NO161251B

NO161251B - Distillation.

Info

Publication number: NO161251B
Application number: NO870557A
Authority: NO
Inventors: Ann-Sofi Joensson
Original assignee: Svenska Utvecklings Ab
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1989-04-17
Also published as: NO161251C; NO870557D0; NO870557L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en destillasjonsanordning, først og fremst for avsaltning av havvann. Destillasjonsanordningen ifølge oppfinnelsen er nærmere bestemt en anordning for membrandestillasjon. The present invention relates to a distillation device, primarily for desalination of seawater. The distillation device according to the invention is more precisely a device for membrane distillation.

I det svenske patent nr. 419.699 beskrives en anordning for membrandestillasjon hvor det finnes et antall første kassetter for å føre varmt saltvann og hvor det finnes et antall andre kassetter for å lede en kald væske, såsom kaldt saltvann. Mellom to nærliggende slike kassetter finnes en separasjonskassett som separerer en av de første kassettene fra en av de andre kassettene. In the Swedish patent no. 419,699, a device for membrane distillation is described in which there are a number of first cassettes for conducting hot salt water and where there are a number of second cassettes for conducting a cold liquid, such as cold salt water. Between two adjacent such cassettes there is a separation cassette which separates one of the first cassettes from one of the other cassettes.

Separasjonskassetten innbefatter ifølge det nevnte patentet en hydrofob porøs membran som utgjør kassettens ene sideflate og en tynn plastfilm som utgjør kassettens andre sideflate, hvor membranen er anordnet i avstand fra plastfilmen slik at det dannes en luftspalte mellom membranen og plastfilmen. Mot den siden av membranen som vender fra luftspalten strømmer varmt saltvann i en av de første kassettene og på den siden av plastfilmen som vender fra luftspalten, strømmer kaldt vann i en av de andre kassettene. According to the aforementioned patent, the separation cassette includes a hydrophobic porous membrane which forms one side surface of the cassette and a thin plastic film which forms the other side surface of the cassette, where the membrane is arranged at a distance from the plastic film so that an air gap is formed between the membrane and the plastic film. Towards the side of the membrane facing away from the air gap, warm salt water flows in one of the first cassettes and on the side of the plastic film facing away from the air gap, cold water flows in one of the other cassettes.

Destillasjonen foregår på en slik måte at det varme saltvannet avgir vanndamp som passerer membranens porer og nevnte luftspalte hvoretter vanndampen kondenserer på den kalde plastfilmen. Porene har en slik størrelse at flytende vann ikke kan passere gjennom disse. The distillation takes place in such a way that the hot salt water emits water vapor which passes through the membrane's pores and said air gap, after which the water vapor condenses on the cold plastic film. The pores are of such a size that liquid water cannot pass through them.

Det har lenge vært et problem å oppnå høy kapasitet ved hjelp av en anordning fremstilt ifølge det nevnte patentet. Videre har et høyt energiforbruk vært et problem. It has long been a problem to achieve high capacity by means of a device manufactured according to the aforementioned patent. Furthermore, high energy consumption has been a problem.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en utførelse av en anordning for destillasjon av den typen som er beskrevet i det nevnte patentet, hvor det ifølge foreliggende oppfinnelse kan oppnås en høy kapasitet i forhold til den tilgjengelige membranoverflaten, samtidig som det oppnås et relativt lavt energiforbruk. The present invention relates to an embodiment of a device for distillation of the type described in the aforementioned patent, where, according to the present invention, a high capacity can be achieved in relation to the available membrane surface, while at the same time a relatively low energy consumption is achieved.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en destillasjonsanordning for destillasjon av en væske, først og fremst vann innbefattende en destillasjonsenhet som innbefatter dels en porøs hydrofob membran hvorigjennom damp kan passere, men som forhindrer passasje av væske, dels en kondensasjonsoverflate anordnet i avstand fra membranen, hvor det mellom membranen og kondensasjonsoverflaten finnes en luftspalte, destillasjonsanordningen innbefatter videre enheter for å føre den væsken som skal destilleres på den overflaten av membranen som vender fra luftspalten og en enhet anordnet for å føre en væske, som er kaldere enn den nevnte væsken, på den siden av kondensasjonsoverflaten som vender fra luftspalten og er kjennetegnet ved at avstanden mellom nevnte membran og nevnte kondensasjonsoverflate ligger i området 0,2 mm til 1 mm og av at membranens tykkelse er mindre enn 0,5 mm. The present invention therefore relates to a distillation device for the distillation of a liquid, primarily water including a distillation unit which includes partly a porous hydrophobic membrane through which steam can pass, but which prevents the passage of liquid, partly a condensation surface arranged at a distance from the membrane, where between the membrane and the condensation surface there is an air gap, the distillation device further includes devices for passing the liquid to be distilled on the surface of the membrane facing away from the air gap and a device arranged for passing a liquid, which is colder than said liquid, on the side of the condensation surface which faces away from the air gap and is characterized by the distance between said membrane and said condensation surface being in the range of 0.2 mm to 1 mm and by the membrane's thickness being less than 0.5 mm.

