DE2340119A1

DE2340119A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von meerwasser durch erhitzen

Info

Publication number: DE2340119A1
Application number: DE19732340119
Authority: DE
Inventors: Hisanobu Tabata; Norimasa Tabata
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-10
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE2340119B2; FR2195593B1; GB1444242A; JPS4936576A; JPS5330673B2; FR2195593A1; US3923607A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K₇ ,Pengen Patentanwälte ■ Acsaa Düsseldorf 3D - Cecilienallee 7B ■ Telefon Az

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7. August 1973 28 700 K

Hisanobu Tabata, No. 968, Nou, Ohkoshi-machi, Sakaide-shi Kagawa-ken, Japan,

Norimasa Tabata, No«, 968, Nou, Ohkoshi-machi, Sakaide-shi Kagawa-ken, Japan

"Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Meerwasser

durch Erhitzen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorerhitzen von Meerwasser aus dem durch Verdampfen eine Salzlösung und Süßwasser gewonnen wird«,

Was die Gewinnung von Süßwasser durch Verdampfen von Meerwasser betrifft, so ergeben sich bislang noch Probleme im Hinblick auf die Verhinderung einer Kesselsteinbildung und auf Werkstoffe, die gegenüber Meerwasser korrosionsbeständig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich aus Meerwasser eine Salzlösung und Süßwasser ohne Kesselsteinbildung und Korrosionsgefahr herstellen lassen. Im Rahmen der Lösung dieser Aufgabe werden in Magnesiumhydroxyd in Form einer 2% bis 3% Aufschlämmung in Meerwasser oder in Süßwasser durch Reaktion von Bitterlauge, die als Nebenprodukt bei der Herstellung von Kochsalz anfällt, mit ungelöschtem, gebranntem Kalk Verbrennungsabgase eingeleitet und dadurch das

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Molverhältnis C0₂/Mg0 auf 0.3 bis 1.2 eingestellt. Die Aufschlämmung wird dem Meerwasser in einer Menge zugesetzt, daß das Verhältnis des im Meerwasser enthaltenen Kalziums zum Kohlendioxyd bei 1 : 1 bis 1:2, vorzugsweise bei 1 : 1 bis 1 : 1.2 liegt. Das Gemisch wird dann zum Umsetzen des gelösten Kalziums in Kalziumkarbonat und Entfernen des ausgefällten Kalziumkarbonates auf eine Temperatur von 50 bis 65° C gebracht, wobei der Anteil des ausgefällten Kalziums 90% bis 99% ausmacht. Danach wird die Lösung verdampft.

Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß das zu verarbeitende Meerwasser durch den Wärmerückgewinnungsteil einer Stoßverdampferanlage geführt und dann im Wärmeaustausch mit dem Kondensat eines zur Stoßverdampferanlage gehörenden Wärmeaustauschers auf eine Temperatur von rund 50° C bis 65° C gebracht wird. In einem Kalziumentfernungstank wird das Kalzium in einer Menge von 90 bis 99% aus dem Meerwasser entfernt und der pH-Wert auf 5oO bis 5o5 eingestellt und das Meerwasser entgast sowie einem Verdampfer der Stoßverdampferanlage zugeführt. Um den möglichen Energieverlust in der Stoßverdampferanlage zu verringern, sollte das entgaste Meerwasser eine Temperatur haben, die der Temperatur des aus dem Wärmerückgewinnungsteil der Stoßverdampferanlage austretenden Wassers möglichst angenähert ist. Aus diesem Grunde und zur Vermeidung einer Kesselsteinbildung oder einer mechanischen Erosion in den Rohren_} sollte die Strömungsgeschwindigkeit in den Rohren 1 bis 3 m/sek, vorzugsweise 2 m/sek betragen,, Weiterhin sollten die zu dem Wärmerückgewinnungsteil gehörenden Rohrleitungen entsprechend den Mengen des zirkulierenden und des vorgewärmten Meerwassers in zwei Gruppen unterteilt sein. Das Meerwasser sollte den Wärmerückgewinnungsteil bei einer Temperatur von 40 bis 55° C verlassen, wobei diese Temperatur aufgrund der Annahme abge-

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schätzt wurde, daß die Temperaturverteilung über die Anzahl der Stufen zwischen der höchsten Temperatur, des nach einer Dampfbeheizung im Wärmeaustauscher in die erste Stufe der Stoßdampferanlage eintretenden Meerwassers und der niedrigsten Temperatur der Salzlösung am Ausgang mit einem verminderten Druck von 40 Torr proportional verteilt ist. Weil aber nun die Auslaßtemperatur des Kalziumentfernungstanks bei 60 bis 65° C liegen muß, ist die Temperaturführung bei dem sodann folgenden Ausfällen, Filtrieren, pH-Wert-Einsteilen und Entgasen so zu steuern, daß das vorbehandelte Meerwasser die Entgasungsstufe mit einer Temperatur von 40 bis 55° C verläßt, d_oh. mit genau derselben Temperatur, mit der das Meerwasser aus dem Wärmerückgewinnungsteil austritt. Damit aber wird durch Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen dem Meerwasser aus dem Wärmerückgewinnungsteil, vor der Behandlung mit jener nach der Behandlung, wenn das Meerwasser nach dem Entgasen wieder in die Stoßverdampferanlage zurückgeführt wird, ein wirtschaftliches Verfahren ohne wesentlichen Energieverlust erreicht.

