DE2018726A1 - Desalination by evaporation into circulating air - Google Patents
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Abstract
Description
"Verfahren zur Gewinnung von Süsswasser aus Salzwasser" Über die Bedeutung der Gewinnung von Süsswesser aus Meerwasser zur Versorgung der Bevölkerung,der Landwirtschaft und der Jndustrie mit Wasser geben eine Unzahl von Publikationen Auskunft."Method for obtaining fresh water from salt water" About the meaning the extraction of fresh water from seawater to supply the population, agriculture and the water industry provide information in a myriad of publications.
Ebenfalls zahlreich sind die Publikationen,die sich mit der technischen Verwirklichung dieses Problems befassen.Also numerous are the publications dealing with the technical Addressing this issue.
Es sei hier deshalb nur auf den fortlaufenden Bericht von Professor Dr.Kurt Fischbeck,Heidelberg in der Zeitschrift Chemiker-Ztg/ChemApparaturen 88.Jahrgang (1964) Nr.5 ff.Therefore it is only here to refer to the ongoing report from Professor Dr Kurt Fischbeck, Heidelberg in the magazine Chemiker-Ztg / ChemApparaturen, 88th year (1964) No. 5 ff.
"Die industrielle Herstellung von Süsswasser aus dem rEeer" verwiesen."The industrial production of fresh water from the rEeer" referenced.
aber 30 vorgeschlagene Verfahren werden zur Zeit ernsthaft verfolgt.but 30 proposed procedures are currently being seriously pursued.
Es wurde nun ein neues Verfahren zur Umwandlung von Salzwasser in Süsswasser gefunden.Es handelt sich um einen thermischen Prozess mit Phasenumwandlung,also um einen Prozess,wie er sich ähnlich auch ständig in der Natur abspielt.Aus dem Meer verdunstet Wasser in die darüber befindliche Luft,die feuchte Luft gelangt durch Luft strömungen in kältere Regionen,und das in der Luft befindliche Wasser fällt daraus als Regen aus,wenn der Partialdruck des Wasserdampfes überschritten wird.There has now been a new process for converting salt water into Fresh water found. It is a thermal process with phase change, so a process similar to that which takes place constantly in nature Sea evaporates water into the air above, which gets moist air by air currents in colder regions, and the water in the air falls out of it as rain if the partial pressure of the water vapor is exceeded will.
Der neue Prozess wäre demnach noch am ehesten in die Rubrik der Verdunstungsprozesse einzuordnen,Worunter man in der einschlägigen Technik alle Arten von Sonnendestillationen versteht.The new process would therefore most likely be classified under the heading of evaporation processes classify, under what one in the relevant technology of all kinds understands sun distillations.
Der Unterschied des neuen Prozesses zu den Verdunotungsprozessen besteht nun aber darin,dass hier als Energiequelle nicht die Sonnenenergie benutzt wird und dass zweckmässigerweise auch nicht bei Atmosphärendruckso.ndern bei leicht erhöhtem Druck gearbeitet wird.The difference between the new process and the dulling processes is there but now in the fact that here the solar energy is not used as an energy source and that appropriately not even at atmospheric pressure so.and with slightly increased Pressure is being worked on.
Die zweimalige Phasenumwandlung erfolgt wie bei der anderen Gruppe von Entsalzungsverfahren,den Verdampfungsverfahren,durch Verdampfung und Kondensation. Bei den bisher vorgeschlagenen Verdampfungsverfahren arbeitet man nur mit Salz- bezw.Süsswasser als flüssiger Phase und mit reinem Wasserdampf als Gasphase.The two-fold phase transformation takes place as with the other group of desalination processes, the evaporation processes, through evaporation and condensation. The evaporation processes proposed so far only work with salt or fresh water as the liquid phase and with pure water vapor as the gas phase.
Bei dem neuen Verfahren ist die Gasphase dagegen je-.In the new process, however, the gas phase is each.
weils mit Wasserdampf beladene Luft.because air is laden with water vapor.
Der neue Prozess läuft über die Änderung des Partialdrucks des Wassers im Gas mit änderung der Temperatur ab.Er könnte deshalb als Partialdrcktrennung" bezeichnet werden.The new process works by changing the partial pressure of the water in the gas with a change in temperature. It could therefore be used as a partial pressure separation " are designated.