Oppfinnelsen beskrives nedenfor nærmere i forbindelse med et utførelseseksempel ifølge den vedlagte tegningen, og videre i forbindelse med visse diagrammer, hvori The invention is described below in more detail in connection with an embodiment according to the attached drawing, and further in connection with certain diagrams, in which

Fig. 1 viser skjematisk en separasjonskassett i vertikalt Fig. 1 schematically shows a separation cassette in vertical view

tverrsnitt, cross section,

Fig. 2 viser skjematisk i forstørrelse en membran og en Fig. 2 schematically shows in enlargement a membrane and a

plastfilm, plastic film,

Fig. 3-7 viser forskjellige diagrammer som er beregnet ifølge Fig. 3-7 show different diagrams calculated according to

en nedenfor angitt beregningsmodell, a calculation model specified below,

Fig. 8 viser en del av et snitt gjennom en membran utstyrt Fig. 8 shows part of a section through a membrane equipped

med en bærer, with a carrier,

Fig. 9 viser en del av en planskisse av en membran sett fra venstre i fig. 8. Fig. 9 shows part of a plan view of a membrane seen from the left in fig. 8.

I fig. 1 vises skjematisk et tverrsnitt gjennom en destillasjonsenhet 1 innbefattende en porøs hydrofob membran 2, hvorigjennom damp kan passere, men som forhindrer passasje av væske og en kondensasjonsoverf late som utgjøres av en plastfilm 3 anordnet i avstand fra membranen. Mellom membranen 2 og plastfilmen 3 finnes en luftspalte 4 som er utstyrt med en kanal 5 eller lignende for tilførsel av påkrevet luft som vist ved pilen 6. I luftspaltens 4 nedre ende finnes en kanal 7 eller lignende for bortledning av ferskvann som er kondensert i luftspalten, som pilen 8 viser. Membranen 2 og plastfilmen 3 kan være opphengt i en hvilken som helst egnet rammekonstruksjon 9,10, f.eks. ved hjelp av spennbakker 11-18. In fig. 1 schematically shows a cross-section through a distillation unit 1 including a porous hydrophobic membrane 2, through which steam can pass, but which prevents the passage of liquid and a condensation surface which is constituted by a plastic film 3 arranged at a distance from the membrane. Between the membrane 2 and the plastic film 3 there is an air gap 4 which is equipped with a channel 5 or similar for the supply of required air as shown by the arrow 6. At the lower end of the air gap 4 there is a channel 7 or similar for draining away fresh water that has condensed in the air gap , as arrow 8 shows. The membrane 2 and the plastic film 3 can be suspended in any suitable frame structure 9,10, e.g. by means of tension trays 11-18.

På ene siden av enheten 1 finnes en enhet 19 for å føre den væsken som skal destilleres, som pilene 20 viser, slik at denne dekker den siden av membranen som vender fra luftspalten . On one side of the unit 1 there is a unit 19 to lead the liquid to be distilled, as shown by the arrows 20, so that this covers the side of the membrane facing the air gap.

