DE1642833A1

DE1642833A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen eines oder mehrerer Bestandteile aus einer Loesung

Info

Publication number: DE1642833A1
Application number: DE19681642833
Authority: DE
Inventors: Yves Henderyckx
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-03-16
Filing date: 1968-02-17
Publication date: 1971-04-29
Also published as: ES366588A1; ES351651A1; CH490877A; FR1562291A; US3563860A

Description

Dr. Ing. E. ΒθΓ

Dipl. hg. H. Bsrl'snfeld

Patentcnwälre

5 Köln-LindenfhaM

Universitäisslraße 31
Postfach 114?

Anmelder:

Köln, den 16.2.68 ^Yves Henderyckx

Zeichen: H 9o/l

Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen eines oder mehrerer Bestandteile aus einer Lösung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines der Bestandteile aus einer Lösung durch Verdampfen dieses Bestandteils und nachfolgende Kondensation des Dampfes an einer durch Zirkulation von kalter Flüssigkeit gekühlten Fläche.

Ein solches Verfahren wird unter anderem benutzt, um weiches Wasser durch Destillation von salzhaltigem Wasser zu gewinnen und um Lösungen zu konzentrieren dadurch, daß man einen der Bestandteile in Form von Dampf eliminiert, Im letzteren Falle handelt es sich bei dem Bestandteil, der eliminiert wird, um denjenigen mit dem niedrigsten Siedepunkt. Dieses Verfahren läßt sich auf alle diejenigen Lösungen anwenden, aus denen man wenigstens teilweise einen der Bestandteile durch Evaporation eliminieren kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff "Lösung" nicht nur echte Lösungen, wie beispielsweise die Lösung

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a,

eines Salzes oder einer festen Verbindung, einer Flüssigkeit oder eines Gases in einer Flüssigkeit verstanden werden, sondern es fallen darunter in gleicher Weise diejenigen Flüssigkeiten, die submikroskopische Teilchen und Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakterien und Viren, enthalten.

Die bisher bekannten Verfahren dieser Art haben den Nachteil, daß sie, abgesehen von einigen besonderen Fällen, eine so schwache Wärmeausnutzung aufweisen, daß sie vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus unrentabel sind. Darüberhinaus besteht der weitere Nachteil, daß man zahlreiche und komplexe Kreislaufführungen einregulieren muß, wodurch die praktische Durchführung schwierig wird und nicht genügend anpassungsfähig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile wenigstens zum größten Teil auszuschalten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man den Dampf des zu eliminierenden Bestandteils durch ein Gasintervall diffundieren läßt und die zu trennende Flüssigkeit sowie die Kühlflüssigkeit auf beiden Seiten des gasförmigen Intervalls zirkulieren läßt, um den Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten zu sichern.

Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß zwischen der zu trennenden Flüssigkeit, die sich notwendigerweise auf erhöhter Temperatur befindet, und der Kühlflüssigkeit ein ausgezeichneter

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Wärmeaustausch besteht; die Wärmeübergänge erfolgen wie in einem mit zirkulierenden Flüssigkeiten arbeitenden Wärmeaustauscher. Der Wärmeaustausch geschieht durch Übergang der in dem Dampf enthaltenen latenten Wärme, die durch die Kondensation frei wird.

Die Überwachung eines solchen Verfahrens ist ganz besonders einfach. Es genügt tatsächlich, einfach nur die Mengen der beiden Flüssigkeiten zu regulieren.

Es ist zur Erzielung eines guten Wärmeaustauschs vorteilhaft, daß das vorhandene gasförmige Intervall nur eine sehr geringe Stärke hat. Diese sollte beispielsweise in der Größenordnung von einigen Millimetern liegen.

Vorteilhaft läßt man die zu trennende und/oder die Kühlflüssigkeit in dünnen Schichten zirkulieren. Dies bringt den Vorteil, daß das Verfahren sich leicht anpassen läßt, in. dem die Wärmekapazität der Flüssigkeiten auf das Austauschniveau vermindert wird, und daß die Zeiten für den Temperaturausgleich verbessert { sind. Darüberhinaus kann man, wenn die zu verarbeitenden Flüssigkeitsvolumina gering sind, die zur Durchführung des- erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Vorrichtung in sehr geringen Dimensionen erstellen.