Das neue Verfahren ist das Ergebnis von umfangreichen Versuchen,die Erkenntnisse aus dem Verfahren zur Trennung von Stoffgemischen mittels überkritischer Phasen dritter Stoffe für die Trennung von Salzwasser in Ssswasser und Sole zu nutzen. Das Prinzip der Trennung von organischen Stoffgemischen mittels überkritischer Gase ist in dem österreichischen Patent nr.255371,dem DDR-Patent 41362,sowie dem britischen Patent 1o57.911 dargelegt.The new process is the result of extensive tests that Findings from the procedure for the separation of substance mixtures using supercritical To use phases of third substances for the separation of salt water into fresh water and brine. The principle of the separation of organic substance mixtures by means of supercritical gases is in the Austrian patent number 255371, the GDR patent 41362, as well as the British one U.S. Patent 1o57,911.
Beiden Verfahren gemeinsam ist,dass ein Teil eines Stoffgemisches in einem Gas aufgenommen wird,das beladene Gas abgetrennt und schliesslich der aufgenommene Stoff aus dem Gas zurückgewonnen,während das Gas selbst zurückgeführt wird.Es bestehen aber dennoch grundsätzliche Unterschiede zwischen beiden Verfahren.Both processes have in common that they are part of a mixture of substances is absorbed in a gas, the charged gas is separated and finally the absorbed Substance recovered from the gas while the gas itself is recycled. It exist but there are still fundamental differences between the two processes.
Jn einem Gas im überkritischen Zustand lassen sich Stoffe zuweilen in einer Menge aufnehmen,die um mehrere Zehnerpotenzen höher liegt,als es dem Partialdruck der Stoffe selbst entspräche.Substances can sometimes be found in a gas in the supercritical state absorb in an amount that is several powers of ten higher than the partial pressure the substance itself would correspond.
Die Aufnahme der Stoffe in die überkritische Fremdgasphase sowie die Abscheidung daraus ist nicht mit einem Umsatz von Wärme verbunden.Vergleiche hierzu Beispiel 15 in dem DDR-Patent 41 362.The inclusion of the substances in the supercritical foreign gas phase as well as the Deposition from it is not associated with a conversion of heat. Compare here Example 15 in GDR patent 41,362.
Bei dem neuen Verfahren,bei dem das remdgas,also die Luft,im unterkritischen Zustand angewandt wird,ist natürlich nur eine Beladung der Luft mit Wasserdampf bis zum jeweiligen Partialdruck des Wassers möglich und die Beladung ist mit der Aufbringung der Verdampfungswärme verbunden,wie die Rückgewinnung des Wassers aus der Luft mit dem Gewinn der' Kondensationswärme verbunden ist.With the new process, in which the remdgas, i.e. the air, is in the subcritical State is applied, is of course only a loading of the air with water vapor possible up to the respective partial pressure of the water and the loading is possible with the Application of the heat of vaporization associated with the recovery of the water from it the air is associated with the gain of the 'heat of condensation.
Das neue~Verfahren weist nun einen Weg,die Kondensationswärme unmittelbar zur Verdampfung von Wasser zu nutzen, ohne sie zwischendurch in irgendeinem Wärmeträger als fühlbare Wärme zu speichern,oder sie unter stufenweise vermindertem Druck vielmals ausnutzen oder aber sie durch Brüdenkompression auf ein höheres Niveau pumpen zu müssen.The new ~ method now shows a way, the heat of condensation directly to use for evaporation of water without it in between in any heat transfer medium store it as sensible heat, or under gradually reduced pressure many times over exploit them or pump them to a higher level by means of vapor compression have to.
Das Verfahren sei an Hand eines Fliessbiides genauer erläutert.The process is explained in more detail using a flow chart.
