用于从被污染的原水中分离产品水的设备和用于运行所述设备的方法技术

技术编号:20879241 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-17 12:25
本发明专利技术涉及一种用于分离产品水(P)的设备,所述产品水通过在冷凝器(14)中的冷凝获得。产品水从原水(R)中获得,所述原水由水和污物的混合物组成并且在蒸发器(13)中浓缩或者反萃取。按照本发明专利技术规定,蒸发器(13)和冷凝器(14)均确保直接的冷凝或者直接的蒸发,方式为将工艺气体循环(11)中的工艺气体分别从蒸发器(13)和冷凝器(14)的底部(22、30)向顶部(29、19)导引。由于应该在其间进行热交换的介质直接接触,所以有利地实现了设备的非常高效的运行,其中,通用件的使用也限制了部件成本。此外,可以有利地减小设备的暴露于原水的腐蚀性介质中的构件的数量。浓缩的或者反萃取的水被作为浓缩物(K)从所述设备中取出。本发明专利技术除了所述设备也涉及一种用于运行所述设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从被污染的原水中分离产品水的设备和用于运行所述设备的方法本专利技术涉及一种用于从由水和污物的混合物组成的原水中分离通过冷凝获得的产品水的设备。所述设备具有设置用于工艺气体的气体循环,用于原水的蒸发器和用于产品水的冷凝器串联连接到所述气体循环中,也就是分别交替地通过蒸发器和冷凝器。此外,蒸发器具有用于原水的输入结构和用于浓缩物的导出结构,其中,所述浓缩物相比原水具有更高浓度的待分离的污物。待分离的污物不具有低于水的沸点并且因此保留在原水中。在原水中也可能包含这样的污物,它们比水更易挥发并且保留在冷凝物中,但这些污物不能通过所述方法分离并且在以下当谈到污物的浓缩时不是指这些污物。但易挥发的污物仍然是技术上相关的,因为它们将产品水变为腐蚀性介质。产品水通过冷凝器的出口排出。本专利技术还涉及一种用于从由水和污物的混合物组成的原水中分离通过冷凝获得的产品水的方法。在所述方法中,通过工艺气体运行气体循环,其中,用于原水的蒸发器和用于产品水的冷凝器串联连接在所述气体循环中。通过输入结构向蒸发器加载原水,并且通过蒸发器中的导出结构取出浓缩物,所述浓缩物相比原水具有更高浓度的待分离的污物。随即可以通过出口从冷凝器取出净化的产品水。设备和适用于所述设备的净化方法是已知的并且例如由DE102014217281A1可知。按照所述专利文献的设备和方法的工作方式也根据图1详细描述。所述方法按照以下原理工作,即水在降流式蒸发器中在相反指向地流动的空气中通过对流辅助蒸发。在蒸发器中向下游流动的水的温度从上向下降低,因为通过蒸发和向相反流动的空气的热传递提取水。水蒸气形式的干净产物随即冷凝在优选由原水冷却的冷凝器中,其中,在此释放的蒸发热量被输入原水。潮湿的气体流例如可以输入壳管式热交换器,以便在该处冷却并且冷凝出产品水。这种设计方案允许直接将原水用作冷却介质,以确保内部的热量回收。然而,这样设计的热交换器由于原理而具有通过管壁的热传递,其由于在热交换器表面附近形成含水蒸气较少的气层而受到限制。此外,在管的表面上形成水层,所述水层可以形成附加的热阻力。取决于原水中的污物,还必须选择耐腐蚀的材料,这使得设备更昂贵。这既在于介质的较高的温度也在于介质较高的氧气含量。由于存在CO2,在冷凝物中还形成低于7的pH值,这进一步促进了腐蚀。如果污物包括小分子的有机酸或者氨,则预计腐蚀更强烈。因此,使用具有良好导热性能的基于铁或者基于铜的材料被视为是有问题的。取而代之,可以使用基于塑料的冷凝器,然而这带来的缺点是明显更小的热传递。冷凝器由此必须设计得明显更大。本专利技术所要解决的技术问题在于,对本文开头所述类型的设备和方法这样进行扩展设计,使得其一方面实现了产品水的高效冷凝,并且另一方面不易受到冷凝物的腐蚀特性的影响。该技术问题按本专利技术通过本文开头所述的设备解决的方式是,冷凝器按照直接冷凝的构造原理设计。这意味着,产品水从气体流中直接冷凝,方式为在冷凝器中使冷却水与气体循环中的气体流直接接触。