Um die höchstmögliche Wärmeausnutzung zu erzielen, ist es zweckmäßig, als Kühlflüssigkeit die zu trennende Flüssigkeit zu ver-

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- Vt ■■.-'"·: i" ■

wenden. Man erreicht damit, daß die zum Verdampfen des zu trennenden Bestandteils erforderliche Wärmemenge sehr niedrig wird.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn man erfindungsgemäß die zu trennende.Flüssigkeit und die Kühlflüssigkeit im Gegenstrom führt. In.diesem Fall kann die Temperatur am Austrittsende der Kühlflüssigkeit sehr nahe an der Temperatur der Flüssigkeit am Eintrittsende in dem Verdampfungsraum liegen.

Die besonders einfache Funktionsweise wird dadurch noch deutlicher. Man kann in dem Fall die Flüssigkeitsmenge mittels einer einzigen Pumpe regulieren, denn die Temperaturbereiche an den verschiedenen Stellen des Kreislaufes der zirkulierenden Flüssigkeit passen sich der Flüssigkeitsmenge an und infolgedessen der Menge an abgetrenntem Bestandteil.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man das gasförmige Intervall unter einen Druck, der verschieden ist von dem außerhalb der Apparatur herrschenden Druck. Diese Druckdifferenz kann einerseits ein Überdruck, andererseits ein Unterdruck sein, die Auswahl für die eine oder andere Art hängt von den sonstigen Arbeitsbedingungen und von der Natur der zu trennenden Lösungen ab. Mit Überdruck arbeitet man dann, wenn man die Evakuierung des Kondensates zu erleichtern bestrebt ist, da man mit der Kühlwand einer Verschiebung der permeablen Wand entgegen wirken kann. Wenn im Gegensatz

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dazu das gasförmige Intervall unter Unterdruck gesetzt wird, dann kann man die Evaporation des zu eliminierenden Bestandteils begünstigen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Diese Vorrichtung besteht in einer einfachen Ausführungsform aus wenigstens einer Kammer, durch die die zu trennende Flüssigkeit fließt, und die wenigstens eine Wand auf-weist, die nur λ für den Dampf des abzutrennenden Bestandteils durchlässig ist, wenigstens einer zweitenKammer, durch die die Kühlflüssigkeit strömt und die wenigstens eine als Kühlwand dienende Wand aufweist. Dabei sind diese beiden Kammern so angeordnet, daß die durchlässige Wand und die Kühlwand sich gegenüber liegen und die beiden Wände eine Kammer bilden, die das gasförmige Intervall enthält.

Um eine gute Raumausnutzung zu erzielen, sind die Kammern vorzugsweise als Abteilungen geringer Stärke ausgebildet, die auf wenigstens einer ihrer großflächigen Seitenwände durch eine ausschließlich für den Dampf permeable Wand und eine Kühlwand abgegrenzt sind.

Es ist für praktische Zwecke vorteilhaft, daß man eine Einrichtung einbaut, mit der die stündliche Abgabemenge der zu trennenden Flüssigkeit ausreichend erhöht werden kann.

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Zu diesem Zweck kann man die erfindungsgemäße Vorrichtung so bauen, daß sie eine Mehrzahl von ersten Kammern aufweist, die zwei ausschließlich für den Dampf durchlässige Wände haben, und eine Mehrzahl von zweiten Kammern vorsieht, die zwei Kühlwände aufweisen, und daß diese Kammern so übereinander angeordnet sind, daß jede erste Kammer zwischen zwei zweiten Kammern und umgekehrt gelegen ist und daß eine den gasförmigen Zwischenraum enthaltende Kammer jeweils die aufeinander folgenden ersten und zweiten Kammern trennt.

Eine solche Vorrichtung bringt zusätzlich den Vorteil, daß die Wärmeverluste der Vorrichtung nach außen außerordentlich vermindert sind.

Im Hinblick auf den Zusammenbau wird die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise aus einem Stapel planer Wände erstellt, die durch Fugen getrennt sind, und die planen Wände und Fugen insgesamt sind zwischen zwei Stellbrettern gehalten.

