专利名称：模块化流系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个框架件的模块化流系统。
背景技术：
从DE 196 17 396A中已可得知包括多个板件的流模块，其中，不同的板件通过密封而互相结合，并且得到的层叠件于是需要螺纹连接在一起，以提供需要的密封压力。在这方面，不仅将层叠件螺纹连接在一起较复杂，而且将板件放在一起形成层叠件也较复杂。
发明内容
本发明的根本目的是提供一种初始已提到类型的改进型模块化流系统，其解决了所述问题。在这方面，该流系统应当能够以尽可能通用的方式、简单并可靠的方式使用，即， 特别是用于形成数量尽可能多的不同功能单元。根据本发明，利用具有多个框架件的模块化流系统实现该目的，所述框架件通过焊接连结板结构组合在一起以形成不同的层叠件，用于形成不同的功能件例如特别是隔膜蒸馏段、蒸汽发生器、冷凝器、热交换器、过滤器和/或渗透蒸发段，其中，每个层叠件包括至少两个框架件，特别是包括至少10个框架件，所述框架件各自包括设有通路开口且设有蒸汽和/或流体通路的外框；以及由该外框包围的内部中心区域，并且所述框架件在两侧均设有相应的焊接连结板结构，所述焊接连结板结构一方面限定包括所述通路开口和所述内部中心区域的区域，另一方面限定至少两个各自包括蒸汽和/或流体通路的区域。隔膜蒸馏段尤其可以是诸如WO 2007/054311描述的多效隔膜蒸馏法段或设备， 在此将WO 2007/054311包括在本申请的公开内容中。相应框架件的内部中心区域优选地设置有隔板，特别是网格状隔板。在这方面，在任选地，在隔板、特别是网格状隔板的两侧设置、特别是焊接相应的膜或者隔膜，所述膜或者隔膜尤其能够焊接到外框上。有利的是，相应的膜或者隔膜覆盖整个隔板，特别是整个网格状隔板，但是该通路开口保持畅通。有利地，在相应框架件的彼此相对的两侧设有至少一个相应的蒸汽和/或流体通路。在这方面，优选将流系统设计成使得被组合在一起以形成相应层叠件的框架件在相应侧上设置的所述蒸汽和/或流体通路互相对准。利用框架件的不同组装，特别是通过将框架件焊接在一起，采用膜和/或隔膜作为单独元件，可使用根据本发明的模块化流系统可靠而价廉地形成不同的功能单元，诸如多效隔膜蒸馏段、蒸汽发生器、冷凝器、热交换器、化学反应器、过滤盒、渗透蒸发段等等。在这方面，通过以下生成方法可生产所有所需变型，在该生成方法中，任选地将膜和隔膜焊接在一起，使得取决于所使用的间隔结构，通过将多个框架件焊接在一起，能够可靠、廉价地制造最大不同的实施例(诸如能量和物质载送器或者能量和物质交换器等)的膜或者隔膜功能单元。根据使用目的可以制备相应的框架件并将其与不同的贯穿件焊接在一起，使得在相应焊接的层叠件中建立多个流通路，这些流通路可取决于设计而彼此分离，特别是通过膜和/或隔膜互相分离。各框架件可以通过焊接连结板结构而彼此连接，例如可以采用摩擦焊接工艺、激光焊接工艺和/或加热件焊接工艺。有利的是，该模块化流系统包括至少一个第一类型框架件，该第一类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路；蒸汽和/或流体通路开口，用于将所述第二侧的蒸汽和/或流体通路连接到内部中心区域；以及特别是位于下侧的冷凝物通路开口，所述内部中心区域通过该冷凝物通路开口连接到由焊接连结板结构所约束的冷凝物采集通路，并且在该第一类型框架件中，在隔板、特别是网格状隔板的两侧，在所述焊接连结板结构内设置相应的膜，特别是用于形成冷凝空间。