Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DISTILLING SOLUTIONS USING A MEMBRANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/089914
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for distilling solutions, in particular for producing fresh water from sea water or brackish water. Said method is characterised in that: a) a stream of liquid containing the relevant solution is delimited on at least one side by a microporous, hydrophobic membrane (20); b) part of the liquid from the stream of liquid that comes into contact with the membrane is evaporated and the resultant vapour passes through said membrane into a vapour channel (22), in which the absolute pressure lies below the ambient pressure at all points; c) a vapour- and liquid-proof condensation partition (24), which is separated from the membrane by the vapour channel, is used, whereby vapour condenses at least partially on said partition; and d) the side of the condensation partition facing away from the vapour channel comes into contact again with a stream of liquid containing the relevant solution, the opposite side of said stream being delimited by the microporous, hydrophobic membrane (20) in such a way that the condensation energy that is supplied to the stream of liquid is reconverted at least partially into evaporation energy. The invention also relates to a corresponding distillation device and to a distillation device of this type comprising parallel condensation channels, which are delimited on opposing sides by a respective condensation partition (24).

Inventors:
HEINZL WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/002874
Publication Date:
September 29, 2005
Filing Date:
March 17, 2005
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HEINZL WOLFGANG (DE)
International Classes:
B01D5/00; B01D61/36; C02F1/04; C02F1/44; (IPC1-7): B01D61/36; C02F1/44
Foreign References:
US3477917A1969-11-11
US3340186A1967-09-05
GB1225254A1971-03-17
EP1185356A12002-03-13
Attorney, Agent or Firm:
MANITZ, FINSTERWALD & PARTNER GBR (München, DE)
Download PDF:
Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Destillation von Lösungen, insbesondere zur Erzeu gung von Frischwasser aus Meer oder Brackwasser, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , a) dass ein eine betreffende Lösung enthaltender Flüssigkeitsstrom auf zumindest einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran (20) begrenzt wird, b) dass dafür gesorgt wird, dass ein Teil der Flüssigkeit aus dem die Membran (20) berührenden Flüssigkeits ström verdampft und der entstehende Dampf durch die Membran (20) hindurch in einen Kondensations oder Dampfkanal (21, 22) gelangt, in dem der Abso¬ lutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt, c) dass eine von der Membran (20) getrennte dampf und flüssig¬ keitsdichte Kondensationswand (24) eingesetzt wird, an der der Dampf zumindest teilweise kondensiert, und d) dass die vom Kondensations oder Dampfkanal (21, 22) abge¬ wandte Seite der Kondensationswand (24) zumindest abschnittswei se wieder von einem die betreffende Lösung enthaltenden Flüssig¬ keitsstrom berührt ist, der auf der gegenüberliegenden Seite wieder durch eine mikroporöse hydrophobe Membran (20) begrenzt wird, so dass die dem Flüssigkeitsstrom zugeführte Kondensationsenergie zumindest teilweise wieder in Verdampfungsenergie umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach wiederholt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an einer jeweiligen Membran (20) nach einem Membrandestil¬ lationsverfahren mit kontinuierlichem Temperaturverlauf ein Teil der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits ström verdampft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an einer jeweiligen Membran (20) nach einem Membrandestil lationsverfahren in konkreten Stufen mit zugeordneten Temperatur¬ stufen ein Teil der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom verdampft wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass am Ende des Verfahrens der restliche, noch verbliebene Dampf am zugeführten, die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeits¬ strom kondensiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass am Ende des Verfahrens die austretenden Ströme an aufkon¬ zentrierter Lösung und Destillat gegen den zugeführten Flüssig¬ keitsstrom gekühlt werden.
