NO119574B

NO119574B -

Info

Publication number: NO119574B
Application number: NO153798A
Authority: NO
Inventors: P Danielsson; H Jugas
Original assignee: Termit Maskin Ab
Priority date: 1963-06-26
Filing date: 1964-06-24
Publication date: 1970-06-01
Also published as: US3323662A; DE1433911A1; GB1070164A; DE1433911B2; DK116920B

Description

Fremgangsmåte til destillering av vann. Procedure for distilling water.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til destillering av vann i nærvær av en inert bæregass. The present invention relates to a method for distilling water in the presence of an inert carrier gas.

Oppfinnelsen kan brukes ved drift av enheter for destillasjon og fordampning og er dessuten fordelaktig ved inndamp- The invention can be used in the operation of units for distillation and evaporation and is also advantageous in evaporation

ning av væsker. ning of liquids.

I vanlige, moderne og effektive destil-lasjonsprosesser brukes rektifikasjon. I inn-dampningsprosesser brukes multippeleffektsystemer. Den kjente teknikk krever i prosesser av begge typer fjernelse av ikke kondenserbare gasser fra systemene. In common, modern and efficient distillation processes, rectification is used. In vaporization processes, multiple effect systems are used. The known technique requires in processes of both types the removal of non-condensable gases from the systems.

Ifølge for tiden antatte teorier gir nærvær According to currently assumed theories gives presence

av ikke kondenserbare gasser, f. eks. luft, of non-condensable gases, e.g. air,

i dampsystemer en ytterligere «skillevegg» gjennom hvilken varme må føres for å for- in steam systems a further "partition wall" through which heat must be passed in order to

dampe eller kondensere væske i et system. Nærvær av slike gasser er altså en faktor vaporize or condense liquid in a system. The presence of such gases is therefore a factor

som medfører varmetap og dermed en ikke effektiv varmeoverføring i operasjonene sett i sin helhet. which entails heat loss and thus an ineffective heat transfer in the operations as a whole.

Videre bruker man i de nåværende ope-rasjoner av damputviklingsanlegg vakuum - Furthermore, vacuum is used in the current operations of steam generation plants -

og/eller multippeleffektsystemer for å min- and/or multiple effect systems to min-

ske varmeforbruket pr. vektenhet utvunnet produkt og derved øke totaleffekten. Noen av disse anlegg arbeider kontinuerlig, men mange av dem arbeider chargevis. be the heat consumption per unit weight of extracted product and thereby increase the total effect. Some of these plants work continuously, but many of them work in batches.

Anlegg av den nevnte art for kontinu- Installation of the aforementioned type for continuous

erlig drift er som nevnt tidligere kjent. Honest operation is, as previously mentioned, known.

Også tidligere kjent er det å holde en inert Also previously known is keeping one inert

ikke kondenserbar gass i kontakt med dam- non-condensable gas in contact with dam-

pene og kondensatet i hele systemet. neat and the condensate in the entire system.

Et formål med foreliggende oppfin- An object of the present invention

nelse er å gi forskrifter som tillater å oppnå besparelse av varme i dampsystemer. nelse is to provide regulations that allow the saving of heat to be achieved in steam systems.

Et annet formål er å angi bruken av Another purpose is to indicate the use of

ikke kondenserbare gasser i dampsystemer på en slik måte at man får en høy effekt med hensyn til varmeforbruk pr. enhet pro- non-condensable gases in steam systems in such a way that a high effect is obtained with regard to heat consumption per unit pro-

dukt som skal utvinnes. product to be extracted.

Enda et formål med oppfinnelsen er å Yet another object of the invention is to

oppnå en kontinuerlig fordampning ved temperaturer under kokepunktet for det fordampbare materiale ved et hvilket som helst valgt trykk. achieve a continuous vaporization at temperatures below the boiling point of the vaporizable material at any selected pressure.

Oppfinnelsen omfatter således en fremgangsmåte til destillering av vann i nærvær av en inert bæregass, hvor van- The invention thus includes a method for distilling water in the presence of an inert carrier gas, where water

net og bæregassen konteinuerlig oppvar^net and the carrier gas continuously heated

mes, den dampholdige oppvarmede bære- mes, the steam-containing heated carrier

gass fraskilles og avkjøles og hvor kon-densadet fjernes mens den ikke kondenserbare bæregass resirkuleres med mere vann, og fremgangsmåten ifølge oppfin- gas is separated and cooled and where the condensate is removed while the non-condensable carrier gas is recycled with more water, and the method according to the invention

nelsen utmerker seg i det vesentlige ved at vannet og bæregassen oppvarmes ved i det vesentlige konstant trykk til en temperatur som på en diagramkurve, som viser avhengigheten mellom den fremstilte dampmengde og temperaturen ved kon- The process is essentially distinguished by the fact that the water and the carrier gas are heated at essentially constant pressure to a temperature as on a diagram curve, which shows the dependence between the amount of steam produced and the temperature at con-

stant trykk i nærvær av et mol bæregass, constant pressure in the presence of one mole of carrier gas,

ligger innenfor det kurveområde hvor en temperaturøkning på 1°C ved ytterligere varmetilførsel svarer til økningen av den utviklede dampmengde fra 0,0323 til 0,0647 lies within the curve area where a temperature increase of 1°C with additional heat input corresponds to the increase in the amount of steam developed from 0.0323 to 0.0647

mol. mol.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen oppvarmes vannet og gassen som en intim blanding, den utviklede damp føres på i og for seg kjent måte sammen med bæregassen i motstrøm til blandingen som skal oppvarmes, slik at dampen i det minste delvis kondenseres, samtidig som blandingen forvarmes. According to another feature of the invention, the water and the gas are heated as an intimate mixture, the developed steam is fed in a manner known per se together with the carrier gas in countercurrent to the mixture to be heated, so that the steam is at least partially condensed, at the same time as the mixture is preheated .

