Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Wärmetauscheranlage zur Destillation. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Wärmetauscheranlagen zur Entsalzung von Meerwasser. Insbesondere geht es um eine Wärmetauscheranlage zum Verdampfen, umfassend mindestens eine Verfahrenslinie mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen, von denen jede einen Plattenstapel von Wärmetauschplatten umfaßt, die auf eine solche Weise im Plattenstapel vorgesehen sind, daß erste Plattenzwischenräume zum Kondensieren und zweite Plattenzwischenräume zum Verdampfen gebildet werden, wobei jede Wärmetauscherstufe dahingehend zum Durchführen der Kondensation von Dampf und der Verdampfung einer Flüssigkeit auf eine solche Weise ausgestaltet ist, daß die erste Wärmetauscherstufe so angepaßt ist, daß den ersten Plattenzwischenräumen Dampf und den zweiten Plattenzwischenräumen eine Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der zugeführte Dampf zu einer Flüssigkeit kondensiert und die zugeführte Flüssigkeit verdampft und den ersten Plattenzwischenräumen in einer nächsten Wärmetauscherstufe zum Verdampfen einer Flüssigkeit zugeführt wird, die den zweiten Plattenzwischenräumen in dieser nächsten Wärmetauscherstufe zugeführt wird, wobei die Anlage ein geschlossenes Gehäuse umfaßt, das einen Innenraum umschließt, in dem die Verfahrenslinie mit den Wärmetauscherstufen vorgesehen ist

Die Anmelderin stellt seit vielen Jahren Ausrüstung zum Entsalzen von Meerwasser her, wobei Stapel mit Wärmetauschplatten die Hauptkomponenten im Verfahren darstellen. Die Platten haben keine Durchgänge für Dampf, sondern statt dessen befinden sich die Plattenstapel in Behältern, und der Raum außerhalb der Platten wird für einen oder mehrere Strömungswege für den Dampf benutzt, je nach Verfahrenstyp.

Der Prozeß findet in mehreren sogenannten Effekten („effects") bei einem Druck statt, der überall niedriger ist als der Umgebungsdruck. Dampf vom ersten Effekt, der den höchsten Druck und die höchste Temperatur hat, strömt zum zweiten Effekt, wo er in den Plattenzwischenräumen zum Kondensieren kondensiert wird. Die abgestrahlte Wärme führt zu einer Verdampfung des Salzwassers in den Zwischenräumen zum Verdampfen, und der gebildete Dampf strömt weiter zum nächsten Effekt. Der Prozeß wird in den anderen Effekten wiederholt, und im Kondensator findet schließlich eine Kondensation statt, wobei das Kühlmedium Wasser ist. Für jeden Effekt gibt es mindestens einen Plattenstapel, aber die Plattenstapel sollten nicht mehr als 1000 bis 1200 Platten umfassen, so daß für den Fall, daß mehr Platten benötigt werden, zwei parallele Plattenstapel in jedem Effekt enthalten sind.

Sind sogar noch größere Quantitäten gewünscht, werden Anlagen mit mehreren zylindrischen Behältern gebaut. Es ist nicht ökonomisch, drei parallele Plattenstapel innerhalb eines zylindrischen Behälters anzuordnen. Der Durchmesser muß an die drei nebeneinander befindlichen Plattenstapel angepaßt werden, und im Vergleich zu einem Behälter für drei Plattenstapel würde der Durchmesser ungefähr um 50 % steigen, was bedeutet, daß die Dicke des Materials um 50 % und die Gesamtmaterialmenge um mehr als 100 % steigen würde. Der stark wachsende Querschnittsbereich ist ansich vorzuziehen, da die Dampfgeschwindigkeit sinkt, aber er hat einen geringen ökonomischen Nutzen. Es besteht daher keine erkennbare Möglichkeit, die spezifischen Kosten zu senken.

Die US-A-4,511,436 offenbart eine Anlage zur Entsalzung von Meerwasser. Die Anlage umfaßt eine Verfahrenslinie mit mehreren aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen, von denen jede einen Plattenstapel von Wärmetauschplatten umfaßt, die paarweise miteinander verschweißt und auf eine solche Weise im Plattenstapel vorgesehen sind, daß erste Zwischenräume zum Kondensieren und zweite Zwischenräume zum Verdampfen gebildet werden. Die Verfahrenslinie der Wärmetauschplatten erstreckt sich vertikal, wobei sich die erste Stufe oben befindet. Parallel zu dieser vertikalen Verfahrenslinie gibt es eione vertikale Wärmetauscherlinie zum Vorheizen des zu entsalzenden Meerwassers. Die beiden Linien sind in einem geschlossenen Druckbehälter vorgesehen, der schematisch in diesem Dokument offenbart ist. Im Hinblick auf die konstruktive Ausgestaltung des Gehäuses bezieht sich die US-A-4,511,436 auf eine parallele Anmeldung, die als US-A-4,514,260 veröffentlicht wurde.

