DE523087C - Unter Vakuum arbeitende Einrichtung zur Erzeugung von destilliertem Wasser - Google Patents

Description

Bei der elektrolytischen Zersetzung von Wasser zwecks Gewinnung von Sauerstoff und Wasserstoff werden beträchtliche Wärmemengen frei, die abgeführt werden müssen. Die elektrolytischen Zellen werden, um ein zu starkes Erhitzen des zu zersetzenden Wassers zu verhindern, durch ein Kühlsystem auf der noch zulässigen höchsten Temperatur gehalten. In einem solchen Kühlsystem fällt infolgedessen viel erwärmte Kühlflüssigkeit — und als solche kommt insbesondere Wasser in Betracht — an. Anderseits benötigt man für den elektrolytischen Vorgang ein Wasser von großer Reinheit. In den meisten Fällen wird das durch Elektrolyse zu zersetzende Wasser vorher destilliert, d. h. es wird, um Destillat zu bekommen, Rohwasser verdampft und der erzeugte Dampf in Oberflächenkondensatoren niedergeschlagen. Eine solche Reinigung des Wassers erfordert jedoch eine besondere Apparatur und ist zudem recht kostspielig im Betrieb, infolge Auslagen für Kohle und Kraft.

Zur Behebung dieser Übelstände ist es schon vorgeschlagen worden, die in den elektrolytischen Zellen frei werdenden Wärmemengen auszunutzen und das erwärmte Kühlwasser der Elektrolysezellen zwecks Gewinnung des in den elektrolytischen Zellen benötigten destillierten Wassers unter Vakuum zu setzen, um auf diese Weise zur Erzeugung des destillierten Wassers Fremdwärme entbehren zu können. Als Kühlwasser wird dabei das zur Verfügung stehende Rohwasser benutzt. Eine zu starke Erwärmung derartigen Kühlwassers ist jedoch nicht an-

gängig, weil das Kühlsystem sich zu rasch verkrusten würde. Anderseits sollte aber das Kühlwasser, mit Rücksicht auf das praktisch in noch wirtschaftlicher Weise erreichbare Vakuum der Destillationsanlage, bei größeren Anlagen in wesentlichem Maße erwärmt werden, sofern eine reichliche Destillation erhalten werden soll. Um diesen verschiedenen Bedingungen Rechnung zu tragen, erfolgt bei einer Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung die Abführung der Wärme aus den Zellen durch einen in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzten Wärmeträger, der in einem Wärmeaustauschsystem die Wärme auf das zu destillierende Rohwasser überträgt. Letzteres wird vorher in einem Kondensator der Wasserdestillationsanlage mögliehst weitgehend auf die Temperatur des niederzuschlagenden Wasserdampfes erwärmt. In einer solchen Einrichtung kann als Wärmeträger destilliertes Wasser benutzt werden, so daß auch bei starker Erwärmung desselben keine Verkrustung des geschlossenen Systems zu befürchten ist, durch das es umgewälzt wird. Anderseits läßt sich das Wärmeaustauschsystem, in welchem der Wärmeträger die Wärme an das Rohwasser abgibt, praktisch immer so ausbilden, daß dessen Reinigung keine Schwierigkeiten bereitet. Dadurch, daß das Rohwasser veranlaßt wird, vorher durch den Kondensator der Destillationsanlage zu gehen, wird es möglich, die Abwärme der Elektrolyse fast vollständig zur Destillaterzeugung-auszunutzen, so daß das als Kühlwasser benutzte Rohwasser derart hoch erwärmt wird, daß Destillat in der benötigten Menge

erzeugt wird. Die neue Einrichtung ist daher betriebssicher und arbeitet wirtschaftlich in sehr "vorteilhafter Weise.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Einrichtungen gemäß der Erfindung schematisch und beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι eine Anlage, bei welcher der in einer elektrolytischen Zelle erwärmte Wärmeträger

to mittelbar zur Gewinnung destillierten Wassers verwendet wird, während

Fig. 2 eine Anlage zeigt, bei welcher das Kühlwasser über eine Schlange rieselt, die zu dem geschlossenen System gehört, in welchem der zum Abführen der Wärme aus den Zellen dienende Wärmeträger umgewälzt wird.