Daraus ergibt sich, daß die Vorrichtung leicht demontiert werden kann und daß ihre Kapazität in einfacher Weise geändert werden kann dadurch, daß man eine gewünschte Anzahl von Wänden und Fugen entfernt. Es kann noch erwähnt werden, daß die planen Wände entweder für den Dampf permeable Wände oder Kühlwände sind, die in der für die entsprechende aufeinander folgende Anordnung der ersten und zweiten Kammer und der das gasförmige Intervall enthaltenden Kammern gewünschten Reihenfolge angeordnet sind.

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Obwohl man vorzugsweise die Fugen unabhängig von den Wänden vorsieht, liegt es ebenso im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Fugen in einer Einheit mit den Wänden herzustellen, wodurch die Montage erleichtert wird.

Vorteilhaft rüstet man die Fugen mit einer Zwischenfüllung aus, die sich über die ganzeFläche der planen Wände erstreckt. Die Zwischenfüllung hat die Aufgabe, den Kontakt zwischen der für den Dampf permeablen Wand und der Kühlwand zu verhindern und demzufolge die Breite des gasförmigen Intervalles aufrechtzuerhalten. Eine weitere Aufgabe dieser Zwischenfüllung besteht darin, die Fugen bei der Montage der Vorrichtung in Form zu halten. Von diesem Gesichtspunkt aus ist es ebenso interessant, daß die Zwischenfüllung gleichzeitig die Trennfuge zwischen den planen Wänden bildet.

Damit die verschiedenen Flüssigkeiten in die verschiedenen Kammern eingespeist und daraus abgezogen werden können, weisen die planen Wände und die Fugen an ihrem Randteil öffnungen auf, und diese öffnungen bilden die Zuleitungen und Ableitungen, wenn die Wände und Fugen stapeiförmig aufgebaut sind.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Austrittsöffnung in der oder den Kammern, in denen die Kühlflüssigkeit fließt, über mindestens eine zwischengeschaltete Heizvorrichtung mit der Eintrittsöffnung für die Kammer oder Kammern, in denen die zu trennende Flüssig-

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keit strömt, verbunden. Man kann als Heizvorrichtung alle Vorrichtungen einsetzen, die der zu trennenden Lösung Wärmeenergie abzugeben vermögen, wie beispielsweise einen Wärmeaustauscher, einen durch Joule¹sehe Wärme oder durch eine beliebige Verbrennung geheizten Kessel, usw.

Schließlich kann die Vorrichtung auch noch Einrichtungen aufweisen, die zur Einstellung eines von dem Außendruck verschiedenen Druckes geeignet sind, und diese sind in Verbindung mit der oder _Ä den Kammern, die das gasförmige Intervall enthalten, vorgesehen. Man kann dazu beispielsweise Ventilatoren einsetzen.

Weitere Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung ersehen. Es ist selbstverständlich, daß die behandelten Beispiele nicht als eine Begrenzung der Erfindung angesehen werden sollen, vielmehr sind auch alle Modifikationen im Rahmen der Erfindung liegend anzusehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der beiliegenden P Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Anlage, Fig. 2 ein anderes Schema einer erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 5 eine Ansicht der zentralen Zelle einer Anlage, auseinander gezogen, und

Fig. 4 eine Einzelheit einer Fuge, wie sie beim Zusammenbau der in Fig. j5 gezeigten Einzelteile verwendet wird.

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In Pig. 1 ist die zentrale Zelle der Anlage mit 1 bezeichnet, und diese enthält eine erste Kammer 2, in der die zu trennende Flüssigkeit, zum Beispiel Salzwasser, aus dem süßes Wasser gewonnen werden soll, umläuft, und eine zweite Kammer Z> > in eier die Kühlflüssigkeit fließt. Bei der Ausführungsform der Pig. I dient als Kühlflüssigkeit Salzwasser, d.h. die zu trennende Flüssigkeit. Die Wand der Kammer 2, die zu der Kammer J5 hin gelegen ist, ist aus einer Membran K gebildet, die nur für Wasserdampf durchlässig ist. Eine solche Membran kann man beispielsweise aus Zelluloseazetat bilden. Die Wand 5 der Kammer 3, \ die zu der Kammer 2 hin gelegen ist, bildet eine Kühlwand und ist aus einer dünnen Kunststoffolie gebildet. Die permeable Wand 4 und die Kühlwand 5 bilden eine Kammer 6, die das gasförmige Intervall enthält. Diese Kammer 6 enthält beispielsweise Luft. Es versteht sich, daß diese Kammer auch irgendein anderes Gas enthalten kann.Man wählt dieses je nach der Natur der zu behandelnden Flüssigkeit aus. Die Einführung in die Kammer 2 ist mit III und der Ausgang ist mit IV bezeichnet. In gleicher Weise sind Einlaß und Auslaß der Kammer 3 mit I und II bezeichnet. λ Zwischen dem Ausgang II der Kammer 3 und dem Eingang III der Kammer 2 ist ein Wärmeaustauscher 7 eingeschaltet, dessen Eintritt und Ausgang für die Heizflüssigkeit mit VII bzw. VIII bezeichnet sind. Die Kammer 6 steht in Verbindung mit einer Evakuierleitung V.