Das Dokument US-A-4,514,260 offenbart eine ähnliche Anlage mit einer Anzahl von Plattenstapeln, die übereinander in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe hat, die wesentlich größer ist als die Breite und Länge in einer horizontalen Ebene. Die Plattenstapel werden von einem Gehäuse umschlossen. Das Gehäuse hat zwei vertikale gegenüberliegende ebene Seiten und zwei vertikale gegenüberliegende nach außen gekrümmte Seiten.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmetauscheranlage vorzusehen, die eine sehr große Kapazität hat und die in vorteilhafterweise im Hinblick auf die Kosten hergestellt und aufgebaut werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine solche Wärmetauscheranlage vorzusehen, die eine solche Konstruktion aufweist, daß die Anlage groß sein kann und eine große Nummer von Wärmetauscherstufen umfassen kann.

Dieses Ziel wird erreicht durch die eingangs definierte Wärmetauscheranlage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Anlage mindestens zwei solche Verfahrenslinien mit aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen umfaßt, daß sich die Verfahrenslinien parallel zueinander im Innenraum erstrecken, wobei die Wärmetauscherstufen Reihen mit Wärmetauscherstufen bilden, die nacheinander und transversal zu den Verfahrenslinien im Innenraum des Gehäuses vorgesehen sind, und daß das Gehäuse in einem Querschnitt transversal zu den Verfahrenslinien eine rechteckige Form hat.

