DE10347695A1

DE10347695A1 - Mehrstufiges Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren und Apparate für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung

Info

Publication number: DE10347695A1
Application number: DE10347695A
Authority: DE
Inventors: Cheng-Ming Chou
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2004-05-06
Also published as: JP2004136273A; AU2003205025A1; US7228713B2; US20060075774A1; TW564185B; US7089762B2; US20040069014A1; GB2394189B; GB0315124D0; GB2394189A

Abstract

Ein mehrstufiges Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren und Apparate dafür für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung wird für die Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefriersysteme eingesetzt. Für die Anwendung des Destillations-, Unterdruck- und Gefrierverfahrens, zum Übertragen einer spezifischen Lösung sowie zur Wiedergewinnung einer heißen Umlauflösung bei konstanter Temperatur werden die Systeme in ihren Anfangsstatus gebracht, um die spezifische Lösung abzuscheiden. Während dem mehrstufigen Kühlverfahren dient die Vakuumverdampfungskühlung zur Abkühlung der Lösung, um die Niedrigtemperatur-Lösung zu gewinnen, die für das mehrstufige Vakuumgefrierverfahren erforderlich ist. Die Dämpfen, die im mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlsystem erzeugt werden, liefern die Wärme für die Kondensation, die zum Schmelzen der Eiskristalle im mehrstufigen Vakuumgefriersystem benötigt wird. Die konzentrierte Niedrigtemperatur-Lösung und die geschmolzenen Eiskristalle, die im mehrstufigen Vakuumgefriersystem erzeugt werden, können zum Abkühlen der heißen Umlauflösung, die auf der untersten Stufe des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems ausgelassen wird, genutzt werden (Figur 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrstufige Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung, insbesondere mehrstufige Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung, indem in einem Unterdruckbehälter mit einem Vakuumerzeugungsverfahren ein Vakuum erzeugt wird und eine entgaste Lösung über eine Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle oder eine Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstelle zum Verdampfen, Kühlen und Gefrieren dieser entgasten Lösung durchgelassen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Apparate zur Durchführung der oben genannten Verfahren .
Techniken zur Lösungsabscheidung wurden auf vielen Gebieten angewendet, einschließlich für die allgemeine Destillation, Konzentrierung flüssiger Arzneimittel und für die Entsalzung von Meerwasser.
Beim Abscheiden einer großen Lösungsmenge durch Erhitzen wird unwirtschaftlicherweise eine große Energiemenge aufgebraucht. Beim Entsalzen von Meerwasser wird beispielsweise die Lösung, d. h. das Meerwasser, direkt erhitzt, um das Wasser durch Verdampfen vom Salz abzutrennen. Die Wasserdämpfe werden danach mit einer Vakuumpumpe abgesogen. Dieser Vorgang ist sehr energieaufwendig. Außerdem nimmt der Salzgehalt im Meerwasser während des Abtrennens des Wassers vom Meerwasser laufend zu. Daher erweist sich die Abscheidung des Wassers vom Meerwasser als sehr energieaufwendig und sehr unwirtschaftlich.
Außerdem entstehen beim Erhitzen des Meerwassers auf hohe Temperaturen unterschiedliche Salzkristalle, was zum Problem der Verzunderung führt, was die Leistungsfähigkeit des Rückgewinnungsbehälters herabsetzt und daher nur begrenzte Wassermengen nach der Abtrennung von Meerwasser gewonnen werden können, so daß dem hohen Wasserbedarf nicht Rechnung getragen werden kann.
Aus diesem Grund hat der Erfinder versucht, Prozesse und Apparate für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung durch eine mehrstufige Vakuumdestillation, Vakuumkühlung und Vakuumgefrierung zu entwickeln, um die Nachteile der herkömmlichen Methode zur Trennung des Wassers vom Meerwasser zu beseitigen.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Gewinnung einer gewünschten Konzentration eines gelösten Stoffes. Zur Erfüllung dieses Zwecks und ohne daß dabei zuviel Energie aufgebraucht wird sowie innerhalb eines niedrigen Temperaturbereichs kommt ein mehrstufiges Vakuumdestillationssystem zur Anwendung. Dieses System wendet das Vakuumerzeugungsverfahren mit einer entgasten Lösung an, um in den Abdampfbehältern ein Vakuum zu erzeugen (da der Luftdruck in den Abdampfbehältern unwesentlich ist). Da bei der Vakuumdestillation erweiterte Temperatur- und Druckbereiche angewendet werden können, sind mehrere Stufen der Vakuumdestillation zulässig. Bei der vorliegenden Erfindung werden das konstante Temperaturdestillationsverfahren, die Lösungsübertragung und die Wiedergewinnung der heißen Umlauflösung für die Abscheidung einer abzuscheidenden Lösung durchgeführt und die meiste Wärmeenergie für eine wiederholte Anwendung zurückgewonnen. Die Temperaturen für die Vakuumdestillation auf mehreren Stufen werden je nach einem Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung geregelt, so daß die entgaste Lösung mit der mehrstufigen Vakuumdestillation abgeschieden werden kann. Auf diese Weise kann mit einer Energieeinheit eine größere Lösungsmenge abgeschieden werden, während die konzentrierte Niedrigtemperaturlösung, die bei der Lösungsabscheidung abgegeben wird, einer Vakuumgefrierung und Vakuumtrocknung für eine weitere Konzentration des aufgelösten Stoffes unterzogen werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduzierung des Kostenaufwandes für die Meerwasser-Entsalzung. Da die Temperatur- und Druckbereiche bei der vorliegenden Erfindung zur Erleichterung der Zunahmen der Vakuumdestillation erweitert sind, wird mehr reines Wasser gewonnen. Da die Verdampfungswärme für Wasser ungefähr siebenmal höher als die Kondensierungswärme für Wasser ist, ist ein Gefrieren im Vergleich zum Erhitzen für die Gewinnung derselben Wassermenge weniger energieaufwendig. Bei der vorliegenden Erfindung kommt ein mehrstufiges Vakuumgefrieren zur Anwendung, um konzentriertes Meerwasser mit einer niedrigen Temperatur und geschmolzene Eiskristalle zu erhalten, damit die Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten oder untersten Stufe der mehrstufigen Vakuumdestillation abgegeben wird, wirksam reduziert werden kann. Dies ermöglicht wiederum höhere Stufen der Vakuumdestillation und ein Erhalten von einer größeren Menge reinen Wassers. Mit der heißen Umlauflösung mit niedriger Temperatur kann die Abdampfhitze schließlich von den Stufen der Vakuumdestillation von unten nach oben wiedergewonnen werden, so daß das Meiste der Wärmeenergie wiederholt angewendet werden kann. Die Lösung mit niedriger Temperatur, das heißt das Meerwasser, das im mehrstufigen Vakuumgefrieren erforderlich ist, wird von der letzten oder untersten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlverfahrens geliefert, wobei die Eiskristalle, die bei der mehrstufigen Vakuumgefrierung entstehen, mit den Dämpfen, die während den mehrstufigen Destillations- und Kühlverfahren entstehen, geschmolzen werden. Die vorliegende Erfindung umfaßt daher die mehrstufigen Vakuumdestillations-, mehrstufigen Vakuumkühl- und mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren, um so den Kostenaufwand der Meerwasser-Entsalzung beträchtlich zu reduzieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduzierung des Kostenaufwandes und der Landbeanspruchung zum Erbauen einer Meerwasser-Entsalzungsanlage. Im mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und dem Vakuumgefrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung kommt das Vakuumerzeugungsverfahren zur Anwendung, um in den Rohrleitungen, Abdampfbehältern, Rückgewinnungsbehältern und Gefrierbehältern der Apparate ein Vakuum zu erzeugen und um eine entgaste Lösung, Dämpfe oder Kondensate durch diese fließen zu lassen. Das Vakuumerzeugungsverfahren basiert auf dem Torricellschen Vakuumprinzip, nämlich daß ein Flüssigkeitspegel im Vakuum gehalten wird. Bei den Apparaten der vorliegenden Erfindung werden die erste, zweite, dritte und alle weiteren Plattformen der Abdampfbehälter oder Gefrierbehälter von unten nach oben übereinander wie ein Turm angeordnet, um den Höhenunterschied zwischen diesen Behältern und ihren allgemeinen unteren Behältern und dessen Teile zu erhöhen. Mit diesem aufgestapelten, turmähnlichen Aufbau wird zudem beim Bau einer Meerwasser-Entsalzungsanlage einerseits Platz und andererseits die zur Erzeugung der Vakuen benötigte Energie eingespart. Die turmähnlich angeordneten und mehrstufigen Apparate für die Destillation, Kühlung und Gefrierung ermöglichen einen stetigen Fluß der heißen Umlauflösung, der abzutrennenden Lösung (d. h. das Meerwasser) und des Kondensats, wodurch weniger Pumpen benötigt werden und ebenfalls die Verzunderung und Korrosion in den Apparaten minimiert werden.