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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei I tritt Salzwasser in die Kammer 3 ein, und während es an der Wand 5 entlang fließt, kühlt es diese ab. Dabei steigt seine Temperatur in Längsrichtung der Wand an. Das vorerwärmte Salzwasser wird bei II abgezogen und wird in dem Wärmeaustauscher 7 durch äußere Wärmezufuhr weiter erwärmt. Beim Austritt aus dem Wärmeaustauscher wird das heiße Salzwasser durch III in die Kammer 2 eingeführt. Der aus dem heißen Salzwasser stammende Wasserdampf tritt durch die permeable Membran hindurch und wird an der Wand 5 kondensiert, wobei seine Wärmeenergie auf das in der Kammer 5 vorhandene Salzwasser übergeht. Das Salzwasser wird durch den Auslaß W mittels einer Pumpe 9 abgezogen, und damit läßt sich die Menge der in der Zelle 1 behandelten Flüssigkeit einstellen. Man erkennt aus Pig. I, daß die in den Kammern 2 und 3 enthaltenen Flüssigkeiten im Gegenstrom fließen. Die so angeordneten Kammern stellen tatsächlich einen im Gegenstrom arbeitenden Wärmeaustauscher dar, in welchem die in der Flüssigkeit der Kammer 2 enthaltene Wärmeenergie durch Verdampfung und Kondensation in der das gasförmige Intervall enthaltenden Kammer 6 auf die in der Kammer 3 vorhandene Flüssigkeit übertragen wird.

Die Temperatur der in der Kammer 3 vorhandenen Flüssigkeit steigt gleichmäßig und gleichförmig und ohne sprunghaften Übergang vom Eingang I bis zum Ausgang II, während die Temperatur der in der Kammer 2 enthaltenen Flüssigkeit in gleicher Weise vom Eingang III zum Ausgang IV hin abnimmt. Daraus resultiert, daß die Temperatur

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am Ausgang der Flüssigkeit bei IV sehr nahe an die Temperatur beim Eingang I herankommt. In gleicher Weise können die Temperaturen bei II und III sehr nahe beieinander liegen, sofern die Außenwände der Zelle 1 gut wärmeisoliert sind.

Schließlich wird das Süßwasser, das an der Kühlwand 5 kondensiert worden ist, bei V zum Gebrauch abgezogen.

Wenn man die in der Zeiteinheit hergestellte Menge an Süßwasser erhöhen will, dann kann man eine größere Anzahl von Elementarzellen, die analog der in Fig. 1 gezeigten Zelle ausgebildet sind, parallel zueinander anordnen. Man erhält dann eine Gesamtzelle von großer Dimension, wie sie schematisch in Fig. 2 wiedergegeben und mit 20 bezeichnet ist. Diese Zelle besteht aus stapeiförmig übereinander angeordneten Abteilungen 21 bis 33· In den Abteilungen 21, 25, 29 und 33 fließt die Kühlflüssigkeit: Die heiße zu trennende Flüssigkeit strömt durch die Abteilungen 25, 27 und 31, während die gasförmigen Intervalle durch die Abteilungen 22, 24, 26, 28, 30 und 3'2 gebildet sind.

