SE452451B - Anordning for membrandestillation - Google Patents

Description

452 451 2 lJ-:Ii Nedan beskrives uppfinningen närmare delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av anordningen där - figur l visar ett snitt genom en av flera rör uppbyggd enhet - figur 2 schematiskt visar en anordning där flera enheter ingår, sedd i ett horisontellt snitt A-A markerat i figur 3 - figur 3 visar den i figur 2 visade anordningen sedd i en snittvy B-B markerad i figur 2.

Membrandestillation är ett sätt för att vid jämförelsevis låg temperatur och utan över- eller undertryck åstadkomma destillation. Vid membrandestillation upprätthålles en temperaturskillnad mellan den vätska som skall destilleras och den yta mot vilken kondensation av genom membranet passerad gas sker. Den vätska som skall destilleras tillföras därför värme, och värme bortföres från kondensationsytan.

I figur l visas ett schematiskt snitt genom en av flera rör uppbyggd enhet enligt uppfinningen. I figur l visas endast en del av enhetens längd. En el- ler flera dylika enheter kan utnyttjas tillsammans.

Varje enhet innefattar ett antal i varandra belägna rör, nämligen ett första inre rör l, ett utanför detta beläget andra rör 2 och ett utanför det andra röret 2 beläget tredje rör 3. Enheten är omgiven av ett fjärde rör Ä. Det första l, det tredje 3 och det fjärde röret Ä är utförda i ett gastätt mate- rial, såsom plast eller metall. Rören l,3,Å bör vara utförda i ett-material som har goda värmeledningsegenskaper och som är korrosionsbeständigt. Det andra röret 2 utgöres av ett membran, vilket på känt sätt är utfört så att ånga, men inte vätska, kan passera genom membranet.

Genom arrangemanget visat i figur l är en första kanal 5 utbildad av det förs- ta, inre, röret l. En andra 6, en tredje 7 och en fjärde 8 kanal är utbilda- de mellan nämnda rör i successiv ordning i riktning inifrån och utåt.

Dessa kanaler är i radiell ordning avsedda för att transportera ett varmt medium för tillförande av värme, för att transportera den vätska som skall destilleras, för att kondensera genom memöranet 2 passerad gas och trans- portera destillat vilket kondenserats respektive för att transportera ett kallt medium för börtförande av värme. Den nämnda radiella ordningen kan 452 451 Il-.Il vara inifrån och utåt eller utifrån och inåt, eftersom två kanaler 5,6 finns hnanför membranet 2 och två kanaler 7,8 utanför membranet.

Nedan beskrives uppfinningen i samband med avsaltnïng av saltvatten, vilket dock endast utgör ett exempel. Uppfinningen är inte begränsad till en dylik användning, utan uppfinningen kan utnyttjas för varje vätska som kan membrandestilleras.

Vidare antages i nedanstående exempel att det första inre röret är avsett att transportera en varm vätska.

I figur l, 2 och 3 betecknar "WW" varmt vatten, "SW" saltvatten, "PV" produktvatten, "CW" kallt vatten och "AIR" luft. Ånordningens funktion är följande. Varmt vatten WW pumpas genom den första kanalen S. Det första rörets l vägg uppvärms därvid, varigenom saltvatten SW som pumpas genom den andra kanalen 2 uppvärms. Det uppvärmda saltvatt- net avger vattenånga, vilken passerar genom membranet 2 in i den tredje kanalen 7. Det tredje rörets 3 yta kyles medelst kallt vatten CW vilket pumpas genom den fjärde kanalen 8 till en temperatur under ångans daggr punkt. Genom membranet passerad ånga kondenserar mot det tredje rörets 3 insida, vilken således utgör kondensationsyta, och det kondenserade söt- vattnet PW leds bort av den tredje kanalen 7 till en uppsamlingstank eller motsvarande. Produktvattnet utgöres således av avsaltat saltvatten.

Genom anordningens uppbyggnad innefattar den både destillationselement och värmeväxlare. Anordningen är därför enkel och kompakt jämfört med kända anordningar.

Hur vattnet i den första kanalen uppvärmts eller vattnet i den fjärde kanalen eventuellt avkylts utgör inte någon del av föreliggande uppfinning.