Zur Erreichung der oben genannten und weiterer Ziele werden ein mehrstufiges Vakuumdestillationssystem, ein mehrstufiges Vakuumkühlsystem und ein mehrstufiges Vakuumgefriersystem für die mehrfachen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren für die Lösungsabscheidung und Meerwasser-Entsalzung nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Nach dem Einstellen des mehrstufigen Vakuumdestillationssystem auf seinen Anfangsstatus, werden ein konstantes Destillationsverfahren, eine Lösungsübertragung und eine Wiedergewinnung der heißen Umlauflösung durchgeführt, um eine bestimmte Lösung abzuscheiden. Die Temperaturen für die Vakuumdestillation auf mehrfachen Stufen sind je nach Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung geregelt, um eine entgaste Lösung mit Hilfe der mehrstufigen Vakuumdestillation abzuscheiden. Bei der Abgabe der heißen Umlauflösung von der letzten oder untersten Stufe muß ihre Temperatur reduziert werden. Die heiße Umlauflösung fließt danach von unten nach oben, um der Reihe nach durch die Rückgewinnungsbehälter auf den verschiedenen Stufen zu fließen und nimmt dabei die Verdampfungswärme auf. Daher wird die heiße Umlauflösung beim Hinauffließen allmählich erhitzt, wobei das Meiste der Wärmeenergie für deren wiederholte Anwendung wiedergewonnen wird. Zum Erhöhen der Anzahl Stufen der mehrstufigen Vakuumdestillation und zum Erhöhen der Menge der Lösung, die mit einer Energieeinheit abgeschieden werden kann, wird der Bereich der brauchbaren Temperatur der heißen Umlauflösung erweitert. Mit anderen Worten, je niedriger die Temperatur der heißen Umlauflösung, die von der letzten Stufe der Vakuumdestillation abgegeben wird, desto mehr Stufen können bei der mehrstufigen Vakuumdestillation mit eingeschlossen werden. Bei einem mehrstufigen Vakuumdestillationssystem mit mehreren Destillationsstufen muß die Temperatur der abzuscheidenden Lösung weiter reduziert werden, damit die Temperatur der von der letzten Stufe abgegebenen heißen Umlauflösung herabgesetzt wird, um eine ausgeglichene thermische Wechselbeanspruchung zwischen Verdampfung und Kondensierung beizubehalten. Zu diesem Zweck kann mit der mehrstufigen Vakuumkühlung und der mehrstufigen Vakuumgefrierung die mehrstufige Vakuumdestillation gefördert werden. Um dies zu erreichen, werden die Systeme für mehrstufige Vakuumkühlung und mehrstufige Vakuumgefrierung in ihren Anfangsstatus versetzt, wobei die Lösung durch Gefrieren und mit dem konstanten Temperaturdestillationsverfahren, der Lösungsübertragung, dem Vakuumerzeugungsverfahren sowie dem Gefrierverfahren abgeschieden wird. Während des mehrstufigen Vakuumkühlverfahrens wird die Temperatur der abscheidenden Lösung durch einen Effekt der Vakuumverdampfungs-Kühlung reduziert, damit diese Lösung als eine Lösung mit niedriger Temperatur im mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren genutzt werden kann, wodurch die Kosten einer Vorkühlung eingespart werden. Während dieses mehrstufigen Vakuumgefrierverfahrens wird die zum Schmelzen der Eiskristalle benötigte Verdampfungswärme von den Dämpfen geliefert, die während der mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlverfahren erzeugt werden. Die konzentrierte Lösung mit der tiefen Temperatur und die geschmolzenen Eiskristalle, die während des mehrstufigen Vakuumgefrierverfahrens entstanden sind, können zum Herabsetzen der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der untersten Stufe der mehrstufigen Vakuumdestillation abgegeben wird, genutzt werden. Somit werden die mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren anhand der vorliegenden Erfindung für die Lösungsabscheidung, Meerwasser-Entsalzung und Konzentrierung des aufgelösten Stoffes kombiniert.
Bei der Anwendung des Vakuumerzeugungsverfahrens zur Erzeugung der Vakuen in den Rohrleitungen, Abdampfbehältern, Gefrierbehältern und Rückgewinnungsbehältern, die in den erfindungsgemäßen Apparaten eingebaut sind, fließen die entgaste Lösung, die Dämpfe oder Kondensate durch diese hindurch, wobei der Luftdruck in diesen Bereichen unwesentlich ist. Im kontinuierlichen Temperaturdestillationsverfahren, bei dem das Prinzip, daß der Siedepunkt der Flüssigkeit bei steigendem Druck ansteigt, zur Anwendung kommt, kann das Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung auf verschiedenen Stufen genutzt werden, damit das konstante Temperaturdestillationsverfahren mit Hilfe der mehrstufigen Vakuumdestillation ausgeführt werden kann, wobei die Destillationstemperatur und der Druck des gesättigten Dampfs bei dieser mehrstufigen Vakuumdestillation von den oberen auf die unteren Stufen reduziert werden und mehr Wärme übertragen wird und mehr Kondensat gewonnen wird. Im konstanten Temperaturdestillationsverfahren fließt die heiße Umlauflösung mit einer voreingestellten Temperatur von den oberen zu den unteren Stufen, um kontinuierlich und der Reihe nach durch die Flüssigkeits-Gas-Schnittstellen in den Abdampfbehältern auf verschiedenen Stufen zu fließen und um somit zum Verdampfen der entgasten Lösung die zum Verdampfen benötigte Hitze zu liefern. Beim Abgeben der heißen Umlauflösung auf der letzten oder untersten Stufe muß deren Temperatur reduziert werden. Diese heiße Umlauflösung fließt danach von unten nach oben und kontinuierlich und der Reihe nach durch die Rückgewinnungsbehälter auf den verschiedenen Stufen und nimmt dabei die Verdampfungswärme auf, um die Flüssigkeit zu kondensieren. Dies führt dazu, daß die Temperatur der heißen Umlauflösung beim Hinauffließen zu den höheren Stufen allmählich gesteigert wird, wobei das Meiste der Wärmeenergie wiederholt angewendet werden kann. Schließlich fließt die heiße Umlauflösung zurück zu einem Heizer für die heiße Umlauflösung und wird auf eine voreingestellte Temperatur erhitzt, um einen Arbeitsgang der mehrstufigen Vakuumdestillation zu vollenden. Wegen einem Unterschied des Sättigungsdampfdruck, der durch einen Temperaturunterschied auf jeder Stufe zwischen dem Abdampfbehälter und dem Rückgewinnungsbehälter entsteht, fließen die durch den Abdampfbehälter produzierten Dämpfe zum Rückgewinnungsbehälter. Solange die Temperatur des Rückgewinnungsbehälters niedriger ist als die des Abdampfbehälters, wird der Dampf vom Rückgewinnungsbehälter kontinuierlich in Flüssigkeit kondensiert. Das Kondensat und der Dampf fließen auf der nächsten unteren Stufe in den Rückgewinnungsbehälter, in dem die Temperatur und der Druck des gesättigten Dampfs niedriger ist, um die Temperatur und Kondensierung weiter herabzusetzen. Schließlich wird das Kondensat in einem Vakuumbehälter gesammelt, der stets bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur gehalten wird. Auf diese Weise kann die ausgeglichene thermische Wechselbeanspruchung zwischen Verdampfung und Kondensierung beibehalten werden. Die entgaste Lösung fließt von oben nach unten, damit sie kontinuierlich durch die Abdampfbehälter auf verschiedenen Stufen fließt, wobei eine konzentrierte Lösung, die auf der letzten oder untersten Stufe abgegeben wird, für die weitere Konzentrierung des aufgelösten Stoffes vakuumgefriert und vakuumgetrocknet werden kann.
Beim mehrstufigen Vakuumkühlverfahren kommt das Prinzip der Vakuumverdampfungskühlung zur Reduzierung der Temperatur der Lösung zur Anwendung, damit die so erhaltene abgekühlte Lösung als eine Lösung mit tiefer Temperatur im mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren genutzt werden kann. Durch die Anwendung des Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur fließt die entgaste Lösung mit Raumtemperatur von oben nach unten, um kontinuierlich durch die Abdampfbehälter der Reihe nach auf allen Stufen zu fließen und so allmählich beim Herunterfließen durch die mehreren Stufen abgekühlt wird. Daher können die im mehrstufigen Vakuumkühlverfahren entstandenen Dämpfe zum Schmelzen der Eiskristalle im mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren genutzt werden.
Die Lösung mit tiefer Temperatur, die für die mehrstufige Vakuumgefrierung benötigt wird, stammt vom mehrstufigen Vakuumkühlverfahren. Durch die Lösungsübertragung, die Vakuumerzeugung, die Gefrierung und durch das Auslassen der Wärme von den Rückgewinnungsbehältern entstehen Eiskristalle in den Gefrierbehältern. Die konzentrierte Lösung mit tiefer Temperatur und die geschmolzenen Eiskristalle, die während des mehrstufigen Vakuumgefrierverfahrens abgegeben werden, können zum Reduzieren der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten oder untersten Stufe der Vakuumdestillation abgegeben wird, sowie zum Stabilisieren der Temperatur in den Vakuumbehältern zur Wiedergewinnung des Kondensates, genutzt werden, um somit die ausgeglichene thermische Wechselbeanspruchung zwischen der Verdampfung und der Kondensierung beizubehalten. Inzwischen können die in den mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlsystemen erzeugten Dämpfe in die Gefrierbehälter des mehrstufigen Vakuumgefriersystems geleitet werden, um die Eiskristalle schmelzen zu lassen. Die erzeugte konzentrierte Lösung mit tiefer Temperatur und die geschmolzenen Eiskristalle werden danach in den Vakuumbehältern gesammelt.