Bei dieser Anordnung der Abteilungen in der Zelle 20 ist, wie man feststellt, immer eine ein gasförmiges Intervall enthaltende Abteilung zwischen einer Abteilung, in der die Kühlflüssigkeit strömt und einer Abteilung, in der die heiße dampfabgebende Flüssigkeit fließt, gelegen. Die Abteilungen mit dem gasförmigen Intervall 22, 24, 26, 28, 30 und 32 sind von den die Kühlflüssig-

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BAD ORIGINAL

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keit enthaltenden Abteilungen 21, 25, 29 und 35 durch trennende Kühlwände bei 34, 37, 38, 41, 42 und 45 und von den die heiße Flüssigkeit enthaltenden Abteilungen 23, 27 und 3I durch für den Dampf permeable Wände bei 35, 36, 39, 40, 43 und 44 getrennt.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 wiedergegebenen Anlage ist ähnlich wie diejenige der Anlage der Fig. 1. Die zu behandelnde Flüsigkeit wird mittels einer Pumpe 46 durch I in die Abteilungen 21, 25, 29 und 33 eingeleitet und dient dort zur Abkühlung der Kühlwände 34, 37, 38, 41, 42 und 45. Die vorerwärmte Flüssigkeit verläßt die Zelle 20 durch II und wird durch einen Wärmeaustauscher 47 geführt, in welchem sie zusätzliche Wärmeenergie erhält, bevor sie durch III in die Abteilungen 23, 27 und 3I eintritt. In diesen Abteilungen durchdringt der Dampf die permeablen Wände 35* 36, 39» 40, 43 und 44 und wird an den Kühlwänden 34, 37, 38, 41, 42 und 55 kondensiert. Die warme Flüssigkeit verläßt die Zelle 20 durch IV. Die abgetrennte Flüssigkeit rieselt an den Kühlwänden in den gasförmige Intervalle enthaltenden Abteilungen 22, 24, 26, 28, 30 und 32 entlang, wird bei V gesammelt und mittels einer Ansaugpumpe 48 in einen Lagerbehälter 49 abgezogen. Die Ansaugung wirkt sich in den Abteilungen 22, 24, 26 und 28 als Druckverminderung aus, und dadurch wird das Verdampfen der zu trennenden Flüssigkeit unterstützt.

Die Anordnung der verschiedenen Abteilungen gemäß Fig. 2 stellt einen großen Vorteil dar, da die Wärmeverluste nach außen besonders

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niedrig werden, Darüberhinaus kann man die Zelle 20 in einfacher Weise so bilden, wie dies aus der Beschreibung der Fig. 3 zu ersehen ist.

In dieser Figur ist die Platte 101 eine Druckplatte. Damit die Zeichnung nicht zu groß wird, ist die Gegendruckplatte am anderen Ende der stapeiförmig angeordneten Abteilungen nicht dargestellt. Die Abdichtung der verschiedenen Abteilungen wird durch die zwischen den beiden Druckplatten befindliche

Stütze des Stapels gesichert. Als Stütze wird eine bekannte, ™ nicht gezeigte Einrichtung vorgesehen.

Die Wände 102 und 104 sind Membranen, die für die zu kühlende Flüssigkeit undurchlässig sind. Sie sind aus einer Polypropylenfolie in einer Stärke von 0,1 mm gebildet.

Die Wände 106 und 108 sind für den Dampf der zu destillierenden Flüssigkeit durchlässige Membranen aus Zelluloseazetat einer

Dicke von 0,1 mm. |

Die Fugen 103, 105 und 107 sind rechteckförmig ausgebildet und umgeben die Zwischenfüllungen 109, 110 und 111. Die Stärke der Fugen liegt in der Größenordnung von Millimetern. Die Zwischenfüllungen bestehen beispielsweise aus Polypropylen und haben eine geringere oder gleiche Stärke wie die Fugen. Die Druckplatten, die Membranen und die Fugen weisen am Rande fünf Reihen von Bohrungen auf. Die Bohrungen einer Reihe sind in einer Linie

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zueinander angeordnet, und wenn man sie übereinander legt, bilden sie die Leitungen a, b und c. Die so gebildeten Kanäle werden durch Zwischenkanäle, die aus den Fugen ausgespart werden, in Verbindung mit den entsprechenden Abteilungen gebracht. Jeder Kanal trifft innen in einer Abteilung eine Bohrung.

Diese Art der Verbindung, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, befindet sich bei 112, 113, 114, 115 und 116.

Die Einzelteile 102, 103, 104 und 109 bilden eine Abteilung, in der die Kühlflüssigkeit strömt.

Die Einzelteile 106, 107, 108 und 111 bilden eine Abteilung, in der die heiße zu trennende Flüssigkeit fließt.