Det henvises til vedlagte tegning i hvilken Reference is made to the attached drawing in which

fig. 1 skjematisk viser en apparatanordning for et enkel-effekt dampsystem ifølge oppfinnelsen. fig. 1 schematically shows an apparatus arrangement for a single-effect steam system according to the invention.

Fig. 2 likeledes skjematisk viser en apparatanordning i et multippel-effekt dampsystem ifølge oppfinnelsen, og Fig. 2 likewise schematically shows an apparatus arrangement in a multiple-effect steam system according to the invention, and

fig. 3 er en grafisk fremstilling som viser en spesielt valgt gruppe ved konstant trykk med temperaturer avsatt som abscisse og kilogram vanndamp avsatt som ordinat. fig. 3 is a graphical representation showing a specially selected group at constant pressure with temperatures plotted as abscissa and kilograms of water vapor plotted as ordinate.

Fig. 4 er likeledes en grafisk fremstilling, hvor abscissen viser forløpet av for-dampnings- og kondensasjonstrinnene under partialtrykkbetingelser ved et valgt to-taltrykk hvor At er innført for å kompen-sere for strålingstap og temperatursvikt som endrer det normale forhold mellom oppvarmning og avkjøling, og hvor ordinaten viser trykket i kg/cm<2>. Fig. 4 is likewise a graphical representation, where the abscissa shows the progression of the evaporation and condensation steps under partial pressure conditions at a selected two-number pressure where At is introduced to compensate for radiation loss and temperature failure which changes the normal relationship between heating and cooling , and where the ordinate shows the pressure in kg/cm<2>.

I alminnelighet heves temperaturen i et flytende utgangsmateriale som skal fordampes i nærvær av en med det flytende materiale blandet ikke kondenserbar gass, f. eks. nitrogen, slik at damp avgis under konstante trykkbetingelser som oppretthol-des i og over hele systemet. Det flytende materiale og den ikke kondenserbare gass bringes først på en viss høyere temperatur. Derpå heves påny temperaturen av den inerte ikke kondenserbare gass, det flytende materiale og dampen. Den damp som utvikles ved temperaturen etter sistnevnte hevning av temperaturen, kondenseres derpå i nærvær av den ikke kondenserbare gass under oppvarmning av det innløpende utgangsmateriale, f. eks. i en varmeutveksler. Under vanlige betingelser kondenseres da en damp ved konstant temperatur forut-satt at totaltrykket forblir konstant. Dette er imidlertid ikke tilfelle når en inert, ikke kondenserbar gass er tilstede i dampen, og i foreliggende oppfinnelse brukes dampens og den ikke kondenserbare gass' partialtrykk til å forandre dette normale forhold. Det normale kondensasjonsfeno-men undertrykkes slik at varmeenergi kan nyttiggjøres med mest mulig fordel. In general, the temperature of a liquid starting material that is to be evaporated is raised in the presence of a non-condensable gas mixed with the liquid material, e.g. nitrogen, so that steam is emitted under constant pressure conditions which are maintained in and over the entire system. The liquid material and the non-condensable gas are first brought to a certain higher temperature. The temperature of the inert non-condensable gas, the liquid material and the steam is then raised again. The steam that develops at the temperature after the latter raising the temperature is then condensed in the presence of the non-condensable gas during heating of the inflowing starting material, e.g. in a heat exchanger. Under normal conditions, a vapor is then condensed at a constant temperature, provided that the total pressure remains constant. However, this is not the case when an inert, non-condensable gas is present in the steam, and in the present invention the partial pressure of the steam and the non-condensable gas is used to change this normal relationship. The normal condensation phenomenon is suppressed so that heat energy can be utilized with the greatest possible advantage.