Nachstehend werden die Vorteile der gleichzeitigen Anwendung der mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Verbesserung des Wärmewirkungsgrades und zur Erhöhung der Kondensatgewinnung aufgeführt:

1. Die konzentrierte Lösung mit niedriger Temperatur und die geschmolzenen Eiskristalle, die im mehrstufigen Vakuumgefriersystem erzeugt werden, können zum Reduzieren der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten Stufe des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems abgegeben wird, sowie zum Beibehalten der Temperatur des Vakuumbehälters zum Sammeln des Kondensates genutzt werden. Der Bereich der nutzbaren Temperatur für die heiße Umlauflösung ist erweitert, um einerseits mehrere Stufen für die mehrstufige Vakuumdestillation zu ermöglichen und andererseits die Menge des gewonnenen Kondensates zu erhöhen.
2. Die entgaste Lösung mit niedriger Temperatur, die im mehrstufigen Vakuumgefriersystem benötigt wird, wird von der Lösung geliefert, die auf der letzten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystems abgegeben wird, um den Kostenaufwand der Vorkühlung erheblich zu reduzieren.
3. Die Kondensationswärme, welches im mehrstufigen Vakuumgefriersystem zum Schmelzen der Eiskristalle benötigt wird, wird von den Dämpfen, die im mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlsystem erzeugt werden, geliefert.
4. Die kombinierten mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren und -systeme ermöglichen die Benutzung eines gemeinsam genutzten unteren Behälters und deren Teile, um die Vakuen zu erzeugen.

Daher werden bei der vorliegenden Erfindung die mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren gleichzeitig angewendet, um das Ziel der Lösungsabscheidung, Meerwasser-Entsalzung und Konzentrierung der aufgelösten Stoffe zu erreichen.
Der Aufbau und die technischen Mittel der vorliegenden Erfindung zur Erreichung der oben genannten und anderer Ziele sollen anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigelegten Zeichnungen näher erläutert werden.
1 zeigt eine schematische Ansicht der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation zum Anwenden eines Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines mehrstufigen Vakuumdestillationssystems zum Anwenden eines mehrstufigen Vakuumdestillationsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines mehrstufigen Vakuumkühlsystems und eines mehrstufigen Vakuumgefriersystems zum Anwenden der mehrstufigen Vakuumkühl- und mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 zum Anwenden eines Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur nach der vorliegenden Erfindung. Das Destillationsverfahren mit konstanter Temperatur wurde auf Basis der Prinzipien entwickelt, daß der Siedepunkt einer Flüssigkeit unter steigendem Druck ansteigt und daß der Temperaturunterschied zwischen zwei Vakuen zu einem Unterschied zwischen dem Druck des gesättigten Dampfs dazwischen führt. In diesem Verfahren wird mit der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 eine entgaste Lösung in einem Abdampfbehälter mit Unterdruck zum konstanten Kochen und zum Verdampfen bei einer eingestellten Temperatur gebracht, ohne daß dabei der Druck des gesättigten Dampfs im Abdampfbehälter verändert wird, um auf diese Weise zwischen der Verdampfung und Kondensierung eine ausgeglichene thermische Wechselbeanspruchung beizubehalten.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 hauptsächlich aus einem Abdampfbehälter 21, einem Regelventil 22, einem Rückgewinnungsbehälter 4, einer Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211, einem Kondensationsrohr a, mehreren Rohrleitungen b, c, d, e, f, g, h, i, j, k und 1 sowie aus mehreren Regelventilen 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und 30 aufgebaut.
Der Abdampfbehälter 21 ist über das Kondensationsrohr a mit dem Rückgewinnungsbehälter 4 verbunden, damit die in diesem Abdampfbehälter 21 erzeugten Dämpfe zum Rückgewinnungsbehälter 4 geleitet werden.
Das Regelventil 22 ist an einer vorbestimmten Stelle auf dem Kondensationsrohr a vorgesehen. Wenn der Abdampfbehälter 21 bei der eingestellten Temperatur für die Vakuumdestillation unter dem Druck des gesättigten Dampfs steht, werden mit dem Regelventil 22 die mit dem Abdampfbehälter 21 erzeugten Dämpfe geregelt, damit diese Dämpfe durch das Kondensationsrohr a in den Rückgewinnungsbehälter 4 gebracht werden und um somit den Druck des gesättigten Dampfs im Abdampfbehälter 21 beizubehalten.
Die heiße Umlauflösung, die die Verdampfungswärme aufnimmt, wird dazu gebracht, da! sie durch die Verbindungsrohre g bzw. h mit einer vorbestimmten Durchflußrate in den und aus dem Rückgewinnungsbehälter 4 fließt, um die Verdampfungswärme der Dämpfe, die vom Abdampfbehälter 21 erzeugt werden, zum Erhitzen aufzunehmen. Die in den Rückgewinnungsbehälter 4 einfließenden Dämpfe werden daher kondensiert, wonach das Kondensat in einen Vakuumbehälter 8 fließt und dort aufgesammelt wird.
Inzwischen wird die entgaste Lösung mit einer geregelten Temperatur dazu gebracht, daß sie durch das Verbindungsrohr i bzw. j und durch ihre Regelventile 23, 24 mit einer vorbestimmten Durchflußrate in den Abdampfbehälter 21 fließt.
Die Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 befindet sich im Abdampfbehälter 21. Die heiße Umlauflösung, die die Verdampfungswärme abgibt, wird dazu gebracht, daß sie durch die Verbindungsrohre b bzw. c mit einer vorbestimmten Durchflußrate in die und aus der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 fliegt. Diese Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 ermöglicht die Wärmeübertragung, um die entgaste Lösung im Abdampfbehälter 21 verdampfen zu lassen. Da die Temperatur der heißen Umlauflösung, die die Verdampfungswärme liefert, höher ist als die der heißen Umlauflösung, die die Verdampfungswärme aufnimmt, ist die Betriebstemperatur des Abdampfbehälters 21 höher als die des Rückgewinnungsbehälters 4. Der Temperaturunterschied zwischen dem Abdampfbehälter 21 und dem Rückgewinnungsbehälter 4 führt zu einem Unterschied zwischen ihren Sättigungsdampfdrücken, so daß die vom Abdampfbehälter 21 erzeugten Dämpfe zum Rückgewinnungsbehälter 4 geleitet werden, um somit eine ausgeglichene thermische Wechselbeanspruchung beizubehalten.
Das Verbindungsrohr i und dessen Regelventil 23 sind mit einer weiteren Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer oberen Stufe oder mit einem Heizer zum Erhitzen der entgasten Lösung verbunden. Das Verbindungsrohr j und dessen Regelventil 24 sind mit einer weiteren Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer unteren Stufe oder mit einem Vakuumbehälter 9 verbunden. Das Verbindungsrohr j und dessen Regelventil 24 führen dieselbe Funktion wie die des Verbindungsrohrs i und dessen Regelventil 23 aus, wobei mit den letzteren die entgaste Lösung in die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf der unteren Stufe geleitet wird.
Das Verbindungsrohr e und dessen Regelventil 25 sind mit einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer höheren Stufe verbunden. Falls auf einer höheren Stufe keine Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation vorhanden ist, wird durch das Verbindungsrohr e mit dessen Regelventil 25 das Gas unter einer Unterdruckerzeugung abgelassen.
Das Verbindungsrohr f und dessen Regelventil 26 sind mit einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer unteren Stufe oder. mit dem Vakuumbehälter 8 verbunden. Dabei haben das Verbindungsrohr f und dessen Regelventil 26 dieselbe Funktion wie das Verbindungsrohr e und dessen Regelventil 25, außer daß erstere die Dämpfe und das Kondensat in die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf der unteren Stufe leitet.
Die Verbindungsrohre b und h sind mit einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer oberen Stufe oder mit einem Heizer zum Erhitzen der heißen Umlauflösung verbunden. Die Verbindungsrohre c und g sind mit einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf einer unteren Stufe oder mit einem Wärmetauscher verbunden.
Die Regelventile 27 und 30 dienen zur Verhinderung eines Zurückfließens der entgasten Lösung in den Abdampfbehälter 21 und in den Rückgewinnungsbehälter 4, wenn in der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation auf der angrenzenden höheren oder unteren Stufe ein Vakuum erzeugt wird. Daher werden die Regelventile 27 und 30 geschlossen, um den Abdampfbehälter 21 nach dem Erzeugen eines Vakuums darin mit der Unterdruckmethode abzudichten.
Wie dies aus der 1 ersichtlich ist, befindet sich die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur in einem Anfangsstatus, der mit dem Vakuumerzeugungsverfahren unter Anwendung einer entgasten Lösung (siehe deutsches Patent Nr. 102 46 599.1) hergestellt wird. In diesem Anfangsstatus werden in den Verbindungsrohren a, e, f, i und j sowie im Abdampfbehälter 21 und im Rückgewinnungsbehälter 4 Vakuen erzeugt, durch welche die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen. Der untere Behälter 3 und Teile davon sind über die Verbindungsrohre k und 1 und deren jeweilige Regelventile 27, 28 und 29, 30 mit den Verbindungsrohren j und f verbunden. Das Vakuumerzeugungsverfahren wird unter Berücksichtigung eines angemessenen Höhenunterschiedes zwischen dem unteren Behälter 3 und der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 angewendet, um in den oben genannten Teilen die Vakuen zu erzeugen. Beim Schließen der Regelventile 24, 26 werden der Abdampfbehälter 21, der Rückgewinnungsbehälter 4 und die Verbindungsrohre a, e, f, i, j, k und 1 mit der entgasten Lösung befüllt. Danach werden die Regelventile 23, 25 geschlossen, der Innendruck im unteren Behälter 3 wird eingestellt und das Vakuumerzeugungsverfahren wird gestartet. Schließlich werden die Flußregelventile 22 und die Regelventile 27, 30 geschlossen, wonach der vakuumisierte Abdampfbehälter 21 mit der entgasten Lösung auf einen vorbestimmten Pegel befüllt und auf die Temperatur für die Vakuumdestillation eingestellt wird. Hier muß erwähnt werden, daß die Temperatur für die Vakuumdestillation, die für den Abdampfbehälter 21 eingestellt wurde, niedriger als die Temperaturen der entgasten Lösung und der heißen Umlauflösung, die in den Abdampfbehälter 21 gelassen wurde, bzw. der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 ist. Falls die entgaste Flüssigkeit und die entgaste Lösung dieselbe Flüssigkeit sind, kann der Abdampfbehälter 21 während dem Vakuumerzeugungsverfahren teilweise vakuumisiert werden.