Jede solche Reihe von Wärmetauscherstufen, von denen jede einen Plattenstapel umfaßt, bildet einen sogenannten Effekt („effect") der Anlage. Da anstelle der herkömmlichen zylindrischen Behälter ein umschließendes Gehäuse mit einer rechteckigen Form gewählt wird, können die Kosten wesentlich verringert werden. Die Form des Gehäuses kann dann besser an die äußere Kontur angepaßt werden, wie sie von den Reihen der Wärmetauscherstufen in der Anlage transversal zu den Linien gesehen gebildet wird. Druckbehälter werden normalerweise zylindrisch ausgestaltet, da das eine optimale Form im Hinblick auf die Beständigkeit ist und somit zu einem minimalen Materialbedarf führt. Wird das Druckgefäß externen Überdrücken ausgesetzt, ist dieser Ansatz nicht unbedingt selbstverständlich, da die Konstruktion aufgrund von Instabilitäten zusammenbrechen könnte. Für einen zylindrisches Gefäß kann eine geringe Ovalität zu Biegespannungen und damit zu einer Verformung führen, die wiederum zu größeren Biegespannungen und schließlich einem totalen Zusammenbruch führt. Druckgefäße, die äußeren Überdrücken ausgesetzt sind, müssen daher sehr viel beständiger ausgeführt sein, als wenn das Gefäß nur einem entsprechenden inneren Überdruck ausgesetzt wäre. Im Fall von Vakuumgefäßen ist das von besonderer Bedeutung, da der niedrige Druck zu einer geringen Materialdicke führt, wenn das Gefäß nur im Hinblick auf Membranspannungen ausgelegt ist, und bei dieser Materialdicke ist die Plattensteife zu niedrig, um eine hinreichende Sicherheit gegen Verbiegungen zu bieten. Um die Materialdicke nicht zu stark vergrößern zu müssen, ist das Gehäuse mit Verstärkungsringen versehen, aber unabhängig davon ist eine Dicke erforderlich, die vier- bis fünfmal größer ist als für ein zylindrisches Gefäß, das einem inneren Überdruck ausgesetzt ist. Da Entsalzungsanlagen bei einem tiefen Vakuum betrieben werden, gelten dort die oben gemachten Aussagen. Ein zylindrischer Behälter führt nicht zu einer großen Materialeinsparung im Vergleich zu einem quadratischen, und je mehr parallele Plattenstapel im Behälter angeordnet sind, umso geringer ist die Materialersparnis. Es sollte in Erinnerung gerufen werden, daß das Material lediglich einen kleinen Kostenanteil am endgültigen Behälter ausmacht und daß es nicht sicher ist, daß die Konstruktion mit dem geringsten Materialbedarf auch zu den geringsten Kosten führt. Es bestehen mehreren Faktoren, die für die gesamte Wirtschaftlichkeit von Bedeutung sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Anlage mindestens drei solche parallele Verfahrenslinien mit aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen. Jede Reihe umfaßt somit drei nebeneinander angeordnete Wärmetauscherstufen, die zusammen einen Effekt der Anlage bilden. Weiterhin kann eine Anlage vorteilhafterweise mindestens vier solche parallele Verfahrenslinien mit aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen umfassen. Die Vorzüge der rechteckigen Form steigen mit der Größe der Anlage, das heißt mit der Anzahl der parallelen Verfahrenslinien, die die Anlage umfaßt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jede Wärmetauscherstufe als ein Modul ausgestaltet, das einen Teil des Gehäuses umfaßt und in Bezug auf die Strömung mit mindestens einem vorangegangenen oder nachfolgenden Modul in derselben Verfahrenslinie verbunden werden kann. Für große Anlagen ist es wichtig, daß Transporte einfach durchgeführt werden können und daß die Arbeit auf Seiten des Benutzers minimiert wird; sie sollte lediglich auf die Aufbauarbeit beschränkt sein. Die gesamte qualifizierte Herstellung sollte auf Seiten des Zulieferers oder des Unterzulieferers stattfinden. Im Hinblick darauf ist das rechteckige Gehäuse von Vorteil, da es in einfacher Weise in zwei solcher Module aufgeteilt werden kann, die rationellerweise in der Fabrik hergestellt und dann relativ leicht zur Aufbaustelle transportiert werden können.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jedes Modul entweder als ein Innenmodul ausgestaltet, das zwischen zwei benachbarten Modulen in derselben Reihe vorgesehen sein kann, oder als ein Außenmodul, das nur neben einem benachbarten Modul in derselben Reihe vorgesehen ist. Unter dem Gesichtspunkt der Ausgestaltung gibt es daher zwei Module. Das Außenmodul ist in einer rechten Ausgestaltung und in einer linken Ausgestaltung vorhanden, da diese aber vollständig symmetrisch hergestellt werden können, bilden sie nur eine Konstruktion. Vorteilhafterweise kann jedes Modul in Bezug auf die Strömung mit mindestens einem benachbarten Modul in derselben Reihe verbunden sein. Weiterhin kann der Teil des Gehäuses jedes Moduls mechanisch mit mindestens einem benachbarten Modul in derselben Reihe und mit mindestens einem vorangegangenen oder nachfolgenden Modul in derselben Verfahrenslinie verbunden werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt jede Verfahrenslinie mindestens drei solche aufeinanderfolgende Wärmetauscherstufen, wobei mindestens ein Teil der Flüssigkeit, die in den zweiten Wärmetauscherstufen verdampft wird, den ersten Plattenzwischenräumen der dritten Wärmetauscherstufen zum Verdampfen einer Flüssigkeit zugeführt wird, die den zweiten Plattenzwischenräumen der dritten Wärmetauscherstufen zugeführt wird. Weiterhin kann jede Verfahrenslinie vorteilhafterweise mindestens vier solche aufeinanderfolgende Wärmetauscherstufen umfassen, wobei mindestens ein Teil der Flüssigkeit, die in den dritten Wärmetauscherstufen verdampft wird, den ersten Plattenzwischenräumen der vierten Wärmetauscherstufen zum Verdampfen einer Flüssigkeit zugeführt wird, die den zweiten Plattenzwischenräumen der vierten Wärmetauscherstufen zugeführt wird. Jede Verfahrenslinie kann natürlich weitere solche aufeinanderfolgende Wärmetauscherstufen, zum Beispiel fünf, sechs, sieben, acht, neun oder mehr umfassen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse derart ausgestaltet, daß es die Aufrechterhaltung eines wesentlich niedrigeren Drucks im Innenraum als in der Umgebung außerhalb des Gehäuses erlaubt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anlage auf eine solche Weise ausgestaltet, daß sich die Reihen mit den Wärmetauscherstufen im wesentlichen horizontal erstrecken.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anlage auf eine solche Weise ausgestaltet, daß sich die Verfahrenslinien im wesentlichen horizontal erstrecken.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anlage in einer solchen Weise ausgestaltet, daß sich die Verfahrenslinien im wesentlichen vertikal erstrecken. Für sehr große Anlagen können die Kosten für das Gehäuse weiter verringert werden, wenn die Plattenstapel in mehreren Reihen in mehreren Ebenen angeordnet werden. Bei einer solchen Ausgestaltung können die Außenfläche und der erforderliche Grundbereich minimiert werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die ersten Plattenzwischenräume und die zweiten Plattenzwischenräume in den Plattenstapeln mit Dichtungen abgedichtet. Auf eine solche Weise können die Plattenstapel zur Reinigung und Reparatur geöffnet werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in jeder Verfahrenslinie ein Flüssigkeitsseparator vorgesehen, der mit im wesentlichen jeder Wärmetauscherstufe verbunden ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Anlage einen Thermokompressor, der über die Zufuhr von externem Dampf bei einem hohen Druck betrieben werden und mindestens einen Teil des mindestens in den letzten Wärmetauscherstufen produzierten Dampfes aufnehmen kann, um diesen Teil mit dem externen Dampf zu vermischen, wobei die Mischung den Dampf bildet, der den ersten Wärmetauscherstufen zugeführt wird.

Die Erfindung wird nun genauer anhand einer Beschreibung der unterschiedlichen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 offenbart eine Querschnittsansicht von der Seite durch eine Wärmetauscheranlage nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

2 offenbart eine Querschnittsansicht von oben durch die Anlage nach 1.

3 offenbart eine Seitenansicht einer Wärmetauscherstufe der Anlage nach 1.