7. Vorrichtung (10) zur Destillation von Lösungen, insbesondere zur Erzeugung von Frischwasser aus Meer oder Brackwasser, insbe¬ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , a) dass ein eine betreffende Lösung enthaltender Flüssigkeitsstrom auf zumindest einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran (20) begrenzt ist, b) dass ein Teil der Flüssigkeit aus dem die Membran (20) berüh renden Flüssigkeits ström durch die Membran (20) hindurch in ei¬ nen Kondensations oder Dampfkanal (21, 22) verdampft, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt, c) dass eine von der Membran (20) getrennte dampf und flüssig keitsdichte Kondensationswand (24) vorgesehen ist, an der der Dampf zumindest teilweise kondensiert, und d) dass die vom Kondensations oder Dampfkanal (21 , 22) abge¬ wandte Seite der Kondensationswand (24) zumindest abschnittswei¬ se wieder von einem die betreffende Lösung enthaltenden Flüssig keitsstrom berührt ist, der auf der gegenüberliegenden Seite wieder durch eine mikroporöse hydrophobe Membran (20) begrenzt ist, so dass die dem Flüssigkeitsstrom zugeführte Kondensationsenergie zumindest teilweise wieder in Verdampfungsenergie umgesetzt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Mehrfachanordnung von jeweils die Merkmale a) bis d) aufwei¬ senden Einheiten.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der die betreffende Lösung enthaltende Flüssigkeits ström zu¬ mindest teilweise in einem spiralförmigen Flüssigkeitskanal (12) ge¬ führt ist, der auf einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran (20) und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine dampf und flüssigkeitsdichte Kondensationswand (24) begrenzt ist, wobei infolge der spiralförmigen Anordnung des Flüssigkeitskanals (12) zwischen dessen Windungen ein entsprechend spiralförmiger Dampfkanal (22) gebildet ist, der auf einer Seite durch die Membran (20) und auf der gegenüberliegenden Seite durch die Kondensati¬ onswand (24) begrenzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Dampf aus einem Dampferzeuger (40) einer ersten Stufe (14) aus mehreren Platten zugeführt ist, die den Dampf aufnehmende, zueinander parallele Kondensationskanäle (21) aufweist, die auf ein¬ ander gegenüberliegenden Seiten jeweils durch eine dampf und flüssigkeitsdichte Kondensationswand (24) begrenzt sind, wobei die sen Kondensationswänden (24) andererseits jeweils wieder eine mik¬ roporöse hydrophobe Membran (20) gegenüberliegt, um einen jewei¬ ligen Kanal (12) für einen die betreffende Lösung enthaltenden Flüs¬ sigkeitsstrom zu bilden, und wobei zwischen zwei einander gegenü¬ berliegenden Membranen (20) jeweils ein Dampfraum (23) gebildet ist, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umge¬ bungsdruckes liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest zwei, jeweils mehrere Platten umfassende Stufen (14, 16) hintereinander geschaltet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die aus einer jeweils vorangehenden Stufe (14) austretenden, die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsströme den Flüs¬ sigkeitskanälen (12) und der aus einer jeweils vorangehenden Stufe (14) austretende Dampf den Kondensationskanälen (21) der jeweili¬ gen nachfolgenden Stufe (16) zugeführt werden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dampferzeuger (40) mehrere zueinander parallele, jeweils durch zwei einander gegenüberliegende mikroporöse hydrophobe Membranen (20) begrenzte Flüssigkeitskanäle (12) für einen jeweili¬ gen die betreffende Lösung enthaltenen Flüssigkeitsstrom umfasst, wobei an eine jeweilige Membran (20) jeweils ein Dampfraum (23) angrenzt, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der aus dem spiralförmigen Modul oder dem Plattenmodul aus¬ tretende, nicht auskondensierte Dampf in einem Kühler oder Kon densator (30, 42) kondensiert wird, der durch den die betreffende Lösung enthaltenden zugeführten Flüssigkeitsstrom gekühlt wird.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eine Pumpe (36) zum Abziehen des entstehenden Destillats vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das entstehende Destillat über einen vom zugeführten Flüssig¬ keitsstrom durchströmten Kühler (28) geführt ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der zugeführte Flüssigkeitsstrom vor der Membrandestillation über einen Wärmetauscher (34) weiter erhitzbar ist.
Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DESTILLATION VON LOSUNGEN AN EINER MEMBRAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Destillati¬ on von Lösungen, insbesondere zur Erzeugung von Frischwasser aus Meer- oder Brackwasser.

Auf dem Gebiet der herkömmlichen thermischen Meerwasserentsalzung existieren grundsätzlich drei verschiedene Verfahren:

Mehrstufenentspannungsverdampfung (MSF = Multi Stage Flash) - Mehrfacheffektentsalzung (MED = Multi Effect Desalination) Brüdenverdichtung, eine Kombination aus mechanischen und thermischen Verfahren (VC = Vapor Compression) .