På den andre siden av enheten 1 finnes en enhet 21 for å føre en væske som er kaldere enn den væsken som skal destilleres, som pilene 22 viser, slik at denne dekker den siden av plastfilmen som vender fra luftspalten. On the other side of the unit 1 there is a unit 21 for passing a liquid that is colder than the liquid to be distilled, as shown by the arrows 22, so that this covers the side of the plastic film facing the air gap.

Det ovenfor nevnte er kjent fra det nevnte svenske patentet. Imidlertid er det ikke nødvendig, og i visse tilfeller ikke ønskelig, å anordne slike enheter separat, eller i serie, hvor membranen 2 og plastfilmen er i det vesentlige plane overflater. Isteden kan membranen og plastfilmen være rørformede eller konsentrisk plassert i forhold til hver-andre. Også andre slike modifikasjoner kan tenkes. Følgelig kan foreliggende oppfinnelse anvendes ved alle slike konfigu-rasjoner av membran og plastfilm som er adskilte av en luftspalte. The aforementioned is known from the aforementioned Swedish patent. However, it is not necessary, and in certain cases not desirable, to arrange such units separately, or in series, where the membrane 2 and the plastic film are essentially flat surfaces. Instead, the membrane and the plastic film can be tubular or concentrically placed in relation to each other. Other such modifications are also conceivable. Consequently, the present invention can be used in all such configurations of membrane and plastic film which are separated by an air gap.

Selv om en mengde væsker kan destilleres med den omtalte anordningen og ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse, er anordningen først og fremst tenkt for destillasjon av saltvann for fremstilling av ferskvann, derfor er dette anvendt<:>som eksempel nedenfor. Although a quantity of liquids can be distilled with the mentioned device and by using the present invention, the device is primarily intended for the distillation of salt water for the production of fresh water, therefore this is used<:>as an example below.

I fig. 2 vises bare det sentrale partiet av den i fig. 1 angitte enheten i større målestokk. Membranen 2 er en hydrofob, porøs membran av egnet materiale, såsom "Teflon" In fig. 2 shows only the central part of it in fig. 1 indicated the unit on a larger scale. The membrane 2 is a hydrophobic, porous membrane of a suitable material, such as "Teflon"

(reg. varemerke). En rekke slike membraner er kommersielt tilgjengelige. Fig. 2 viser en idealisert pore 23. (reg. trademark). A number of such membranes are commercially available. Fig. 2 shows an idealized pore 23.

Anordningens funksjon er at saltvann 20, som er oppvarmet, strømmer langs membranen 2 hvorved vanndamp diffunderer, som vist ved pilen 24, gjennom porene 23, mens saltvannet i væskeform ikke kan passere på grunn av overflatespenningen. Den gjennom porene diffunderte vanndampen transporteres over luftspalten og kondenseres mot plastfilmen 3 som avkjøles av det kaldere vannet 22. Kondensert vann, ferskvann, oppsamles og føres bort gjennom kanalen 7. The function of the device is that salt water 20, which is heated, flows along the membrane 2 whereby water vapor diffuses, as shown by arrow 24, through the pores 23, while the salt water in liquid form cannot pass due to the surface tension. The water vapor diffused through the pores is transported across the air gap and condensed against the plastic film 3 which is cooled by the colder water 22. Condensed water, fresh water, is collected and led away through the channel 7.

