DE1519664C3 - Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung und Mischkondensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung und Mischkondensation und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung des Hauptpatents bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser
durch mehrstufige Entspannungsverdampfung und Mischkondensation, bei dem Meerwasser bis nahe
unter seinen Siedepunkt erhitzt, in eine erste Entspannungskammer eingeführt, in dieser teilweise verdampft,
der verdampfte Teil in eine im Dampfraum mit der ersten Entspannungskammer verbundene erste Kondensationskammer
geleitet und dort durch direkte Beruhrung mit dem darin befindlichen kühleren Kondensat
aus darüberliegenden Stufen kondensiert wird, worauf der nicht verdampfte Teil in einer zweiten höher gele-664
genen Entspannungskammer weiter entspannt und dabei entstehender Wasserdampf einer zweiten Kondensationskammer,
die mit der zweiten Entspannungskammer im Dampfraum verbunden ist, zugeführt wird, und
so weiter in einer dritten und weiteren Stufen. Aufgabe der Erfindung des Hauptpatents ist es, ein solches Emspannungsverdampfungsverfahren
so zu veroessern. daß Hilfsraaschinen, insbesondere Pumpen, zum Transport
der Lösung von einer Stufe zur nächstem eingespart werden können, um so Anlagekosten zu sparen
und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erhöhen. Darüber hinaus soll eine besonders hohe Betriebssicherheit
erreicht werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung des Hauptpatents bei einem gattungsgemäßen Verfahren
gelöst durch die Einstellung der abnehmenden Dampfdrücke in den einzdaen jeweils höher gelegenen Stufen
durch die Verbindung der Verdampfungskammern unter sich und auch der Kondensationskammern unter
sich nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, so daß die unterschiedlichen Dampfdrücke von der
obersten kältesten bis zur untersten heißesten Stufe durch den von oben nach unten ansteigenden statischen
Flüssigkeitsdruck aufgenommen werden.
Der Hauptvorteil des Verfahrens nach dem Hauptpatent gegenüber dem bisher bekannten Spannungsverdam^fungsverfahren
besteht darin, daß die statische Flüssigkeitssäule für den Ausgleich der Dampfdrücke in
den einzelnen Verdampfungs- und Kondensationsstufen erfolgt und somit die Betriebssicherheit und die
Wirtschaftlichkeit nachteilig beeinflussende Förderungseinrichtungen wie Pumpen vermieden werden
können.
Die Erzielung möglichst großer Stufenzahlen ist vorteilhaft,
da der Wärmeverbrauch eines Entspannungsverdampfers mit steigender Stufenzahl abnimmt
Die Zahl der Stufen in e.ner Verdampfereinheit kann bei einem Verfahren gemäß der Erfindung des Hauptpatents
auf Grund des oben angeführten Hauptvortails zwar erheblich gesteigert werden, sie ist jedoch dadurch
begrenzt daß die Flüssigkeitshöhe auf der Verdampferseite in der untersten und auf der Kondensatorseite
in der obersten Stufe bei großen Stufenzahlen so groß wird, daß sich die Wärmeabgabe und -aufnahme
verschlechtern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil des Gegenstandes des Hauptpatents zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung der vorliegenden Patentanmeldung vorgeschlagen,
daß die Flüssigkeitsschichthöhen in allen Stufen der Verdampfer- und der Kondensatorseite des Verdampfers
annähernd gleich niedrig gehalten werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 die Verdampfer- und Kondensatorseite des Verdampfers im Längsschnitt nach der Linie l-l in
F i g. 2.
F i g. 2 einen Querschnitt des Verdampfers nach der Linie !1-Il in Fig. 1,
Fig.3 und 4 Längsschnitte nach d?n Linien IH-IIl
und IV-IV in F i g. 5 durch die Verdampferseile und Kondensatorseite eines Verdampfers in abgeiinderter
Ausführung,
F i g. 5 einen Schnitt nach den Linien V-V in den F i g. 3 und 4,
F i g. 6 einen Mittellängsschnitt einer praktischen Ausführungsform des Verdampfers und
F i g. 7 eine perspektivische Darstellung einer Stufe des Verdampfers nach F i g. 6.