Utgangsmaterialet og den inerte, ikke kondenserbare gass oppvarmes gradvis i et lukket system for å heve utgangsmaterialets temperatur i motstrøm med tidligere fordampet materiale og inert gass. Under denne kontinuerlige stigning av temperaturen finner der sted en økning av for-dampningen, og den mengde damp som dannes ved en hvilken som helst temperatur er en funksjon av forholdet mellom damptrykket og denne temperatur. Damptrykket er igjen en funksjon av temperaturen og partialtrykket av den inerte, ikke kondenserbare gass som befinner seg i systemets dampfase. Ved beskrivelse av dette system vil der bli brukt følgende termino-logi som er anvendelig på den alminnelige beskrivelse. Man begynner ved innløpet på venstre side av den skjematiske fremstilling som er vist på fig. 1. Der bringes inn i systemet W„ kg utgangsmateriale, N0 kg ikke kondenserbar gass, begge med en temperatur på t0 og et trykk p0. Disse bestand-delers varmeinnhold er lik Q„ i Kcal. Ved utløpet av den første varmeutveksler som for bekvemhets skyld her kalles «den regenerative varmeutveksler» er betingelsene: Temperatur t,°C, S, kg damp, W, kg ikke fordampet utgangsmateriale, N, kg inert ikke kondenserbar gass. Det vil sees at gjennom hele systemet er N, = N() = N2 = N.j eller at mengden av den ikke kondenserbare gass holdes konstant som indi-kert ved sirkulasjon i enheter på dynamisk basis, og at Q, representerer det totale varmeinnhold i Kcal ved betingelse 1. Re-sultatet av innføringen av oppvarmnings-medier i oppvarmningsapparatet representeres ved temperaturen t,°C, S,kg damp, W2 utgangsmateriale i kg, N2 kg ikke kondenserbare gasser og et totalt varmeinnhold på Q2 Kcal. Betingelsene ved utløpet av den regenerative varmeutveksler etter at dampene er kondensert i motstrøm med det innløpende utgangsmateriale og har oppvarmet dette, representeres ved betingelse 3, (t.,, S„, N.) i de ovenfor nevnte enheter. Q.j i Kcal, betyr den gjenværende varmemengde ved utløpet fra systemet. The starting material and the inert, non-condensable gas are gradually heated in a closed system to raise the temperature of the starting material in countercurrent with previously vaporized material and inert gas. During this continuous increase in temperature, an increase in evaporation takes place, and the amount of steam formed at any temperature is a function of the relationship between the steam pressure and this temperature. The vapor pressure is again a function of the temperature and partial pressure of the inert, non-condensable gas that is in the system's vapor phase. When describing this system, the following terminology will be used which is applicable to the general description. One begins at the inlet on the left side of the schematic representation shown in fig. 1. W„ kg of starting material, N0 kg of non-condensable gas, both with a temperature of t0 and a pressure p0, are brought into the system. The heat content of these components is equal to Q„ in Kcal. At the outlet of the first heat exchanger, which for convenience is called here "the regenerative heat exchanger", the conditions are: Temperature t,°C, S, kg steam, W, kg non-evaporated starting material, N, kg inert non-condensable gas. It will be seen that throughout the system N, = N() = N2 = N.j or that the quantity of the non-condensable gas is kept constant as indicated by circulation in units on a dynamic basis, and that Q, represents the total heat content in Kcal by condition 1. The result of the introduction of heating media into the heating apparatus is represented by the temperature t,°C, S,kg steam, W2 starting material in kg, N2 kg non-condensable gases and a total heat content of Q2 Kcal. The conditions at the outlet of the regenerative heat exchanger after the vapors have been condensed in countercurrent with the inflowing output material and have heated this, are represented by condition 3, (t.,, S„, N.) in the above-mentioned units. Q.j in Kcal, means the remaining amount of heat at the outlet from the system.

Som en alminnelig regel er det fordelaktig å kondensere dampene i nevnte regenerative varmeutveksler mot det innløp-ende utgangsmateriale og gjenvinne kondensatet i det vesentlige i ren tilstand under utvinning av den størst mulige varmemengde. Dette oppnås ved å øke utgangsmaterialets temperatur med en verdi av At etter at temperaturen er hevet i den regenerative varmeutveksler. Varmen til å frembringe denne temperaturøkning At tas fra en utenfor liggende varmekilde, og den ledsagende økning i energimengden ved betingelse 2 tillater en effektiv varme-utveksling i den regenerative varmeutveksler. Det vil således sees at der i systemet kreves et temperaturdifferensial slik at varme overføres til det innløpende utgangsmateriale. Dette temperaturdifferensial At leveres av et oppvarmningsapparat som mottar varme fra en utenfor liggende kilde mellom betingelser 1 og 2. Under alle betingelser er dampen mettet eller befinner seg under metningspunktet ved enhver temperatur og et hvert trykk i systemet. As a general rule, it is advantageous to condense the vapors in said regenerative heat exchanger against the inflowing output material and to recover the condensate essentially in a pure state while extracting the greatest possible amount of heat. This is achieved by increasing the temperature of the starting material by a value of At after the temperature has been raised in the regenerative heat exchanger. The heat to produce this temperature increase At is taken from an external heat source, and the accompanying increase in the amount of energy at condition 2 allows an efficient heat exchange in the regenerative heat exchanger. It will thus be seen that a temperature differential is required in the system so that heat is transferred to the incoming output material. This temperature differential At is provided by a heating device which receives heat from an external source between conditions 1 and 2. Under all conditions the steam is saturated or is below the saturation point at any temperature and any pressure in the system.

Et enkelt-trinns-apparat skal beskrives. Der refereres til den skjematiske fremstilling i fig. 1. En pumpe 11 og en kompressor 12 av høytrykksviftetypen brukes her til å tilføre flytende utgangsmateriale som skal fordampes, henholdsvis ikke kondenserbar gass, til en regenerativ varmeutveksler 13. Fra varmeutveksleren går det tilførte materiale til et oppvarmningsapparat 14. Oppvarmningsapparatet 14 er på tegningen antydet som en vanlig varmeutveksler, men et hvilket som helst effektivt varmeoppvarmningsapparat kan brukes. Fra oppvarmningsapparatet 14 ledes de ikke kondenserbare gasser og damp til en separator 15, hvor noe væske og de faste stoffer som måtte være tilstede i utgangsmaterialet utskilles, mens dampen og de ikke kondenserbare bestanddeler føres tilbake gjennom den regenerative varmeutvekslers 13 mantel og derpå eventuelt — hvis der ønskes en dobbelteffekt — blåses ut i et oppvarmningsapparat 14' (se fig. 2), for anvendelse til oppvarmning ved varme-utveksling. Derpå går blandingen av damp og ikke kondenserbart materiale med meget sterkt minsket temperatur til sluttelig adskillelse av den kondenserbare damp fra den ikke kondenserbare gass. Separatoren 16 brukes til denne adskillelse og destillert materiale tas ut fra denne separator. Den ikke kondenserbare gass returneres til blanding med utgangsmateriale ved hjelp av en kompressor 12 av typen høytrykks-vifte. Når der brukes et system med bare enkeleffekt, vannkjøles separatoren 16 og kondenserer da i det vesentlige fullstendig dampene under fraskillelse av den inerte ikke kondenserbare gass. Den ikke kondenserbare gass føres så tilbake til blanding med utgangsmateriale ved hjelp av høy-trykksviften 12. A single-stage apparatus is to be described. Reference is made to the schematic representation in fig. 1. A pump 11 and a compressor 12 of the high-pressure fan type are used here to supply liquid output material to be evaporated, respectively non-condensable gas, to a regenerative heat exchanger 13. From the heat exchanger, the supplied material goes to a heating device 14. The heating device 14 is indicated in the drawing as a conventional heat exchanger, but any efficient heating device can be used. From the heating device 14, the non-condensable gases and steam are led to a separator 15, where any liquid and the solids that may be present in the starting material are separated, while the steam and the non-condensable components are fed back through the regenerative heat exchanger's 13 jacket and then possibly — if where a double effect is desired — blown out into a heating device 14' (see fig. 2), for use for heating by heat exchange. The mixture of steam and non-condensable material then proceeds with a very strongly reduced temperature to the final separation of the condensable steam from the non-condensable gas. The separator 16 is used for this separation and distilled material is taken out from this separator. The non-condensable gas is returned to the mixture with the starting material by means of a compressor 12 of the high-pressure fan type. When a single effect only system is used, the separator 16 is water cooled and then substantially completely condenses the vapors while separating the inert non-condensable gas. The non-condensable gas is then fed back to mix with the starting material by means of the high-pressure fan 12.

