[发明专利]具有筒状件的蒸馏装置及其用于蒸馏水的用途

说明书

蒸馏装置设置有至少一个蒸发空间(251、252)和至少一个冷凝空间(241、242)，在至少一个蒸发空间中，给水(5)被蒸发成蒸汽(12)，在至少一个冷凝空间中，来自前述蒸发空间的蒸汽(12)被冷凝成蒸馏物。蒸发空间和冷凝空间各自构造成包括室(242、252)和布置在所述室(242、252)之间的多个交叉指形的袋状部(241、251)，使得蒸发空间的第一袋状部存在于冷凝空间的第一袋状部与第二袋状部之间，并且冷凝空间的第一袋状部存在于蒸发空间的第一袋状部与第二袋状部之间。所述空间借助于分隔屏障件(26)相互分隔，该分隔屏障件构造成用于传递热和用于限定交叉指形的袋状部。

发明领域

本发明涉及蒸馏装置，该蒸馏装置包括蒸馏站，该蒸馏站具有给水入口、蒸馏物出口和盐水出口、至少一个蒸发空间、以及至少一个冷凝空间，在所述至少一个蒸发空间中，给水被蒸发成蒸汽，在所述至少一个冷凝空间中，来自前述蒸发空间的蒸汽碰到冷凝壁被冷凝成蒸馏物，并且此后被输送至蒸馏物出口，其中，其余未蒸发的给水被输送至盐水出口。

本发明还涉及蒸馏装置的用途，该蒸馏装置用于蒸馏水溶液以特别地获得饮用水和/或用于工业应用的生产用水，以及用于浓缩来自工业过程、农业过程或家庭过程的废水。

发明背景

目前使用的水处理系统通常基于机械处理、化学处理、生物处理、离子交换处理和/或热处理。这些处理的典型示例是过滤处理和离心处理；分别使用树脂床和蒸发水或挥发性成分的聚集(flocking)。热处理占据水处理系统的相当大的市场份额。实际上，存在许多只能使用热处理来有效处理的水，因为存在不可能进行化学处理、离子交换处理或机械处理的成分。这种水的示例是包含非常小的颗粒、生物活性物质或溶解性固体的水。这种限制可能涉及这些处理技术的实际物理限制，但也可能是经济性限制。非常高的电能消耗通常会阻碍经济上可行的使用。

已知两种主要类型的热处理系统，所述两种主要类型的热处理系统是蒸汽压缩和多效蒸馏(MED)。在蒸汽压缩中，由沸腾过程形成的蒸汽在机械驱动的压缩机中被压缩，并且被用于预热进来的给料流。这种类型的蒸汽压缩蒸发器具有高的资本成本并且由电能驱动，并且这种类型的蒸汽压缩蒸发器在经济上适用于较高度集中的水并且适用于中/高水量。在MED中，使用高等级热能源，如过热蒸汽。高等级热能源的热能在一系列“效应器(effect)”或站中被重复使用若干次以使水蒸发，其中，一系列“效应器”或站连续地以较低压力操作。在第一站中借助于来自给水的蒸发而产生的蒸汽在后续站中碰到冷凝壁冷凝。潜热被再次传递至给水，该给水随即被蒸发。这种重复使用本身应当导致更高的热效率，但是冷凝壁的由像不锈钢之类的金属制成的典型结构对腐蚀敏感并且需要高的维护要求。

MED原理的变型是比如从WO2005/089914A1中已知的多效膜蒸馏。此处，冷凝壁邻近于液体通道布置，该液体通道又借助于膜封闭。液体的蒸发允许蒸汽经由膜离开液体通道。存在基于圆形延伸形式的箔状件的实施方案和基于平行布置的箔状件的实施方案两者。MED的这种变型在蒸汽与液体之间形成了更大的接触面积，并且似乎是适合的解决方案。然而，蒸汽穿过膜的迁移倾向于引起盐或基于有机物的污垢成分的沉积。此外，膜需要通过框架定位和固定。框架和膜两者都可以由聚合物材料制成。考虑到达到沸点的高温和较低的压力，聚合物材料会经受膨胀。这趋向于导致可靠性问题和维护问题。

从US2014/0042009A1已知MED处理系统的另一种变型。此处，膜已经被芯吸材料层替代。更特别地，这种层允许给水流动穿过该层。因此，不需要膜，这简化了结构。在所述申请中，包含给水的芯吸层与冷凝壁之间的距离被减小至小间隙，并且选择圆形构型。一些独立的间隔件被布置到间隙中，以避免芯吸层将附着至冷凝壁。显然，在单个堆叠的箔状件或单个卷的箔状件内的多个效应器的这种构型中，不能施加逐渐减小的压力。这是主要限制，因为压力逐级减小是使蒸馏过程继续的驱动因素中的一个驱动因素。此外，尽管能够观察，但是明显地仍然存在将给水带至蒸馏物的风险，因为两个液体流布置在彼此面对并且仅由间隙分隔开的表面处。当然可以扩大芯吸层与冷凝壁之间的间隙的尺寸，但是这会立即导致每单位体积的有效表面面积减小。