4 offenbart eine Querschnittsansicht durch die Anlage nach 1 entlang der Linie IV-IV

5 offenbart eine Ansicht eines ersten Außenmoduls der Wärmetauscheranlage nach 1.

6 offenbart eine Ansicht eines Innenmoduls der Wärmetauscheranlage nach 1.

7 offenbart eine Ansicht eines zweiten Außenmoduls der Wärmetauscheranlage nach 1.

8 offenbart eine Seitenansicht der Anlage nach 1.

9 offenbart eine erste Querschnittsansicht von der Seite durch eine Wärmetauscheranlage nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

10 offenbart eine zweite Querschnittsansicht durch die Wärmetauscheranlage nach 9 entlang der Linie X-X.

1–4 offenbaren eine Wärmetauscheranlage zur Destillation, insbesondere zur Entsalzung von Meerwasser. Die offenbarte Wärmetauscheranlage umfaßt vier Verfahrenslinien 1. Jede Verfahrenslinie 1, die sich in einer Längsrichtung durch die Anlage erstreckt, umfaßt fünf aufeinanderfolgende Wärmetauscherstufen 2a–2e, von denen jede einen Plattenstapel 3 von Wärmetauschplatten 4 umfaßt, die auf eine solche Weise im Plattenstapel 3 vorgesehen sind, daß erste Plattenzwischenräume 5 und zweite Plattenzwischenräume 6 gebildet werden. Die vier Verfahrenslinien 1 erstrecken sich auf eine solche Weise parallel zueinander, daß die Wärmetauscherstufen 2a–2e Reihen 8 von Wärmetauscherstufen 2a–2e bilden. Jede Reihe 8 mit den Wärmetauscherstufen 2a, 2b, 2c bzw. 2d bildet einen sogenannten Effekt.

Diese Reihen 8 liegen hintereinander und erstrecken sich in einer transversalen Richtung durch die Anlage, das heißt transversal zu den Verfahrenslinien 1. Die Reihen 8 erstrecken sich in der offenbarten Ausführungsform im wesentlichen senkrecht zu den parallelen longitudinalen Verfahrenslinien 1. Es ist anzumerken, daß die Anlage nach alternativen Ausgestaltungen eine andere Anzahl von Reihen 8 und Verfahrenslinien 1 als die offenbarten haben kann.

Die Anlage umfaßt ein geschlossenes Gehäuse 10, das einen Innenraum 11 einschließt, in dem vier Verfahrenslinien 1 mit Wärmetauscherstufen 2a-2e vorgesehen sind. Das Gehäuse 10 ist als ein Druckbehälter ausgestaltet, der das Aufrechterhalten eines im wesentlichen niedrigeren Drucks im Innenraum 11 als in der Außenumgebung direkt außerhalb des Gehäuses 10 erlaubt. Eine Trennwand 12 erstreckt sich im wesentlichen horizontal im Gehäuse 10 und unterteilt den Innenraum 11 in im wesentlichen zwei longitudinale Hälften. Weiterhin sind die unterschiedlichen Wärmetauscherstufen 2a–2d voneinander durch vertikale Wände 18, 18' getrennt. Die Wände 12, 18 und 18' bilden somit eine Anzahl von oberen Räumen 13 und eine Anzahl von unteren Räumen 14, siehe 3. Jeder Plattenstapel 3 ist auf eine solche Weise ausgestaltet, daß er sich durch die Trennwand 12 erstreckt, wobei ein oberer Teil des Plattenstapels 3 in einem solchen oberen Raum 13 angeordnet ist und ein unterer Teil des Plattenstapels 3 in einem solchen unteren Raum 14.

Einer der Plattenstapel 3, von denen jeder eine große Anzahl von Wärmetauschplatten 4 umfassen kann, zum Beispiel 500 bis 1000, ist genauer in 3 offenbart. Jeder Plattenstapel 3 kann zum Beispiel über vier Spannbolzen (nicht offenbart) zusammengehalten werden, die sich durch eine Rahmenplatte und eine Druckplatte (nicht offenbart) jedes Plattenstapels 3 erstrecken. In jedem Plattenzwischenraum 5 und 6 im Plattenstapel 3 sind Dichtungen 15 bzw. 15' zum Abdichten der Plattenzwischenräume 5 und 6 vorgesehen. Genauer gesagt, sind die Dichtungen 15 auf eine solche Weise vorgesehen, daß die ersten Plattenzwischenräume zum Kondensieren gegen den jeweiligen unteren Raum 14 abgedichtet sind, und die Dichtungen 15' sind auf eine solche Weise vorgesehen, daß die zweiten Plattenzwischenräume 6 zum Verdampfen gegen den jeweiligen oberen Raum 13 abgedichtet sind, siehe 3.

Weiterhin umfaßt die Anlage einen Durchgang durch die Trennwand 12 zwischen jeder Wärmetauscherstufe 2a–2b, 2b–2c, 2c–2d und 2d 2e. In im wesentlichen jedem solchen Durchgang ist ein Flüssigkeitsseparator 16a–16d vorgesehen.