Jn einem Behälter A wird Meerwasser mittels der elektrischen Heizung B auf beispielsweise llo° geheizt.Dürch das Wasser wird bei C Luft unter einem Druck von beispielsweise 4 atii geblasen.Die Luft sättigt sich mit Wasserdampf und gelangt bei D in den Wärmeaustauscher E.Daraus austretend bei F strömt sie abgekühlt in den Behälter G,wo sich kondensiertes Wasser und Luft voneinander trennen.Die Luft wird bei H abgezogen und über die Gasumlaufpumpe J dem Wärmeaustauscher bei K wieder, zugeführt.Jn die Leitung zwischen J und K wird bei L das zu trennende Meerwasser zugepumpt.Kalte Luft und kaltes Meerwasser strömen nun im Wärmeaustauscher gemeinsam der aus dem Behälter A kommenden heissen,mit Wasserdampf gesättigten Luft entgegen, wobei sich Luft wie Wasser aufheizen und sich die Luft gleichzeitig mit Wasserdampf sättigt.Die jetzt wieder heisse,mit Wasserdampf gesattigte Luft tritt aus dem Wärmeaustauscher bei M aus und gelangt bei C wieder in den Behälter A.Jn der gesamten Apparatur herrscht der gleiche Gesamtdruck von beispielsweise 4 atü und die Gasumlaufpumpe J hält den Luftumlauf nur aufrecht.Um Meerwasser in 1 Teil Süsswasser und 1 Teil Sole zu zerlegen wird bei L doppelt soviel Meerwasser eingepumpt als aus dem Behälter G Süsswasser bei N abgezogen wird.Die andere Hälfte, die Sole'wird aus dem Behilter A bei 0 abgezogen,Xassiert ebenfalls den Wärmeaustauscher, wobei sie ihre fühlbare Wärme abgibt und tritt bei P kalt aus.In a container A, sea water is heated by means of the electric heater B heated to, for example, llo °. Because of this, the water becomes air under pressure at C. blown by for example 4 atii. The air is saturated with water vapor and arrives at D into the heat exchanger E. Exiting from this at F, it flows cooled into the container G, where the condensed water and air separate from each other. The air is withdrawn at H and returned to the heat exchanger at K via the gas circulation pump J, The seawater to be separated is fed into the line between J and K at L. Cold air and cold sea water now flow together in the heat exchanger the hot air coming from container A, saturated with water vapor, where air heats up like water and the air simultaneously with water vapor The air, which is now hot again and saturated with water vapor, emerges from the heat exchanger ends at M and returns to container A at C the same total pressure of 4 atmospheres, for example, and the gas circulation pump J keeps the Air circulation only upright. To split seawater into 1 part fresh water and 1 part brine twice as much sea water is pumped in at L as fresh water from the container G is withdrawn at N. The other half, the brine 'is withdrawn from the container A at 0, Xassiert also the heat exchanger, where it gives off its sensible heat and joins it P cold off.
Die in den Wärmeaustauscher bei D eintretende heisse,mit Wasserdampf gesättigte Luft und das bei K eintretende kalte Luft-Wassergemisch tauschen ihre fühlbare Wärme gegeneinander aus, darüber hinaus aber wird die anfallende Kondensationswärme kontinuierlich über den ganzen Wärmeaustauscher direkt als Verdampfung5Vfcj,rre zur Sat-tigung des sich aufheizenden Luft-Wasserger;iisches mit lEasserdampf umgesetzt.The hot one entering the heat exchanger at D, with water vapor saturated air and the cold air-water mixture entering at K exchange theirs sensible heat against each other, but beyond that the accumulating heat of condensation continuously over the whole Heat exchanger direct as evaporation5Vfcj, rre for saturation of the heating air-water unit implemented with water vapor.
Jn einer kleinen Versuchaparatur, die genau nach dem beschriebenen Yliessbild aufgebaut war'wurde das neue Verfahren ausprobiert.Der Behälter A hatte einen Jnhalt von ca.6o Ltr. und die darin befindlichen ca. 30 Ltr.Salzwasser wurden auf llo° C geheizt.Ein Thermcregler hielt die Temperatur konstant und ein Kilowattzähler gestattete den Energieverbrauch zu messen.In a small experimental apparatus exactly as described The new procedure was tried out. The container A had a content of about 60 liters and the approx. 30 liters of salt water contained therein Heated to llo ° C. A thermostat kept the temperature constant and a kilowatt meter Allowed to measure energy consumption.