Bei der Anwendung des Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur und mit einer geeigneten Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 hängt die Menge der erzeugbaren Dämpfe von den Flüssen der entgasten Lösung und der heißen Umlauflösung sowie vom Unterschied zwischen den Temperaturen der beiden hinein- und herausfließenden Lösungsarten ab. Wie dies in der 1 gezeigt ist, erzeugt der Abdampfbehälter 21 ständig Dämpfe, wenn die entgaste Lösung und die heiße Umlauflösung in den und aus dem Abdampfbehälter 21 bzw. in die und aus der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 fließen. Beim Erreichen eines Sättigungsdampfdruckes bei der für die Vakuumdestillation eingestellten Temperatur im Abdampfbehälter 21 wird das Flugregelventil 22 geöffnet, damit die im Abdampfbehälter 21 erzeugten Dämpfe in den Rückgewinnungsbehälter 4 geleitet werden. Beim kontinuierlichen Kondensieren der Dämpfe im Rückgewinnungsbehälter 4 in Flüssigkeit muß der Druck des gesättigten Dampfs im Abdampfbehälter 21 mit dem Flußregelventil 22 stabil gehalten werden, wobei letzteres je nach der Ausflußtemperatur der entgasten Lösung oder der heißen Umlauflösung eingestellt wird.
Ist die Ausflußtemperatur der entgasten Lösung oder der heißen Umlauflösung niedriger als die Temperatur für die Vakuumdestillation, wird das Flußregelventil 22 so eingestellt, um die Durchflußrate der aus dem Abdampfbehälter 21 ausfließenden Dämpfe zu reduzieren. Ist die Ausflußtemperatur der entgasten Lösung oder der heißen Umlauflösung jedoch höher als die Temperatur für die Vakuumdestillation, wird das Flußregelventil 22 so eingestellt, um die Durchflußrate der aus dem Abdampfbehälter 21 ausfließenden Dämpfe zu erhöhen.
Werden die Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 und die Verbindungsrohre b, c, durch welche die heiße Umlauflösung, die die Verdampfungswärme liefert und die in die und aus der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 fließt, ausgelassen, wird die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 in eine für die Vakuumkühlung umgewandelt. In diesem Fall verwendet die entgaste Lösung ihre eigene Temperatur als Wärmequelle. Beim Verdampfen der entgasten Lösung wird deren Temperatur reduziert, um einen Vakuumverdampfungs-Kühleffekt zu erzielen. Die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung kann in denselben Anfangsstatus wie den der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation eingestellt werden.
Während der Vakuumdestillation oder der Vakuumkühlung wird die in der entgasten Lösung verbliebene Luft kontinuierlich in den Verbindungsrohren a, e, f, i und j, im Abdampfbehälter 21 und im Rückgewinnungsbehälter 4 gesammelt, durch die die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen. Falls die angesammelte Luft einen Druck erzeugt, der zum Beeinflussen für die Vakuumdestillation der entgasten Lösung ausreicht, muß die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation oder die Vakuumkühlung unter Anwendung der entgasten Lösung erneut in den Anfangsstatus gebracht werden, um dieselbe ursprüngliche Vakuumstärke in der Einheit wiederherzustellen. Daher eignet sich eine hochentgaste Lösung sehr gut zur Reduzierung der Anzahl, mit welcher die für das Einstellen der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur in den Anfangsstatus benötigten Verfahren angewendet werden müssen.
In der 2 wird eine schematische Ansicht eines mehrstufigen Vakuumdestillationssystems für die Anwendung eines mehrstufigen Vakuumdestillationsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, besteht dieses mehrstufige Vakuumdestillationssystem 1 der vorliegenden Erfindung aus einer Vorbehandlungseinrichtung, mehreren Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 und aus einer Nachbehandlungseinrichtung.
Die Vorbehandlungseinrichtung 1 besteht aus einem Heizer 12 für die entgaste Lösung zum Erhitzen einer gereinigten entgasten Lösung auf eine eingestellte Temperatur, sowie aus einem Heizer 13 für die heiße Umlauflösung zum Erhitzen der heißen Umlauflösung auf eine eingestellte Temperatur.
Die Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 werden der Reihe nach übereinander in einem turmähnlichen, mehrstufigen Aufbau angeordnet. Die erste Stufe, d. h. die oberste Stufe, befindet sich über der zweiten Stufe; die zweite Stufe ist über der dritten Stufe angeordnet, während die letzte Stufe die unterste Stufe bildet. Das distale Ende der Einlaßrohrleitung b einer jeden Destillationseinheit mit konstanter Temperatur 2 ist mit der Auslaßrohrleitung c einer vorherigen Einheit 2 verbunden, d. h. einer Einheit 2 auf der höheren Stufe. Zum Erzeugen der Vakuen nutzen sämtliche Destillationseinheiten 2 in demselben mehrstufigen Vakuumdestillationssystem einen gemeinsamen unteren Behälter 3 und Teile davon.
Die Nachbehandlungseinrichtung besteht aus den Vakuumbehältern 8 und 9 zum Sammeln des Kondensates bzw. der konzentrierten Lösung, einem ersten Wärmetauscher 51 zum Reduzieren der Temperatur der von der letzten Stufe ausgelassenen heißen Umlauflösung, einem zweiten Wärmetauscher 52 zum Beibehalten des Vakuumbehälters 8 für das Sammeln des Kondensates bei einer eingestellten Temperatur, einem gemeinsamen unteren Behälter 3 und Teilen davon für alle Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2, und aus einer Umlaufpumpe 53 für die heiße Umlauflösung.
Wie dies aus der 2 ersichtlich ist, wird das mehrstufige Vakuumdestillationssystem 1 durch Einstellen aller Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 nacheinander von der unteren zur oberen Stufe, durch das Einstellen des Temperaturgefälles der heißen Umlauflösung gemäß einer Gas-Flüssigkeits-Ausgleichkurve der entgasten Lösung, und durch das nachfolgende Einstellen der Temperatur für die Vakuumdestillation auf jeder Stufe gemäß dem Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung in einen Anfangsstatus eingestellt. Da die Temperatur für die Vakuumdestillation von der oberen zur unteren Stufe reduziert wird, nimmt der Druck des gesättigten Dampfs bei der Temperatur der Vakuumdestillation auf den verschiedenen Stufen von der oberen zur unteren Stufe ab.
Wie dies gezeigt ist, wird die entgaste Lösung, die auf eine eingestellte Temperatur erhitzt wird, während der Lösungsübertragung bei der mehrstufigen Vakuumdestillation nach der vorliegenden Erfindung dazu gebracht, mit einer konstanten Durchflußrate auf jeder Stufe von der oberen zur unteren Stufe kontinuierlich in den Abdampfbehälter 21 zu fließen. Beim Verdampfen der entgasten Lösung auf jeder Stufe nimmt eine Konzentration dieser Lösung allmählich von der oberen zur unteren Stufe zu oder Kristallniederschlag wird darin gebildet. Die auf der untersten Stufe ausgegebene konzentrierte Lösung wird im Vakuumbehälter 9 gesammelt. Diese gesammelte konzentrierte Lösung kann einer weiteren Konzentrierung des aufgelösten Stoffes unter Anwendung des Vakkumgefrierungs- und Vakuumtrocknungsverfahrens unterzogen werden. Falls im Abdampfbehälter 21 Kristallniederschlag gebildet wird, werden die Kristalle zuerst abgefiltert, bevor die entgaste Lösung in den Abdampfbehälter 21 auf der nächsten unteren Stufe eingelassen wird. Die Kristalle werden in einem Vakuumbehälter gesammelt. Die aufgelöste und damit in der entgasten Lösung verbliebene Luft wird wiederum kontinuierlich in den Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2 gesammelt. Reicht eine Menge dieser gesammelten Luft aus, um die Temperatur der Vakuumdestillation der entgasten Lösung zu beeinflussen, müssen die Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation 2, besonders jene auf der ersten und zweiten Stufe, unter Anwendung der entgasten Lösung erneut in den Anfangsstatus gebracht werden, damit die erforderliche Vakuumstärke der Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur wiederhergestellt wird. Daher eignet sich eine hochentgaste Lösung sehr gut zum Minimieren der Anzahl, mit der die Destillationseinheiten 2 mit konstanter Temperatur wieder in den Anfangsstatus gebracht werden müssen.