Die Elemente 104, 105, 106 und 110 bilden eine Abteilung, in der Gas enthalten ist.

Die Leitung a ist eine Hauptleitung für die Kühlflüssigkeit (Einlaß I, Auslaß II). Die Leitung b ist die Hauptleitung für die heiße zu trennende Flüssigkeit (Einlaß III, Auslaß IV). Die Leitung c ist dazu bestimmt, die das Gas enthaltende Abteilung auf einen geringen Überdruck zu bringen (Einlaß VI, Auslaß V), und dies dient dazu, die Ableitung der zu trennenden Flüssigkeit durch 117 zu erleichtern. Diese Leitung c ist nicht vorgesehen, wenn die zu trennende Flüssigkeit abgesaugt wird.

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Die Kühlflüssigkeit (Leitung a) tritt bei I ein, läuft durch die öffnungen am Rande der Druckplatte 101, der undurchlässigen Membran 102 und kommt bei 112 an, wo ein Teil in die aus den Teilen 102, 103, 10* und 109 gebildete Abteilung eintritt, und der andere Teil den Weg in die anderen für die Kühlung vorgesehenen Abteilungen (nicht gezeigt) in der stapeiförmigen Anordnung fortsetzt.

Die Flüssigkeit, die in die Abteilung eingetreten ist, erwärmt sich zwischen 112 und 113 unter der Wirkung der Wärmeenergie, Λ die bei der Bildung des Kondensates auf der Membran 104 (deren Vorderseite nach 105 hin orientiert ist).frei vnrd_o

Beim Austritt aus der Abteilung bei 113 wird diese Flüssigkeit mit der Flüssigkeit, die aus den anderen Kühlabteilungen kommt, vermischt und durch den Auslaß II abgezogen.

Die heiße zu trennende Flüssigkeit (Leitung b) strömt bei III ein, durchquert die Öffnungen in der Peripherie der Druckplatte 101, der undurchlässigen Membran 102, des Rahmens 103, der undurchlässigen Membran 104, des Rahmens 105 und der durchlässigen Membran 106 und kommt bei 116 an, wo ein Teil in die aus den Einzelteilen 106, 107, 108 und 111 gebildete Abteilung eintritt, während der andere Teil seinen Weg zu den anderen in der stapeiförmigen Anordnung gelegenen heißen Abteilungen (nicht dargestellt) fortsetzt.

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Die Flüssigkeit, die in die Abteilung eingetreten ist, kühlt sich zwischen 116 und 115 ab, weil sie einer Verdampfung unterliegt.

Am Ausgang der Abteilung bei 115 mischt sich diese Flüssigkeit mit der Flüssigkeit, die aus den anderen heißen Abteilungen kommt, und wird durch den Auslaß IV abgezogen.

Der aus den heißen Abteilungen stammende Dampf diffundiert durch die Membran 106 in die aus den Einzelteilen 104, IO5, I06 und 110 gebildete Abteilung und kondensiert sich auf der Membran 104.

Das Kondensat rieselt entlang der Membran 104 und gelangt an den oberen inneren Rand des Rahmens I05. Da dieser Rand abgeschrägt, ist, fließt das Kondensat durch den Kanal 117* der in den Rahmen I05 eingeschnitten ist, nach außen (wie dies im einzelnen in Fig. 4 gezeigt ist).

Das Kondensat verläßt die Vorrichtung bei V. Das Gas in der aus den Einzelteilen 104, I05, I06 und 110 gebildeten Abteilung kann mittels des Stromes c und der öffnung 114 Unter leichten Überdruck gesetzt vierden, wenn man das Abziehen des Kondensates durch II7 beschleunigen will.

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BAD OBIGlNAt

Um den Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens herauszustellen, kann man zeigen, daß die Energie, die dem System zugeführt wird, nur ein Bruchteil derjenigen ist, die man theoretisch hätte
notwendig haben müssen, berechnet für ein Beispiel,und zwar
für eine erfindungsgemäße Zelle, die gemäß dem Schema der Fig. 2 aufgebaut ist.

Der Temperaturbereich, der sich in dem Kreislauf einstellt,
ist folgender:

Tj = 20 C die Temperatur der Flüssigkeit am Einlaß des Kühlstroms,

T_IT=80°C die Temperatur der Flüssigkeit am Auslaß des Kühlstroms,

8l°C die Temperatur der Flüssigkeit am Einlaß des Heizstroms,

;= 21°C die Temperatur der Flüssigkeit am Auslaß der kalten Strömung.