Die Anlage umfaßt weiterhin einen Thermokompressor 20, der über die Zufuhr von externem Dampf über einen hohen Druck in bekannter Weise betrieben werden kann. Der externe Dampf wird dem Thermokompressor 20 über eine Zufuhrleitung 21 zugeführt. Der Thermokompressor 20 liefert den Dampf bei einem Druck und einer Temperatur an die ersten Wärmetauscherstufen 2a über eine Einlaßleitung 22. Dieser Druck und diese Temperatur entsprechen dem Druck und der Temperatur in den ersten Wärmetauscherstufen 2a, sind aber niedriger als der Umgebungsdruck bzw die Umgebungstemperatur. Druck und Temperatur fallen dann nacheinander in den aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen 2b–2e ab. Ein Teil des Dampfes, der aus einer oder mehreren letzten Wärmetauscherstufen ausgegeben wird, in diesem Beispiel die vorletzten Wärmetauscherstufen 2d, wird über eine Leitung 23 an den Thermokompressor 20 zurückgeführt. Der Thermokompressor 20 umfaßt eine Düse zur Rückführung des rückgeführten Dampfes an die Einlaßleitung 22 mittels des externen Dampfes.

Die zu destillierende Flüssigkeit, in diesem Beispiel Salz enthaltende Flüssigkeit, sogenannte Lake, wird über eine schematisch offenbarte Zufuhrleitung 30 zugeführt. Die Zufuhrleitung 30, die komplexer sein kann als in 1 offenbart, dient der Zufuhr einer Salz enthaltenden Flüssigkeit bei einer Temperatur, die der Temperatur in jeder Stufe 2a–2d angepaßt ist. Die Salz enthaltende Flüssigkeit wird den zweiten Plattenzwischenräumen 6 in jedem Plattenstapel 3 in den vier ersten Wärmetauscherstufen 2a–2d über die Zufuhrleitung 30 und einen Durchgangskanal 31 in jedem Plattenstapel 3 zugeführt, siehe 4. Die zugeführte Flüssigkeit wird erwärmt und mindestens teilweise durch den Dampf in den benachbarten ersten Plattenzwischenräumen 5 verdampft. Der Dampf in den ersten Plattenzwischenräumen 5 wird dann kondensiert und als Flüssigkeit über zwei Durchgangskanäle 34 in jedem Plattenstapel, siehe 4, und eine Ausgabeleitung 35, siehe weiter unten, ausgegeben. Es ist anzumerken, daß in der in 1-4 offenbarten Ausführungsform die letzten Wärmetauscherstufen 2e reine Kondensationsstufen zum Kondensieren des Dampfes von den vorangegangenen Wärmetauscherstufen 2d sind. Die Kondensation kann durch die Zirkulation eines äußeren Kühlmittels über eine Zirkulationsleitung 32 und geeignete Durchgangskanäle in jedem Plattenstapel 3 in den letzten Wärmetauscherstufen 2d erfolgen. Mindestens ein Teil des äußeren Kühlmittels kann über die Zufuhrleitung 30 an die unterschiedlichen Wärmetauscherstufen 2a–2d geliefert werden. Die Wärmetauscherstufe 2e wird dann zum Vorwärmen einer Salz enthaltenden Flüssigkeit verwendet, siehe 1.

Jede Wärmetauscherstufe 2a–2e dient somit zum Kondensieren von Dampf in den ersten Plattenzwischenräumen 5. Weiterhin wird in jeder Wärmetauscherstufe 2a–2d, außer in der letzten Wärmetauscherstufe 2e, die Verdampfung einer Flüssigkeit in den zweiten Plattenzwischenräumen 6 vorgenommen. Genauer gesagt, werden die ersten Wärmetauscherstufen 2a mit Dampf an die ersten Plattenzwischenräume 5 über die Einlaßleitung 22 und den oberen Raum 13 versorgt. Eine Salz enthaltende Flüssigkeit wird den zweiten Plattenzwischenräumen 6 der ersten Wärmetauscherstufen 2a über die Zufuhrleitung 30 zugeführt. Der zugeführte Dampf wird zu einer Flüssigkeit kondensiert, die aus den ersten Wärmetauscherstufen 2a über die Durchgangskanäle 34 und die Auslaßleitung 35 ausgegeben wird. Die gesamte Flüssigkeit, die über die Auslaßleitung von allen Wärmetauscherstufen 2a bis 2e ausgegeben wird, ist von hoher Reinheit mit einem sehr niedrigen Salzgehalt. Die zugeführte Flüssigkeit wird teilweise verdampft und in den unteren Raum 14 ausgegeben. Vom unteren Raum 14 kann der Dampf über den ersten Flüssigkeitsseparator 16a zum oberen Raum 13 strömen. Flüssigkeitstropfen der Salz enthaltenden Flüssigkeit, die nicht verdampft wurde und in der offenbarten Ausführungsform Salz enthält, werden auf diese Weise eingefangen und als überschüssige Flüssigkeit zurück an einen Bodenraum 37 im unteren Teil des unteren Raums 14 transportiert. Dieser Bodenraum 37 dient daher in der offenbarten Ausführungsform dazu, die Salz enthaltende überschüssige Flüssigkeit, sogenannte Lake, aufzunehmen. Um die Befeuchtung der Wärmetauscherflächen in den ersten Plattenzwischenräumen 5 sicherzustellen, wird um ein mehrfaches Salz enthaltende Flüssigkeit zugeführt als verdampft.