为此目的,按照本专利技术设置产品水循环,冷凝器和用于冷却产品水的第一热交换器串联连接在所述产品水循环中。这意味着,被冷却的产品水本身用作冷却水。因此,针对产品水在冷凝器的顶部中设置入口并且在冷凝器的底部中设置出口。针对工艺气体在冷凝器中设置从冷凝器的底部向冷凝器的顶部(也就是与气体流相反指向)的流动方向。因此类似地,所述技术问题也通过本文开头所述的方法解决,其中,设有产品水循环,冷凝器和用于冷却产品水的第一热交换器串联连接到所述产品水循环中,也就是交替地通过蒸发器和冷凝器。在冷凝器中由构造方式决定地执行直接的冷凝,方式为通过入口将冷的产品水输入冷凝器的顶部并且产品水在冷凝器的底部通过出口再次导出。工艺气体沿着从冷凝器的底部向冷凝器的顶部的方向流动,因此工艺气体在对流中被输入的液态产品水冷却并且在此从工艺气体中冷凝产品水。也就是从冷凝器中取出比输入更多的产品水。如已经提到的那样,冷却水和潮湿的空气流或者冷凝物直接接触(直接冷凝原理)。因此,不需要通过分隔的介质进行热传递,由此有利地提高了冷却效率。此外,用于冷凝的表面通过产品水本身提供,由此可以排除腐蚀作用。为了高效的物质交换和热量交换,必须如在蒸发器中那样提供尽可能大的表面。这能够按照本身已知的方式实现。冷却水例如可以喷射到冷凝器中和/或雾化。在此可以这样设置液滴尺寸,使得液滴足够小以提供足够用于热传递的表面,但足够大以不会在雾化时引起不必要的能费。另一可能性在于使用填料,如在蒸发器中也可以使用的填料。所述填料用于增大表面并且被加载产品水的膜,在向产品水中进行直接的热传递期间,所述产品水的膜保护填料的表面以防腐蚀。置入冷凝器中的冷却水按照原理直接与由气体循环中冷凝的产品水接触。因此,冷却水必须具有至少相同的品质。这是按照本专利技术的冷却产品水并且在循环中作为冷却水提供给冷凝器的措施的原因。在此冷凝的产品水的量可以从循环中取出。按照本专利技术的一种有利的设计方案,蒸发器以本身已知的方式按照一种构造原理设计,其中原水和气体循环的气体沿相反的方向流动,由此使原水部分蒸发并且在保留的原水中进行了污物的浓缩。在蒸发器的顶部中设有用于原水的输入结构,并且在蒸发器的底部中设有用于浓缩物的导出结构,以此方式可以将所述浓缩物从工艺中取出或者在循环中作为原水再次在顶部输入蒸发器中。然而,这种循环的方案并不是必要的。针对工艺气体在蒸发器中设置从蒸发器的底部向蒸发器的顶部的流动方向。按照本专利技术,气体循环还必须这样导引,使得冷凝器的顶部与蒸发器的底部相连,并且蒸发器的顶部与冷凝器的底部相连。由此确保了蒸发器和冷凝器由工艺气体分别从下向上地流过,从而使工艺气体可以经过从上向下流动或者下落的液体。因此气体流的走向能够被描述为“8”。使用按照直接冷凝的构造原理的冷凝器的另一优点在于,可以将相同的或者至少相似的构件用于制造冷凝器和蒸发器。这简化了制造并且使制造更便宜并且因此具有经济优势。尽管因为使用直接冷凝而必须在产品水循环中设置另一热交换器,但这个增加的耗费有利地少于对冷凝器结构的简化,其中尤其可以减少昂贵材料的使用。按照本专利技术的另一实施形式规定,所述第一热交换器与用于原水的管路连接,用以冷却产品水,其中,所述管路在穿过第一热交换器之后向蒸发器的输入结构导引。如已经提到的那样,所述管路可以是循环的部分,其中,原水在管路中至少部分地作为浓缩物从蒸发器中取出。在任何情况下,使用原水冷却产品水能够吸收至少部分所需的热量,从而使其能够在蒸发器中转化为气态的状态。在此必须施加所需的蒸发热量。在所述管路中在第一热交换器与输入结构之间可以通过第二热交换器进行进一步加热。因此,在本专利技术的这种设计方案中,第一热交换器只用于预热原水,所述原水在第二热交换器中例如吸收作为废料在任意工艺中产生的工艺热量。所述废热例如可以在工业工艺或者在产生能量时形成,并且因此在执行按照本专利技术的方法或者使用按照本专利技术的设备时实现有利的能量平衡。按照另一设计方案规定,在产品水循环中在第一热交换器与入口之间设有第三热交换器。所述第三热交换器有利地用于进一步冷却产品水,由此确保了来自蒸发器的原水与馈入冷凝器中的产品水之间的温度差可以增大。