Nach dem Verlassen des Wärmerückgewinnungsteiles liegt die Temperatur des Meerwassers unter der für das Entfernen des Kalziums erforderlichen Temperatur Von 50 bis 65° C, Das Meerwasser muß deshalb vor der Weiterleitung in den Kalziumentfernungstank auf die erforderliche Reaktionstemperatur gebracht werden, wozu sich der Wärmeaustausch mit dem Kondensat des Wärmeaustauschers der Stoßverdampferanlage eignete Im Rahmen der Erfindung wird das aus dem Wärmerückgewinnungsteil mit einer Temperatur von 40 bis 55° C austretende Meerwasser im Wärmeaustausch mit dem Kondensat des zur Stoßverdampferanlage gehörenden Wärmeaustauschers auf eine Temperatur von 45° bis 60° C erwärmt» Für das Erwärmen des zugeführten Wassers kann mit jeder Heizvorrichtung gearbeitet werden, darunter auch

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Wärmetauscher Lind Einspritzanlagen.

Erfindungsgemäß sind die Rohrleitungen des Wärmerückgewinnungsteiles, in dem eine Temperatur von 40 bis 55° C herrscht, in zwei Gruppen unterteilt. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele solcher Rohrgruppen dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung,

Fig. 2 das Teil A der Vorrichtung nach Fig-, 1 und Fig., ~$ eine andere Ausführung des Teils A.

Da die Menge des zirkulierenden Wassers im Vergleich zum frischen Meerwasser fünf- bis zehnmal größer ist, läßt sich allein mit dem vorzuwärmenden Meerwasser ein Energieausgleich nicht erzielen» Dieser Energieausgleich könnte dadurch erreicht werden, daß die Rohrleitungen des Wärmerückgewinnungsteiles derart in zwei Gruppen unterteilt werden, daß die Anzahl der Rohre proportional den Mengen des zirkulierenden Wassers und des zu erwärmenden Wassers ist.

Weiterhin sollten die zirkulierende Salzlösung und das Meerwasser durch separate Rohrleitungen strömen, um ein Vermischen zu vermeiden.

Die Aufbereitung des Meerwassers erfolgt in einem Reaktionstank, in dem das Meerwasser bei einer Temperatur von 50 bis 65° C mit Magnesiumkarbonat zur Reaktion gebracht wird. Dazu gehört ein Reaktionsgefäß für Bitterlauge und ungelöschten, gebrannten Kalk, ein Reaktionsgefäß zum Herstellen des Magnesiumkarbonates, in das ein Kohlendioxyd enthaltendes Abgas in die Aufschlämmung aus Magnesiumhydroxyd

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eingeleitet wird, eine Vorrichtung zum Entfernen der Reaktionsprodukte aus den Reaktionen des Magnesiumkarbonats sowie ein Abscheider zum Abscheiden von Staub und organischen Substanzen.

Das auf 40 bis 55° C erwärmte Meerwasser, aus dem 90% bis 99% des gelösten Kalziums entfernt sind, wird wieder bei einer Temperatur von etwa 70 bis 80° C dem letzten Teil des ersten Verdampfers zugeführt.

Fig. 1 zeigt eine dreiteilige Stoßverdampferanlage aus einem Verdampfer 15, einem Nachverdampfer 16 und einem Endverdampfer 4 mit insgesamt 40 Stufen zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser. Das Meerwasser wird in einer Menge von 200 t/h der letzten bzw. 40. Stufe des Wärmerückgewinnungsteils bei 1 zugeführt, während das erwärmte Meerwasser in der 37. Stufe bei 2 wieder abgezogen wirdο Nach der 37ο Stufe wird jedoch ein Teil des Meerwassers, d.h. 40 t/h abgezweigt und in die 36. Stufe bei 3 eingespeist. Das Rohrleitungssystem im Wärmerückgewinnungsteil, der den Stufen 36 bis 31 entspricht, ist in der in Fig. 2 dargestellten Weise in zwei Gruppen unterteilt, wobei das zirkulierende Meerwasser durch die beiden oberen Abschnitte a fließt und das vorgewärmte Meerwasser in einer Menge von 40 t/h durch den unteren Abschnitt b strömt. Somit ist das vorgewärmte Meerwasser beim Verlassen des Endverdampfers 4 bzw» vor dem Eintritt in den Kalziumentfernungstank 8 auf eine Temperatur von 50° C vorgeheizt. Vor dem Einleiten in den Kalziumentfernungstank 8 wird dieses Wasser noch in einem Heizer 5 im Wärmeaustausch mit dem Kondensat 7 eines Wärmeaustauschers 11 zum Beheizen des Stoßverdampfers auf eine Temperatur von 55° C aufgeheizt. Dabei handelt es sich um das Kondensat des für das Beheizen 6 verwendeten Dampfes. Der