Nedenfor skal beskrives et flertrinns-apparat. Når der ønskes en multippeleffekt, tilføyes flere apparatenheter til den i fig. 1 viste apparatur, således som vist på fig. 2. Denne apparatur er karakteristisk for alle multippeleffektanlegg. Der er anordnet en pumpe 11' og en vifte 12' til blanding av utgangsmateriale med gassen henholdsvis til å føre de ikke kondenserbare gasser tilbake til friskt utgangsmateriale. Der er videre anordnet en regenerativ varmeutveksler 13' inn i hvilken utgangsmaterialet ledes for å heve dets temperatur frå innløps-temperaturen t(l' til t,'. Gjennom passende ledninger føres utgangsmaterialet inn i oppvarmningsapparatet 14' i hvilken varmen fra det første trinn brukes til å heve materialets temperatur til t.,'. Tilstøtende til oppvarmningsapparatet 14' er anbragt en separator 15' i hvilken forurensninger og noe av utgangsmaterialet fjernes ved å blåses ut fra separatorens bunn. Den ikke kondenserbare gass og damp ledes derpå fra separatoren 15' inn i den regenerative varmeutvekslers 13' mantel, så at disse materialers varmeinnhold hever det inn-løpende utgangsmateriales temperatur til t,. Materialet som går ut fra den regenerative varmeutvekslers 13' mantel, kan om ønskes ledes til neste trinn i multippel-effektsystemet for å tjene til oppvarmning. Sluttelig ledes dette materiale inn i separatoren 16' hvor de kondenserbare bestanddeler skilles fra de ikke kondenserbare. Den ikke kondenserbare gass returneres til blanding med utgangsmaterialet ved hjelp av en vifte 12'. Det vil forstås at de forskjellige nevnte apparater er forbundet med hverandre på passende måte ved ledninger, isolert på passende måte og for-øvrig anordnet slik at varmetapet i systemet blir det minst mulige. Det vil likeledes forstås at apparaturen er kontinuerlig og slik at den motstår de forutsette drifts-trykk og at apparaturenes kapasitet er i overensstemmelse med systemets natur for kontinuerlig gjennomstrømning. Ventiler (ikke vist) for innstilling på konstant trykk brukes for å opprettholde de valgte mottrykk. A multi-stage apparatus will be described below. When a multiple effect is desired, several apparatus units are added to the one in fig. 1 shown apparatus, thus as shown in fig. 2. This apparatus is characteristic of all multiple effect systems. A pump 11' and a fan 12' are arranged there for mixing the starting material with the gas, respectively to lead the non-condensable gases back to fresh starting material. There is also arranged a regenerative heat exchanger 13' into which the starting material is led to raise its temperature from the inlet temperature t(l' to t,'. Through suitable lines the starting material is led into the heating apparatus 14' in which the heat from the first stage is used to raise the temperature of the material to t.,'. Adjacent to the heating device 14' is placed a separator 15' in which impurities and some of the starting material are removed by blowing out from the bottom of the separator. The non-condensable gas and steam are then led from the separator 15' into the regenerative heat exchanger's 13' jacket, so that the heat content of these materials raises the temperature of the inflowing output material to t. The material exiting the regenerative heat exchanger's 13' jacket can, if desired, be directed to the next stage of the multiple effect system to serve for heating. Finally, this material is led into the separator 16', where the condensable components are separated from the non-condensable oar. The non-condensable gas is returned to mix with the starting material by means of a fan 12'. It will be understood that the various mentioned devices are connected to each other in a suitable way by cables, insulated in a suitable way and otherwise arranged so that the heat loss in the system is as small as possible. It will also be understood that the equipment is continuous and such that it resists the expected operating pressures and that the equipment's capacity is in accordance with the nature of the system for continuous flow. Constant pressure setting valves (not shown) are used to maintain the selected back pressures.