在这方面，外框优选在彼此相对的两侧上包括由焊接连结板结构限定的相应惰性气体通路，至少一个惰性气体通路、优选是两个惰性气体通路均通过惰性气体通路开口且优选通过由该焊接结构限定的欠压通路开口连接到内部中心区域和/或冷凝空间。此外，有利的是，模块化流系统包括至少一个第二类型框架件，该第二类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路；以及蒸汽和/ 或流体通路开口，用于将该第一侧的蒸汽和/或流体通路连接到内部中心区域，并且在该第二类型框架件内，在隔板、特别是网格状隔板的两侧，在焊接连结板结构内设有相应的不透水但可透蒸汽的隔膜，特别是用于形成蒸汽或流体空间，使得通路开口保持畅通。在这方面，外框优选地在彼此相对的两侧上包括由焊接连结板结构限定的相应惰性气体通路，以及由焊接连结板结构限定的欠压通路开口，所述惰性气体通路各自与内部中心区域隔离。有利的是，模块化流系统也可包括至少一个第三类型框架件，该第三类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路；蒸汽和/或流体通路开口，用于将该第一侧的蒸汽和/或流体通路连接到内部中心区域；以及蒸汽和/或流体通路开口，用于将该第二侧的蒸汽和/或流体通路连接到内部中心区域，并且，其中， 在隔板、特别是网格状隔板的两侧，在焊接连结板结构内设有相应的隔膜或者膜，特别是用于形成蒸汽或者流体空间，使得该通路开口保持畅通。在这方面，外框优选地在彼此相对的两侧上包括由焊接连结板结构限定的相应惰性气体通路，以及优选地由焊接连结板结构限定的欠压通路开口，所述惰性气体通路各自与内部中心区域隔离。根据又一优选实施例，模块化流系统包括至少一个第四类型框架件，该第四类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路，隔板、特别是网格状隔板不设置膜或者隔膜。在这方面，外框优选地在彼此相对的两侧上包括由焊接连结板结构限定的相应的其它通路，特别是惰性气体通路，并且优选地包括由焊接连结板结构限定的欠压通路开口，这些其它通路和/或惰性气体通路各自与内部中心区域隔
1 O还有利的是，模块化流系统包括至少一个第五类型框架件，该第五类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路；以及蒸汽和/或流体通路开口，用于将该第一侧的蒸汽和/或流体通路连接到内部中心区域，并且在该第五类型框架件中，在隔板、特别是网格状隔板的两侧，在焊接连结板结构内设有相应的不透水但透蒸汽的隔膜，特别是用于形成蒸汽或流体空间，使得该通路开口保持畅通，外框优选地特别是包括由焊接连结板结构限定的欠压通路开口 ；以及位于彼此相对的两侧上的由焊接连结板结构限定的相应惰性气体通路，这些惰性气体通路各自与内部中心区域隔离， 所述通路开口包括至少两个通路开口和至少两个其它通路开口，并且焊接连结板结构设有附加的焊接连结板部件，用于相对于其它通路开口限定第一通路开口。该第五类型框架件与第二类型框架件具有类似的结构，但是，插入了附加的焊接连结板部件，以使第一通路开口与第二通路开口分离。因此，特别是可以实现两个单独的流体回路。因此，例如，一个流体回路可以通过第一通路开口工作，而其它流体回路可以通过其它通路开口工作。有利的是，模块化流系统还可以包括至少一个第六类型框架件，该第六类型框架件包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路，在隔板、特别是网格状隔板的两侧，在焊接连结板结构内设有相应的膜，使得该通路开口保持畅通，外框优选地特别是包括由焊接连结板结构限定的欠压通路开口 ；以及位于彼此相对的两侧的由焊接连结板结构限定的相应的其它通路，特别是惰性气体通路，这些其它通路和/或惰性气体通路各自与内部中心区域隔离，并且通路开口包括至少两个第一通路开口和至少两个其它通路开口，该焊接连结板结构设有附加焊接连结板结构，用于相对于所述其它通路开口限定第一通路开口，并且该外框设置有通路开口贯穿件，由膜约束的蒸汽或流体空间通过所述通路开口贯穿件连接到该第一通路开口。例如，可以利用第六类型框架件实现透穿段或者透穿模块。其与第四类型框架件具有类似的结构，但是，在两侧上设有相应的膜，并且设有附加焊接连结板部件和通路开口贯穿件。包括通过焊接组合在一起的多个框架件的层叠件优选在其两端中的每一端均与具有连接开口的盖板连接，特别是焊接。在这方面，这两个盖板中的至少一个设有欠压连接部。由焊接连结板结构限定的相应框架件的欠压通路开口可以与该盖板中的欠压连接部对准。该两个盖板中的至少一个优选设有包围连接开口且布置在该盖板边缘的欠压密封部。由于与彼此相邻的层叠件相关的两个盖板相对设置，这两个盖板中的至少一个具有欠压密封部，所以彼此相邻的层叠件可以通过小的努力而连接在一起，原因是所述盖板被轻轻地压向对方，并且中间空间通过欠压连接部而承受欠压，从而所述盖板被朝向彼此加压。所施加的欠压通过欠压通路开口传递到后续的层叠件，并且使它们互相压紧。两个层叠件的相应连接件通过围绕所述连接开口的欠压密封部而互相密封连接。可以将不同的功能单元，例如蒸汽发生器、多个(例如3个)隔膜蒸馏段以及多效隔膜蒸馏设备的冷凝器能够通过通路开口的不同实施例组合在一起，无需费大力气。多效段是在一段上组合了冷凝和蒸发。冷凝和蒸发以不同的压力水平进行。根据本发明的模块化流系统的优选实施例的特征在于，设置有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成隔膜蒸馏段，且在该层叠件中交替含有第一类型框架件和第二类型框架件；设置有包括至少两个框架件、优选为至少十个框架件的层叠件，用于形成蒸汽发生器，该层叠件中交替含有第二类型框架件和第四类型框架件；设置有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成冷凝器，该层叠件中交替含有第一类型框架件和第四类型框架件；设置有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成热交换器，该层叠件中交替含有第三类型框架件和第四类型框架件；设置有包括多个框架件用于形成过滤器的层叠件，并且在该层叠件中，交替设置第三类型框架件和第四类型框架件，每个框架件在两侧分别设置了过滤隔膜；和/或设置有包括多个框架件的层叠件，用于形成渗透蒸发隔膜，且在层叠件中交替含有框架件、特别是第五类型框架件和第六类型框架件，在两侧设有渗透蒸发隔膜且在两侧设有薄膜。设有隔膜的第五类型框架件和在两侧均设有膜的第六类型框架件交替焊接在一起，以形成层叠件，并且端部焊接到所述盖板，可例如实现具有集成热循环的穿透级或者穿透模块或者蒸汽发生器。在这方面，因为通过焊接消除的焊接结构(包括附加焊接连结板部件)的剩余高度，在两个不同框架件之间形成与其它通路开口连接并且在一侧由膜约束而在另一侧由隔膜约束的空间。在这方面，如果隔板、例如栅格式隔板插在该膜与该隔膜之间并且限定该膜与该隔膜之间的间隔，则是特别有利的。在该空间中的所有其它段或模块中，这样的隔板通常也是有利的。通路开口贯穿件将由该膜约束的第六类型框架件的蒸汽或流体空间连接到第一通路开口。由该隔膜约束的第五类型框架的蒸汽或流体空间通过相应的蒸汽和/或流体通路开口连接到蒸汽和/或流体通路。没有冷凝通路开口的框架部件还优选地各自设有由焊接连结板结构约束的冷却采集通路，在各层叠件上，不同框架部件的冷却物采集通路能够互相对准。