Der Dampf, der durch den ersten Flüssigkeitsseparator 16a strömt, wird dem oberen Raum 13 und den ersten Plattenzwischenräumen 5 in der zweiten Wärmetauscherstufe 2b zum Verdampfen der Flüssigkeit zugeführt, die den Plattenzwischenräumen 6 in den zweiten Wärmetauscherstufen 2b über die Zufuhrleitung 30 zugeführt wird. Der Dampf, der in den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den zweiten Wärmetauscherstufen 2b kondensiert wird, wird über die Durchgangskanäle 34 in den Plattenstapeln 3 und über die Ausgangsleitung 35 ausgegeben. Die zugeführte Flüssigkeit wird verdampft und in den unteren Raum 14 ausgegeben. Aus dem unteren Raum 14 kann der Dampf über den zweiten Flüssigkeitsseparator 16b zum oberen Raum 13 der dritten Wärmetauscherstufen 2c strömen. Flüssigkeit, die in der offenbarten Ausführungsform Salz enthält, wird dann eingefangen und als überschüssige Flüssigkeit an den Bodenraum 37 zurückgeführt.

Der Dampf, der durch den zweiten Flüssigkeitsseparator 16b strömt, wird dem oberen Raum 13 und den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den dritten Wärmetauscherstufen 2c zum Verdampfen der Flüssigkeit zugeführt, die den zweiten Plattenzwischenräumen 6 in den dritten Wärmetauscherstufen 2c über die Zufuhrleitung 30 zugeführt wird. Der Dampf, der in den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den dritten Wärmetauscherstufen 2c kondensiert wird, wird über die Durchgangskanäle 34 in den Plattenstapeln 3 und über die Auslaßleitung 35 ausgegeben. Die zugeführte Flüssigkeit wird verdampft und in den unteren Raum 14 ausgegeben. Aus dem unteren Raum 14 kann der Dampf über den dritten Flüssigkeitsseparator 16c zum oberen Raum 13 der vierten Wärmetauscherstufen 2d strömen. Flüssigkeit, die in der offenbarten Ausführungsform Salz enthält, wird dann eingefangen und als überschüssige Flüssigkeit an den Bodenraum 37 zurückgeführt.

Der Dampf, der durch den dritten Flüssigkeitsseparator 16c strömt, wird dem oberen Raum 13 und den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den vierten Wärmetauscherstufen 2d zum Verdampfen der Flüssigkeit zugeführt, die den zweiten Plattenzwischenräumen 6 in den vierten Wärmetauscherstufen 2e über die Zufuhrleitung 30 zugeführt wird. Der Dampf, der in den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den vierten Wärmetauscherstufen 2d kondensiert wird, wird über die Durchgangskanäle 34 in den Plattenstapeln 3 und über die Auslaßleitung 35 ausgegeben. Die zugeführte Flüssigkeit wird verdampft und in den unteren Raum 14 ausgegeben. Aus dem unteren Raum 14 kann der Dampf über den vierten Flüssigkeitsseparator 16d zum oberen Raum 13 der fünften Wärmetauscherstufen 2e strömen. Flüssigkeit, die in der offenbarten Ausführungsform Salz enthält, wird dann eingefangen und als überschüssige Flüssigkeit an den Bodenraum 37 zurückgeführt.

Der Dampf, der durch den vierten Flüssigkeitsseparator 16d strömt, wird an den Bodenraum 13 der fünften Wärmetauscherstufen 2e geleitet. Von diesem oberen Raum wird ein Teil des Dampfs über die Leitung 23 zum Thermokompressor 20 gesaugt, wohingegen der Rest des Dampfes den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den fünften Wärmetauscherstufen 2e zugeführt wird. Der Dampf, der in den ersten Plattenzwischenräumen 5 in den fünften Wärmetauscherstufen 2e kondensiert wird, wird über die Auslaßleitung 35 ausgegeben. Es ist anzumerken, daß die fünften Wärmetauscherstufen 2e, die die abschließende Kondensation durchführen, Wärmetauscherstufen einer anderen Art enthalten können als die vorangegangenen Stufen 2a–2d, zum Beispiel Plattenstapel mit Platten eines anderen Typs oder vollständig unterschiedliche Typen von Wärmetauschern, zum Beispiel Rohrkondensatoren.