Det vil altså sees at den nye fremgangsmåte omfatter innføring av en ikke kondenserbar gass i et kontinuerlig system med konstant trykk og temperaturdifferensial, hvorved plutselige overganger i fordampning og kondensasjon unngåes. It will thus be seen that the new method comprises the introduction of a non-condensable gas into a continuous system with constant pressure and temperature differential, whereby sudden transitions in evaporation and condensation are avoided.

Detaljert beskrivelse. Detailed description.

Der refereres til fig. 3 i vedlagte tegning. Det vil av dette diagram sees at under konstante trykkbetingelser når vann befinner seg i nærvær av en ikke kondenserbar gass, f. eks. 1,57 kg nitrogen (eller 0,056 Kmol av en hvilken som helst ikke kondenserbar gass), får man en karakteristisk kurve når temperaturen i °C avsettes som abscisse og vanndamp i kg som ordinat. Forskjellige deler av denne kurve ble undersøkt for å finne et optimalt drifts-område for et dampsystem, idet man hadde for øye at der kreves et temperaturdifferensial ved kondensasjonen mot innløpende utgangsmateriale for å gjennomføre en varmeoverføring. Der ble forsøkt forskjellige temperaturdifferensialer og de optimale betingelser for driften ble funnet å være tilstede når en temperaturforandring på 5,55° C viste seg å forårsake en stigning av dampmengden fra 0,182 kg til 0,364 kg når der i systemet er tilstede 1,57 kg nitrogen. Dette svarer til 0,0326 kg til 0,064 kg pr. 1° C. Reference is made to fig. 3 in the attached drawing. It will be seen from this diagram that under constant pressure conditions when water is in the presence of a non-condensable gas, e.g. 1.57 kg of nitrogen (or 0.056 Kmol of any non-condensable gas), a characteristic curve is obtained when the temperature in °C is plotted as the abscissa and water vapor in kg as the ordinate. Different parts of this curve were examined to find an optimal operating range for a steam system, bearing in mind that a temperature differential is required during the condensation against the incoming output material to carry out a heat transfer. Different temperature differentials were tried and the optimum conditions for operation were found to be present when a temperature change of 5.55°C was shown to cause an increase in the amount of steam from 0.182 kg to 0.364 kg when 1.57 kg of nitrogen is present in the system . This corresponds to 0.0326 kg to 0.064 kg per 1°C.

Omregnet i Kmol fåes følgende: Converted into Kmol, the following is obtained:

0,0326 kg = 0,00181 Kmol. 0,064 kg = 0,00356 Kmol. 1,57 kg = 0,056 Kmol (nitrogen). Økningen i dampmengde regnet pr. 1° C pr. 1 Kmol nitrogen vil derfor være: 0,00181 : 0,056 = 0,0323 Kmol. 0.0326 kg = 0.00181 Kmol. 0.064 kg = 0.00356 Kmol. 1.57 kg = 0.056 Kmol (nitrogen). The increase in steam volume calculated per 1° C per 1 Kmol of nitrogen will therefore be: 0.00181 : 0.056 = 0.0323 Kmol.

0,00356 : 0,056 = 0,0647 Kmol. 0.00356 : 0.056 = 0.0647 Kmol.

Der ble ved forsøk funnet at disse kriteria gjaldt uansett det konstante trykk som valgtes for driften, og at det er gyldig for et hvilket som helst temperaturdifferensial. Når f. eks. temperaturdifferensialet er 5,55° C, utføres driften ved det parti av den valgte kurve for konstant trykk hvor økningen i vanndampmengden er mellom 0,182 kg til 0,364 kg. Ved at temperatur - differensial på 2,8° C har man tilsvarende de optimale betingelser når der inntreffer en økning i vanndampen fra 0,091 kg til 0,182 kg når 1,57 kg nitrogen er tilstede i systemet. It was found during experiments that these criteria applied regardless of the constant pressure chosen for the operation, and that it is valid for any temperature differential. When e.g. the temperature differential is 5.55° C, the operation is carried out at the part of the selected curve for constant pressure where the increase in the amount of water vapor is between 0.182 kg to 0.364 kg. With a temperature - differential of 2.8° C, one has correspondingly the optimal conditions when there is an increase in the water vapor from 0.091 kg to 0.182 kg when 1.57 kg of nitrogen is present in the system.

Andre kurver kan karakterisere damp-betingelsene når der er tilstede forskjellige mengder ikke kondenserbare gasser når der velges andre betingelser for det konstante trykk, men det vil forstås at valget av de optimale betingelser alltid beror på å bruke det parti av kurvene hvor den sterkeste overgang inntreffer, således som vist på fig. 3. Man kan sette opp lignende kurver for et hvilket som helst flytende stoff som brukes som utgangsmateriale. Den viste kurve er karakteristisk for vann i det angitte vanngassystem og utgjør et typisk ut-førelseseksempel. Other curves can characterize the steam conditions when different amounts of non-condensable gases are present when other conditions are chosen for the constant pressure, but it will be understood that the selection of the optimal conditions always depends on using the part of the curves where the strongest transition occurs , thus as shown in fig. 3. One can set up similar curves for any liquid substance used as starting material. The curve shown is characteristic of water in the specified water gas system and constitutes a typical design example.

Når man har fastsatt kurvene for de damptrykkdata som er vist på fig. 3 i det tilfelle hvor den ikke kondenserbare gass som er tilstede er nitrogen, kan man finne det fordelaktige temperaturdifferensial ved å lokalisere den del av kurven hvor der inntreffer optimale betingelser. When the curves for the vapor pressure data shown in fig. 3 in the case where the non-condensable gas present is nitrogen, the advantageous temperature differential can be found by locating the part of the curve where optimum conditions occur.