Sämtliche bisher bekannten Membrandestillationsverfahren (MD) nutzen das MSF- Verfahren.

Bei der Destillation wird eine Flüssigkeit verdampft und der Dampf kon¬ densiert. Somit eignet sich die Destillation z.B. für die Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Dampfdruck und für die vollständige oder teilweisen Trennung/ Abtrennung von Flüssigkeiten aus Salzlösun¬ gen.

Eine in der Praxis realisierbare Destillationsvorrichtung muss sowohl kostengünstig als auch energieeffizient sein. Nur wenn beide Bedingungen erfüllt sind, ist ein entsprechender Destillationsprozess sinnvoll. Umsetzbar sind diese Vorgaben mittels der bereits genannten Membran¬ destillation. Bei einer solchen Membrandestillation wird ein poröses dampfdurchlässiges Material benutzt. So wird in der US 3,340, 186 eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine luftgefüllte mikroporöse, hydropho- be Membran eingesetzt wird, so dass eine so genannte Direktkontakt- Membrandestillation durchführbar ist. Dabei treten der warme Meerwas¬ serstrom und der kalte Destillationsstrom in direkten Kontakt mit der Membran.

In der EP 0 088 315 Al wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Destil¬ lation von heißen salzhaltigen Lösungen oder von Flüssigkeitsgemischen mit unterschiedlichem Dampfdruck beschrieben. Diese bekannte Vorrich¬ tung besteht aus einer thermisch leitenden dampfundurchlässigen Schicht, die eine langgestreckte Wand bildet, sowie einer hydrophoben dampfdurchlässigen Membran, die eine benachbarte bzw. gegenüberlie¬ gende Wand bildet, wobei die beiden Wände gemeinsam eine lang ge¬ streckte Destillationssammelkammer bzw. einen entsprechenden oder Destillationssammelkanal bilden. Die Kammer bzw. der Kanal besitzt einen Auslass für das Destillat. Bei einer bevorzugten Ausführung dieser bekannten Membrandestillation wird eine Spiralwickelkonfiguration genutzt. Dabei fließt kaltes Meerwas¬ ser (Feed) in einer spiralförmigen Kammer in deren Zentrum und nimmt dabei Wärme von der Kondensationsfläche auf. Dieses durch den Konden¬ sationsvorgang des Destillats vorgewärmte Meerwasser (Feed) wird nun durch eine Heizung weiter erwärmt und anschließend in einem Konzent¬ ratkanal geführt. Die heiße Lösung strömt dann durch den von der Memb¬ ran begrenzten Kanal nach außen. Beim Durchströmen des Konzentrat¬ kanals verdampft ein Teil der Lösung durch die Membran. In der EP 1 185 356 wird ein Verfahren zur Reinigung einer Flüssigkeit durch Membrandestillation beschrieben, bei dem aus einem Flüssigkeits¬ strom entstehender Dampf eine den Flüssigkeits ström begrenzende poröse Wand passiert. Der Dampf kondensiert an einer kühlen Kondensatorober- fläche und bildet einen Kondensatstrom. Die Kondensatoroberfläche trennt einen zugeführten Flüssigkeitsstrom vom Destillationsstrom. Dieser zugeführte Flüssigkeitsstrom strömt im Gegenstrom zum dampfabgeben¬ den Flüssigkeitsstrom. Um den Destillationsstrom pro treibender Kraft¬ einheit zu vergrößern, wird im Gaskanal ein Druck aufrechterhalten, der unter dem Umgebungsdruck, jedoch über dem Dampfdruck der den Dampf abgebenden Flüssigkeit liegt.