ι bezeichnet eine elektrolytische Zelle, deren Pole mit den Bezugszeichen 2 und 3 belegt sind; ferner ist 4 ein Diaphragma und 5 der in der Zelle 1 gelegene Teil eines geschlossenen Systems, zu dem auch noch eine Leitung 7 sowie eine Schlange 19 gehören. Letztere bildet einen Teil einer Wärmeaustauschvorrichtung 18,19, 20. Durch das geschlossene System

²S 5, 7> 19' wird mittels einer Pumpe 6 ein Wärmeträger, vorzugsweise destilliertes Wasser, umgewälzt. Dieser Wärmeträger, der im Teil 5 die bei der Elektrolyse frei werdende Wärme aufnimmt, gibt im Wärmeaustauscher 18, 19, 20 diese in den Zellen 1 aufgenommene Wärme wieder an als Kühlwasser dienendes Rohwasser ab. Dieses Kühlwasser durchströmt, vor seinem Eintritt in die Schlange 20 des Wärmeaustauschers 18, 19, 20, einen Oberflächenkondensator 10, in den es durch eine Pumpe 14 gefördert wird. In diesem Kondensator 10 wird Wasserdampf niedergeschlagen, der in einem Verdampfer 8 aus dem demselben aus der Schlange 20 zufließenden erwärmten Rohwasser erzeugt wird. Der Verdampfer 8 steht durch eine Leitung 9 mit dem Oberflächenkondensator 10 in Verbindung, so daß in jenem im wesentlichen dasselbe Vakuum herrscht wie im Dampfraum des Kondensators 10. Es tritt infolgedessen im Verdampfer 8 eine teilweise Verdampfung des von der Pumpe 14 durch den Kondensator 10 sowie die Schlange 20 geförderten und in diesen Teilen erwärmten Rohwassers ein, wobei sich letzteres im Verdampfer 8 auf die Temperatur abkühlt, welche dem in demselben herrschenden Vakuum entspricht. Das abgekühlte Wasser fließt durch ein Fallrohr 11 in einen Kanal 16 ab. Der Verdampfer 8 bildet somit eine DestUlationsanlage.

Das im Kondensator 10 beim Niederschlagen der in dieser Destillationsanlage erzeugten Wasserdämpfe sich bildende Kondensat wird durch eine Pumpe 12 und eine Leitung 13 in die Zelle 1 gefördert. 15 bezeichnet eine Luftpumpe, welche für die Entfernung der Luft aus dem Kondensator 10 und damit zur Aufrechterhaltung des gewünschten Vakuums dient. Die beschriebene Einrichtung bietet somit den großen Vorteil, daß für die Kühlung der elektrolytischen Zelle ι nicht dauernd Frischwasser benutzt werden muß, sondern daß in einem geschlossenen Kreislauf umgewälztes, destilliertes Wasser verwendet wird. Die Benutzung von derart reinem Wasser verhindert den Ansatz von Krusten in dem Kühlsystem 5 der Zelle 1. Der Betrieb innerhalb der elektrolytischen Zelle ι erleidet damit keine Schwankungen in der Stärke der Kühlung, und es erübrigen sich Reinigungsarbeiten zwecks Entfernung von Krustenansätzen aus dem System 5.

Bei der Einrichtung nach Fig. 2, wo der Einfachheit halber ebenfalls nur eine Zelle 1 dargestellt ist, ist eine der Schlange 19 der Fig. ι entsprechende Kühlschlange 21 innerhalb des Verdampfers 8 so angeordnet, daß das von der Pumpe 14 durch den Kondensator 10 geförderte Wasser über die Schlange 21 herunterrieselt und dabei den zur Kühlung der elektrolytischen Zelle 1 dienenden, auch hier in einem geschlossenen System umgewälzten Wärmeträger rückkühlt.

Bei den beschriebenen Einrichtungen wird lediglich eine geringe elektrische Kraft für den Betrieb der Pumpen 6, 12, 14, 15 benötigt. Dieser Kraftbedarf ist nicht wesentlich höher als der einer entsprechenden normalen Destillationsanlage, als Vielfacheffekt gebaut und mit Frischdampf betrieben. Er ist anderseits um ein Vielfaches kleiner, als der Kraftbedarf für eine Destillationsanlage, welche mit Brüdenverdichtung arbeitet. In der Ausführung zeichnen sich die beschriebenen Einrichtungen durch große Einfachheit aus.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Unter Vakuum arbeitende Einrichtung zur Erzeugung von destilliertem Wasser in Anlagen für die elektrolytische Zersetzung des Wassers mit Ausnutzung der in den Elektrolysezellen frei werdenden Abwärme zur Vorwärmung des zu destillierenden Rohwassers, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes, in sich geschlossenes Wärmeaustauschsystem mit im Kreislauf umgewälzten Wärmeträger, der die Abwärme der Elektrolysezellen auf das zu destillierende Rohwasser überträgt, das, wie ebenfalls an sich bekannt, vorher durch einen mit dem Vakuumverdampfer verbundenen Kondensator geleitet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen