專利名稱：用于蒸餾的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及分別根據權利要求1和5的用于蒸餾，例如從海水中提取淡水的裝置和其方法。
背景技術：
在許多情況下，人們幾乎不能獲取淡水，但可以有許多辦法獲取海水。這種例子可以是小的島嶼群落、行進長的距離而不與陸地接觸的船只和在海上的平臺或類似的裝置。
今天，有幾種類型的淡化裝置以從海水中提供淡水，如例如描述于US4,391,676和WO93/10048中的那樣。這些裝置都使用類似于普通熱交換器的系統，同時海水被蒸發并且濕氣被壓縮和冷凝。
大多數已知的淡化裝置具有相對復雜的結構，因此制造和操作它們是昂貴的。裝置的部件也需要頻繁的關閉和維護，這進一步增加了成本。最經常的是，海水腐蝕了裝置的不同部件，從而一些部件必須不時地替換。
發明目的本發明的目的是提供具有穩定操作，幾乎不需要維護并且便宜和節能的蒸餾裝置和方法。
本發明用分別根據權利要求1和5的特征部分的裝置和方法實現該目的。另外的優選特征將從獨立權利要求中顯現。
本發明基于使海水沸騰，并冷凝濕氣以生產淡水的舊原則。根據本發明，新的裝置和新的方法用來提供淡水。該裝置和方法也可以用于其他蒸餾目的，但本專利出版物將僅僅描述海水的蒸餾。
根據本發明的裝置主要包括兩個管路系統，其中第一管路系統包括入口和下部以及上部出口，第二系統包括入口和出口，同時第一系統的上部出口通過壓縮機連接到第二系統的入口。在第一管路系統中部分蒸餾流體蒸發，在第二管路系統中濕氣冷凝成蒸餾物，同時管路系統中的流體互相熱交換。
在濕氣被冷凝成蒸餾物的狀態下，第二管路系統成形為一排垂直的腔室。腔室的入口平行連接，以使得濕氣僅僅通過一個腔室。
平行連接這個表述，在本上下文中它是指平行連接的物件這樣連接以使得流體在每一個物件中流動的可能性相等。流入一個物件的流體不允許進入其他平行連接的物件。
第一管路系統主要包括蒸餾流體的入口，濕氣的上部出口，同時該出口連接到第二管路系統的入口，以及蒸餾殘余物的第二出口，因為僅僅一些蒸餾流體會蒸發。在入口和出口之間，第一管路系統包圍第二管路系統。在最簡單的實施方案中，第一管路系統是帶有入口和下部以及上部出口的空間，其中第二管路系統置于該空間中。明顯地，該空間必須這樣成形以使得從室的濕氣出口連接到置于該空間里面的第二管路系統的入口，例如通過管路穿過空間中的壁延伸并延伸至第二管路系統的入口，并因此成形為第二管路系統的出口。在本發明的優選實施方案中，第一管路系統可以包圍許多第二管路系統，其中第二管路系統的入口平行連接。
引入的蒸餾流體和流出的蒸餾物的溫度應該接近于沸點，以使得管路系統之間的熱交換基本上導致蒸發和冷凝。
實施例本發明將在下面參照附圖描述為從海水生產淡水的過程，其中

圖1表示根據本發明，裝置的第二管路系統的垂直縱向橫截面圖，圖2表示沿著圖1中的線I-I，第二管路系統的垂直橫截面圖，圖3表示沿著圖2中的線II-II，根據圖1和2的第二管路系統的水平橫截面圖，x
圖4表示從側面看，根據本發明的裝置的優選實施方案，和圖5表示從上面根據圖4的裝置。
圖1表示根據本發明，裝置的第二管路系統2的垂直縱向橫截面圖，同時濕氣冷凝成淡水。第二管路系統包括在一排的許多腔室3，應該根據正在進行的過程、裝置總的設計和將要蒸餾的數量將腔室的數目最優化。由于圖的限制，圖1表示隨機數目。該排的每一腔室3形成有在上部末端的濕氣入口4以及在下部末端的冷凝物/淡水的出口5。入口平行連接以使得濕氣平行進入每一腔室3。出口這樣連接以使得淡水平行離開每一腔室。腔室3隔一段距離在一排中裝配，同時每一腔室的深度d，和腔室之間的距離構成了第二管路系統2的長度1。