Et lavere temperaturnivå (t,) oppnås ved å oppvarme utgangsmaterialet ved hjelp av varmen i utgangsmaterialet med det høyere temperaturnivå (t.,). Det høyere temperaturnivå oppnås ved varme som til-føres fra en utenfor liggende kilde. Herved økes temperatur t, med temperaturen At til temperaturen t2. Ved å bruke endel av varmemengden Q2 til hevning av det inn-førte utgangsmateriales temperatur t„ til temperaturen t, kondenseres vanndampen som er blandet med den ikke kondenserbare gass på grunn av avkjølingen med utgangsmaterialet. Formålet med oppvarm-ningen slik at temperaturen stiger med den nevnte verdi, er å eliminere strålingstap og forsinkelse i temperaturstigningen, samt varmetap som måtte oppstå ved at materiale tas ut av systemet. Den utenfra tilførte varmemengde AQ tilføres fra oppvarmningsapparatet 14, og vanndampen sammen med ikke kondenserbar gass ledes derpå gjennom separatoren 15 hvor forurensninger og litt vann fjernes. Vanndamp og ikke kondenserbar gass med temperatur t2 og inneholdende varmemengden Q2 ledes inn i den regenerative varmeutvekslers 13 mantel. I denne varmeutveksler hever en varmemengde A QR utgangsmaterialets temperatur t,, til systemets lavere temperaturnivå t,, men da en uforbrukt varmemengde Q;1 blir tilbake i vanndampen og den ikke kondenserbare gass, kan et ytterligere trinn nyttiggjøres økonomisk. Dette trinn er med hensyn til operasjonene lignende det første trinn ved et hvilket som helst ønsket konstant trykk som kan være større eller mindre enn det konstante trykk i første trinn. A lower temperature level (t,) is achieved by heating the starting material using the heat in the starting material with the higher temperature level (t.,). The higher temperature level is achieved by heat supplied from an external source. This increases the temperature t, with the temperature At to the temperature t2. By using part of the amount of heat Q2 to raise the temperature t„ of the introduced starting material to the temperature t, the water vapor which is mixed with the non-condensable gas is condensed due to the cooling with the starting material. The purpose of the heating so that the temperature rises by the mentioned value is to eliminate radiation loss and delay in the temperature rise, as well as heat loss that may occur when material is removed from the system. The externally supplied amount of heat AQ is supplied from the heating device 14, and the water vapor together with non-condensable gas is then led through the separator 15 where impurities and some water are removed. Water vapor and non-condensable gas with temperature t2 and containing the amount of heat Q2 are led into the regenerative heat exchanger's 13 mantle. In this heat exchanger, an amount of heat A QR raises the starting material's temperature t,, to the system's lower temperature level t,, but as an unconsumed amount of heat Q;1 remains in the water vapor and the non-condensable gas, a further step can be utilized economically. This stage is similar in operations to the first stage at any desired constant pressure which may be greater or less than the constant pressure of the first stage.

Varmeutvekslingsfenomenets mekanis-me kan best illustreres med et eksempel i hvilket man bruker det på fig. 1 viste apparat. Kriteria for driftsbetingelsene sees av fig. 3 som utgjør en grafisk analyse av be-tingelsen ved konstant trykk for vanndamp i nærvær av nitrogen (som er valgt for å unngå oxydasjon av apparaturen) og hvor der på abscissen er avsatt temperaturen i °C og på ordinaten kg vanndamp. Da den mengde nitrogen som er tilstede i systemet er 1,57 kg, utgjør kurven i virkeligheten en sammensetning av de partiale trykk som eksisterer i systemet. The mechanism of the heat exchange phenomenon can best be illustrated with an example in which it is used in fig. 1 shown apparatus. The criteria for the operating conditions can be seen from fig. 3 which constitutes a graphical analysis of the condition at constant pressure for water vapor in the presence of nitrogen (which has been chosen to avoid oxidation of the apparatus) and where on the abscissa is the temperature in °C and on the ordinate is kg of water vapor. Since the amount of nitrogen present in the system is 1.57 kg, the curve is actually a composite of the partial pressures that exist in the system.

Da man har de optimale betingelser mellom en økning i vanndampmengden fra 0,182 kg til 0,364 kg ved 5,55° C temperatur-økning er den valgte temperatur t, 163° C og temperaturen t2 168° C ved en økning i dampmengden på 0,227 kg på kurven for 15,1 kg/cm<2> absolutt trykk da driftstrykket for det første trinn velges til 14,1 kg pr. cm<2>. Since one has the optimal conditions between an increase in the amount of water vapor from 0.182 kg to 0.364 kg at a 5.55° C temperature increase, the chosen temperature t is 163° C and the temperature t2 is 168° C for an increase in the amount of steam of 0.227 kg of the curve for 15.1 kg/cm<2> absolute pressure as the operating pressure for the first stage is chosen to be 14.1 kg per cm<2>.

Eksempel. Example.