Bei der Wiederverwertung der heißen Umlauflösung während dem mehrstufigen Vakuumdestillationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die heiß Umlauflösung, die auf eine eingestellte Temperatur erhitzt wurde, dazu gebracht, kontinuierlich in die und aus der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle 211 auf jeder Stufe von der oberen zur unteren Stufe mit einer voreingestellten Durchflußrate zu fließen, um die entgaste Lösung mit der erforderlichen Verdampfungswärme zu versorgen, so daß die Temperatur der heißen Umlauflösung von der oberen zur unteren Stufe abnimmt. Mit dem Wärmetauscher 51 wird die Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der unteren Stufe ausgelassen wird, reduziert, während mit der Umlaufpumpe 53 die heiße Umlauflösung dazu gebracht wird, kontinuierlich in den und aus dem Rückgewinnungsbehälter 4 auf jeder Stufe von der unteren zur oberen Stufe zu fließen, um die Verdampfungswärme aufzunehmen und um somit die Dämpfe zu kondensieren, so daß die Temperatur der heißen Umlauflösung von der unteren zur oberen Stufe zunimmt. Schließlich fließt die heiße Umlauflösung zurück zum Heizer 13. Um das Meiste der Wärmeenergie für die wiederholte Verwendung wiederzugewinnen, wird die heiße Umlauflösung auf die folgende Weise zykliert: (A) Erhitzen auf eine eingestellte Temperatur; (B) Anwenden zur Versorgung mit Verdampfungswärme, damit die Temperatur von der oberen zur unteren Stufe abnimmt; (C) Abkühlen auf eine niedrige Temperatur; und (D) Anwendung zur Wiedergewinnung der Verdampfungswärme, damit die Temperatur von der unteren zur oberen Stufe zunimmt. Ist die Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten Stufe ausgelassen wird, niedriger als die Raumtemperatur, kann das mehrstufige Vakuumdestillationsverfahren mit dem mehrstufigen Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren assoziiert werden, so daß die Temperatur der heißen Umlauflösung mit einer konzentrierten Niedrigtemperaturlösung sowie mit geschmolzenen Eiskristallen, die während den mehrstufigen Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren entstehen, reduziert werden kann. Oder falls die Temperatur der auf der letzten Stufe ausgelassenen heißen Umlauflösung höher als die Raumtemperatur ist, wird mit einer Flüssigkeit mit Raumtemperatur die Temperatur dieser heißen Umlauflösung gesenkt.
Das Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung, die die Verdampfungswärme liefert, wird je nach der Gas-Flüssigkeits-Ausgleichkurve der entgasten Lösung eingestellt, während die Temperatur der Vakuumdestillation auf jeder Stufe je nach dem Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung, die die Verdampfungswärme liefert, eingestellt wird. Da die Temperaturbereiche für die verschiedenen Stufen einander nicht überschneiden, weist die Temperaturkurve, die durch die heiße Lösung, die durch jede Stufe der Vakuumdestillation fließt, eine Trapezform auf und stellt das Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung auf.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines mehrstufigen Vakuumkühlsystems 6 und eines mehrstufigen Vakuumgefriersystems 7 zum Anwenden der mehrstufigen Vakuumkühl- und mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
Mit den mehrstufigen Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren für die Lösungsabscheidung wird durch das Gefrieren und Schmelzen ein Kondensat erzeugt. Diese Verfahren funktionieren ebenfalls als Nebenverfahren der mehrstufigen Vakuumdestillation, damit der Bereich der nutzbaren Temperatur der heißen Umlauflösung erweitert und die Stufen der Vakuumdestillation erhöht werden können, um die Ausbeute des Kondensates und der Wärmewirkungsgrad des gesamten Systems zu verbessern. Die auf der letzten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystems ausgelassenen Niedrigtemperaturlösung kann auf die erste Stufe der mehrstufigen Vakuumgefriersystems geleitet werden, um die Energie einzusparen, die sonst für die Vorkühlung erforderlich ist. Durch das Ausführen der Lösungsübertragung wird die entgaste Lösung durch das Destillationsverfahren mit konstanter Temperatur und durch das Unterdruck- und Gefrierverfahren dazu gebracht, Eiskristalle zu bilden. Die Konzentration der entgasten Lösung nimmt während dem Vakuumgefrierverfahren von der oberen zur unteren Stufe zu, während die Temperatur dieser entgasten Lösung von der oberen zur unteren Stufe reduziert wird.
Wie dies in der 3 gezeigt wird, besteht das mehrstufige Vakuumkühlsystem 6 aus mehreren Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung 61, die übereinander der Reihe nach angeordnet sind, um einen turmähnlichen, mehrstufigen Aufbau zu bilden. Das distale Ende der Einlassrohrleitungen einer jeden Destillationseinheit für die Vakkumkühlung 61 ist mit den entsprechenden Auslaßrohrleitungen einer vorherigen Einheit 61 verbunden, d, h. mit einer Einheit 61 auf einer höheren Stufe. Die entgaste Lösung nutzt ihre eigene Temperatur für die Vakuumverdampfung und Vakuumkühlung. Eine entgaste Lösung bei Raumtemperatur wird dazu gebracht, kontinuierlich in die und aus den Abdampfbehältern 611 auf verschiedenen Stufen von oben nach unten mit einer vorbestimmten Durchflußrate zu fließen. Unter Anwendung des Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur nimmt die Temperatur der entgasten Lösung von der oberen zur unteren Stufe ab. während sich ihre Konzentration nur unwesentlich verändert. Die Temperatur der auf der letzten Stufe ausgelassenen entgasten Lösung ist sehr ähnlich mit ihrer Gefriertemperatur. Ein gemeinsamer unterer Behälter 3a und Teile davon stehen für mehrere Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung 61 zur Verfügung.
Das mehrstufige Vakuumgefriersystem 7 umfaßt mehrere Gefrierbehälter 71, die der Reihe nach übereinander angeordnet sind, um einen turmähnlichen, mehrstufigen Aufbau zu bilden. Jeder dieser Gefrierbehälter 71 ist inwendig mit einer Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstelle 711 für die Wärmeübertragung ausgestattet. Durch die Wärmeübertragung durch die Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstelle 711 wird die entgaste Lösung durch den Rückgewinnungsbehälter 72 dazu gebracht, die Kondensationswärme abzugeben. Mit einem Verbindungsrohr 5 wird das mehrstufige Vakuumgefriersystem 7 mit dem mehrstufigen Vakuumdestillationssystem verbunden, damit die Dämpfe, die durch die mehrstufige Vakuumdestillations und durch die mehrstufige Vakuumkühlung erzeugt werden, auf jeder Stufe separat in den Gefrierbehälter 71 fließen. Bei der Bildung von Eiskristallen in den Gefrierbehältern 71 weisen sie eine Temperatur auf, die niedriger ist als die der Abdampfbehälter 611 im mehrstufigen Vakuumkühlsystem 6. Auf diese Weise können die Dämpfe, die in den Abdampfbehältern 611 erzeugt werden, in die Gefrierbehälter 71 zum Schmelzen der Eiskristalle geleitet werden. Das mehrstufige Vakuumgefriersystem 7 und das mehrstufige Vakuumkühlsystem 6 nutzen denselben unteren Behälter 3a und deren Teile, um ein Vakuum in den Rohrleitungen, Gefrierbehältern 71 und in den Abdampfbehältern, durch welche die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen, ein Vakuum zu erzeugen. Die geschmolzenen Eiskristalle und die konzentrierte Lösung mit niedriger Temperatur, die während dem Unterdruck- und Gefrierverfahren erzeugt werden, werden in den Vakuumbehältern 10 bzw. 11 aufgefangen und können zum Reduzieren der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten Stufe des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems ausgelassen wird, sowie zum Beibehalten der Temperatur des aufgefangenen Kondensats genutzt werden.
Um einen Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumgefriersystems 7 herzustellen, wird ein Vakuumerzeugungsverfahren mit Hilfe einer entgasten Flüssigkeit auf allen Stufen nacheinander von unten nach oben angewendet, um in den Rohrleitungen und Gefrierbehältern 71, durch welche die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen, ein Vakuum zu erzeugen. So wird ein Zurückfließen der entgasten Flüssigkeit verhindert.
Zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumkühlsystems 6 werden andererseits die Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung 61 auf allen Stufen nacheinander von der unteren zur oberen Stufe in einen Anfangsstatus gebracht. Danach wird die Temperatur für die Destillation durch die Vakuumkühlung für jede Stufe eingestellt. Da die Destillationstemperatur von den oberen zu den unteren Stufen abnimmt, wird der Druck des gesättigten Dampfs bei der Vakuumkühlung von den oberen zu den unteren Stufen ebenfalls reduziert.