Im Zusammenhang mit den bekannten Membrandestillationsverfahren ergibt, sich nun eine Reihe von Problemen. So ist bei sämtlichen bekann- ten Membrandestillationsverfahren (MD-Verfahren) die umgesetzte Ener¬ giedichte gering, was darauf zurückzuführen ist, dass bei den bekannten Verfahren stets oberhalb des Siededampfdrucks der aufzukonzentrieren¬ den Lösung gearbeitet wird und die entstehenden Dampfmengen damit entsprechend gering sind. Hinzu kommt, dass bei den bekannten MD- Verfahren die bei der Kondensation des erzeugten Dampfes freiwerdende Kondensationswärme stets durch die Erwärmung eines Flüssigkeitsstro¬ mes aufgenommen wird. Beim Verfahren mit einem Gasspalt (Air Gap) wird der Dampf an einer dampf- und flüssigkeitsdichten Oberfläche kon¬ densiert und die freiwerdende Kondensationswärme wird durch Wärmelei- tung und Wärmeübergang an die Flüssigkeit übertragen. Beim Direktkon¬ takt-Verfahren tritt der an der Grenzfläche der wärmeren Flüssigkeit zur Membran entstehende Dampf durch die Membran und kondensiert in der an die Membranwand angrenzende kältere Flüssigkeit. Hier wird die Verdampfungswärme dem Flüssigkeitsstrom durch Abkühlung entzogen und dem zugeführten Flüssigkeitsstrom durch Erwärmung wieder zuge- führt. Um die Verdampfungswärme für einen Liter Destillat bereitzustel¬ len, sind mindestens 20 Liter wässrige Flüssigkeit von 800C auf 400C abzukühlen. Der Lösungsstrom muss also mindestens zwanzigmal so groß sein wie der erzeugte Destillatstrom.

Bei den bekannten MD -Verfahren wird die Kondensationswärme des Destillats also stets durch die Erwärmung der zuströmenden Flüssigkeit aufgenommen, was einen im Vergleich zur Destillaterzeugung zumindest zwanzigmal größeren Massenstrom erfordert.

Dazu müssen bei den bekannten MD -Verfahren große Flüssigkeitsmas¬ senströme umgepumpt werden, was einen hohen Bedarf an Hilfsenergie (Pumpen) pro Einheit erzeugten Produkts mit sich bringt. Überdies muss bei einem Betrieb, bei dem die Lösung für eine höhere Aufkonzentration im Kreis gefahren wird und nur Teile der Lösung verworfen werden, die auf der heißen Seite zugeführte Wärme im Wesentlichen über einen -Küh¬ ler wieder entnommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf¬ fen, bei dem die zuvor genannten Probleme beseitigt sind. Dabei sollen insbesondere die Energiedichte erhöht, die umgepumpten Flüssigkeitsvo¬ lumen sowie der Bedarf an Hilfsenergie reduziert, die Wärmerückgewin¬ nung verbessert sowie eine Kühlung wie bei der bekannten Mehrstufen- entspannungsverdampfung (MSF- Verfahren) vermieden werden.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, a) dass ein eine betreffende Lösung enthaltender Flüssigkeitsstrom auf zumindest einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran begrenzt wird,

b) dass dafür gesorgt wird, dass ein Teil der Flüssigkeit aus dem die Membran berührenden Flüssigkeitsstrom verdampft und der ent¬ stehende Dampf durch die Membran hindurch in einen Dampfkanal gelangt, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt,

c) dass eine von der Membran getrennte dampf- und flüssigkeitsdichte Kondensationswand eingesetzt wird, an der der Dampf zumindest teilweise kondensiert, und

d) dass die vom Dampfkanal abgewandte Seite der Kondensationswand zumindest abschnittsweise wieder von einem die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeits ström berührt ist, der auf der gegenüber¬ liegenden Seite wieder durch eine mikroporöse hydrophobe Memb¬ ran begrenzt wird, so dass die dem Flüssigkeitsstrom zugeführte Kondensationsenergie zumindest teilweise wieder in Verdampfungs¬ energie umgesetzt wird.

Bevorzugt werden die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach wiederholt.

Vorteilhafterweise wird an einer jeweiligen Membran nach einem Memb¬ randestillationsverfahren mit kontinuierlichem Temperaturverlauf ein Teil der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom verdampft. Es ist insbesondere auch eine solche Ausgestaltung des Verfahrens denkbar, bei der an einer jeweiligen Membran nach einem Membrandestillationsverfahren in kon- kreten Stufen mit zugeordneten Temperaturstufen ein Teil der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom verdampft wird. Zweckmäßigerweise wird am Ende des Verfahrens der restliche, noch verbliebene Dampf am zugeführten, die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom kondensiert.

