DE1519664B2

DE1519664B2 -

Info

Publication number: DE1519664B2
Application number: DE1519664A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 6500 Mainz Kunst
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1966-05-27
Filing date: 1966-05-27
Publication date: 1975-01-09
Also published as: DE1519664C3; DE1519664A1; US3649471A

Description

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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 seinem 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 gelegenen Entspannungskammer weiter entspannt und dp ^entstehender Wasserdampf einer-zweiten Konden Son kammer, die mit der zweiten Entspannungskam m?Tm Dampfraum verbunden ist, zugeführt wird, unc Γο w Ue? η üner dritten und weiteren Stufen Aufgab« der Erfindung des Hauptpatents ist es, ein solches Ent splnnungsvefdampfungsverfahren so zu verbessern SaßHilfsmaschinen, insbesondere Pumpen zum Trans port der Lösung von einer Stufe zur nächsten emge spart werden können, um so Anlagekosten zu sparer und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu er hohen. Darüber hinaus soll eine besonders hohe Be triebssicherheit erreicht werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung de-Hauptpatents bei einem gattungsgemäßen Verfahrer gelöst durch die Einstellung der abnehmenden Dampf drücke in den einzelnen jeweils höher gelegenen Stufer durch die Verbindung der Verdampfungskammern un ter sich und auch der Kondensationskammern untei sich nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren so daß die unterschiedlichen Dampfdrucke von dei obersten kältesten bis zur untersten heißesten Stufe durch den von oben nach unten ansteigenden stan sehen Flüssigkeitsdruck aufgenommen werden.

Der Hauptvorteil des Verfahrens nach dem Haupt patent gegenüber dem bisher bekannten Spannung* verdampfungsverfahren besteht darin, daß die statische Flüssigkeitssäule fir den Ausgleich der Dampfdrücke ir den einzelnen Verdampfungs- und Kondensationsstu fen erfolgt und somit die Betriebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit nachteilig beeinflussende Förde rungseinrichtungen wie Pumpen vermieden wertier können.

Die Erzielung möglichst großer Stufenzahlen ist vor teilhaft, da der Wärmeverbrauch eines Entspannungs Verdampfers mit steigender Stufenzahl abnimmt.

Die Zahl der Stufen in einer Verdampfereinheit kann bei einem Verfahren gemäß der Erfindung des Hauptpatents auf Grund des oben dnge^führten Hauptvorteils 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 I-l in F i g. 2,

F i g. 2 einen Querschnitt des Verdampfers nach der Linie IMI in Fig, I,

Fig.3 und 4 Längsschnitte nach den Linien Ill-Ill und IV-IV in Fig.5 durch die Verdampferseite und Kondensatorseite eines Verdampfers in abgeänderter Ausführung,

Fig.5 einen Schnitt nach den Linien V-V in den F i g. 3 und 4,

Fig.6 einen Mittellängsschnitt einer praktischen Ausführungsform des Verdampfers und

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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 2 im wesentlichen aus zwei Behältern 6 und 7 mit Flüssigkeitsschächten 11 und 12, Bodenblechen 8 und 9 sowie Dampfräumen Π 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 i3 und 14, bis auf einen, auf unterschiedlichen Höhen 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 eicht nur in allen Stufen annähernd gleich niedrig bleiben, sondern auch längs des Strömungsweges innerhalb einer Stufe. Die Schachthöhen der Verdampfersoite 17 müssen somit um den Betrag des Höhenverhjtes 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 Fig.3, 4 und 5 angegeben, die Dichte des M^erwassers 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 Dampfraumes 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 Pampfdurchtriusöffnungen 28 miteinander verbunden.
Eine andere Möglichkeit, um diese einfache Stufen-

form 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 Dampfraum 13 herrührenden Dämpfe

ίο 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 Mittellängsschnitt 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, dl·, einzelnen Stufen als kreisförmige Blech- oder auch Kuns'stoffwannen ausgeführt mit konzentrischen Bodenblechen für das Meerwasser und das Kondensat bzw. die unmischbare Flüssigkeit. Das Bodenblech 8 für das Meerwasser 1 ist das ändere. 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 eh 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

Patentansprüche:

1, 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 Kondensalionskammer geleitet und dort durch direkte Berührung mit dem darin befindlichen kühleren Kondensat aus darüberliegenden Stufen kondensiert wird, worauf der nicht verdampfte Teil in einer zweiten höher gelegenen cntspannungskammer 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, 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 P 1519 652, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsschichthöhen in allen Stufen der Verdampfer- und der Kond~nsatorseite des Verdampfers annähernd gleich niedrig gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des 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 (11, 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.