Eine oder mehrere der Wärmetauscherstufen 2a–2d können auch einen Vorerhitzer 40 zum Vorerhitzen der Salz enthaltenden Flüssigkeit umfassen, die den ersten Plattenzwischenräumen 5 über die Zufuhrleitung 30 zugeführt wird. Ein solcher Vorerhitzer 40 zum Vorerhitzen der Salz enthaltenden Flüssigkeit mittels des Dampfes, der den Wärmetauscherstufen 2c zugeführt wird, ist schematisch in 1 offenbart.

Es ist auch anzumerken, daß es möglich ist, mindestens einen Teil der überschüssigen Flüssigkeit direkt aus dem unteren Raum 14 in den Wärmetauscherstufen 2a, 2b, 2c an den unteren Raum 14 der nächsten Reihe 8 mit den Wärmetauscherstufen 2b, 2c, 2d über eine Kammer 42 strömen zu lassen, siehe 3. Die überschüssige Flüssigkeit von einer Reihe 8 mit den Wärmetauscherstufen 2a, 2b, 2c wird über eine oder mehrere Leitungen 41 in die Kammer 42 geleitet, wo derselbe Druck wie in der nächsten Reihe mit den Wärmetauscherstufen 2b, 2c, 2d herrscht. Aufgrund des Druckabfalls wird die überschüssige Flüssigkeit somit verdampft. Die so gebildete Flüssigkeit wird über eine oder mehrere relativ große Öffnungen 43 in den unteren Raum in der nächsten Reihe 8 mit den Wärmetauscherstufen 2b, 2c, 2d geleitet.

Die Auslaßleitung 35 kann auch mit einem Trockenverdampfungstank 39 stromabwärts von mindestens einigen der Wärmetauscherstufen vernunden sein, in der offenbarten Ausführungsform stromabwärts von den Wärmetauscherstufen 2b, 2c und 2d. Das Kondensat von den jeweiligen Plattenstapeln 3 wird über die Auslaßleitung 35 an den Trockenverdampfungstank 39 geliefert, wo ein niedrigerer Druck herrscht als in den jeweiligen Plattenstapeln 3. Aufgrund des Druckabfalls wird ein Teil des Kondensats über Trockenverdampfung verdampft. Der gebildete Dampf wird über geeignete Leitungen (nicht offenbart) an die Verfahrenslinie in der nächsten Reihe 8 mit Wärmetauscherstufen zurückgeführt. Das verbleibende Kondensat wird über die Leitung 40 aus den Tanks 39 ausgegeben.

Das Gehäuse 10 hat im in 4 gezeigten Querschnitt eine rechteckige Form. Die gegenüberliegenden oberen und unteren Wände 51 und 52 sind eben, im wesentlichen horizontal und im wesentlichen parallel. Die gegenüberliegenden Seitenwände 53 und 54 sind eben, im wesentlichen vertikal und im wesentlichen parallel. Die Anlage ist auch aus einer Anzahl von Modulen 61–63 zur leichten Vormontage in einer Fabrik und zum leichten Aufbau vor Ort, wo die Anlage installiert werden soll, konstruiert. Jedes Modul 61–63 umfaßt einen der Plattenstapel 3 und einen Teil des Gehäuses 10. Jedes Modul 61–63 wird in Bezug auf die Strömung mit mindestens einem vorangegangenen oder einem darauffolgenden Modul derselben Verfahrenslinie 1 verbunden. Weiterhin wird jedes Modul 61–63 in Bezug auf die Strömung mit mindestens einem benachbarten Modul 61–63 in derselben Reihe 8 verbunden. In der offenbarten Ausführungsform kann der Dampf von einer Wärmetauscherstufe zur nächsten strömen. Es gibt jedoch keine Unterteilung zwischen benachbarten Plattenstapeln wie in jeder Reihe 8, was bedeutet, daß sich die Dampfströmung in einer Verfahrenslinie 1 über benachbarte Verfahrenslinien 1 in der darauffolgenden Reihe 8 erstrecken kann.

Jedes Modul 61–63 kann entweder als inneres Modul 61 ausgestaltet sein, das zwischen zwei benachbarten Modulen in derselben Reihe 8 angeordnet ist, oder als ein äußeres Modul 61–63, das nur neben einem benachbarten Modul 61, 63 bzw. 61, 62 in derselben Reihe 8 vorgesehen ist. Ein inneres Modul 61 ist in 6 offenbart. Jedes äußere Modul 62, 63 kann als ein linksseitiges Modul 62 oder ein rechtsseitiges Modul 63 ausgestaltet sein. Ein linksseitiges Modul 62 ist in 5 offenbart und ein rechtsseitiges Modul 63 ist in 7 offenbart.

