen. Die Temperaturkonstanz wird dadurch erreicht, daß der Kalt¬ wasserstrom mit Hilfe einer geregelten Pumpe 50 teilweise zurückgeführt wird, wodurch die Durchlaufgeschwindigkeit des Kaltwassers sich in den Kaltwasserrohren 14 erhöht und bei einem Durchlauf eine nur geringe Erwärmung des Kaltwas¬ serstroms eintritt. Das nach mehreren Umläufen kontrolliert erwärmte Kaltwasser wird bei einem Auslaß 40 wieder an die Umgebung abgegeben. Warmes Meerwasser wird nahe der Meeres¬ oberfläche dem Meer entnommen und bei einem Einlaß 41 mit Hilfe der Warmwasserpumpe 19 in das Aggregat 11 einge¬ speist. Dort wird es durch die Warmwasserrohre 13 derart geführt, daß diese eine nahezu konstante Temperatur aufwei¬ sen. Die Temperaturkonstanz wird dadurch erreicht, daß die Abmessungen der Warmwasserrohre 13 so gewählt werden, daß bei einem einmaligen Durchlauf eine nur geringe Abkühlung des warmen Wassers eintritt. Das nur wenig abgekühlte warme Wasser wird an einem Auslaß 42 wieder an die Umgebung abge¬ geben. Die Vakuumpumpe 7 erzeugt im Entgaser 5 ein Vakuum 8. Das Vakuum 18 im Aggregat 11 wird mit Hilfe der Vakuum¬ pumpe 17 erzeugt, wobei die nicht kondensierten Stoffe über das perforierte Innenrohr 30 abgesaugt werden.

Das Substrat 10 wird gewonnen, indem mit Hilfe der Frisch¬ wasserpumpe 52 erwärmtes Kühlwasser durch die Leitung 24 über den Wärmetauscher 25 geführt wird. Anschließend wird es im Entgaser 5 verdüst, wobei gelöste Luft entweicht, die über den Tropfenabscheider 6 geführt und von der Vakuumpum¬ pe 7 abgepumpt wird. Zwischen dem Tropfenabscheider 6 und der Vakuumpumpe 7 ist eine Kühlfalle 32 angebracht, die mit kaltem Meerwasser gespeist wird und dieses nach Erwärmung über den Auslaß 40 wieder an die Umgebung abgibt. Die Kühlfalle 32 wird durch die bei der adiabatischen Entspan¬ nung des Gases 47 entstehende Kälte zusätzlich gekühlt. Zur besseren Entlüftung des Substrats 10 wird dieses mit Hilfe der Pumpe 27 dem durch die Leitung 24 herangeführten er¬ wärmten Kühlwasser zugemengt und wiederholt durch den Entgaser 5 geführt und verdüst. Der Wärmetauscher 25 wird mit Hilfe der Pumpe 51 mit Warmwasser versorgt und gibt sein abgekühltes Warmwasser über den Auslaß 40 an die Umge¬ bung ab. Das fertige Substrat wird dann mit Hilfe der Sub¬ stratpumpe 26 über den Wärmetauscher 25 in die Dosiervor¬ richtung 9 gepumpt, von wo es durch Öffnungen in einem Bo¬ den 33 abtropft (Tropfen 34) und über eine Anzahl von spi¬ ralförmig angeordneten Warmwasserrohren geführt wird. Dabei verdampft ein Teil des Substrats 10. Der aufkonzentrierte Rest (Sole) wird in Form von Soletropfen 35 im Auffang¬ behälter 15 für Sole aufgefangen und mit der Pumpe 22 über den Auslaß 42 in die Umgebung entlassen. Die Warmwasser¬ rohre 13 sind mit Lamellen versehen, damit ein besserer Wärme-Übergang zum Substrat hin stattfindet. Die Kaltwas¬ serrohre sind profiliert, damit ein möglichst guter Wärme- Übergang zum Kühlwasser hin stattfindet und das Süßwasser außen schneller abläuft. Der über den Tropfenabscheider 12 austretende Dampf schlägt sich auf den Kaltwasserrohren 14 als Süßwasser nieder. Das Süßwasser fließt auf den vertikal nach unten führenden Kaltwasserrohren 14 ab und wird im Auffangbehälter 16 für Süßwasser aufgefangen und mit der Pumpe 23 nach oben gepumpt, wo es im oberen Bereich 44 ei¬ ner Süßwassersteigleitung 36 in einem Dom 37 zur Verfügung steht.