Bevorzugt werden am Ende des Verfahrens insbesondere auch die austre¬ tenden Ströme an aufkonzentrierter Lösung und Destillat gegen den zuge¬ führten Flüssigkeitsstrom gekühlt.

Die im Zusammenhang mit den bekannten Verfahren genannten Probleme können also beispielsweise durch die folgenden Schritte beseitigt werden:

Aus einem Flüssigkeitsstrom, der zumindest auf einer Seite stets oder meist durch eine mikroporöse Membran begrenzt wird, wird ein Teil der Flüssigkeit verdampft, wobei der verdampfte Anteil als Dampf, insbeson¬ dere Dampf, durch die Membran hindurchtritt und an einer von der Membran getrennten dampf- und flüssigkeitsdichten Fläche wieder kon¬ densiert wird. Dieser Kondensationsfläche oder -wand liegt wieder eine mikroporöse hydrophobe Membranwand gegenüber, die mit der genann¬ ten Kondensationsfläche oder -wand einen schmalen, mit Lösung gefüll¬ ten Strömungskanal von einer Breite in einem Bereich von beispielsweise etwa 1 bis etwa 8 mm, bevorzugt etwa 2 bis 5 mm, begrenzt. Die der Kondensationsfläche oder -wand zugeführte Kondensationsenergie wird somit im Bereich des Strömungskanals gleich wieder in Verdampfungs¬ energie umgewandelt.

Der Absolutdruck des für das Membrandestillationsverfahren verwendeten Dampfraums kann an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegen. Der erzeugte Dampf kann dann entsprechend seines Dampfdru- ckes an der dampfdrack-/ temperaturkorrespondierenden Stelle des MD- Verfahrens kondensieren.

In einem Membrandestillationsverfahren mit kontinuierlichem Tempera- turverlauf oder in konkreten Stufen mit zugeordneten Temperaturstufen wird Salzlösung an einer Membranwand verdampft. Der Dampf tritt durch eine mikroporöse, hydrophobe Membran in einen Dampfkanal mit Unter¬ druck und kondensiert an einer temperatur-/dampfdruckkorrespon¬ dierenden Stelle an der Kondensationsfläche. Die an der Kondensations- fläche aufgenommene Latentwärme wird sofort wieder zum Verdampfen aus der auf der anderen Seite angrenzenden Lösung durch eine Membran verwendet. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrfach, wobei die Energieef¬ fizienz mit der Anzahl der Wiederholungen steigt.

Am Ende des Verfahrens wird der restliche, das Verfahren verlassende Dampf an- der zugeführten Lösung kondensiert. Überdies werden die austretenden Ströme an aufkonzentrierter Lösung und Destillat gegen die zugeführte Lösung gekühlt.

Bezüglich der Vorrichtung wird die zuvor angegebene Aufgabe erfindungs¬ gemäß dadurch gelöst,

a) dass ein eine betreffende Lösung enthaltender Flüssigkeits ström auf zumindest einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran begrenzt ist,

b) dass ein Teil der Flüssigkeit aus dem die Membran berührenden Flüssigkeitsstrom durch die Membran hindurch in einen Dampfka¬ nal verdampft, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt, c) dass eine von der Membran getrennte dampf- und flüssigkeitsdichte Kondensationswand vorgesehen ist, an der der Dampf zumindest teilweise kondensiert, und

d) dass die vom Dampfkanal abgewandte Seite der Kondensationswand zumindest abschnittsweise wieder von einem die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom berührt ist, der auf der gegenüber¬ liegenden Seite wieder durch eine mikroporöse hydrophobe Memb- ran begrenzt ist, so dass die dem Flüssigkeitsstrom zugeführte Kon¬ densationsenergie zumindest teilweise wieder in Verdampfungsener¬ gie umgesetzt wird.

Dabei ist vorzugsweise eine Mehrfachanordnung von jeweils die Merkmale a) bis d) aufweisenden Einheiten vorgesehen.