Foreliggende oppfinnelse bygger på den innsikten at så vel anordningens kapasitet som det påkrevde energiforbruket for å destillere saltvann i vesentlig grad avhenger av geometriske parametre i destillasjonsenheten 1. Destillasjonsenheten 1 tilsvarer den innledningsvis nevnte separasjonskassetten. Herved er det først og fremst membranens 2 tykkelse b og avstanden L mellom membranen 2 og plastfilmen 3 som er av betydning. The present invention is based on the insight that both the device's capacity and the required energy consumption to distill salt water depend to a significant extent on geometric parameters in the distillation unit 1. The distillation unit 1 corresponds to the initially mentioned separation cassette. In this way, it is primarily the thickness b of the membrane 2 and the distance L between the membrane 2 and the plastic film 3 that are important.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er avstanden L mellom nevnte membran og nevnte plastfilm 0,2 til 1 mm og membranens tykkelse er under 0,5 mm. Når avstanden L ligger i dette området samtidig som det anvendes en membran med en tykkelse som underskrider 0,5 mm, har det vist seg at produksjonskapasiteten blir vesentlig høyere samtidig som energitapene blir vesentlig lavere, sammenlignet med om det anvendes en membran med større tykkelse, som eksempelvis 2-3 mm og/eller avstanden L enten er større enn 1 mm, f.eks. 2 mm, eller er mindre enn 0,2 mm, f.eks. 0,05 mm. According to the present invention, the distance L between said membrane and said plastic film is 0.2 to 1 mm and the thickness of the membrane is below 0.5 mm. When the distance L is in this range and a membrane with a thickness of less than 0.5 mm is used, it has been shown that the production capacity is significantly higher while the energy losses are significantly lower, compared to if a membrane with a greater thickness is used, such as 2-3 mm and/or the distance L is either greater than 1 mm, e.g. 2 mm, or is less than 0.2 mm, e.g. 0.05 mm.

Det er følgelig oppdaget at avstanden L har en øvre grense under hvilken produksjonskapasiteten øker markant og en nedre grense under hvilken energitapene øker markant, og videre at avstanden L påvirker produksjonshastighet og energitap i spesielt høy grad når membrantykkeIsen ligger under nevnte verdi. It has consequently been discovered that the distance L has an upper limit below which the production capacity increases markedly and a lower limit below which the energy losses increase markedly, and further that the distance L affects the production rate and energy losses to a particularly high degree when the membrane thickness of the ice is below the mentioned value.

Ovenfor angitte intervaller gir både et meget bra produk-sjonsresultat samtidig som kostnadene for tilført energi er lave på grunn av lave energitap. De energitapene det dreier seg om er varmeledning gjennom membranen som beskrives nærmere nedenfor. The intervals stated above both give a very good production result, while the costs for added energy are low due to low energy losses. The energy losses in question are heat conduction through the membrane, which is described in more detail below.

Flg. 3 viser et diagram hvor produksjonskapasiteten eller massestrømmen (fluks) er avsatt mot tykkelsen b og hvor avstanden L er parameter. Diagrammet gjelder ved en temperatur (Tn) på saltvannet på 60°C og en temperatur (Tc) på det kalde vannet på 20°C, og ved et relativt poreareal av membranen (J) = 0,8 samt et varmeledningstall for membranen på KM = 0,22 W/m<2> • °K. Follow 3 shows a diagram where the production capacity or mass flow (flux) is plotted against the thickness b and where the distance L is a parameter. The diagram applies at a temperature (Tn) of the salt water of 60°C and a temperature (Tc) of the cold water of 20°C, and at a relative pore area of the membrane (J) = 0.8 and a thermal conductivity figure for the membrane of KM = 0.22 W/m<2> • °K.

Av diagrammet fremgår at produksjonskapasiteten eller massestrømmen (fluks) øker vesentlig når avstanden L avtar og når tykkelsen b avtar. The diagram shows that the production capacity or mass flow (flux) increases significantly when the distance L decreases and when the thickness b decreases.

I fig. 6 vises et diagram med de samme verdiene på størrel-sene Ttø, Tc, $ og Kjyj som nevnt ovenfor. Dette diagrammet vedrører varmetap forårsaket av varmeledning gjennom membranen pr. kg destillert saltvann som funksjon av avstanden L med tykkelsen b som parameter. Av dette diagrammet fremgår det at varmetapene øker med en redusert avstand L. In fig. 6 shows a diagram with the same values for the sizes Ttø, Tc, $ and Kjyj as mentioned above. This diagram relates to heat loss caused by heat conduction through the membrane per kg of distilled salt water as a function of the distance L with the thickness b as a parameter. This diagram shows that the heat losses increase with a reduced distance L.