Während dem Unterdruck- und Gefrierverfahren wird die über den Rückgewinnungsbehälter 72 und durch das Gefrieren abgegebene Wärme mit dem Vakuumerzeugungsverfahren dazu genutzt, damit auf den Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstellen 711 regelmäßig geformte Eiskristalle durch die entgaste Lösung gebildet werden. Wie dies aus der 3 ersichtlich ist, ist der vakuumisierte Gefrierbehälter 71 auf der ersten Stufen vollständig mit der entgasten Niedrigtemperaturlösung, die auf der letzten Stufe des Vakuumkühlsystems 6 ausgelassen wird, gefüllt. Innen in jedem Gefrierbehälter 71 ist eine Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstelle 711 zum Bilden von Eiskristallen montiert. Mit der Wärmeübertragung beim Rückgewinnungsbehälter 72 und den Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstellen 711 werden die Kondensationsund Verdampfungswärme in den Gefrierbehältern 71 ausgelassen. Gleichzeitig wird das Vakuumerzeugungsverfahren zum Auslassen der entgasten Lösung angewendet, damit diese der Reihe nach auf die zweite, dritte usw. Stufe fließt. Die auf der letzten Stufe ausgelassene entgaste Lösung fließt in den Vakuumbehälter 11 und wird dort aufgefangen. Ein Flüssigkeitspegel der entgasten Lösung in jedem Gefrierbehälter 71 sinkt allmählich beim Auslassen der entgasten Lösung, was zu einer allmählichen Zunahme des Vakuumvolumens in den Gefrierbehältern 71 führt. Gleichzeitig wird die entgaste Lösung im festen Zustand durch das Abgeben von Wärme über den Rückgewinnungsbehälter 72 und durch das Gefrierverfahren dazu gebracht, auf den Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstellen 711 gleichmäßig geformte Eiskristalle zu bilden, während das Vakuumvolumen in den Gefrierbehältern 71 allmählich gesteigert wird. Das kontinuierliche Ablassen der Wärme über den Rückgewinnungsbehälter 72 wird der Druck im Vakuumvolumen niedriger als der Druck des gesättigten Dampfs, während die entgaste Lösung auf ihrer flüssigen Oberfläche zu kondensieren beginnt. Im Verlauf der Oberflächenverdampfung der entgasten Lösung wird Wärme aufgenommen, um die restliche Mutterflüssigkeit der entgasten Lösung abzukühlen, das heißt, die Temperatur der entgasten Lösung wird wegen der Wirkung durch die Verdampfungskühlung reduziert. Die in den vakuumisierten Gefrierbehältern 71 erzeugten Dämpfe werden auf den Oberflächen der Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstellen 711 absorbiert. Mit dem Rückgewinnungsbehälter 72 wird die Wärme von den Dämpfen reduziert, um diese in feste Eiskristalle umzuwandeln. Dies führt wiederum dazu, daß die entgaste Lösung kontinuierlich verdampft wird, um einen Ausgleich des Dampfdrucks beizubehalten sowie um mehr Eiskristalle zu produzieren. Die verbliebene Mutterlösung wird allmählich konzentriert und wird langsam ausgelassen, wobei das Vakuumvolumen in den vakuumisierten Gefrierbehältern 71 allmählich zunimmt. Das gesteigerte Vakuumvolumen führt wiederum zu einer vermehrten Dampferzeugung, um das Bilden von Eiskristallen zu beschleunigen. Die Kondensation der ausgelassenen Mutterflüssigkeit nimmt stetig zu. Zuletzt verbleiben in den Gefrierbehältern 71 nur Eiskristalle.
Wie dies aus der 3 ersichtlich ist, wird die Lösung von den oberen zu den unteren Stufen übertragen, wobei sie durch jeden Gefrierbehälter 71 fließt. Nur nach dem kompletten Auslassen der nichtgefrorenen entgasten Lösung aus dem Gefrierbehälter 71 auf einer höheren Stufe in den Gefrierbehälter 71 auf der nächsten unteren Stufe wird das Unterdruck- und Gefrierverfahren auf der nächsten unteren Stufe angewendet. Gleichzeitig werden die Dämpfe, die im mehrstufigen Vakuumdestillationssystem und im mehrstufigen Vakuumkühlsystem erzeugt werden, in diesem Augenblick in die Gefrierbehälter 71 geleitet, um darin die Eiskristalle zum Schmelzen zu bringen. Schließlich wird das erzeugte Kondensat im Vakuumbehälter 10 gesammelt. Daher erfolgen das Bilden und Schmelzen der Eiskristalle während dem Vakuumgefrierverfahren nicht nacheinander. Bei Vorhandensein von Kristallniederschlag im Gefrierbehälter 71 werden die Kristalle zuerst abgefiltert, bevor die entgaste Lösung in den Gefrierbehälter 71 auf der nächsten unteren Stufe fließt. Die Kristalle werden in einem Vakuumbehälter gesammelt. Die gelöste und daher in der entgasten Lösung verbleibende Luft wird daher kontinuierlich in den Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung angesammelt. Wenn die Menge der angesammelten Luft dazu ausreicht, die Vakuumdestillationstemperatur der entgasten Lösung zu beeinflussen, müssen die Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung 61, insbesondere die auf der ersten und zweiten Stufe, unter Anwendung der entgasten Lösung wieder in den Anfangsstatus gebracht werden, damit der erforderliche Vakuumgrad in den Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur wiederhergestellt wird. Daher eignet sich eine hochentgaste Lösung sehr gut zur Reduzierung der Anzahl, mit welcher die für das Einstellen der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung 61 in den Anfangsstatus benötigten Verfahren angewendet werden müssen.
Im Vergleich zu den anderen herkömmlichen Verfahren und Apparaten für den ähnlichen Zweck weisen die mehrstufigen Vakuumdestillations-, Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren und -systeme für die Lösungsabscheidung und Entsalzung des Meerwassers nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile auf:

1. Während den Verfahren und in den Systemen der vorliegenden Erfindung kann eine Abwärme mit niedriger Temperatur oder Sonnenenergie als Wärmequelle für die Heizer in den Systemen genutzt werden.
2. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Vakuumerzeugungsverfahren unter Anwendung einer entgasten Lösung für die Abdampfbehälter zum Erzeugen der Vakuen angewendet, wobei der innere Luftdruck unwesentlich ist. Dies ermöglicht eine größere Anzahl Stufen für das mehrstufige Vakuumdestillationsverfahren und mehrstufige Vakuumdestillationsystem.
3. Aufgrund des Prinzips der Anwendung des Vakuumerzeugungsverfahrens zum Erzeugen der Vakuen werden die Abdampfbehälter der Reihe nach übereinander angeordnet, um einen turmähnlichen Aufbau des mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumühlsystems zu bilden, um Platz beim Errichten dieser Systeme einzusparen.
4. Mit den übereinander turmähnlich angeordneten Verdampfungsbehältern befinden sich die entgaste Lösung, die heiße Umlauflösung und das Kondensat des destillierten Wassers stets in einem flüssigen Zustand, wobei die Arbeitstemperatur der Abdampfbehältern von den oberen zu den unteren Stufen reduziert wird, um somit die Anzahl Pumpen zu reduzieren, und um somit die Bildung von Krusten, Kesselstein und Rost in den Abdampfbehältern zu verhindern.
5. Die heiße Umlauflösung liefert nicht nur die für die entgaste Lösung benötigte Wärme, sondern stellt ebenfalls die Verdampfungswärme wieder her, so daß das Meiste der Wärmeenergie wiedergeholt genutzt werden kann.
6. Das mehrstufige Vakuumkühlsystem versorgt das Vakuumgefriersystem mit der erforderlichen entgasten Lösung mit niedriger Temperatur, um die Kosten der Vorkühlung während dem Vakuumgefrierverfahren einzusparen.
7. Die konzentrierte Lösung mit niedriger Temperatur und die geschmolzenen Eiskristalle, die aus dem Unterdruck- und Gefrierapparat ausgelassen werden, können zum Reduzieren der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten Stufe der mehrstufigen Vakuumdestillation ausgelassen wird, genutzt werden, um das mehrstufige Vakuumdestillationssystem mit mehr Stufen zu versehen.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß mehrere Abänderungen und Modifizierungen der beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung wie in den nachstehenden Ansprüchen dargelegt abzuweichen.

