DE3854054T2

DE3854054T2 - Verfahren zur Erzeugung von hoch reinem Wasser durch Destillation.

Info

Publication number: DE3854054T2
Application number: DE3854054T
Authority: DE
Inventors: Esko Huhta-Koivisto; Jouko Ruokonen; Lauri Santasalo
Original assignee: Santasalo Sohlberg Oy AB
Current assignee: Santasalo Sohlberg Oy AB
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2008-02-13
Also published as: EP0280446A2; FI75741C; EP0280446A3; DE3854054D1; EP0280446B1; IN169454B; AU600075B2; ATE124282T1; US4917771A; JPS63252501A; CN88100799A; AU1078588A; DK91888D0; FI870846A0; FI75741B; CN1031177C; DK91888A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von hochreinem Wasser durch Destillationen unter Anwendung eines Säulenaufbaus in einer Destillieranlage, welche einen Einlaßanschluß für reinen Wasserdampf, einen Einlaßanschluß für zu destillierendes Wasser, zahlreiche Wärmetauschrohre in dem Destillieraufbau, einen Anschluß zur Entfernung von reinem Dampf, einen Anschluß zur Entfernung von Destillat und einen Anschluß für die Entfernung von zu destillierendem Wasser, welches nicht verdampft worden ist.
Zahlreiche Bauarten von Destillieranlagen der vorhergehend definierten Art sind bekannt. Die mit der Energiewirtschaft zusammenhängenden Probleme sind bei derzeit auf dem Markt befindlichen Destillieranlagen gelöst, wobei sich heutzutage die Aufmerksamkeit primär auf die Qualität des destillierten Wassers richtet.
Die Qualität des destillierten Wasser wird durch die Materialien der Aufbauten der Destillieranlage, durch die strukturellen Einzelheiten der Destillieranlage und vor allem durch die Betriebsweise der bei der Herstellung der Aufbauten angewendeten Schweißung beeinflußt.
Bei der Herstellung von hochreinem Wasser wird heutzutage geringfügigeren Verunreinigungen, selbst von molekularer Größenordnung, besondere Aufmerksamkeit geschenkt, die bei gemäß dem Stand der Technik durchgeführten Verfahren in mikroskopische Risse in den Aufbauten eindringen können.
Derartige mikroskopische Risse werden beispielsweise gebildet, wenn die Wärmetauscherröhren an Flanschen befestigt sind. Hierbei sind besonders biogene Bakterien, Viren, Endotoxine, etc. zu erwähnen, die ein Molekulargewicht von der Größenordnung von 10.000 bis 500.000 haben. Derartige Verunreinigungen sind äußerst schädlich, da sie die Qualität des destillierten Wassers völlig zerstören. Bislang war es nicht möglich diesen Nachteil zu vermeiden.
Bei dem derzeit bekannten Destillieren besteht das allgemeine Arbeitsprinzip darin, daß in der Säule der Destillieranlage reiner Dampf und Zufuhrwasser mittels einem Einlaßanschluß in einen Verteilungsraum geleitet wird, so daß es mittels der Wärmetauschrohre innerhalb derselben nach unten läuft. Besonders empfindliche Punkte bezogen auf die Bildung von Mikrorissen sind Verbindungen zwischen den Wärmetauschrohren und den Flanschstrukturen. Bei bestehenden Destillieranlagen wurde daher versucht, die Mikrorisse dadurch zu beseitigen, daß die sogenannte Expandiertechnik angewendet wird. Mit dieser Problemlösung werden vergleichsweise undurchlässig abdichtende Verbindungen erhalten, jedoch bringt das Verfahren relativ hohe Kosten mit sich, wobei eine vollständige Beseitigung von Mikrorissen selbst mit diesem Verfahren nicht erreichbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Wasser in Destillieranlagensäulenkonstruktionen einer allgemein bekannten Bauart zu erreichen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Destillieranlagensäulenkonstruktion in einer Weise in Gebrauch zu nehmen, daß schädliche Mikrorisse vermieden werden.
Die Zielsetzungen der Erfindung werden durch ein Verfahren für die Herstellung von hochreinem Wasser durch Destillation gelöst, bei welchem reiner Wasserdampf unter Verwendung einer Hohlsäule mit einer Vielzahl von in Wärmeaustauschbeziehung durchgehenden Rohren verwendet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß reiner Wasserdampf mittels einer Dampfeinlaßöffnung (A) von oben durch die Vielzahl von Rohren für die Kondensation und die darauffolgende Sammlung und Entfernung nach unten gespeist wird, während zu destillierendes Wasser von einem Wassereinlaßanschluß (B) um die Rohre in der Säule und in Wärmeaustauschbeziehung mit den Rohren nach oben gespeist wird, und zwar für zumindest eine Teilumwandlung zu Dampf und nachfolgendes Entfernen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zahllose bedeutsame Vorteile erreicht. Es wird vorgeschlagen, die Einlässe von zu destillierendem Wasser und von reinem Dampf entgegen der traditionellen Denkweise anzuordnen. Dadurch treten bei dem erfindungsgemäßen Destillieranlagensäulenaufbau keine schädlichen Mikrorisse auf und erfüllt die Qualität des destillierten Wassers selbst strengste Qualitätsanforderungen.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben, und zwar mittels einem nicht begrenzenden Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung.
Diese Zeichnung ist eine schematische Seitenansicht eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels eines Destillieranlagensäulenaufbaus.
In der Zeichnung hat die Destillieranlagensäule 10 eine Verteilungskammer 11, wobei die Strömung des in diese Kammer eintretenden Dampfes mit mit dem Pfeil A bezeichnet ist. Innerhalb des Säulenaufbaus 10 ist eine Vielzahl von Wärmetauschrohren 12 angeordnet, durch welche der reine Dampf strömt. Zwischen den Wärmetauschrohren 12 besteht ein Zwischenraum 13, mittels welchem das verunreinigte Zufuhrwasser oder das zu destillierende Wasser in die durch Pfeil B bezeichnete Richtung strömt. Zudem ist ein Vorheizraum 14 gezeigt, dessen Bedeutsamkeit nachstehend offensichtlich wird.
Wie zudem ersichtlich, schafft der erfindungsgemäße Säulenaufbau 10 an beiden Enden der Wärmetauschrohre 12 eine hygienische Verbindung, bei der die Wärmertauscherrohre 12 an ihren Enden durch Schweißen oder Pressen mit den Flanschen 12' verbunden sind, und zwar unter Anwendung einer brauchbaren Dichtverbindung 12". Wenn eine derartige Technik angewendet wird, so können sich überhaupt keine Mikrorisse bilden.
Am Boden des Säulenaufbaus 10 ist eine Sammelkammer 15 vorhanden, in welcher sich das Destillat sammelt. Das Gemisch aus Dampf und Flüssigkeitströpfchen strömt mit Hilfe des Anschlusses 16 zu einem Tröpfchenabscheider 17. Der Tröpfchenabscheider 17 kann eine beliebige Bauart von Tröpfchenabscheider sein, aus welchem Grunde seine ausführliche Konstruktion nicht gezeigt ist. Ein in Erwägung ziehbarer Tröpfchenabscheider ist beispielsweise der auf dem Zentrifugalprinzip beruhende Tröpfchenabscheider, der in den finnischen Patenten 47083 und 61999 gezeigt ist. Die im Tröpfchenabscheider 17 abgeschiedenen Tröpfchen werden mittels dem Anschluß 18 in einer Strömung B zur nächsten Säule 10' der Destillieranlage zusammengefaßt. Es ist eine Strömungsbegrenzung 19 in der Strömungsleitung 18 vorgesehen.
Der reine Dampf wird von dem Tröpfchenabscheider 17 mittels dem Anschluß 20 in einem Strom A zur nächsten Säule 10' der Destillieranlage geleitet.
Das reine Destillat wird von der Sammelkammer 15 mittels dem Anschluß 21 beispielsweise zur nächsten Säule 10' gespeist, und zwar in eine entsprechende Sammelkammer oder direkt zu dem Auslaß für reines Destillat. Eine Strömungsbegrenzung 22 ist in der Strömungsleitung 21 vorgesehen.
Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich, wird bei dem Arbeitsvorgang dieses Ausführungsbeispiels das Zufuhrwasser als Strömung B von dem Vorheizer des Säulenaufbaus 10' mittels dem Anschluß 23 zum Vorheizer 1 des Säulenaufbaus 10 geleitet.
In der Praxis angewendete Destillieranlageeinheiten können zahllose Säulenaufbauten 10, 10' und so weiter aufweisen, in welchem Falle das Zufuhrwasser in einer Strömung B durch zahlreiche Vorheizer 14 strömt und mittels einer bestimmten Menge in jedem Vorheizer 14 erwärmt wird. Somit ist das zum Säulenaufbau 10 kommende Zufuhrwasser bereits beträchtlich aufgewärmt und daher weniger Energie erforderlich, um es in dem Säulenaufbau 10 zu verdampfen. Der Vorheizraum 14 ist zwischen dem unteren Flansch 12' und dem falschen Boden 24 definiert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Wasser durch Destillation, bei welchem reiner Wasserdampf unter Anwendung einer Hohlsäule (10) mit einer Vielzahl von in Wärmeaustauschbeziehung durchgehende Rohren (12) kondensiert wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß reiner Wasserdampf mittels einer Dampfeinlaßöffnung (A) von oben durch die Vielzahl von Rohren (12) für die Kondensation und nachfolgende Sammlung (15) und Entfernung (21) gespeist wird, während zu destillierendes Wasser von einem Wassereinlaßanschluß (B) um die Rohre (12) in der Säule (10) in Wärmeaustauschbeziehung mit den Rohren nach oben gespeist wird, und zwar für zumindest eine Teilumwandlung zu Dampf und darauffolgendes Entfernen (16).