1,57 kg nitrogen og 1,25 kg vann ble kontinuerlig ført inn i et lukket system som ble holdt på et trykk av 14,1 kg/cm<2>. Vannets temperatur ved innløpet var 15,6° C. Returnert nitrogen kom inn i sys- 1.57 kg of nitrogen and 1.25 kg of water were continuously introduced into a closed system which was maintained at a pressure of 14.1 kg/cm<2>. The temperature of the water at the inlet was 15.6° C. Returned nitrogen entered the sys-

ternet med en temperatur på 26,7° C. Vannets og nitrogenets temperatur ble i varmeutveksleren 13 hevet til temperaturen t, (163° C) og der ble dannet 0,894 kg vanndamp, så at AQR, altså den varmemengde som er nødvendig til å heve utgangsmaterialets temperatur til tp var 667 Kcal. Som det sees er denne varmemengde tilgjenge-lig for utveksling i utløpet fra oppvarmningsapparatet 14 med en temperatur t2 (168° C). Materialet som er oppvarmet til temperaturen t, og inneholdt 697 Kcal, ble ledet inn i oppvarmningsapparatet 14 hvor temperaturen ble øket med At (5,55° C) ved en utenfra tilført varmemengde på 137 Kcal. På grunn av denne temperaturøkning var der fordampet 1,137 kg vann og 0,1187 kg befant seg fremdeles i vandig fase. Varmemengden i systemet ved det ønskede temperaturnivå t2 (168° C) var 833 Kcal eller summen av Q, + AQ. Det materiale som gikk ut av oppvarmningsapparatet 14 ble ført inn i separatoren 15 hvor forurensninger og omkring 0,1137 kg vann ble ut-skilt med et varmetap på omkring 19,2 Kcal ved utvekslingen. Dette varmetap ved utvekslingen representerer en betydelig mengde utblåst materiale og kan gjenvin-nes, men det valgte eksempel viser et tilfelle hvor prosent utblåst materiale er høyt og medfører varmetap i systemet. Dette er i alminnelighet tilfelle ved kontinuerlig utblåsning. the cube with a temperature of 26.7° C. The temperature of the water and nitrogen was raised in the heat exchanger 13 to the temperature t, (163° C) and 0.894 kg of water vapor was formed there, so that AQR, i.e. the amount of heat that is necessary to raise the starting material's temperature to tp was 667 Kcal. As can be seen, this amount of heat is available for exchange in the outlet from the heating device 14 with a temperature t2 (168° C). The material, which has been heated to the temperature t, and contained 697 Kcal, was led into the heating apparatus 14 where the temperature was increased by At (5.55° C) with an externally supplied heat quantity of 137 Kcal. Due to this increase in temperature, 1.137 kg of water had evaporated and 0.1187 kg was still in the aqueous phase. The amount of heat in the system at the desired temperature level t2 (168° C) was 833 Kcal or the sum of Q, + AQ. The material that came out of the heating device 14 was fed into the separator 15 where impurities and about 0.1137 kg of water were separated with a heat loss of about 19.2 Kcal during the exchange. This heat loss during the exchange represents a significant amount of blown material and can be recovered, but the chosen example shows a case where the percentage of blown material is high and causes heat loss in the system. This is generally the case with continuous blowing.

Dampen og ikke kondenserbar gass med en temperatur på t2 (168° C) ble ført tilbake til den regenerative varmeutvekslers 13 kappe hvor 667 Kcal ble tatt ut av den tilgjengelige varmemengde på 814 Kcal (Q2) i det tilbakeførte materiale. Temperaturen av materialet som her føres i mot-strøm med utgangsmaterialet falt fra 168° C til 82,2° C, hvorved materialet avgir 667 Kcal (AQR). Utgangsmaterialets (nitrogen og vann) temperatur ble hevet fra 15,6° C til 163° C. Det kontinuerlig inn-løpende utgangsmateriale på 1,25 kg vann The steam and non-condensable gas with a temperature of t2 (168° C) was returned to the regenerative heat exchanger 13 jacket where 667 Kcal were taken out of the available heat amount of 814 Kcal (Q2) in the returned material. The temperature of the material, which is here carried in counter-current with the starting material, fell from 168° C to 82.2° C, whereby the material emits 667 Kcal (AQR). The temperature of the starting material (nitrogen and water) was raised from 15.6° C to 163° C. The continuously flowing starting material of 1.25 kg of water

ved 15,6° C førte inn i det hele 19,4 Kcal og at 15.6° C led into the whole 19.4 Kcal and

nitrogenet (1,57 kg) ble ført tilbake til utgangsmaterialet med omkring 26,7° C og the nitrogen (1.57 kg) was returned to the starting material at about 26.7° C and

inneholdt omkring 10,32 Kcal. contained about 10.32 Kcal.

Når prosessen betraktes på dette punkt føres der inn 137 Kcal i systemet og tas ut 1,137 kg destillert vann. Således var destillasjon utført på bekostning av 120 Kcal pr. kg fjernet vann. Etter korreksjon for et trykkfall på 0,35 kg/cm<2> gjennom hele systemet var dette tall 121,4 Kcal pr. kg fjernet vann. Viftens arbeide for å sirkulere nitrogen og overvinne friksjonstapet ved kontinuerlig drift, ble anslått til 1,26 Kcal. When the process is considered at this point, 137 Kcal are fed into the system and 1.137 kg of distilled water is taken out. Thus, distillation was carried out at the expense of 120 Kcal per kg water removed. After correction for a pressure drop of 0.35 kg/cm<2> throughout the system, this figure was 121.4 Kcal per kg water removed. The fan's work to circulate nitrogen and overcome the friction loss during continuous operation was estimated at 1.26 Kcal.