Claims

Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur, bestehend aus den Schritten der Anwendung eines Vakuumerzeugungsverfahrens, bei dem eine entgaste Lösung genutzt wird, um den Anfangsstatus einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) oder einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (61) herzustellen; des Einstellens einer Vakuumdestillationstemperatur für diese Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die darin befindliche entgaste Lösung, damit diese bei dieser eingestellten Vakuumdestillationstemperatur gekocht und verdampft wird; so daß zwischen der Verdampfung und der Kondensierung ein Ausgleich durch die thermische Wechselbeanspruchung in dieser Destillationseinheit mit konstanter Temperatur beibehalten werden kann, wobei die Verdampfungswärme und das Kondensat, das während diesem Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur erzeugt wird, wiedergewonnen bzw. aufgefangen werden.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (61) einen Abdampfbehälter (21) besitzt, in den eine entgaste Lösung mit konstanter Temperatur über die entsprechenden Verbindungsrohre (g bzw. h) und Regelventile (27, 30) mit einer vorbestimmten Durchflußrate fließt, dieser Abdampfbehälter (21) über Kondensations-Verbindungsrohre mit einem Rückgewinnungsbehälter (4) verbunden ist, damit die Dämpfe, die in diesem Abdampfbehälter (21) erzeugt werden, in diesen Rückgewinnungsbehälter (4) geleitet werden; diese Kondensations-Verbindungsrohre ein Flußregelventil (22) an einer bestimmten Stelle besitzen, mit dem die Durchflußrate der Dämpfe, die aus dem Abdampfbehälter (21) fließen, wenn dieser unter einem Sättigungsdampfdruck bei der eingestellten Vakuumdestillationstemperatur steht, zu regeln, und um auf diese Weise den gewünschten Sättigungsdampfdruck im Abdampfbehälter (21) zu behalten; einem Rückgewinnungsbehälter (4), aus dem und in den die heiße Umlauflösung durch die jeweiligen Verbindungsrohre und Regelventile mit einer bestimmten Durchflußrate fließt, um die Verdampfungswärme der Dämpfe, die im Abdampfbehälter (21) erzeugt werden, zu absorbieren, wonach diese heiße Umlauflösung in den Rückgewinnungsbehälter (4) fließt, damit diese heiße Umlauflösung auf eine höhere Temperatur erhitzt wird und die Dämpfe in Flüssigkeit kondensiert werden, die danach in den Vakuumbehälter (8) geleitet und dort gesammelt wird; und einem unteren Behälter (3) und deren Teile, die sich unter dem Abdampfbehälter (21) befinden, wobei zwischen ihnen ein bestimmter Höhenunterschied zum Erzeugen der Vakuen in den Verbindungsrohren, dem Abdampfbehälter und dem Rückgewinnungsbehälter, durch welche die entgaste Lösung, die Dämpfe oder die kondensierte Flüssigkeit, fließen, besteht.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) aus einem Abdampfbehälter (21) und einer Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle (211) in diesem Abdampfbehälter (21) besteht, in die und aus der eine heiße Umlauflösung durch die jeweiligen Rohrleitungen und Regelventilen mit einer bestimmten Durchflußrate fließt, wobei diese heiße Umlauflösung durch eine Wärmeübertragung über die Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle (211) die Verdampfungswärme liefert, um die entgaste Lösung im Abdampfbehälter (21) zum Verdampfen zu bringen.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Destillationsverfahren weiter die Schritte beinhaltet zum Erzeugen eines Vakuums in den Rohrleitungen, im Abdampfbehälter (21) und im Rückgewinnungsbehälter (4), durch die die entgaste Lösung, Dämpfe oder die kondensierte Flüssigkeit fließen, unter Anwendung des Vakuumerzeugungsverfahrens mit der entgasten Lösung, um einen Anfangsstatus der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) herzustellen; zum Abdichten der Rohrleitungen, des Abdampfbehälters (21) und des Rückgewinnungsbehälters (4); zum Schließen des Flußregelventils; zum Befüllen des vakuumisierten Abdampfbehälters (21) mit der entgasten Lösung auf einen bestimmten Flüssigkeitspegel; und schließlich zum Einstellen der Vakuumdestillationstemperatur für den Abdampfbehälter (21); wobei die Vakuumdestillationstemperatur niedriger als die Temperatur der entgasten Lösung und der heißen Umlauflösung ist, die in den Abdampfbehälter (21) bzw. in die Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle (211) fließt.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Destillationsverfahren weiter die Schritte beinhaltet, die entgaste Lösung und die heiße Umlauflösung zum kontinuierlichen in den Hinein- und Herausfließen aus dem Abdampfbehälter (21) bzw. in die/aus der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle (211) zu bringen, damit im Abdampfbehälter (21) kontinuierlich Dämpfe erzeugt werden; das Flußregelventil (22) zu öffnen, wenn im Abdampfbehälter (21) der Sättigungsdruck bei der Vakuumdestillationstemperatur erreicht wird, damit die in diesem Abdampfbehälter (21) erzeugten Dämpfe zum Rückgewinnungsbehälter (4) geleitet werden, um somit einen stabilen Sättigungsdampfdruck im Abdampfbehälter (21) beizubehalten; und das Flußregelventil (22) zu regeln, um eine Durchflußrate der Dämpfe zu reduzieren, die ausgelassen werden, wenn die entgaste Lösung oder die heiße Umlauflösung, die die Wärme liefern, eine Temperatur beim Ausfließen aufweisen, die niedriger ist als die der Vakuumdestillationstemperatur, oder um das Flußregelventil (22) zu regeln, um die Durchflußrate der Dämpfe, die ausgelassen werden, wenn die die Hitze liefernde entgaste Lösung oder heiße Umlauflösung beim Ausfließen eine Temperatur aufweist, die höher ist als die Vakuumdestillationstemperatur, zu erhöhen.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich der thermischen Wechselbeanspruchung zwischen der Verdampfung und der Kondensierung dadurch erreicht wird, indem die die Hitze liefernde heiße Umlauflösung auf einer Temperatur gehalten wird, die höher ist als die der heißen Umlauflösung, mit der die Verdampfungswärme wiedergewonnen wird, damit die Arbeitstemperatur des Abdampfbehälters (21) höher ist als die des Rückgewinnungsbehälters (4).
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumerzeugungsverfahren nur dann angewendet wird, um den Abdampfbehälter teilweise zu vakuumisieren, falls die entgaste Flüssigkeit, die bei diesem Vakuumerzeugungsverfahren verwendet wird, dieselbe ist wie die entgaste Lösung ist.
Destillationsverfahren bei konstanter Temperatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Destillationsverfahren weiter den Schritt beinhaltet, das Vakuumerzeugungsverfahren unter Anwendung der entgasten Lösung ein zweites Mal zum Herstellen des Anfangsstatus der Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) oder die Vakuumkühlung (61) anzuwenden, um somit eine bestimmte Vakuumstärke in der Einheit beizubehalten, wenn die in der entgasten Lösung verbliebene Luft in den Rohrleitungen, im Abdampfbehälter (21) und im Rückgewinnungsbehälter (4), durch welche die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen, kontinuierlich gesammelt wird, um einen Druck zu erzeugen, der hoch genug ist, die für die entgaste Lösung eingestellte Vakuumdestillationstemperatur zu beeinflussen.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung, bestehend aus den Schritten zum Aufbauen eines turmähnlich angeordneten mehrstufigen Vakuumdestillationssystems; zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems; zum Ausführen eines Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur, Übertragen der Lösungen und zur Wiedergewinnung einer heißen Umlauflösung, um diese Lösung abzuscheiden und um das Meiste der Wärmeenergie für die wiederholte Nutzung wiederzugewinnen; und zum Einstellen einer Vakuumdestillationstemperatur für jede Stufe des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems in Übereinstimmung mit einem Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung, damit die Lösungsabscheidung in der Form der mehrstufigen Vakuumdestillation erzielt wird; wobei sowohl die entsprechende Vakuumdestillationstemperatur als auch der entsprechende Sättigungsdampfdruck von den oberen Stufen zu den unteren Stufen des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems reduziert wird, um die Bereiche der nutzbaren Vakuumdestillationstemperaturen und der Drücke zu erweitern, die Anzahl der Vakuumdestillationsstufen zu sowie um die Menge, die mit einer Energieeinheit abgeschieden werden kann, zu erhöhen.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumdestillationssystem (1) Vorbehandlungseinrichtung mit mehreren Heizern (12), die zum separaten Erhitzen einer entgasten Lösung und der heißen Umlauflösung auf eine eingestellte Temperatur dienen; mehreren Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2), die übereinander in einem turmähnlichen Aufbau angeordnet sind, wobei eine erste Stufe, oder oberste Stufe, über einer zweiten Stufe und die zweite Stufe über einer dritten Stufe usw. angeordnet ist, und das distale Ende der Einlaßrohrleitungen (b) einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur auf einer unteren Stufe mit dem jeweiligen distalen Ende der Ausflußrohrleitungen (c) einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur auf einer oberen Stufe verbunden sind; und aus einer Nachbehandlungseinrichtung mit Vakuumbehältern (8, 9) zum separaten Sammeln des Kondensates und der konzentrierten Lösung; einem ersten Wärmetauscher (51) zum Reduzieren der Temperatur der von der letzten Stufe ausgelassenen heißen Umlauflösung, einem zweiten Wärmetauscher (52) zum Beibehalten des Vakuumbehälters (8) zum Sammeln des Kondensates bei einer eingestellten Temperatur, einem gemeinsamen unteren Behälter 3 und deren Teilen für alle Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) , und aus einer Umlaufpumpe (53) für die heiße Umlauflösung aufgebaut ist.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems (1) so ausgeführt wird, indem zuerst die Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumdestillation (2) nacheinander von den unteren zu den oberen Stufen in ihren Anfangsstatus gebracht werden; und worin im Schritt zum Einstellen einer Vakuumdestillationstemperatur für jede Stufe des mehrstufigen Vakuumdestillationssystems (1) gemäß einem Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung die für die mehreren Stufen des Vakuumdestillationssystems (1) eingestellten Temperaturen von den oberen zu den unteren Stufe reduziert werden, damit ein Sättigungsdampfdruck bei der Tremperatur, die für jede Vakuumdestillationsstufe, von den oberen zu den unteren Stufe reduziert wird.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Übertragen der Lösungen die Schritte beinhaltet, die auf eine eingestellte Temperatur erhitzte entgaste Lösung zum kontinuierlichen Fließen in den Abdampfbehälter (21) auf jeder Stufe von den oberen zu den unteren Stufen mit einer bestimmten Durchflußrate zu bringen; die entgaste Lösung auf jeder Stufe verdampfen zu lassen, damit die entgaste Lösung eine Konzentration aufweist, die von den oberen zu den unteren Stufen allmählich zunimmt oder darin einen Kristallniederschlag verursacht wird; zum Sammeln der auf der untersten Stufe ausgelassenen konzentrierten Lösung im Vakuumbehälter (8); zum Unterziehen der gesammelten konzentrierten Lösung einer weiteren Konzentrierung des aufgelösten Stoffes unter Anwendung der Vakuumgefrierung und Vakuumtrocknung; zum Abfiltern eines allfälligen Kristallniederschlages, bevor die entgaste Lösung in den Abdampfbehälter (21) auf der nächsten unteren Stufe fließt, falls ein Kristallniederschlag im Abdampfbehälter (21) vorhanden ist; und zum Sammeln der Kristalle in einem Vakuumbehälter.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Wiedergewinnen einer heißen Umlauflösung weiter die Schritte beinhaltet, die auf eine eingestellte Temperatur erhitzte heiße Umlauflösung in eine und aus einer Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle auf jeder Stufe von den oberen zu den unteren Stufen mit einer konstanten Durchflußrate fließen zu lassen, um die entgaste Lösung mit der erforderlichen Verdampfungswärme zu versorgen, damit die Temperatur der heißen Umlauflösung von den oberen zu den unteren Stufen reduziert wird; der erste Wärmetauscher (51) zum Reduzieren der Temperatur der heißen Umlauflösung, die auf der letzten Stufe ausgelassen wird, verwendet wird; und zum Verwenden der Umlaufpumpe (53), um die heiße Umlauflösung zum kontinuierlichen in einen und aus einem Rückgewinnungsbehälter (4) auf jeder Stufe von den unteren zu den oberen Stufen zu bringen, um die Verdampfungswärme zu absorbieren und um somit die erzeugten Dämpfe zu kondensieren, damit die Temperatur der heißen Umlauflösung von den unteren zu den oberen Stufen erhöht wird; und um die heiße Umlauflösung zum Heizer (12) zum Erhitzen der Umlauflösung zurückfließen zu lassen.