Eine bevorzugte praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der die betreffende Lösung enthaltende Flüssigkeitsstrom zumindest teilweise in einem spiralförmigen Flüssigkeitskanal geführt ist, der auf einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine dampf- und flüssigkeitsdichte Kondensationswand begrenzt ist, wobei infolge der spiralförmigen Anordnung des Flüssigkeitskanals zwischen dessen Windungen ein entsprechend spiralförmiger Dampfkanal gebildet ist, der auf einer Seite durch die Membran und auf der gegenüberliegen¬ den Seite durch die Kondensationswand begrenzt ist. Durch eine spiral¬ förmige Anordnung gelingt es, dass die Membranfläche stets gegenüber der beispielsweise durch eine Folie gebildeten Kondensationswand zu liegen kommt. Der aus der Lösung durch die Membran tretende Dampf trifft also stets auf eine Kondensationsfläche. Eine solche Ausführungs- form entspricht thermodynamisch einem Mehrfacheffektverfahren mit kontinuierlichem Dampfdruckverlauf. Der das Modul verlassende, nicht auskondensierte Dampf wird in einem Kühler oder Kondensator konden¬ siert, der durch die gegenströmende Lösung gekühlt wird. Dabei wird die Lösung in erwünschter Weise vorgewärmt. Das entstehende Destillat wird mit einer Pumpe abgezogen und über einen von der Lösung durchström¬ ten Kühler geführt, wobei die Lösung wiederum vorgewärmt wird. Bevor die Lösung in die Membrandestillationsvorrichtung eintritt, wird sie über einen Wärmetauscher noch weiter erhitzt.

Es ist jedoch beispielsweise auch eine solche Ausführung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung denkbar, bei der Dampf aus einem Dampferzeuger einer ersten Stufe aus mehreren Platten zugeführt ist, die den Dampf aufnehmende, zueinander parallele Kondensationskanäle aufweist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils durch eine dampf- und flüs¬ sigkeitsdichte Kondensationswand begrenzt sind, wobei diesen Kondensa¬ tionswänden andererseits jeweils wieder eine mikroporöse hydrophobe Membran gegenüberliegt, um gemeinsam mit der Kondensationswand einen jeweiligen Flüssigkeitskanal für eine die betreffende Lösung enthal- tenden Flüssigkeitstrom zu bilden. Zwischen zwei einander gegenüberlie¬ genden Membranen ist jeweils ein Dampfraum gebildet, in dem der Abso¬ lutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt. Dabei sind zweckmäßigerweise zumindest zwei, jeweils mehrere Platten umfassende Stufen hintereinander geschaltet. In diesem Fall können die aus einer jeweils vorangehenden Stufe austretenden, die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsströme den Flüssigkeitskanälen und der aus einer jeweils vorangehenden Stufe austretende Dampf den Kondensa¬ tionskanälen der jeweiligen nachfolgenden Stufe zugeführt werden. Durch das Hintereinanderschalten mehrerer solcher Stufen kann ein Membrandestillationsverfahren verwirklicht werden, das thermodyna- misch einem Mehrfacheffektverfahren entspricht. Das zunehmende Dampfvolumen kann durch eine entsprechende Erhöhung der Plattenzah¬ len in den einzelnen Stufen aufgefangen werden.

Der der ersten Stufe vorgeschaltete Dampferzeuger kann insbesondere mehrere zueinander parallele, jeweils durch zwei einander gegenüberlie¬ gende mikroporöse hydrophobe Membranen begrenzte Flüssigkeitskanäle für einen die betreffende Lösung enthaltenen Flüssigkeits ström umfassen, wobei an eine Membran jeweils ein Dampfraum angrenzt, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt.

Der aus dem spiralförmigen oder Plattenmodul austretende nicht auskon¬ densierte Dampf kann in einem Kühler oder Kondensator kondensiert werden, der durch den die betreffende Lösung enthaltenden zugeführten Flüssigkeits ström gekühlt wird .

Zweckmäßigerweise ist wenigstens eine Pumpe zum Abziehen des entste¬ henden Destillats vorgesehen.

Das entstehende Destillat kann über einen vom zugeführten Flüssigkeits¬ strom durchströmten Kühler geführt sein.