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Kalziumentfernungstank 8 arbeitet optimal bei einer Temperatur von 50 bis 65° C, vorzugsweise aber bei einer Temperatur von 60° C. Um diesen Tank auf der erforderlichen Temperatur zu halten, kann zusätzlich Dampf zugeführt werden. Aus dem auf 60° C erwärmten Meerwasser werden unter der Einwirkung der Magnesiumkarbonataufschlämmung im Kalziumentfernungstank 90% bis 99% des gelösten Kalziums als Kalziumkarbonat entfernt. Danach wird das Wasser bei einem pH-Wert von 5.0 bis 5.5 entgast, woraufhin das vorgewärmte Meerwasser bei einer Temperatur von etwa 50° C der 14. Stufe 9 des ersten Verdampfers 15 zugeführt wird. Dieser Verdampfer 15 besteht aus 15 Stufen, in denen während der Zirkulation durch eine Umlaufpumpe 10 das Meerwasser zur Gewinnung des Süßwassers verdampft wird. Beim Verlassen der ersten Stufe des Wärmerückgewinnungsteiles aus der 11. bis 1. Stufe wird das Wasser in dem Heizer 11 auf 110° C erhitzt, dann in den Verdampfer eingeführt, um von dort während des Verdampf ens bis zur 15. Stufe zu fließen. Ein Teil des den Verdampfer 15 verlassenden zirkulierenden Meerwassers gelangt in einen Nachverdampfer 16 und fließt dort unter ständigem Verdampfen von der 16. Stufe bis zur 30. Stufe. Weiterhin wird das zirkulierende Meerwasser vermittels der am Nachverdampfer 16 befindlichen Pumpe 12 bis in die 26„ Stufe gefördert und passiert dabei den Wärmerückgewinnungsteil des Nachverdampfers 16, den Wärme aus tritt steil sowie die 15. bis 12. Stufe des Verdampfers 15 und wird schließlich wieder in den unteren Teil der zum Nachverdampfer 16 gehörenden 16. Stufe zurückgeführt. Ein Teil der den zweiten Nachverdampfer 16 verlassenden Salzlösung wird dem Endverdampfer 4 zugeführt und fließt dort durch den Wärmerückgewinnungsteil der 36« bis 31. Stufe, um von dort aus in den Wärmeaustrittsteil, durch die Stufen 30 bis 27 des Nachverdampfers 16 zu gelangen und schließlich in den unteren Teil der zum Endverdampfer 4 gehörenden 30 „

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Stufe zurückgeführt zu werden.

Die konzentrierte Salzlösung besitzt ein spezifisches Gewicht von -18⁰Be'und gelangt in den Salzlösungsbehälter 14 in einer Meiige von 6 kl/h„ Das Süßwasser wird in einer von 34 nr/h in dem Süßwasserbehälter 17 gesammelt.

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Claims

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Hdsanobu Tatiata, No. 968, Nou, Ohkoshi-machi, Sakaide-shi Kagawa-ken, Japan,

Norimasa Tabata, No_e 968, Nou, Ohkoshi-machi, Sakaide-shi Kagawa-ken« Japan

Patentansprüche:

Verfahren zum Aufbereiten von Meerwasser zum Herstellen von Salzlösung und Süßwasser durch Erhitzen in einem mehrstufigen Stoßverdampfer, dadurch gekennzeichnet , daß das vorgewärmte Meerwasser mit einer Temperatur von 40 bis 55 C der im Wärmeaustausch mit dem Kondensat des zum Beheizen des Verdampfers erforderlichen Dampfes auf eine Temperatur von 50° C bis 65° C gebracht und in einem Kalziumentfernungstank 90 bis 99% des Kalziums entfernt werden, das auf einen pH-Wert von 5.0 bis 5.5 eingestellte Meerwasser entgast und dann dem letzten Teil des Verdampfers zugeführt wird, so daß die Temperatur des derart vorgewärmten Meerwassers möglichst der Temperatur entspricht, mit der das Meerwasser den Wärmetauscher verläßt.

Verdampferanlage mit mehreren Verdampfern zur !Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmerückgewinnungsteil eines Endverdampfers (4) in zwei Rohrleitungsgruppen unterteilt ist mit jeweils einer Temperatur von 40° C bis 55° C, die eine Rohrleitungsgruppe mit einem Heizer (5) für das Meerwasser verbunden ist und ein Wärmeaustausch mit dem Kondensat eines Wärmetauschers (11) stattfindet und daß dem Heizer (5) ein Kalziumentfernungs-

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tank (8) nachgeordnet und mit dem letzten Teil eines Verdampfers (15) verbunden ist.

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