Sauerstoff: Anhangband. Water Desalting Wasser-Entsalzung

359 Pages·1974·9.68 MB·English

by  Eurydike A. Delyannis (auth.)

Periodensystem der Elemente mit Gmelin-Systemnummern
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K9 2'*2 C20a 28 S21e 39 ~~ 41 2V3 48 C24r 52 M25n 56 F26. 59 C2o7 58 ~~ 57 C29u 60 Z3n0 32 G31a 36 3G2. 45 A33s 17 S34. 10 B35r 7 K36r 1
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55 93 71 94 71 95 71 96 71 97 71 98 71 99 71 100 71 101 71 ~~02 71 103 7
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Gmelin Handbuch der Anorganischen Chemie
Achte vollig neu bearbeitete Auflage
Gmelin Handbuch
der Anorganischen Chemie
BEGRUNDET VON Leapald Gmelin
Achte văllig neu bearbeitete Auflage
ACHTE AUFLAGE begannen im Auftrage der Deutschen Chemischen Gesellschaft
van R. J. Meyer
E. H. E. Pietsch und A. Kotawski
fartgefiihrt van
Margat Becke-Gaehring und Kari-Christian Buschbeck
HERAUSGEGEBEN VOM Gmelin-lnstitut
fur Anorganische Chemie und Grenzgebiete der
Max-Pianck-Gesellschaft zur Fărderung der Wissenschaften
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1974
Gmelin-Institut fur Anorganische Chemie und Grenzgebiete der Max-Planck-Gesellschaft
zur Forderung der Wissenschaften
KURATORIUM
Dr. J. Schaafhausen, Vorsitzender, Dr. G. Breil, Prof. Dr. R. Brill, Prof. Dr. G. Fritz, Prof. Dr. E. Gebhardt,
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Stadtkiimmerer H. Lingnau, Prof. Dr. R. Lust, Prof. Dr. H. Schiifer
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PROF. DR. MARGOT BECKE Dr. K.-C. Buschbeck, Dr. W. Lippert, W. Busch
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Roth, Dr. K. Rumpf, Prof. Dr. W. Schroder, Dr. U. Trobisch
AUSWĂRTIGES WISSENSCHAFTLlCHES MITGLlED Prof. Dr. E. Pietsch
Gmelin Handbuch
der Anorganischen Chemie
Achte vollig neu bearbeitete Auflage
SAUERSTOFF
Anhangband
Water Desalting
Wasser-Entsalzung
Mit 62 Figuren
VON Anthony A. Delyannis und Eurydike A. Delyannis, Athen
REDAKTEUR DIESES BANOES Walter Lippert, Gmelin-lnstitut (Frankfurt am Main)
System-Nummer 3
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1 974
FACHLICHE BERATUNG DER REDAKTION:
KURT H. FISCHBECK, HEIDELBERG
DEUTSCHE FASSUNG DER STICHWORTER NEBEN DEM TEXT:
B. C. DRUDE, ERLANGEN
Die Literatur ist bis Ende 1973 ausgewertet,
in Einzelfăllen dariiber hinaus
Die vierte bis siebente Auflage dieses Werkes erschien im Verlag von
Cari Winter's Universitătsbuchhandlung in Heidelberg
Library 01 Congress Catalog Card Number: Agr 25-1383
ISBN 978-3-662-13338-5 ISBN 978-3-662-13336-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-13336-1
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© by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1974
Originally published by Springer-Verlag, Berlin' Heidelberg' New York 1974
Softcover reprint of the hardcover 8th edition 1974
Preface
Processes for recovering fresh water from the oceans - of which men have dreamed since
antiquity - have changed markedly in the last 20 years. In fact, it has become possible so to increase
the productivity of the technical steps involved that the cost of production of such water is almost
three orders of magnitude smaller than for other large volume industrial products.
However, the monographs and comprehensive reviews which have appeared to date in
this field have been prepared by specialists for specialists. In accordance with the tradition and
objectives of the Gmelin Handbook, this bibliography has been prepared to provide access to aII
of the ways in which fresh water can be, and has been, obtained on an industrial scale from the
ocean. Production of fresh water from sea and brackish waters amounts to almost two million cubic
meters per day, and this is increasing by about 25% per year. This means that it will increase nearly
tenfold in 10 years.
In the present volume the broadly scattered literature has been critically screened and arranged
systematically. It was not possible to collect and publish aII of the literature citations; a critical
selection was much rather attempted. In this connection, about 5500 citations were evaluated for
the years 1965 to 1969, and about 8300 in the 1969 to mid-1974 period, i.e., almost 14000 papers;
over 3000 journals and other sources are cited. Specific reference was not made to the Gmelin
Handbook, but it should be noted that many subject areas (for example, the properties of water, the
CO2-H 20 system, as well as salt systems mentioned in the present volume) have been exhaustively
described in individual volumes of Gmelin. The patent literature was not considered.
In conclusion, I should like to note that, although the earth is by far the most water-rich of the
planets, there is a serious danger that three or four billion people will so contaminate the water
reserves of the earth (which are more than one billion cubic kilometers) that life itself could become
very difficult or perhaps even impossible. This danger must be avoided, and the fresh water required
for human support recovered from the oceans; irrigation of arid zones plays a very large role here.
Heidelberg, October 1974
Kurt H. Fischbeck
Vorwort
Die Verfahren zur Gewinnung von Sii8wasser aus dem Meer, um die man sich seit dem friihen
Altertum bemiiht hat, haben in den vergangenen 20 Jahren ei ne Wandlung erfahren. Es ist niimlich
m6glich geworden, die Ergiebigkeit der dazu n6tigen verfahrenstechnischen Schritte in einem
solchen AusmaBe zu steigern, daB die Gestehungskosten des Wassers um fast drei Zehnerpotenzen
kleiner sind als die bei anderen technischen GroBprodukten.
Die bislang auf diesem Arbeitsgebiete erschienenen Monographien und zusammenfassenden
Ver6ffentlichungen sind von Spezialisten fiir Spezialisten geschrieben. Hier ist der Tradition und
dem Ziei des Gmelin Handbuchs entsprechend ei ne Bibliographie geschaffen worden, welche den
Zugang zu allen Wegen er6ffnet, auf denen im technischen Ma8e SiiBwasser aus dem Meer gewonnen
werden kann und auch bereits gewonnen wird. Die Produktion von SiiBwasser aus Meer- und
Brackwasser niihert sich einer Menge von tiiglich zwei Millionen Kubikmeter und nimmt pro Jahr
um rund 25% zu. Das bedeutet, daB sie sich in zehn Jahren verzehnfachen wird.
In dem vorliegenden Band ist das weit verstreute Schrifttum kritisch gesichtet und systematisch
geordnet worden. Es konnte nicht darum gehen, ei ne vollstiindige Aufstellung siimtlicher Schrift-
tumsstellen anzufertigen; es wurde vielmehr ei ne kritische Auswahl der Ver6ffentlichungen getroffen.
Hierbei wurden aus den Jahren 1965 bis 1969 ca. 5500 und 1969 bis Mitte 1974 ca. 8300, das
heiBt fast 14000 Ver6ffentlichungen ausgewertet; in dem vorliegenden Band sind mehr als 3000
Publikationen zitiert. Nicht zitiert wurde Gmelin Handbuch; daher sei hier darauf hingewiesen, daB
zum Beispiel die Eigenschaften des Wassers, das System CO2-H 2 0 wie auch im vorliegenden Band
erwiihnte Salzsysteme in den einzelnen Biinden des Gmelin ausfiihrlich beschrieben sind. Nicht
beriicksichtigt wurde die Patentliteratur.
Zum SchluB darf der Verfasser des Vorwortes sich die Bemerkung erlauben, daB, obwohl die
Erde sicher der bei weitem wasserreichste Planet ist, die ernste Gefahr besteht, daB drei bis vier
Milliarden Menschen die Wasservorriite der Erde, die mehr als eine Milliarde Kubikkilometer fiillen,
so weit denaturieren, daB das leben erst zur Oual und dann unm6glich wird. Dieser Gefahr gilt es
Einhalt zu gebieten, und es gilt das zur Erniihrung der Menschen erforderliche SiiBwasser aus dem
Meer zu gewinnen; die Bewiisserung arider Zonen spielt hierbei ei ne groBe Rolle.
Heidelberg, im Oktober 1974
Kurt H. Fischbeck
Table of Contents
(Inhaltsverzeichnis s. S. V)
Page Page
Water Desalting ............ . 2.5.2 Vapor compression process
development ..................... 69
1 Introduction and general ....... .
2.5.3 Constant total pressure evaporation. 70
1.1 The water problem ............ 1
2.6 Flash evaporation ............. 71
1.2 History of desalination . . . . . . . . . 5
2.6.1 Flashing flow ................. 72
1.3 Desalting processes ........... 6
2.6.2 Multi-stage flash (MSF) distillation. 74
1.4 Raw material seawater ........ 13
2.6.3 Recirculation of brine ........... 75
1.4.1 Mineral content of seawater 13 2.6.4 Operation characteristics . . . . . . . .. 77
1.4.2 Thermodynamic and physical 2.6.5 Process design parameters ....... 77
properties of seawater . . . . . . . . . . . . .. 19 2.6.6 Effect of process parameters ...... 79
1.4.3 Analytical chemistry of seawater .. 26 2.6.7 San Diego, California, and Senator
Clair Engle Text Bed plants .......... 80
2 Distillation processes. . . . . . . . . . .. 43
2.6.8 Porto Torres, Sardinia, plant ...... 81
2.1 Common aspects of distillation
processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44 2.7 Multi-stage flash distillation
process optimization and
2.1.1 Enhancement of heat transfer . . . .. 44
development . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82
2.1.2 Intake systems .............. 45
2.7.1 Optimization .................. 83
2.1.3 Boiling point elevation .......... 46
2.1.4 Stabilization of product water . . . .. 47 2.7.2 MSF process development ....... 86
2.1.5 Biomedical aspects ............. 48 2.8 Other multi-stage distillation
processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 93
2.2 Single-effect distillation ....... 48
2.8.1 Vertical direct contact flash
2.3 Multiple-effect distillation ..... 50
evaporator ....................... 93
2.3.1 Freeport, Texas, demonstration plant 52
2.8.2 Vertical spiral arrangement MSF
2.3.2 Shevchenko desalting plants . . . . .. 54
design .......................... 93
2.3.3 Packing of evaporators .......... 55
2.8.3 Controlled flash evaporation ...... 94
2.3.4 Effect of acoustic vibrations ...... 56
2.9 Comparison of the distillation
2.3.5 Dropwise condensation . . . . . . . . .. 56
processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 95
2.3.6 Parylene coatings for dropwise
2.9.1 Long tube vertical evaporator versus
condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57
multi-stage flash distillation . . . . . . . . .. 95
2.3.7 Enhancement of heat transfer
by fluted tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 58 2.9.2 Horizontal tube multiple-effect versus
long tube vertical evaporator . . . . . . . .. 96
2.3.8 Vortex flash-tube . . . . . . . . . . . . . .. 60
2.3.9 Interface enhancement .......... 61 2.9.3 Vapor compression (VC) versus
multi-stage flash (MSF) distillation . . .. 97
2.4 Vertical-tube evaporator process
development . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63 2.10 Direct contact heat transfer ... 97
2.4.1 Wiped film evaporator . . . . . . . . . .. 63 2.10.1 Use of hydrophobic heat-carriers .. 97
2.4.2 Multiple-effect rotating evaporator 64 2.10.2 Direct contact condensation ..... 98
2.4.3 Multiple-effect vertical flash 2.10.3 Use of nonmetallic heat exchanger
evaporator ....................... 64 surfaces ................... . . . . .. 99
2.4.4 Vertical multiple-effect evaporator .. 65 2.11 Large size desalting plants ..... 100
2.4.5 Horizontal tube multiple-effect 2.11.1 Components of large desalting
distillation ....................... 65 plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 101
2.5 Vapor compression ............ 66 2.11.2 Universal desalting plant design .. 101
2.5.1 Roswell, New Mexico, 2.11.3 Other large size desalting plant
demonstration plant . . . . . . . . . . . . . . .. 68 studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 102