Denne innsikten foranlediget at det ble utarbeidet en teoretisk modell som kan beskrives ved hjelp av følgende to ligninger, nemlig This insight prompted the development of a theoretical model which can be described using the following two equations, namely

hvor hvor hvor where where where

i disse ligningene er følgende betegnelser anvendt, in these equations the following terms are used,

b = membranens tykkelse (m) b = membrane thickness (m)

c — molkonsentrasjon (mol/m5 ) c — molar concentration (mol/m5 )

Cp = varmekapasitet (J/mol * °K) ;D = diffusjonskoeffisient for en blanding av vanndamp og luft (m<2>/s) ;E = energistrøm gjennom membranen (J/m<2> S) ;<K>ajr = varmeledningsevne for luft (W/m<2>°K) ;Km = varmeledningsevne for membranen (W/m<2> * °K) Cp = heat capacity (J/mol * °K) ;D = diffusion coefficient for a mixture of water vapor and air (m<2>/s) ;E = energy flow through the membrane (J/m<2> S) ;<K>ajr = thermal conductivity of air (W/m<2>°K) ;Km = thermal conductivity of the membrane (W/m<2> * °K)

L ■= avstand mellom membranen og plastfilmen (m) L ■= distance between the membrane and the plastic film (m)

N ■= molstrøm gjennom membranen (mol/m2 ) N ■= molar flow through the membrane (mol/m2 )

Q = massestrøm gjennom membranen (kg/m<2> • h) Q = mass flow through the membrane (kg/m<2> • h)

Tc = den kalde væskens temperatur (°K) Tc = temperature of the cold liquid (°K)

Tn = den varme væskens temperatur (°K) Tn = temperature of the hot liquid (°K)

Xc = mplfraksjon vanndamp ved plastfilmen Xc = mp fraction of water vapor at the plastic film

Xn = molfraksjon vanndamp ved membranen Xn = mole fraction of water vapor at the membrane

0 = relativt poreareal i membranen 0 = relative pore area in the membrane

Ved å substituere molstrømmen N med massestrømmen Q i ligning (1) ovenfor oppnås massestrømmen By substituting the molar flow N with the mass flow Q in equation (1) above, the mass flow is obtained

Ved hjelp av de ovenfor angitte formlene kan det utføres beregninger vedrørende varmetapet (E) og produksjonskapasiteten (Q) som funksjon av avstanden L, tykkelsen b, membranens relative poreareal, den varme væskens henholdsvis den kalde væskens temperatur, osv. Diagrammene i figurene 3, 4, 5, 6 og 7 er beregnet ifølge den ovenfor angitte modellen, som også delvis er verifisert eksperimentelt. Using the above formulas, calculations can be made regarding the heat loss (E) and the production capacity (Q) as a function of the distance L, the thickness b, the relative pore area of the membrane, the temperature of the hot liquid or the cold liquid, etc. The diagrams in figures 3, 4, 5, 6 and 7 are calculated according to the above model, which has also been partially verified experimentally.

Diffusjonsveiens lengde er en signifikant faktor. Denne lengden utgjøres av membrantykkelsen b og avstanden L. Graden av fordampning øker når diffusjonsveiens lengde avtar, som det fremgår av fig. 3 og fig. 5. The length of the diffusion path is a significant factor. This length is made up of the membrane thickness b and the distance L. The degree of evaporation increases when the length of the diffusion path decreases, as can be seen from fig. 3 and fig. 5.

I fig. 5 er verdien av størrelsene Tn, Tc, (J) og Krø de samme som angitt for fig. 3. Fig. 3 gjelder for membrantykkelsen b = 0,2 mm. In fig. 5, the value of the sizes Tn, Tc, (J) and Krø are the same as indicated for fig. 3. Fig. 3 applies to the membrane thickness b = 0.2 mm.

Ligningen (3) ovenfor inneholder to dominerende ledd, nemlig et ledd som vedrører membranen, b/((J)\/Tn), og et ledd som vedrører luftspalten L\/Tc. Equation (3) above contains two dominant terms, namely a term relating to the membrane, b/((J)\/Tn), and a term relating to the air gap L\/Tc.

Herav fremgår at en forandring av det leddet som er minst ikke påvirker massestrømmen dersom det andre leddet er mye større. Membranens tykkelse b påvirker følgelig ikke masse-strømmen i nevnbar grad så lenge som avstanden L er stor, hvilket fremgår av fig. 3, se kurven L = 5 mm. From this it appears that a change in the term which is the smallest does not affect the mass flow if the other term is much larger. The thickness b of the membrane consequently does not affect the mass flow to any significant extent as long as the distance L is large, which is evident from fig. 3, see curve L = 5 mm.