2. Anwendung eines Säulenaufbaus in einer Destillieranlage für die Durchführung des Verfahrens von Anspruch 1, mit einer umgebenden Säule (10) und einer Vielzahl von Rohren (12), die sich in der Säule erstrecken, wobei die Rohre an jedem Ende der Säule durchgehen und mittels Verschweißen oder Verpressen mit jeweiligen Flanschen (12') verbunden sind, um einen Innensäulenraum zu definieren, wobei die oberen Flansche (12') zudem zumindest einen Teil einer Dampfverteilungskammer (11) für eintretenden, in den Rohren zu kondensierenden Dampf (A) definieren und die unteren Flansche (12') zudem zumindest einen Teil einer Destillatsammelkammer (15) für das kondensierte Wasser definieren und eine Wasseröffnung (B) für Wasser vorgesehen ist, damit es in den Innensäulenraum eintritt, um durch Wärmeaustausch mit kondensierendem Dampf destilliert zu werden.

3. Anwendung eines Säulenaufbaus nach Anspruch 2, wobei sich ein falscher Boden (24) quer über die Säule (10) um die Rohre (12) erstreckt, um mit den unteren Flanschen (12') eine Vorheizkammer für Wasser zu definieren.

4. Anwendung einer Vielzahl von Säulenaufbauten nach Anspruch 3, wobei das Zufuhrwasser durch eine Vielzahl von Vorheizkammern strömt und durch eine bestimmte Menge in jeder Vorheizkammer geheizt wird.