在圖2中表示沿著圖1中的線I-I的橫截面圖，并且該橫截面圖顯示了在其中一個腔室內的垂直壁6。每一腔室3優選包括兩個同樣的，熱傳導材料的垂直壁6，同時壁6構成了腔室3中的高度h和寬度b。每一腔室3優選具有垂直延伸，同時高度h大于寬度b并且兩者顯著地大于深度d。垂直壁6形成有濕氣的上部入口4和冷凝物的下部出口5。在該闡述的實施方案中，壁6帶有皺折7。這對于使得裝置運轉不是必需的，但提供了優選的實施方案。通過具有這些皺折7，在第二管路系統2外部的腔室3之間的海水可以在腔室3之間移動，以使得對壁6的橫向熱交換是最佳的并且水蒸發得更快。在該闡述的實施方案中，壁6的上部形成圓形的尖，同時濕氣入口4置于該尖上。這對于裝置適當地運轉并不是必備的，但將引起較好的濕氣分離和同時輸送的水將偏斜并回落到第一管路系統1中的海水表面上。
構成腔室中的高度h和寬度b的垂直壁6，優選與沿著垂直側邊的兩個垂直內壁8、和沿著下邊緣的水平內壁相互固定，形成腔室的底部。同樣在上部末端，壁6將與內壁相互固定。最后提到的內壁會是水平的或是傾斜的，將由內壁6的上邊緣的形狀決定，同時內壁優選遵循這種形狀。隔開壁6的內壁8的寬度應該/必須當然是相等的，以使得腔室3水平地和垂直地在整個腔室3中得到相同的深度延伸d。內壁8也可以優選是熱傳導材料。
垂直壁6可以優選與至少一內壁8沖切出來，并彎曲以配合。在這種方式中，每一腔室需要較小數目的部件和連接件。不同的部件優選例如通過焊接而永久固定。
如所提及的那樣，不同的腔室3排列成排，并且入口3和出口5都平行連接。在圖1的實施方案中，腔室3從第一個到最后一個互相固定以使得濕氣入口4和冷凝物出口5每一個是穿過整個腔室3的一條管路，同時管路開放穿過每一腔室。明顯地，這可以以許多其他的方式完成。
圖3表示從上面看，部分水平橫截面的第二管路系統。在圖中的線III-III左側，管路系統被切開，在線的右側是從上面看的管路系統。由于圖的限制，僅僅畫出關于濕氣入口4的第一和最后的腔室3。從圖中得出這樣的結果入口4與所有其他的腔室3開口連接，并且腔室3在上部末端關閉。相對地，它們當然也在它們的下部末端關閉，除了上述的冷凝物出口5之外。
如圖中所示，濕氣入口4和冷凝物出口5直接互相相對地安置，以腔室3的寬度方向為中心。這不是必需的，但以這種方式獲得腔室3中最好的濕氣分布以及最好的冷凝物收集。
如上所述，第二管路系統2置于第一管路系統1的里面，并且管路系統1，2中的流體互相熱交換因為第二管路系統2的腔室3中的濕氣將加熱第一系統1中的海水直至沸騰。在最簡單的實施方案中，第一管路系統1包括大的空間9，與入口10和出口11，12。海水通過入口10引入，并通過下部出口11引出。在空間9中，海水將與第二管路系統2的腔室3中穿過壁6的濕氣熱交換，同時海水將在腔室3之間流動，并且部分海水將蒸發。因此，第二管路系統2將安置于海水中，同時濕氣入口4將在水面的上方，同時冷凝物的出口5將在水面的下方。
在第一管路系統1的上部出口12和第二管路系統的入口4之間裝置一壓縮機13，其壓縮濕氣以使得溫度增加并使得熱交換正常工作。這也將提高壓力，以使得第二管路系統2的壓力大于第一管路系統的壓力。
流入第一管路系統的入口10的海水與第二管路系統2的外部接觸。海水將由第二管路系統2的腔室3的濕氣加熱，并且海水中的部分水將蒸發并向上上升。經常地，濕氣將帶有海水的液滴。在第一管路系統1的第一個末端，有濕氣出口12，濕氣通過它可以從第一管路系統1中流出。由濕氣攜帶的海水液滴將下落到海水表面。穿過第一管路系統的上部出口12流出的濕氣被引入到壓縮機13，在那里壓力和溫度增加。然后壓縮的濕氣被引入到第二管路系統2的入口4，并將被置于第二管路系統2外部的海水冷卻。濕氣被冷凝并可以作為淡水移去。第一管路系統1還有海水的出口11，沒有蒸發的部分海水將通過它引出。由于蒸發，這些海水將比引入的海水具有更高的鹽濃度。這個差值應該保持低的，因為鹽濃度的增加將提高水的沸點和管路系統的腐蝕。
在圖4和5中，表示本發明的優選實施方案的側視圖和俯視圖。第一管路系統1包括四個第二管路系統2，用虛線表示，同時到四個第二管路系統2的入口4平行連接。
第一管路系統1還有一個海水的入口10和一個出口11，以及濕氣的上部出口12。如圖4中所示，在第一管路系統的上部末端，在濕氣出口12之前，提供液滴收集器14。液滴收集器14導致了濕氣中的海水液滴將從濕氣中分離，從而改進了蒸餾。在其分布到在圖4和5中作為虛線框表示的四個第二管路系統2之前，將濕氣收集并引到壓縮機13。四個第二管路系統2每一個有一個濕氣入口4，和一個冷凝物出口5。該入口和出口平行連接，并且出口聚集在一起以使得該裝置僅有一個出口。