由此加速了在气体循环中运行的产品水回收工艺。有利的是,第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从由水和污物的混合物组成的原水中分离通过冷凝获得的产品水的设备,其中,·设有用于工艺气体的气体循环(11),用于原水的蒸发器(13)和用于产品水的冷凝器(14)串联连接到所述气体循环中,·蒸发器(13)具有用于原水的输入结构(23)和用于浓缩物的导出结构(24),所述浓缩物相比原水在待分离的污物方面具有更高的浓度,·冷凝器(14)具有用于产品水的出口(31),其特征在于,·设有产品水循环(33),冷凝器(14)和用于冷却产品水的第一热交换器(35)串联连接到所述产品水循环中,并且·冷凝器(14)按照直接冷凝的构造原理设计,其中,在冷凝器(14)的顶部(29)中设有用于产品水的入口(34),并且在冷凝器(14)的底部(30)中设有用于产品水的出口(31),并且针对工艺气体设置从冷凝器(14)的底部(30)向冷凝器(14)的顶部(29)的流动方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.29 DE 102016214019.11.一种用于从由水和污物的混合物组成的原水中分离通过冷凝获得的产品水的设备,其中,·设有用于工艺气体的气体循环(11),用于原水的蒸发器(13)和用于产品水的冷凝器(14)串联连接到所述气体循环中,·蒸发器(13)具有用于原水的输入结构(23)和用于浓缩物的导出结构(24),所述浓缩物相比原水在待分离的污物方面具有更高的浓度,·冷凝器(14)具有用于产品水的出口(31),其特征在于,·设有产品水循环(33),冷凝器(14)和用于冷却产品水的第一热交换器(35)串联连接到所述产品水循环中,并且·冷凝器(14)按照直接冷凝的构造原理设计,其中,在冷凝器(14)的顶部(29)中设有用于产品水的入口(34),并且在冷凝器(14)的底部(30)中设有用于产品水的出口(31),并且针对工艺气体设置从冷凝器(14)的底部(30)向冷凝器(14)的顶部(29)的流动方向。2.按权利要求1所述的设备,其特征在于,·所述蒸发器(13)按照一种构造原理设计,其中在蒸发器(13)的顶部(19)中设有用于原水的输入结构(23),并且在蒸发器(13)的底部(22)中设有用于浓缩物的导出结构(24),并且针对工艺气体设置从蒸发器(13)的底部(22)向蒸发器(13)的顶部(19)的流动方向,并且·气体循环(11)设计为,使得冷凝器(14)的顶部(29)与蒸发器(13)的底部相连,并且蒸发器(13)的顶部(19)与冷凝器(14)的底部(30)相连。3.按前述权利要求之一所述的设备,其特征在于,所述第一热交换器(35)与用于原水的管路连接,用以冷却产品水,其中,所述管路在穿过第一热交换器(35)之后向蒸发器的输入结构(23)导引。4.按权利要求3所述的设备,其特征在于,在所述管路中在第一热交换器(35)与输入结构(23)之间设有第二热交换器(17)。5.按前述权利要求之一所述的设备,其特征在于,在产品水循环(33)中在第一热交换器(35)与入口(34)之间设有第三热交换器。6.按前述权利要求之一所述的设备,其特征在于,蒸发器(13)和/或冷凝器(14)多级式地构造。7.按前述权利要求之一所述的设备,其特征在于,所述设备由多个层级(39a、39b)构成,方式为多个蒸发器(13a、13b)和冷凝器(14a、14b)成对地分别配有产品水循环(33a、33b)和气体循环(11a、11b),其中,·所述层级(39a、39b)能够在不同的温度中运行,·相邻层级的产品水循环(33a、33b)通过第一连接管路(41)连接,并且·在具有...

【专利技术属性】
技术研发人员:A巴特纳T汉默M昂格雷尔
申请(专利权)人:西门子股份公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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