Die Flüssigkeitshöhen bleiben in allen Stufen annähernd gleich niedrig, wenn z. B. die Höhen der Bodenbleche
auf der Verdampfungs- und der Kondensationsseite entsprechend bemessen werden, was rechnerisch
ohne weiteres möglich ist
Der Verdampfer besteht nach den F i g. 1 und ? im wesentlichen aus zwei Behältern 6 und 7 mit Flüssigkeitsschächten
11 und 12, Bodenblechen 8 und 9 sowie Dampfräumen 13 und 14. Das Meerwasser ist mit 1 und
das Kondensat mit 2 bezeichnet Die Schachthöhen der Verdampferseite 17 sind um ein weniges kleiner (in der
Zeichnung nicht erkennbar) als die der Kondensatorseite 18. Somit liegen die zusammengehörigen Dampfräume
13 und 14, bis auf einen, auf unterschiedlichen Höben und müssen deshalb durch Dampfleitungen 26
untereinander verbunden werden. Die Bodenbleche 8 und 9 sind zweckmäßig in Strömungsrichtung leicht abwärts
geneigt, damit die Flüssigkeitshöhen 15 und 16 nicht nur in allen Stufen annähernd gleich niedrig bleiben,
sondern auch längs des Strömungsweges innerhalb einer Stufe. Die Schachthöhen der Verdampferseite 17
müssen somit um den Betrag des Höhenverlustes durch Flüssigkeitsreibung in den Schächten 11 und 12 sowie
um die Fallhöhen 19 und 20 infolge Blechneigung kleiner sein als die Schachthöhen der Kondensatorseite 18.
Das Gleichhalten der Flüssigkeitshöhen kann auch dadurch bewirkt werden, daß man die Dichte des
Meerwassers verringert und/oder die Dichte des Kondensats erhöht.
Man verringert z. B., wie bei dem Verdampfer nach
den F i g. 3, 4 und 5 angegeben, die Dichte des Meerwassers im Verdampferschacht 11 dadurch, daß Kondensat
in den Schacht eingeblasen wird. Die Wirkung ist im Prinzip die der Mammutpumpe und reicht aus,
um den Höhenverlust durch Flüssigkeitsreibung in den Schächten 11 und 12 sowie die Fallhöhen 19 und 20
infolge Blechneigung zu überwinden. Zweckmäßig kann dazu Dampf aus den Dampfräumen 13 und 14
entnommen werden, die an den Schacht 11 angrenzen. Da im Schacht oberhalb des Flüssigkeitsniveaus des
D impfraumes 13 ein geringerer Druck herrscht als im
Dampfraum selbst, kann der Dampf, wie im Ausführungsbeispiel
angegeben, durch öffnungen 27 zugeführt werden. In dem in einem Behälter 6 untergebrachten
Verdampfer nach den F i g. 3 bis 5 sind die Bodenbleche 8 und 9 einer Stufe auf gleicher Höhe angeordnet
und die Dampfräume 13 und 14 lediglich durch die Zwischenwand 10 voneinander getrennt und
über die Dampfdurchtrittsöffnungen 28 miteinander verbunden.
Eine andere Möglichkeit um diese einfache Stufen-
S forni beizubehalten, besteht darin, die Dichte des Kondensats
zu erhöhen, anstatt die Dichte des Meerwassers zu vermindern, wie soeben beschrieben. Das geschieht
zweckmäßig dadurch, daß zur Kondensation der aus dem Dampf raum 13 herrührenden Dämpfe
nicht das Kondensat selbst verwendet wird, sondern eine mit diesem nicht mischbare Flüssigkeit von höherem
spezifischem Gewicht als das der Lösung. Der von dieser Flüssigkeit auf ihrem Weg durch den Verdampfer
kondensierte Dampf wird nach Rückkühlung in
einem Wärmeaustauscher abgetrennt und die Flüssigkeit auf der Kondensatorseite dem Apparat wieder zugeführt
Ein Ausführungsbeispiel für diese Prozeßführung würde bis auf die öffnungen 27 der Darstellung in
den F i g. 3.4 und 5 gleichen.