Zweckmäßigerweise ist der zugeführte Flüssigkeitsstrom vor der Memb¬ randestillation über einen Wärmetauscher zusätzlich erhitzbar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer insbesondere zur Erzeugung von Frischwasser aus Meer- oder Brack- wasser einsetzbaren Destillationsvorrichtung mit einem spiralförmigen Kanal für den die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom, und

Figur 2 eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Destilla¬ tionsvorrichtung mit hintereinander geschalteten, je¬ weils mehrere Platten umfassenden Stufen.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausfüh- rungsform einer insbesondere zur Erzeugung von Frischwasser aus Meer¬ oder Brackwasser einsetzbaren Destillationsvorrichtung 10 mit einem spiralförmigen Flüssigkeitskanal 12 für den die betreffende Lösung enthal¬ tenden Flüssigkeitsstrom.

Demgegenüber ist in der Figur 2 in schematischer Darstellung eine bei¬ spielhafte Ausführungsform einer Destillationsvorrichtung 10 mit hinter¬ einander geschalteten, jeweils mehreren Platten umfassenden Stufen 14, 16 wiedergegeben.

Bei beiden Ausführungsformen sind jeweils folgende Merkmale verwirk¬ licht:

a) ein die betreffende Lösung enthaltender Flüssigkeitskanal 12 ist auf zumindest einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran 20 begrenzt.

b) Ein Teil der Flüssigkeit aus dem die Membran 20 berührenden Flüssigkeitsstrom wird durch die Membran 20 hindurch in einen Kondensationskanal 22 oder in einen Dampfraum 23 verdampft, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungs- druckes liegt.

c) Zudem ist eine von der Membran 20 getrennte dampf- und flüssig- keitsdichte Kondensationswand 24 vorgesehen, an der der Dampf zumindest teilweise kondensiert.

d) Die vom Dampfkanal 22 abgewandte Seite der Kondensationswand 24 ist zumindest abschnittsweise wieder von einem die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom berührt. Auf der gegenüber¬ liegenden Seite ist der diesen Flüssigkeitsstrom führende Flüssig¬ keitskanal 12 wieder durch eine mikroporöse hydrophobe Membran 20 begrenzt, so dass die dem Flüssigkeitsstrom zugeführte Konden¬ sationsenergie zumindest teilweise wieder in Verdampfungsenergie umgesetzt wird .

Wie anhand der Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, ist bevorzugt eine Mehr¬ fachanordnung von jeweils die Merkmale a) bis d) aufweisenden Einheiten vorgesehen.

Bei der Ausführungsform der Figur 1 ist der die betreffende Lösung ent¬ haltende Flüssigkeitsstrom zumindest teilweise in einem spiralförmigen Flüssigkeitskanal 12 geführt. Dieser spiralförmige Flüssigkeitskanal 12 ist auf einer Seite durch eine mikroporöse hydrophobe Membran 20 und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine dampf- und flüssigkeitsdichte Kondensationswand 24 begrenzt.

Infolge der spiralförmigen Anordnung des Flüssigkeitskanals 12 ist zwi¬ schen dessen Windungen ein entsprechend spiralförmiger Dampfkanal 22 gebildet, der auf einer Seite durch die Membran 20 und auf der gegenü¬ berliegenden Seite durch die Kondensationswand 24 begrenzt ist.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Membran 20 als unterbrochene Linie und die Kondensationsfläche oder -wand 24 als durchgezogene Linie dargestellt.

Der die betreffende Lösung enthaltende Flüssigkeitsstrom 18, insbesonde¬ re Meer- oder Brackwasser, wird über eine Pumpe 26 zugeführt. Der Flüssigkeits ström durchströmt einen Wärmetauscher 28, einen Kondensa¬ tor 30, einen weiteren Wärmetauscher 32 und wird dabei jeweils weiter vorgewärmt. In einem Wärmetauscher 34 wird der die betreffende Lösung enthaltende Flüssigkeits ström 18 schließlich bis auf die obere Prozess¬ temperatur erwärmt.