Mehrstufiges Vakuumdestillationsverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturgefälle der heißen Umlauflösung gemäß einer Gas-Flüssigkeits-Ausgleichkurve der entgasten Lösung und zum Einstellen der Vakuumdestillationstemperatur auf jeder Stufe der Vakuumdestillation genutzt wird, um so einander nicht überschneidende Temperaturbereiche für die unterschiedlichen Stufen und um eine Temperaturkurve in Trapezform zur Anzeige des Temperaturgefälles der durch jede Vakuumdestillationsstufe fließenden heißen Umlauflösung zu erhalten.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung, mit dem unter Gefrieren und Schmelzen ein Kondensat erzeugt wird und das für die mehrstufige Vakuumdestillation genutzt wird, um die Anzahl Stufen zu erhöhen, bestehend aus den Schritten zum Aufbauen und Kombinieren eines turmähnlich angeordneten mehrstufigen Vakuumkühlsystems und eines turmähnlichen mehrstufigen Vakuumgefriersystems; zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumkühl- und Vakuumgefriersystems; und zum Übertragung der Lösungen, zur Durchführung eines Destillationsverfahrens mit konstanter Temperatur sowie eines Unterdruck- und Gefrierverfahrens, um in einer entgasten Lösung Eiskristalle zu bilden; wobei ein mehrstufiges Vakuumgefriersystem, die eine Niedrigtemperaturlösung, die auf der untersten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystems ausgelassen und als eine Ausgangslösung zum Ausführen der mehrstufigen Vakuumgefrierung verwendet wird, um die Energie einzusparen, die sonst für die Vorkühlung notwendig ist, und die Dämpfe, die während den mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlverfahren erzeugt werden, als eine Kondensationswärme verwendet wird, die zum Schmelzen der Eiskristalle, die in der entgasten Lösung gebildet werden, erforderlich ist; die konzentrierte Niedrigtemperaturlösung und die geschmolzenen Eiskristalle, die während dem mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren erzeugt werden, zum Abkühlen einer heißen Umlauflösung zu verwenden, die auf der untersten Stufe einer mehrstufigen Vakuumdestillation ausgelassen wird, und um die Temperatur im Vakuumbehälter zum Auffangen des Kondensates, das während der mehrstufigen Vakuumdestillation gebildet wird, um den Destillationstemperaturbereich zu erweitern und um die Stufen der mehrstufigen Destillation entsprechend zu vermehren, um so eine bessere Ausbeute der Lösung, die mit einer Energieeinheit abgeschieden werden kann, zu erzielen.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Vakuumkühlsystem aus mehreren Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (2) aufgebaut ist, die übereinander in einem turmähnlichen Aufbau angeordnet sind, wobei eine erste Stufe, d. h. die oberste Stufe über einer zweiten Stufe und die zweite Stufe über einer dritten Stufe usw. angeordnet sind und ein distales Ende der Einlaßrohrleitungen (b) einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur (2) für die Vakuumkühlung auf einer unteren Stufe mit dem distalen Ende der jeweiligen Auslaßrohrleitungen (c) einer Destillationseinheit mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (2) auf einer höheren Stufe sowie mit einem gemeinsamen unteren Behälter (3) und deren Teilen für die mehreren Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (2) verbunden sind.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Vakuumgefriersystem aus mehreren Gefrierbehältern (71) aufgebaut ist, die übereinander in einem turmähnlichen Aufbau angeordnet sind, wobei eine erste, d. h. oberste Stufe über einer zweiten Stufe, die zweite Stufe über einer dritten Stufe usw. angeordnet ist; in allen Gefrierbehältern (71) je eine Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstelle (711) für die Wärmeübertragung eingebaut ist; einem Rückgewinnungsbehälter (72), der eine Abgabe der Kondensationswärme und Verdampfungswärme von der entgasten Lösung ermöglicht; mehrere Verbindungsrohre mit Regelventilen das mehrstufige Vakuumgefriersystem (7) mit dem mehrstufigen Vakuumdestillationssystem (1) und an das mehrstufige Vakuumkühlsystem (6) verbinden, um die Dämpfe, die bei der mehrstufigen Vakuumdestillation und der mehrstufigen Vakuumkühlung erzeugt werden, separat in die Gefrierbehälter (71) auf jeder Stufe zu fließen; mehrere Rohrleitungen und Regelventile, die mit dem unteren Behälter (3) und deren Teile für das mehrstufige Vakuumkühlsystem verbunden sind, um in den Verbindungsrohren und den Gefrierbehältern, durch die die entgaste Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen, sowie separat in den Vakuumbehältern (8, 9, 10, 11) ein Vakuum zu erzeugen, um die geschmolzenen Eiskristalle und die konzentrierte Niedrigtemperaturlösung, die während dem mehrstufigen Vakuumgefrierverfahren erzeugt wird, zu sammeln.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumkühlsystem dadurch ausgeführt wird, daß zuerst der Anfangsstatus der Destillationseinheiten mit konstanter Temperatur für die Vakuumkühlung (61) nacheinander von den unteren zu den oberen Stufen und durch nachfolgendes Einstellen einer Temperatur der Vakuumkühlung für jede Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystems hergestellt wird; und die Temperaturen, die für die mehreren Stufen des Vakuumkühlsystems von den oberen zu den unteren Stufen eingestellt sind, so einzustellen, damit ein Sättigungsdampfdruck bei der für jede Vakuumkühlphase eingestellte Temperatur von den oberen zu den unteren Stufen reduziert wird.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Herstellen eines Anfangsstatus des mehrstufigen Vakuumgefriersystems unter Anwenden eines Vakuumerzeugungsverfahrens mit einer entgasten Lösung nacheinander auf allen Stufen von unten nach oben ausgeführt wird, um die Gefrierbehälter (71) und Verbindungsrohre, durch welche die entgasten Lösung, die Dämpfe oder das Kondensat fließen, mit dieser entgasten Lösung zu vakuumisieren, wonach die Gefrierbehälter (71) und Verbindungsrohre abgedichtet werden.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Übertragen der Lösungen weiter die Schritte beinhalten, den Gefrierbehälter (71) auf der ersten Stufe mit der Niedrigtemperaturlösung zu füllen, die auf der letzten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystem (6) ausgelassen wird; das Unterdruck- und Gefrierverfahren zum Bilden von Eiskristallen im Gefrierbehälter (71) auf der ersten Stufe des mehrstufigen Vakuumgefriersystems (7) anzuwenden; alle Gefrierbehälter (71) auf einer höheren Stufe dazu gebracht werden, die entgaste Lösung, die noch nicht zu Eiskristallen gefroren wurde, vollständig in den Vakuumbehälter (11) auf der nächsten unteren Stufe auszulassen; die Dämpfe, die während den mehrstufigen Vakuumdestillations- und Vakuumkühlverfahren erzeugt werden, in den Gefrierbehälter (71) auf der ersten Stufe des mehrstufigen Vakuumkühlsystem zu leiten, um die Eiskristalle zum Schmelzen zu bringen, die im Gefrierbehälter (71) erzeugt werden; die geschmolzenen Eiskristalle im Vakuumbehälter für die geschmolzenen Eiskristalle zu sammeln; das Unterdruck- und Gefrierverfahren im Gefrierbehälter (71) auf der nächsten unteren Stufe des mehrstufigen Vakuumgefriersystems (7) anzuwenden oder die konzentrierte Lösung mit niedriger Temperatur im Vakuumbehälter (11) mit der konzentrierten Lösung mit niedriger Temperatur zu sammeln; und den Eiskristallniederschlag im Gefrierbehälter (71) auf einer höheren Stufe abzufiltern, falls vorhanden, bevor die entgaste Lösung in den Gefrierbehälter (71) auf einer unteren Stufe fließt; und die Kristalle in einem Vakuumbehälter (11) zu sammeln.
Mehrstufiges Vakuumkühl- und Vakuumgefrierverfahren zur Lösungsabscheidung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruck- und Gefrierverfahren weiter die Schritte beinhaltet, den vakuumisierten Gefrierbehälter (71) mit der darin eingebauten Flüssigkeit-Festkörper-Schnittstelle (711) mit einer bestimmten Menge einer Lösung mit niedriger Temperatur zu befüllen; das Vakuumerzeugungsverfahren zum Auslassen dieser Lösung mit niedriger Temperatur mit einer bestimmten Geschwindigkeit in den Gefrierbehälter (71) auf der nächsten unteren Stufe oder in den Vakuumbehälter (11) anzuwenden; den Rückgewinnungsbehälter (72) zum kontinuierlichen Ablassen der Kondensationswärme und der Verdampfungswärme in den Gefrierbehältern (71) für die darin befindliche Lösung, um Eiskristalle auf der Oberfläche der Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstellen (711) zu bilden; diese Eiskristalle mit einer zunehmenden Geschwindigkeit gebildet werden, wenn ein Vakuumvolumen in jedem der Gefrierbehälter (71) zunimmt, und die Eiskristalle auf der Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstelle (711) in den Gefrierbehältern (71) schließlich mit einer regelmäßigen Struktur gebildet werden.