Hva angår membrantykkelsen b, fremgår det av fig. 3 at en påtagelig økning av massestrømmen inntrer når membrantykkelsen b underskrider 0,5 mm, samtidig som avstanden L underskrider 1 mm. Regarding the membrane thickness b, it appears from fig. 3 that a noticeable increase in the mass flow occurs when the membrane thickness b falls below 0.5 mm, at the same time as the distance L falls below 1 mm.

Som nevnt ovenfor viser en sammenligning av fig. 3 og 6 at en kortere avstand L medfører at produksjonskapasiteten øker, men at også varmetapene øker. Ettersom varmetapene er av betydning er det vesentlig at disse holdes lave med tanke på kostnaden for å membrandestillere saltvann og i visse tilfeller med tanke på vanskeligheter med å tilføre påkrevet varmeenergi til destillasjonsanordningen. As mentioned above, a comparison of fig. 3 and 6 that a shorter distance L means that the production capacity increases, but that the heat losses also increase. As the heat losses are important, it is essential that these are kept low in view of the cost of membrane distilling salt water and in certain cases in view of difficulties in supplying the required heat energy to the distillation device.

Varmeenergibehovet utgjør nemlig en stor del av drifts-kostnaden for et membrandestillasjonsanlegg. Tilførsel av varmeenergi er påkrevet både for å fordampe saltvannet og for å kompensere for varmetap. Det er vesentlig å forsøke og redusere varmetap forårsaket av varmeledning gjennom membranen, dels fordi denne varmeenergien Ikke bidrar til å fordampe saltvann, dels fordi temperaturdifferansen over membranen avtar, hvilket i sin tur medfører en redusert fordampningsgrad, dvs. en redusert massestrøm gjennom membranen. The heat energy requirement makes up a large part of the operating cost for a membrane distillation plant. The supply of heat energy is required both to evaporate the salt water and to compensate for heat loss. It is essential to try and reduce heat loss caused by heat conduction through the membrane, partly because this heat energy does not contribute to evaporating salt water, partly because the temperature difference across the membrane decreases, which in turn results in a reduced rate of evaporation, i.e. a reduced mass flow through the membrane.

Fig. 6 viser varmetapene gjennom membranen som funksjon av avstanden L med membrantykkelsen b som parameter. Diagrammet gjelder for samme verdier på parametrene Tn, Tc, (J) og Kjyj som angitt for fig. 3. Av fig. 6 fremgår at varmetapene øker når avstanden L avtar. Fig. 6 shows the heat losses through the membrane as a function of the distance L with the membrane thickness b as a parameter. The diagram applies to the same values of the parameters Tn, Tc, (J) and Kjyj as stated for fig. 3. From fig. 6 shows that the heat losses increase when the distance L decreases.

Det ble overraskende konstatert at varmetapene avtar når en tynnere membran anvendes, hvilket er illustrert i flg. 6. Dette skyldes imidlertid i det vesentlig forøket massestrøm når tynnere membran anvendes, som nevnt ovenfor I forbindelse med fig. 3. It was surprisingly established that the heat losses decrease when a thinner membrane is used, which is illustrated in Fig. 6. However, this is mainly due to increased mass flow when a thinner membrane is used, as mentioned above in connection with fig. 3.

Av fig. 6 fremgår videre at varmetapene gjennom membranen øker markant når avstanden L er mindre enn 0,2 mm. From fig. 6 further shows that the heat losses through the membrane increase markedly when the distance L is less than 0.2 mm.

Fig. 7 illustrerer også varmetapenes avhengighet av avstanden L for to forskjellige membraner med et relativt poreareal på henholdsvis 0,7 og 0,9. Av fig. 7 fremgår at økningen av varmetapene er markant, når avstanden L er mindre enn 0,2 mm for begge membranene. Fig. 7 also illustrates the dependence of the heat losses on the distance L for two different membranes with a relative pore area of 0.7 and 0.9 respectively. From fig. 7 shows that the increase in heat losses is marked when the distance L is less than 0.2 mm for both membranes.