Die F i g. 6 zeigt als Mitteilängsschnitt eine praktische
Ausführungsform des Beispiels nach den F i g. 3,4 und 5. Dabei sind, wie aus der perspektivischen Darstellung
gemäß F i g. 7 ersichtlich, die einzelnen Stufen als kreisförmige Blech- oder auch Kunststoffwannen aus-
geführt mit konzentrischen Bodenblechen für das Meerwasser und das Kondensat bzw. die unmischbare
Flüssigkeit. Das Bodenblech 8 für das Meerwasser 1 ist das äußere. Es ist vom Bodenblech 9 für das Kondensat
2 durch eine ebenfalls konzentrisch verlaufende Trennwand 10 abgeschlossen. Die kreisförmigen Wannen
sind so geformt daß das Meerwasser 1 und das Kondensat 2 sowohl in tangentialer Strömungsrichtung als
auch zwecks Ausgleich der Fliehkräfte in radialer Richtung zur Wannenmitte stets ein gleichbleibendes Gefäl-Ie
vorfinden.
Die Flüssigkeitsschächte 11 bzw. 12 für Meerwasser 1 bzw. Kondensat 2 haben rundherum eigene Wandungen
und sind an ihrem oberen Ende mit den Wannen fest verbunden. Am unteren Ende ragen sie in Vertiefungen
29 der Wannen hinein, um somit ein Abreißen der Flüssigkeitssäule zu verhindern.
Die Vorteile dieser konstruktiven Ausführung liegen vor allem in der Verwendung der für alle Stufen gleichbleibenden
Bodenwannen, die somit in Serienfertigung leicht aus Blech oder Kunststoff gepreßt bzw. gegossen
werden können. Ferner ist ein Vorteil, daß als Behälterwand ein rohrförmiger Mantel ebenfalls entweder aus
Blech oder aus Kunststoff verwendet werden kann.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspanoungsver- s
dämpfung und Mischkondensation, bei dem Meerwasser bis nahe unter seinen Siedepunkt erhitzt in
eine erste Entspannungskammer eingeführt in dieser teilweise verdampft, der verdampfte Teil in eine
im Dampfraum mit der ersten Entspannungskam-Bier verbundene erste Kondensationskammer geleitet
und dort durch djrekte Berührung mit dem darin befindlichen kühleren Kondensat aus darüberliegenden
Stufen kondensiert wird, worauf der nicht verdampfte Teil in einer zweiten höher gelegenen
Entspannungskammer weiter entspannt und dabei entstehender Wasserdampf einer zweiten Kondensaüonskammer,
die mit der zweiten Entspannungskanamer im Dampfraum verbunden ist, zugeführt
wird, und so weiter in einer dritten und weiteren Stufen, wobei sich die abnehmenden Dampfdrücke
in den einzelnen, jeweils höher gelegenen Stufen durch die Verbindung der Verdampfungskammern
unter sich und auch der Kondensationskammern unter sich nach dem Prinzip der kommunizierenden
Röhren einstellen, so daß die unterschiedlichen Dampfdrücke von der obersten kältesten bis zur untersten
heißesten Stufe durch den von oben nach unten ansteigenden statischen Flüssigkeitsdruck
aufgenommen werden, nach Hauptpatent 15 19 652.
dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsschichthöhen in allen Stufen der
Verdampfer- und der Kondensatorseite des Verdampfers annähernd gleich niedrig gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichte de? Meerwassers durch Einblasen von Kondensat verringert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Kondensats durch Zugäbe
einer damit nicht mischbaren Flüssigkeit von höherem spezifischem Gewicht erhöht wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schachthöhen (17) der Verdampferseite um den Betrag des Höhenverlustes durch Flüssigkeitsreibung
in den Schächten (U, 12) kleiner sind als die Schachthöhen (18) der Kondensatorseite.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bodenbleche (8, 9) in Strömungsrichtung leicht abwärts geneigt sind.
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