Der Wärmeaustauscher bestand aus einem 5 m langen Kunferrohr von 7 cm lichter Weite.Jn ihm befanden sich 5 narallel geschaltete sowie ein einzelnes Kupferrohr von 1.5cm lichter Weite.Alle Rohre und Zwischenräume waren mit 4x4 mm Wendeln aus Kupferblech gefüllt. Behälter A, Wärmeaustauscher E und alle Zuleitungen waren gut isoliert.Der Behälter G hatte einen Jnhalt von ca. 20 Ltr.The heat exchanger consisted of a 5 m long plastic pipe of 7 cm clear width; there were 5 connected in parallel and a single one Copper pipe with a clear width of 1.5 cm. All pipes and spaces were 4x4 mm Coils made of copper sheet filled. Tank A, heat exchanger E and all supply lines were well insulated. The container G had a content of approx. 20 liters.
Es wurde mit Luft unter einem Druck von 4 atü als Umlaufgas gearbeitet.Die Gasumlaufpumpe J hielt einen Umlauf von ca.3 cbm Druckluft pro Stunde aufrecht.Bei L wurden ca.It was worked with air under a pressure of 4 atü as the circulating gas Gas circulation pump J maintained a circulation of about 3 cbm of compressed air per hour L were approx.
lo Ltr.S&lzwasser mit einem Kochsalzgehalt von 3.5 Gew.lo liters of salt water with a salt content of 3.5 wt.
pro Stunde zugepumpt. Gleichzeitig konnten bei N ca.5 Ltr.pumped in per hour. At the same time, about 5 Ltr.
Susswasser mit einem Kochsalzgehalt von unter 2o ppm und bei P ca.5 Ltr.Sole mit einem Kochsalzgehalt v vre ca.Fresh water with a salt content of less than 2o ppm and at P about 5 Liters of brine with a salt content of approx.
7 Gew. % pro Stunde abgezogen werden. Der Wärmeenergiever brauch pro Liter hergestellten Süsswassers betrug ca.7% by weight per hour are deducted. The heat energy consumption per Liters of fresh water produced was approx.
32 Kcal,das ist bedeutend weniger als der Wärmeverbrauch in der 36-stufigen Entspannungs-Verdampfungsanlage in San Diego, Klifornien, die täglich 3 900 cbm Süsswasser herstellt.Dort ist 1 kg Wasserdampf zur Herstellung von 9.85 kg Süsswasser erforderlich.32 Kcal, which is significantly less than the heat consumption in the 36-stage Relaxation evaporation plant in San Diego, California producing 3,900 cbm daily Fresh water, which contains 1 kg of steam to produce 9.85 kg of fresh water necessary.
Die in dem beschriebenen Versuch gefundenen 32 Kcal pro kg Süssvjasser werden sicherlich noch nicht das Minimum an Wärmeenergie darstellen,das nach dem neuen Verfahren erzielbar sein wird.The 32 Kcal per kg of sweet water found in the experiment described will certainly not yet represent the minimum of thermal energy that will be required after the new process will be achievable.
über die Jnvestitionskosten einer Grossanlage nach dem neuen Verfahren gibt es natürlich noch keine Angaben, doch dürften sie wegen der Einfachheit des neuen Verfahrens sicherlich nur einen Bruchteil der Kosten ausmachen, die für die Erstellung einer Anlage nach den bisher bekannten Verfahren erforderlich wäre.on the investment costs of a large-scale system using the new method there is of course no information yet, but due to the simplicity of the new procedure certainly only accounts for a fraction of the costs incurred for the Creation of a system according to the previously known method would be required.
Jn dem neuen Verfahren lassen sich statt Ijuft auch andere Gase verwenden.Stickstoff könnte die Korrosion möglicherweise vermindern.Die Gefahr von Krustenbildung ist gering' da in dem neuen Prozess Wasser nie zum Sieden kommt.In the new process, other gases can be used instead of air, nitrogen could possibly reduce corrosion. There is a risk of crust formation low 'because in the new process water never comes to the boil.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001007134A1 (en) * | 1999-07-26 | 2001-02-01 | Arizona Board Of Regents | Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer utilizing a carrier-gas |
| US6290820B1 (en) * | 1997-12-17 | 2001-09-18 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Apparatus and method for concentrating a dilute solution |
| US6911121B1 (en) | 1999-07-26 | 2005-06-28 | James R. Beckman | Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer utilizing a carrier-gas |
| US7431805B2 (en) | 2003-12-03 | 2008-10-07 | Arizona Board Of Regents | Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer utilizing a carrier-gas at various absolute pressures |
-
1970
- 1970-04-18 DE DE19702018726 patent/DE2018726A1/en active Pending
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