Emellertid är det möjligt att medelst solpaneler uppvärma vatten WW och därefter inpumpa detta ï den första kanalen S. Det kalla vattnet CW kan exempelvis utgöras av havsvatten för det fall saltvattnet SW utgöres av havsvatten. Anordningen kan därvid vara placerad vid eller i havet.

En värmepump kan även utnyttjas för att värma resp. avkyla vatten som skall pumpas in i anordningen.

Anordningen placeras Emplígenså att enhetens longitudinella axel är vertikal. 452 451 l- 1. lJ f' l Företrädesvis är den tredje kanalen 7 i sin övre ände förbunden med den fria atmosfären eller med en lämplig gas. Anledningen är att undvika att ett undertryck skapas i den tredje kanalen 7 vid ångans kondensation. För att upprätthålla ett radiellt avstånd mellan membranet 2 och kondensations- ytan, d.v.s. insidan av det tredje röret 3, förefinns enl. en föredragen utföringsform ett distansorgan i den tredje kanalen 7. Ett dylikt distans- organ kan exempelvis utgöras av ett nät, en veckad plastprofil eller annat lämpligt organ.

Det första 1 och det tredje 3 röret kan utgöras av tunna plastfolier. I dylikt fall kan distansorgan av angivet slag förefinnas i flera av eller i samtliga kanaler 5,6,7,8.

Den ovan beskrivna enheten är särskilt lämpad för att parallellkopplas med flera likadana enheter till en större enhet.

I ett dylikt fall är det fjärde, yttre röret H utfört att omsluta flera enheter, vilka var och en innefattar nämnda första 1, andra 2 och tredje 3 rör.

I figur 2 och 3 visas ett exempel på en anordning där fjorton enheter parallellkopplats och där det fjärde röret Å omger samtliga enheter. I figur 2 och 3 har samma beteckningar använts som i figur l för motsvarande detaljer.

Enligt en föredragen utföringsform, visad i figur 2 och 3, är var oth en av enheterna så utförda att rören har olika längd. De första inre rören l är längst och mynnar med sina respektive ändar 9,10 i en tillförsel- resp. bortförselkanal ll,l2. De nämnda andra rören, d.v.s. membranen 2, är kortare och mynnar med sina resp. ändar l3,lh i en tillförsel- resp. bortförseikanal 15,16. í De tredje rören 3 är kortare än de nämnda andra rören 2 och mynnar med l sina respektive ändar 17,18 i en bortförselkanal 19 för destillat resp. i en tijlförselkanal 20 för luft. Nämnda fjärde H rör omsluter samtliga en- heter och är försett med en tillförselkanal ZH och en bortförselkanal 25. l det visade utföringsexemplet i figur 3 transporteras varmt vatten WW i den första l kanalen 5 och saltvatten SN i den andra kanalen 6. l den fjärde kanalen 8 transporteras kallt vatten CW. Produktvatten PW uttages ur den tredje kanalen 7 via bortförselkanalen 19. Luft tillåtes passera 452 451 H: in via tillförselkanalen 20 till den tredje kanalen 7. Samtliga första, andra, tredje resp. fjärde kanaler är inbördes förbundna vid dessas nedre ände resp. vid dessas övre ände.

Sålunda är var och en av nämnda kanaler 5,6,7,8 sammanbundna med gemen- samma tillförsel- resp. bortförselkanaler, så att alla enheter därvid är parallellkopplade.

En dylik anordning är mycket kompakt och ger en hög produktion av avsalt- at havsvatten.GBfl0m Gflh&I6ffl6Suppbyggnad medges en stor variation vad avser antalet enheter, något som är mycket fördelaktigt eftersom allti- från lågkapacitiva till högkapacitiva anordningar efterfrågas. Det enda som behöver vara avpassat till kapaciteten är antalet enheter, det yttre fjärde rörets Å storlek jämte fästanordningarna för övriga rör.