På grunn av den kraftige økningen av varmetapene når avstanden L er mindre enn 0,2, skal denne avstanden overskride 0,2 mm. Due to the strong increase in heat losses when the distance L is less than 0.2, this distance must exceed 0.2 mm.

En annen grunn til at avstanden ikke skal gjøres mindre er faren for at det da kan dannes vannbroer mellom membranen og plastfilmen. Dersom slike vannbroer dannes, øker varmetapene markant på grunn av at vann leder varme mye bedre enn luft. Videre reduseres derved massestrømmen gjennom membranen, samtidig som at faren for at membranens porer skal bli fylt med vann øker. Herved skjer det ingen.destillering samtidig som salt transporteres med vannet inn i destillatet. Another reason why the distance should not be reduced is the danger that water bridges may then form between the membrane and the plastic film. If such water bridges are formed, heat losses increase markedly because water conducts heat much better than air. Furthermore, the mass flow through the membrane is thereby reduced, at the same time that the risk of the membrane's pores being filled with water increases. This means that no distillation takes place at the same time as salt is transported with the water into the distillate.

Kommersielt tilgjengelige membraner finnes med høyst varier-ende relativt poreareal $, nemlig 0 - 0,96, dvs. opp til at 9656 av membranen utgjøres av porer. Herved kan den midlere porediameteren være 0,02 - 15 >jm. Commercially available membranes are found with highly varying relative pore area $, namely 0 - 0.96, i.e. up to 9656 of the membrane being made up of pores. Hereby, the average pore diameter can be 0.02 - 15 µm.

I fig. 7 har størrelsene Tn, Tc, (J) og Kjyj samme verdier som angitt for fig. 3. Membrantykkelsen er 0,2 mm. In fig. 7, the sizes Tn, Tc, (J) and Kjyj have the same values as indicated for fig. 3. The membrane thickness is 0.2 mm.

I fig. 4 vises et diagram over massestrømmen som funksjon av det relative porearealet $. I fig. 4 har størrelsene , Tc og Krø samme verdi som angitt for flg. 3. Membrantykkelsen er 0,2 mm. In fig. 4 shows a diagram of the mass flow as a function of the relative pore area $. In fig. 4, the sizes , Tc and Krø have the same value as stated for 3. The membrane thickness is 0.2 mm.

Som det fremgår av fig. 4 øker massestrømmen markant når den relative porøsiteten (J) øker, spesielt når avstanden L er mindre enn ca. 1 mm. Grunnen til at varmetapene er mindre for en membran med større relativt poreareal, se fig. 7, er den økede massestrømmen som oppnås når porøsiteten er større. Ifølge en foretrukket utførelsesform har den nevnte membranen et relativt poreareal, (J), som overskrider 0,7, og fortrinnsvis 0,8. Et slikt poreareal forsterker ytterligere de ovenfor angitte sammenhengene mellom massestrøm, dvs. produksjons-kapasitet, varmetap, avstanden L og membrantykkelsen b som det fremgår av ovenstående og av fig. 4 og 7. As can be seen from fig. 4, the mass flow increases markedly when the relative porosity (J) increases, especially when the distance L is less than approx. 1 mm. The reason why the heat losses are smaller for a membrane with a larger relative pore area, see fig. 7, is the increased mass flow achieved when the porosity is greater. According to a preferred embodiment, the mentioned membrane has a relative pore area, (J), which exceeds 0.7, and preferably 0.8. Such a pore area further reinforces the above-mentioned relationships between mass flow, i.e. production capacity, heat loss, the distance L and the membrane thickness b, as can be seen from the above and from fig. 4 and 7.

I fig. 5 vises et diagram over massestrømmen som funksjon av avstanden L hvor saltvannets temperatur Tn er parameter. Størrelsene Tc, $ og Krø har de i forbindelse med fig. 3 angitte verdiene, og membrantykkelsen er 0,2 mm. In fig. 5 shows a diagram of the mass flow as a function of the distance L where the salt water temperature Tn is a parameter. The sizes Tc, $ and Krø have those in connection with fig. 3 the specified values, and the membrane thickness is 0.2 mm.