An der Stelle A tritt der erwärmte Flüssigkeitsstrom in das spiralförmige Modul ein. Der Flüssigkeitskanal 12 für die Flüssigkeitsströmung ist auf einer Seite von der Membran 20 (unterbrochene Linie) und dieser gegenü¬ berliegend von der Kondensationsfläche oder -wand 24 begrenzt (durchge- zogene Linie). Der Kanal auf der nicht von der Salzlösung benetzten Seite der Membran, der andererseits durch die Kondensationswand 24 begrenzt wird, bildet den Dampfkanal 22. Das Destillat, das sich im Kanal CC sammelt, wird von einer Destillatpumpe 36 abgepumpt. Der Restdampf wird über das Vakuum im Dampfkanal 22 durch eine Vakuumpumpe 38 abgesaugt und dabei im Kondensator 30 an dem zuströmenden, die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom kondensiert. Das Kondensat wird aus dem Kondensator 30 mittels der Destillatpumpe 36 über den Wärmetauscher 28 abgezogen. Am Ende des Flüssigkeitskanals 12 wird die restliche Flüssigkeitsströ¬ mung bei B abgezogen, über den Wärmetauscher 32 geführt und in Pfeil¬ richtung in ein geeignetes Reservoir, z.B. bei der Meerwasserentsalzung in das Meer, rückgeführt.

Bei der Ausführung gemäß Figur 2 wird der Dampf aus einem Dampfer¬ zeuger 40 einer ersten Stufe 14 mit mehreren Platten zugeführt, die den Dampf aufnehmende, zueinander parallele Kondensationskanäle 21 auf¬ weist, die aufeinander gegenüberliegenden Seiten jeweils durch eine dampf- und flüssigkeitsdichte Kondensationswand 24 begrenzt sind.

Diesen Kondensationswänden 24 liegt andererseits jeweils wieder eine mikroporöse hydrophobe Membran 20 gegenüber, um gemeinsam mit der ihr zugeordneten Kondensationswand 24 einen jeweiligen Flüssigkeitska- nal 12 für einen die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeitsstrom zu bilden. - .. . -

Zwischen zwei einander gegenüberliegenden Membranen 20 wird jeweils wieder ein Dampfraum 23 gebildet, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt.

Dabei sind zumindest zwei jeweils mehrere Platten umfassende Stufen 14, 16 hintereinander geschaltet.

Die aus einer jeweils vorangehenden Stufe 14 austretenden, die betreffen¬ de Lösung enthaltenden Flüssigkeitsströme werden den Flüssigkeitskanä¬ len 12 der jeweiligen nachfolgenden Stufe 16 und der aus einer jeweils vorangehenden Stufe 14 austretende Dampf der Dampfräume 23 den Kondensationskanälen 21 der jeweiligen nachfolgenden Stufe 16 zuge- führt. Der den Stufen 14, 16 vorgeschaltete Dampferzeuger 40 umfasst mehrere zueinander parallele, jeweils durch zwei einander gegenüberliegende mikroporöse hydrophobe Membranen 20 begrenzte Flüssigkeitskanäle 12 für einen jeweiligen die betreffende Lösung enthaltenden Flüssigkeits¬ strom 18. Dabei grenzt an eine jeweilige Membran 20 jeweils ein Dampf¬ raum 23 an, in dem der Absolutdruck an allen Stellen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt.

Der aus den Plattenmodulen 14, 16 austretende, nicht auskondensierte Dampf wird in einem Kühler oder Kondensator 42 kondensiert, der durch den die betreffende Lösung enthaltenden, über eine Pumpe 26 zugeführ¬ ten Flüssigkeits ström gekühlt wird. An den Kühler bzw. Kondensator 42 ist wieder eine Vakuumpumpe 38 angeschlossen.

Das entstehende Destillat wird über eine Pumpe 36 abgezogen, wobei es über einen vom zugeführten Flüssigkeitsstrom durchströmten Kühler oder Wärmetauscher 28 geführt wird. Die das Plattenmodul verlassende Lö¬ sung wird über einen vom zugeführten Flüssigkeitsstrom durchströmten Wärmetauscher 44 geführt.

Vor der Membrandestillation wird der zugeführte Flüssigkeitsstrom 18 über einen Wärmetauscher 34 weiter erhitzt. Bezugszeichenliste

10 Destillationsvorrichtung 12 Flüssigkeitskanal 14 erste Stufe 16 zweite Stufe 20 Membran 21 Kondensationskanal 22 Dampfkanal 23 Dampfraum 24 Kondensationswand 26 Pumpe 28 Wärmetauscher 30 Kondensator 32 Wärmetauscher 34 Wärmetauscher 36 Destillatpumpe 38 Vakuumpumpe 40 Dampferzeuger 42 Wärmetauscher 44 Wärmetauscher

A Eintrittsstelle B Austrittsstelle C C Dampfkanal