Fästanordníngarna kan utgöras av exempelvis tre ekrar 2l,22,23 mellan vart och ett av intill varandra liggande rör, såsom visas i figur 2. Dylika uppsättningar av ekrar kan förefinnas vid rörens ändar och i förekommande fall på ett eller flera ställen utmed rörens längd. l samtliga figurer är de första l, andra 2 och tredje 3 rören visade cirkulärcylindriska. Även om denna form är föredragen, kan givetvis rören ges vilken som helst önskad tvärsnittsform, exempelvis fyrkantiga.

I vissa fall är det önskvärt att åstadkomma turbulens i kanalerna utöver vad som naturligt uppträder i kanalerna. Härför kan turbulensgivande anordningar såsom ett nät, vingar eller andra detaljer insättas i kanal- effla.

Det är uppenbart att anordningen kan modifieras på en mängd för fackmannen uppenbara sätt utan att den grundläggande uppfinningstanken, att arrangera de olika rören i varandra, frångås.

Föreliggande uppfinning skall således inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom dess av bifogade patent- krav angivna ram.

Claims (6)

452 451 di.. 11.- l Patentkrav

1. l. Anordning för membrandestillation av en vätska, såsom för avsaltning av saltvatten, innefattande ett membran genom vilket ånga men inte vätska kan passera och en kondensationsyta för kondensering av genom membranet passerad ånga samt erforderliga kanaler, där anordningen innefattar en eller flera en- heter innefattande rörformiga kanaler, k ä n n e t e c k n a d a v, att var och en av enheterna innefattar ett antal l varandra belägna rör, vilka inte har förbindelse med varandra inom enheten, nämligen ett första (l) inre rör, ett utanför detta beläget andra rör (2) bestående av ett membran av omnämnt slag och ett utanför det andra (2) röret beläget tredje (3) rör, där det första (1) och tredje (3) röret är av gastätt material, och av att nämnda enhet är omgiven av ett fjärde (Ä) gastätt rör, där en första (5) kanal är utöildad av det första (1) röret samt där en andra (6), en tredje (7) och en fjärde (8) kanal är utbildade mellan nämnda rör (l,2;2,3;3,ä) i successiv ordning l riktning inifrån och utåt, samt av att nämnda kanaler (5,6,7,8) är i radíell ordning avsedda för att transportera ett varmt medium (WW) för till- förande av värme, för att transportera den vätska (Sw) som skall destiileras, för att kondensera genom membranet (2) passerad gas och transportera destíllat (PN) vilket kondenserats, där kondensation av gasen sker mot en kondensations- yta, som utgöres av den membranet (2) motstående ytan av kanalen, respektive för att transportera ett kallt medium (CW) för bortförande av värme. ~

2. Anordning enl. krav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att, för det fall flera enheter utnyttjas, det yttre fjärde röret (Å) är anordnat att omsluta flera enheter vilka var och en innefattande nämnda första (l), andra (Z) och tredje (3) rör.

3. Anordning enl. krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att ett dlstansorgan såsom ett distansnät förefinns anordnat att upprätthålla ett radiellt avstånd mellan membranet (2) och kondensationsytan.

4. Anordning enl. krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda första (1), andra (2) och tredje (3) rör är cirkulärcylindriska. f 452 451 . v o 1

5. Anordning enl. krav l, 2, 3 eller Å, k ä n n e t e c k n a d a v att, för det fall flera enheter utnyttjas, var och en av nämnda respek- tive kanaler (5,6,7,8) är sammanbundna med gemensamma respektive till- försel- och bortförselkanaler (ll,l2;lS,l6;l9,2Û).'

6. Anordning enl. krav S, k ä n n e t e c k n a d a v, att var och en av enheterna är så utförda att rören har olika längd, varvid de första (1) rören är längst och mynnande med dess respektive ändar (9,l0) i en tillförsel- resp. bortförselkanal (ll,12), att de andra (2) rören är kortare och mynnande med sina resp. ändar (l3,lü) i en tillförsel- resp. bortförselkanal (l5,l6) samt av att de tredje (3) rören är kortare än de andra (2) rören och likaledes mynnande i sina resp. ändar (l7,l8) i en . bortförselkanal (19) för destillat (PN) resp. en tillförselkanal (20) för š luft (AIR) samt av att nämnda fjärde (H) rör omsluter samtliga enheter ' och är försett med en tillförselkanal (ZÅ) och en bortförselkanal (25).