Av fig. 5 fremgår at en markant økning av massestrømmen inntrer når avstanden L er mindre enn 1 mm, hvor økningen blir større ved en høyere temperatur på saltvannet. From fig. 5 shows that a marked increase in the mass flow occurs when the distance L is less than 1 mm, where the increase becomes greater at a higher temperature of the salt water.

Som nevnt ovenfor er et høyt relativt poreareal å foretrekke. Imidlertid blir membranens holdfasthet mindre ved et øket poreareal. Dette utgjør et problem, spesielt i kombinasjon med at det skal opprettholdes en smal luftspalte. Ifølge en foretrukket utførelsesform, se fig. 8 og 9, er derfor membranen 2 utstyrt med en bærer, som f.eks. fibrer 24 lagt på membranen, eksempelvis plastfibrer, som kan være pålagt ordnet eller uordnet på membranen og disse fibrene har en diameter som tilsvarer den ønskede avstanden L. Overflaten av membranen utstyrt med bærere er vendt mot den nevnte kondensasjonsoverf laten . As mentioned above, a high relative pore area is preferable. However, the holding strength of the membrane decreases with an increased pore area. This poses a problem, especially in combination with maintaining a narrow air gap. According to a preferred embodiment, see fig. 8 and 9, the membrane 2 is therefore equipped with a carrier, which e.g. fibers 24 laid on the membrane, for example plastic fibers, which can be applied ordered or disordered on the membrane and these fibers have a diameter corresponding to the desired distance L. The surface of the membrane equipped with carriers faces the aforementioned condensation surface.

Istedenfor fibrer 24 kan et nett eller en annen bærer festes til membranen, disse bærernes tykkelse i en retning vinkelrett på membranens overflate tilsvarer den ønskede avstanden L. Slike modifikasjoner anses som innbefattede i oppfinnelsen. Ved denne utførelsesformen oppnås følgelig en sterk membran selv om det relative porearealet er høyt samtidig som fibrene eller bæreren utgjør avstandsgiverorgan for å opprettholde luftspalten. I fig. 8 er kondensasjonsoverflaten angitt med en stiplet linje 25. Instead of fibers 24, a net or another support can be attached to the membrane, the thickness of these supports in a direction perpendicular to the surface of the membrane corresponds to the desired distance L. Such modifications are considered included in the invention. With this embodiment, a strong membrane is consequently obtained even if the relative pore area is high at the same time that the fibers or the carrier form spacers to maintain the air gap. In fig. 8, the condensation surface is indicated by a dashed line 25.

Det er følgelig tydelig at foreliggende oppfinnelse anviser en fremgangsmåte for både å oppnå en høy produksjon og lave varmetap. Foreliggende oppfinnelse utgjør derfor et vesentlig fremskritt innenfor membrandestillasjonsteknikken. It is therefore clear that the present invention prescribes a method for achieving both a high production and low heat losses. The present invention therefore constitutes a significant advance within membrane distillation technology.

Claims

1. Distillation device for distilling a liquid, primarily water, including a distillation unit which includes partly a porous hydrophobic membrane through which steam can pass, but which prevents the passage of liquid, partly a condensation surface arranged at a distance from the membrane, where between the membrane and the condensation surface there is an air gap, the distillation device further comprises units for passing the liquid to be distilled on the surface of the membrane facing away from the air gap and a unit arranged to pass a liquid, which is colder than said liquid, on the side of the condensation surface facing away the air gap, characterized in that the distance (L) between said membrane (2) and said condensation surface (3) is in the range 0.2 mm to 1 mm and that the thickness (b) of the membrane (2) is less than 0.5 mm.

2. Distillation device According to claim 1, characterized in that said membrane has a relative pore area ($) that exceeds 0.7 and preferably exceeds 0.8.

3. Distillation device according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane (2) is equipped with a carrier, such as fibers (24), on one surface, which carrier has a thickness perpendicular to the membrane's surface that corresponds to said distance (L) and that the the surface which is equipped with a carrier faces the said condensation surface.