Der oben erwähnte Teil des Gehäuses 10 jedes Moduls 61–63 wird mechanisch mit mindestens einem benachbarten Modul 61–63 in derselben Reihe 8 und mit mindestens einem vorangegangenen oder darauffolgenden Modul 61–63 in derselben Verfahrenslinie 8 verbunden. Nach einer Ausführungsform kann die mechanische Verbindung durch Verbinden der Module 61–63 miteinander über Schweißverbindungen erfolgen, das heißt das Gehäuse 10 jedes Moduls 61–63 wird mit dem Gehäuse 10 eines benachbarten Moduls 61–63 verschweißt.

Nach einer anderen Ausführungsform kann jedes innere Modul 61 vertikale Längsflansche 70 umfassen, die an entsprechende vertikale Längsflansche 70 eines benachbarten Moduls 61–63 anstoßen. Die Module 61–63 können dann über geeignete Verbindungen miteinander verbunden werden, zum Beispiel über Schraubverbindungen. Die äußeren Module 62–63 unterscheiden sich von den inneren Modulen 61, da sie nur auf einer Seite Flansche 70 umfassen. Weiterhin kann jedes Modul 61–63 vertikale Transversalflansche 71 umfassen, die an entsprechende vertikale Transversalflansche 71 eines benachbarten Moduls 61–63 in derselben Verfahrenslinie 1 anstoßen. Diese Flansche 71 sind in 8 angedeutet. Das erste und letzte Modul 61–63 in jeder Verfahrenslinie kann mittels einer Abdeckung 63 von geeigneter Ausgestaltung verschlossen sein. In den Verbindungen zwischen unterschiedlichen Modulen 61–63 in der Längsrichtung und in der Transversalrichtung können Dichtungen 74 vorgesehen sein, siehe 5 und 7.

In der offenbarten Ausführungsform sind die Trockenverdampfungstanks 39 außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet, es ist jedoch auch möglich, sie innerhalb des Gehäuses 10 anzuordnen.

9 und 10 offenbaren schematisch eine Wärmetauscheranlage nach einer zweiten Ausführungsform. Elemente mit im wesentlichen gleicher Funktion sind in beiden Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden. Nach der zweiten Ausführungsform erstrecken sich die Verfahrenslinien 1 mit aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen 2a–2g nicht in einer longitudinalen horizontalen Richtung, sondern in einer longitudinalen vertikalen Richtung. Die Reihen 8 mit den Plattenstapeln 3 erstrecken sich wie in der ersten Ausführungsform horizontal und transversal zu den longitudinalen Verfahrenslinien 1. Die Breite der letzten Reihe 8 mit den letzten Wärmetauscherstufen 2g, die für die endgültige Kondensation vorgesehen sind, ist in dieser Ausführungsform größer als die Breite der vorangehenden Reihen in Bezug auf die Wärmetauscherstufen 2a–2f. Die Wärmetauscherstufen 2g, die in 9 und 10 offenbart sind, sind über einen Rohrkondensator realisiert worden. Die zweite Ausführungsform eignet sich für sehr große Anlagen und umfaßt offensichtlich drei Thermokompressoren 20 mit drei Zufuhrleitungen 22. Das Gehäuse 10 ist in dieser Ausführungsform annähernd kubisch, was bedeutet, daß der Außenflächenbereich des Gehäuses 10 minimiert wird. Die kompakte Konstruktion führt auch zu sehr kleinen Abständen zum Pumpen. Der erforderliche Grundbereich ist sehr klein im Vergleich zum Grundbereich, wie er bei einer Anlage mit horizontal liegenden Verfahrenslinien 1 erforderlich ist.

Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche variiert und modifiziert werden.

Eine Wärmetauscheranlage zur Destillation umfaßt mindestens zwei parallele Verfahrenslinien (1) mit mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden Wärmetauscherstufen (2a, 2b), von denen jede einen Plattenstapel (3) von Wärmetauschplatten (4) umfaßt, die auf eine solche Weise vorgesehen sind, daß erste Plattenzwischenräume (5) zum Kondensieren und zweite Plattenzwischenräume (6) zum Verdampfen gebildet werden. Die Wärmetauscherstufen bilden Reihen (8) mit Wärmetauscherstufen, die hintereinander und transversal zu den Verfahrenslinien liegen. Jede Wärmetauscherstufe dient zum Durchführen der Kondensation von Dampf und der Verdampfung einer Flüssigkeit, wobei den ersten Plattenzwischenräumen Dampf und den zweiten Plattenzwischenräumen eine Flüssigkeit zugeführt wird. Der zugeführte Dampf wird zu einer Flüssigkeit kondensiert und die zugeführte Flüssigkeit wird verdampft und den ersten Plattenzwischenräumen in einer nächsten Wärmetauscherstufe zum Verdampfen einer Flüssigkeit zugeführt, die den zweiten Plattenzwischenräumen in dieser nächsten Wärmetauscherstufe zugeführt wird. Die Anlage umfaßt ein geschlossenes Gehäuse (10), das einen Innenraum (11) umschließt, in dem die Verfahrenslinien vorgesehen sind. Das Gehäuse hat, gesehen in einem Querschnitt transversal zu den Verfahrenslinien, eine rechteckige Form.