Ved bruk av apparaturen ifølge fig. 2 ble betingelsene valgt slik at man utnyttet When using the apparatus according to fig. 2, the conditions were chosen so that one utilized

det overskudd av varme som ikke ble utnyttet i den regenerative varmeutveksler i systemet med enkeleffekt. Dette overskudd av varme ble i annet trinn brukt til the excess heat that was not utilized in the regenerative heat exchanger in the single-effect system. This excess heat was used in the second step for

å skaffe den nødvendige forskjell i varmemengden. Tilførsel av varme fra den utenfor liggende kilde krevdes således ikke i det to obtain the necessary difference in the amount of heat. Supply of heat from the outside source was thus not required in it

annet trinn, selv om konstantene for gjen-nomstrømningen ble minsket for å passe sammen med betingelsene ved utløpet fra second stage, although the flow-through constants were reduced to match the conditions at the exit from

det første trinn. I fig. 2 er betingelsene ved the first step. In fig. 2 are the conditions at

kontinuerlig drift vist, og figuren illustre-rer bruken av multippeleffekten i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. De betingelser som angis i det følgende skriver seg fra praktisk kontinuerlig drift. Valget av continuous operation shown, and the figure illustrates the use of the multiple effect in the method according to the invention. The conditions stated below are based on practical continuous operation. The choice of

betingelser for optimal drift av på hverandre følgende kretsløp bestemmes av den begynnelseseffekt som velges. conditions for optimal operation of consecutive circuits are determined by the initial power selected.

I følgende tabell angis nøyaktige data for betingelsene i det annet trinn ved blanding av 0,227 kg vann med 1,57 kg nitrogen, ved et konstant trykk i systemet lik atmo-sfæretrykket, og når oppvarmningsapparatet bruker avløp fra det første trinn med omkring 82,2° C og et trykk på 14,1 kg/cm<2 >samt med omkring 156 Kcal av hvilke 90,2 Kcal ble brukt i oppvarmningsapparatet 14' som AQ'. The following table gives exact data for the conditions in the second stage when mixing 0.227 kg of water with 1.57 kg of nitrogen, at a constant pressure in the system equal to atmospheric pressure, and when the heating apparatus uses effluent from the first stage with about 82.2 ° C and a pressure of 14.1 kg/cm<2> as well as with about 156 Kcal of which 90.2 Kcal were used in the heating device 14' as AQ'.

Således bragte dampene fra det annet trinn utgangsmaterialet som løper gjennom den regenerative varmeutveksler 13' til å absorbere omkring 53,4 Kcal av 153 Kcal som er tilgjengelige fra betingelse 2, minus det lille tap som skyldes utblåsning og stråling. Thus, the vapors from the second stage caused the feed material passing through the regenerative heat exchanger 13' to absorb about 53.4 Kcal of the 153 Kcal available from condition 2, minus the small loss due to blow-off and radiation.

Det vil således sees at en kontinuerlig prosess under konstant trykk og en apparatur til utførelse av denne prosess er skaffet for destillasjon eller konsentrasjon av flytende utgangsmaterialer, og at i denne prosess blandes utgangsmateriale med et konstant mengdeforhold av inert ikke kondenserbar gass, oppvarmes ved motstrøm med utgående damp, oppvarmes igjen fra en utenfor liggende kilde, så at man får en valgt temperaturdifferens ved eller under metningspunktet, hvorpå de mettede dam-per kondenseres i motstrøm med innløpende materiale og de inerte gasser fjernes fra kondensatet, samt sirkuleres påny i prosessen. It will thus be seen that a continuous process under constant pressure and an apparatus for carrying out this process has been provided for the distillation or concentration of liquid starting materials, and that in this process the starting material is mixed with a constant quantity ratio of inert non-condensable gas, heated by countercurrent with outgoing steam is heated again from an external source, so that a selected temperature difference is obtained at or below the saturation point, after which the saturated steam is condensed in countercurrent with incoming material and the inert gases are removed from the condensate, and recirculated in the process.

De økonomiske fordeler ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil lett sees, både med hensyn til apparaturens enkelhet og fremgangsmåtens kontinuerlige natur under tilførsel av meget små mengder vann utenfra. Fremgangsmåtens anvendelighet på destillasjonsoperasjoner omfattende fordampning, kondensasjon og konsentrasjon er åpenbar. De resultater med hensyn til varmeøkonomi som oppnås ved multippel-effektprosessen ifølge oppfinnelsen er vist; De i det foregående angitte data er basert på drift med vandige utgangsmaterialer, men det er innlysende at prosessen kan anvendes på utgangsmaterialer inneholdende andre væsker enn vann. The economic advantages of the method according to the invention will be easily seen, both with regard to the simplicity of the apparatus and the continuous nature of the method during the supply of very small amounts of water from the outside. The applicability of the method to distillation operations including evaporation, condensation and concentration is obvious. The results with regard to heat economy which are achieved by the multiple effect process according to the invention are shown; The previously stated data is based on operation with aqueous starting materials, but it is obvious that the process can be applied to starting materials containing liquids other than water.

Claims

1. Process for distilling water in the presence of an inert carrier gas, where the water and the carrier gas are continuously heated, the steam-containing heated carrier gas is separated and cooled and where the condensate is removed while the non-condensable carrier gas is recycled with more water, characterized in that the water and the carrier gas are heated by essentially constant pressure to a temperature which, on a diagram curve, showing the dependence between the amount of steam produced and the temperature at constant pressure in the presence of one mole of carrier gas, lies within the curve area where a temperature increase of 1° C by additional heat input corresponds to the increase of the amount of vapor evolved from 0.0323 to 0.0647 mol.

2. Method according to claim 1, characterized in that the water and the gas are heated as an intimate mixture and that the developed steam together with the carrier gas is fed in a countercurrent manner to the mixture to be heated in a manner known per se, so that the steam is at least partially condensed , while the mixture is preheated.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the water to compensate for radiation loss and temperature delay is heated differentially in the presence of 0.0562 Kmol of non-condensable gas so that the added amount of heat causes a temperature increase of 5.5° C and an increase of the amount of water vapor of 0.0128 Kmol (0.227 kg).