在闡述的實施方案中，分別在第二管路系統的上部和下部末端的相同縱向末端上顯示了濕氣入口4和冷凝物出口5。管路系統當然也可以這樣排列以使得入口4和出口5被安置在相對的縱向末端上。
第一和第二管路系統應該優選由抗海水的材料，例如鈦制得。如果該裝置用于其他蒸餾目的，管路系統應該由抗將被蒸餾的流體的材料制得。另外，第二管路系統優選應該由熱傳導材料制得，以使得在第一和第二管路系統之間的熱交換最佳。第一管路系統可以優選由較少熱傳導的材料，例如復合材料制得，以使得對環境的熱損失最小。
該裝置和方法當然也可以用于其他蒸餾目的，例如從醇和水的混合物中蒸餾醇，這對于本領域技術人員將是顯然的。本發明將不限于所闡述的和上述的本發明的實施方案，同時將被本領域技術人員所理解。本發明也定義了所述特征的結合和亞結合，以及這些特征的改進和變化，在下列權利要求的范圍內，對于本領域技術人員是顯然的。
權利要求
1.用于蒸餾，例如從海水中提取淡水的裝置，包括至少在一排的許多腔室(3)，蒸餾流體的入口(10)，蒸餾殘余物的出口(11)，蒸餾物的出口(5)，和氣體壓縮機(13)，特征在于—該裝置包括兩個管路系統(1，2)，其中—第一管路系統(1)包括蒸餾流體的入口(10)和蒸餾殘余物的出口(11)，以及濕氣的出口(12)，和—第二管路系統(2)有在一排的許多腔室(3)，每一排(3)有濕氣的上部入口(4)和蒸餾物的下部出口(5)，同時入口(4)平行連接，并且出口(5)平行連接，—第一管路系統(1)的濕氣出口(12)通過壓縮機(13)連接到第二管路系統(2)的出口(4)，并且—在蒸餾流體的入口(10)、蒸餾殘余物的出口(11)和濕氣出口(12)之間，第一管路系統(1)包圍第二管路系統(2)。
2.根據權利要求1的裝置，特征在于第一管路系統(1)含有兩個或更多的第二管路系統(2)，同時第二管路系統(2)的入口(4)平行連接。
3.根據權利要求1或2的裝置，特征在于第二管路系統(2)的每一個腔室(3)有兩個垂直壁(6)，提供腔室(3)的高度(h)和寬度(b)，并且壁(6)是熱傳導材料。
4.根據前述權利要求任一項的裝置，特征在于第二管路系統(2)的濕氣入口(4)和蒸餾物出口(5)沿每個腔室(3)的寬度尺寸處在中心。
5.通過使用根據前述權利要求任一項的裝置，用于蒸餾，例如從海水中提取淡水的方法，特征在于—蒸餾流體被引入第一管路系統(1)，其中流體在第二管路系統(2)的腔室(3)之間流動，蒸餾流體與腔室(3)中的濕氣熱交換以使得部分流體蒸發并且腔室(3)中的部分濕氣冷凝，—流體的濕氣通過第一管路系統(1)中的上部出口(12)排出并被引入氣體壓縮機(13)，—濕氣從氣體壓縮機(13)中引出并引入第二管路系統(2)的腔室(3)，在那里它與蒸餾流體熱交換并冷凝，和—冷凝的濕氣通過蒸餾物的出口(5)排出并從裝置中移去。
全文摘要
用于蒸餾，例如從海水中提取淡水的裝置。該裝置包括至少在一排的許多腔室(3)，蒸餾流體的入口(10)，蒸餾殘余物的出口(11)，蒸餾物的出口(5)和氣體壓縮機(13)。另外，該裝置包括兩個管路系統(1，2)，其中第一管路系統(1)有蒸餾流體的入口(10)和蒸餾殘余物的出口(11)，以及濕氣的出口(12)。第二管路系統(2)有在一排的許多腔室(3)，每一排(3)有濕氣的上部入口(4)和蒸餾物的下部出口(5)。入口(4)平行連接，并且出口(5)平行連接。第一管路系統(1)的濕氣出口(12)通過壓縮機(13)連接到第二管路系統(2)的出口(4)，并且在蒸餾流體的入口(10)、蒸餾殘余物的出口(11)和濕氣出口(12)之間，第一管路系統(1)包圍第二管路系統(2)。本發明也提供通過使用這種裝置的蒸餾方法。
文檔編號B01D1/22GK1604873SQ02825393
公開日2005年4月6日 申請日期2002年11月29日 優先權日2001年12月20日
發明者奧拉夫·E·桑德斯塔德 申請人:Gnd水有限公司