Das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ähnelt in vielen Punkten dem in Figur 3 beschriebenen. Im Unterschied dazu ist das Aggregat 11 in einen Verdampfer 54 und einen Kondensator 55 aufgespalten. Zwischen Verdampfer 54 und Kondensator 55 ist eine Wärmepumpe 53 angeordnet. Durch die Wirkung der Wärmepumpe 53 entsteht ein höheres Vakuum im Verdampfer und ein niedrigeres Vakuum im Konden¬ sator. Zur Gewinnung von elektrischem Strom kann anstelle der Wärmepumpe 53 ein Turbogenerator eingesetzt werden, der von dem Dampfstrom zwischen dem Verdampfer 54 und dem Kon¬ densator 55 angetrieben wird. Steht industrielle Abwärme zur Erzeugung von warmem Wasser zur Verfügung, oder wird Wärme von der Sonne verwendet, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an Land verwendet werden. Dabei entfallen Teile wie Anker 3, Schwimmer 28 und Höhenregelung 48. In einem solchen Fall ist das Heizwasser wertvoller als das Kühlwasser. Daher wird bei dem Verfahren der Warmwasser¬ strom mit Hilfe einer geregelten Pumpe 49 teilweise zurückgeführt und die Abmessungen der Kaltwasserrohre 14 werden so gewählt, daß beim Durchlauf eine nur geringe Erwärmung des Kaltwasserstromes eintritt. Dadurch wird we¬ niger Heizwasser als Kühlwasser verbraucht.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz zwischen warmem Wasser und kaltem Wasser, bei dem das Meer¬ wasser durch Unterdruck entgast wird, das entgaste Meerwasser in einen Verdampfungsbereich geleitet wird, in dem es durch Unterdruck und durch Erwärmung verdampft und der entstehende Dampf in einem gekühl¬ ten Kondensationsbereich kondensiert, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß warmes Wasser zur Unterstützung der Verdampfung in den Verdampfungsbereich und kaltes Wasser zur Kühlung in den Kondensationsbereich gepumpt werden, wobei der Durchfluß von warmem Wasser im Verdampfungsbereich und von kaltem Wasser im Kondensationsbereich so geregelt werden, daß im Verdampfungs- und im Kondensationsbe¬ reich jeweils eine nahezu konstante Temperatur gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren kontinuierlich betrieben wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Unterdruck von 10 bis 100 hPa eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß unterschiedliche Mengen von warmem Wasser zur Hei¬ zung und kaltem Wasser zur Kühlung eingespeist werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das entgaste Meerwasser vom Heiz- und Kühlwasser getrennt geführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Ausgangsstoff bei der Erzeugung des entgasten Meerwassers erwärmtes Tiefenwasser verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei der Erzeugung des entgasten Meerwassers die Entgasung durch Versprühen des Ausgangsstoffes un¬ terstützt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß durch Einbringen von Füllkörpern die Verweilzeit des entgasten Meerwassers im Verdampfungsbereich erhöht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Entgasung in einem Entgasungsraum und die Verdampfung in einem Verdampfungsraum stattfinden, deren Vakuen unabhängig voneinander gehalten werden.

10. Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz zwischen war¬ mem Wasser und kaltem Wasser zur Durchführung des Ver¬ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vor¬ richtung einen Entgaser ( 5 ) zur Erzeugung eines aus entgastem Meerwasser bestehenden Substrats (10), einen Verdampfungsbereich zur Verdampfung des Substrats und einen Kondensationsbereich zur Kondensation des ver¬ dampften Substrats aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verdampfungsbereich horizontale Warmwasserrohre

(13) enthält, daß der Kondensationsbereich vertikale Kaltwasserrohre

( 14 ) enthält und daß mindestens eine geregelte Pumpe (20, 50) zur Rege¬ lung des Durchflusses des Warm- oder Kaltwassers in den Warmwasserrohren ( 13 ) oder den Kaltwasserrohren (14) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verdampfungsbereich und der Kondensationsbe¬ reich in einem Aggregat (11) integriert sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die vertikalen Kaltwasserrohre (14) des Kondensa¬ tionsbereichs über eine geregelte Pumpe (20) mit einem nach unten gerichteten, im Bereich kalten Tiefenwassers endenden Schlauch (21) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Aggregat (11) in einem vertikalen, dem Außen¬ druck standhaltenden Außenrohr (29) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Aggregat (11) über ein axial angebrachtes, per¬ foriertes Innenrohr (30) evakuierbar ist, in dessen Mitte eine Süßwassersteigleitung (36) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Warmwasserrohre (13) und die Kaltwasserrohre (14) zwischen dem Außenrohr (29) und dem Innenrohr (30) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Warmwasserrohren (13) und den Kaltwasεerrohren (14) ein Tropfenabscheider (12) angebracht ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Aggregat (11) zwischen dem Außenrohr (29) und dem Tropfenabscheider (12) Füllkörper (39) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Warmwasserrohre (13) spiralförmig angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Warmwasserrohre (13) und die Kaltwasserrohre (14) gegenläufig durchströmt sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Dosiervorrichtung (9 ) zum Tropfen von Substrat (10) auf die Warmwasserrohre (13) oberhalb dieser Warmwasserrohre (13) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schlauch (21) wärmeisoliert ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch g e k e n n z ei c h n e t, daß der Schlauch (21) an seinem unteren Ende mit einem Gewicht (46) versehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Entgaser (5) in einem vertikalen, dem Außendruck standhaltenden Außenrohr (29) untergebracht ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Entgaser (5) eine Vakuumpumpe (7) und dem Verdampfungsbereich eine davon unabhängige weitere Vakuumpumpe (17) zugeordnet sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Entgaεer (5) mit einem Wärmetauscher (25) ausgestattet ist, über den das zu versprühende Gemisch aus Substrat und erwärmtem Kühlwasser sowie das Sub¬ strat vor seinem Eintritt in die Dosiervorrichtung ( 9 ) laufen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Entgaser ( 5 ) mit einem Tropfenabscheider ( 6 ) ausgestattet und zwischen dem Tropfenabscheider (6) und der Vakuumpumpe (7) eine Kühlfalle (32) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Verdampfer (54) und Kondensator (55) voneinander getrennt ausgebildet und über eine Wärmepumpe ( 53 ) mit¬ einander verbunden sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Verdampfer (54) und Kondensator (55) voneinander getrennt ausgebildet und über einen Turbogenerator mit¬ einander verbunden sind.