Unter diesen Bedingungen ist die in einem Kilogramm der Flüssigkeit zwischen I und II aufgespeicherte Wärmeenergie etwa
(80 - 20) Csp kcal,wobei Csp die spezifische Wärme der entsprechenden Flüssigkeit bedeutet. Für Wasser läßt sich dieser Ausdruck
auf nahezu

80 - 20 = 60 kcal
reduzieren.

Die Versuchsergebnisse und die theoretischen Berechnungen zeigen, daß diese Wärmemenge zu mehr als 80 % aus der Kondensation stammt.

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Die zwischen I und II zurückgewonnene Energie, die aus der Destillation stammt, beträgt entsprechend 60 χ 0,8 = 48 kcal. Die Energie, die zwischen II und III pro Kilogramm der Flüssigkeit aufgegeben wird, ist: 81 - 80 Csp kcal. Für Wasser läßt sich diese Gleichung zu annähernd

81 - 80 = 1 kcal

vereinfachen.

Die Rückgewinnung an Wärmeenergie liegt in diesem Fall bei 48,

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines der Bestandteile einer Lösung durch Verdampfung dieses Bestandteils und nachfolgende Kondensation des Dampfes an einer durch strömende Kühlflüssigkeit gekühlten Wand, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dampf durch ein gasförmiges Intervall diffundieren läßt, und daß man die zu trennende Flüssigkeit und die Kühlflüssigkeit auf beiden Seiten des gasförmigen Intervalls fließen läßt und so den Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten vornimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gasförmige Intervall in sehr geringer Dicke einsetzt. j5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu trennende und/oder die Kühlflüssigkeit in einer dünnen Schicht fließen läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlflüssigkeit die zu trennende Flüssigkeit verwendet.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu trennende Flüssigkeit und die Kühlflüssigkeit im Gegenstrom führt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das gasförmige Intervall unter einem von dem Außendruck verschiedenen Druck hält.

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7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch wenigstens eine erste Kammer (2), durch die die f.u trennende Flüssigkeit strömt und die" "wenigstens eine Wand (4) aufweist, die nur für den Dampf des"abzutrennenden Bestandteils permeabel ist, wenigstens eine zweite Kammer (3),durch die die Kühlflüssigkeit strömt und die mindestens eine eis Kühlwand (5) gebildete VJand aufweist, "wobei die beiden Kammern (1 und 2) so gelegen sind, daß die permeable Wand (J\) und die Kühlwand (5) mit ihren Vorderflächen gegeneinander gerichtet sind und je zwei dieser Wände eine Kammer (6) bilden, die ein gasförmiges Intervall darstellt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (l_s 2_P 6) aus Abteilungen geringer Stärke gebildet sind, wobei wenifv.r-'tens eine ihver Wände mit großer Oberfläche begr-enst 1st- durch eine m'r für den Dampf permeable Wand

und/oder eine Eühluend «■ 9. ?crriehti*nfi w-oh (-:i

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgende Anordnung der Kammern durch stapeiförmig angeordnete plane Wände, die durch Fugenrahmen getrennt sind, gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Wände und die Fugenrahmen zwischen zwei Stützplatten gehalten sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenrahmen mit einer Zwischenfüllung ausgerüstet sind, die sich über die gesamte Oberfläche der planen Wände erstreckt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenfüllung gleichzeitig als Fugentrennung zwischen den planen Wänden ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis IjJ, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Wände und die Fugenrahmen an ihrem Rand mit Öffnungen versehen sind und diese Öffnungen Zuführ- und Abfluß-Leitungen durch die stapeiförmig angeordneten Wände und Fugenrahmen bildend angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Kammer oder Kammern, in denen die Kühlflüssigkeit strömt, über wenigstens eine zwischengeschaltete Heizvorrichtung in Verbindung mit dem Einlaß zu der oder den Kammern, in denen die zu trennende Flüssigkeit fließt, steht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer oder Kammern, die das gasförmige Intervall bilden, in Verbindung stehen mit einen Druckunterschied gegenüber dem Außendruck ermöglichenden Druck-

änderungseinrichtungen. ₂₁

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