下面将参考实施例和附图，更详细解释本发明，附图示出图1是第一类型示例性框架件的示意图，其中为清楚起见而省略了膜；图2是第二类型示例性框架件的示意图，其中为清楚起见而省略了隔膜；图3是第三类型示例性框架件的示意图，其中为清楚起见而省略了隔膜；图4是第四类型示例性框架件的示意图；图5是第五类型示例性框架件的示意图；图6是第六类型示例性框架件的示意图；图7是用于形成隔膜蒸馏段、特别是多效隔膜蒸馏段的包括多个框架件的示例性层叠件的示意图；图7a是根据图7例如设有盖板的两个不同隔膜蒸馏段的串行连接的示意图；图8是用于形成蒸汽发生器的包括多个框架件的示例性层叠件的示意图；图9是用于形成冷凝器的包括多个框架件的示例性层叠件的示意图；图10是用于形成热交换器的包括多个框架件的示例性层叠件的示意图；图11是用于形成渗透蒸发模块的包括多个框架件的示例性层叠件的示意图；图12是示例性盖板的示意图；以及图13是另一个示例性盖板的示意图。
具体实施方式
模块化流系统包括多个可以组合在一起形成不同功能单元的框架件。在这方面， 该系统可以例如包括下面将参考图1至图6会更详细描述的框架件IO1至IO6中的一个或多个，它们可以通过焊接连结板结构11而组合在一起以形成包括至少两个不同框架件、特别是至少10个相应框架件的不同层叠件(参见图7至图11)，特别是用于形成多效隔膜蒸馏段35 (请参见图7)、蒸汽发生器36 (请参见图8)、冷凝器37 (请参见图9)、热交换器3 (请参见图10)、过滤器、渗透蒸发段或者渗透蒸发模块(请参见图11)等等。框架件IO1至IO6分别包括外框39和被外框39包围内部中心区域40，该外框39 设有通路开口 13至16、蒸汽和/或流体通路17、18以及欠压通路开口 33a。此外，框架件 IO1之IO6各自在两侧设有焊接连结板结构11，该连结板结构11 一方面限定了包括通路开口 13至16、欠压通路开口 33a以及内部中心区域40在内的区域，且另一方面限定了至少两个相应的包括蒸汽和/或流体通路17、18的区域。从图1至图6可以看出，各框架件IO1至IO6的内部中心区域40有利地设有隔板， 特别是网格状隔板12。任选地，在隔板的、特别是网格状隔板12的两侧可设置相应的膜27或隔膜27，特别是焊接在外框39上。在这方面，各个膜27或隔膜27优选覆盖整个隔板，特别是整个网格状隔板12，但是保持通路开口 13至16自由畅通。相应的至少一个蒸汽和/或流体通路17、18可以设置在相应框架件IO1至IO6的彼此相对的两侧，在图1至图6中为左侧和右侧。在这方面，模块化流系统被有利地设计成使得设置在组合在一起形成相应层叠件的框架件的相应侧的蒸汽和/或流体通路17、18互相对齐。有利地，这种方式也应用于通路开口 13至16和欠压通路开口 33a。模块化流系统可例如包括至少一个图1所示第一类型框架件IO1,该第一类型框架件川工包括分别位于第一侧(在此例如为左侧)和例如与该第一侧相对布置的第二侧(在此例如为右侧)的相应一个蒸汽和/或流体通路17和18 ；用于将第二侧的蒸汽和/或流体通路18与内部中心区域40连接的蒸汽和流体通路开口 22 ；以及尤其是位于下侧的冷凝物通路开口 24，内部中心区域40通过通过该冷凝物通路开口 M与由焊接连结板结构11限定的冷凝物采集通路19连接，并且在该第一类型框架件IO1中，在隔板的、特定是网格状隔板12的两侧，在焊接连结板结构11内设有相应的膜27(未示出)，尤其用于形成冷凝空间观，使得通路开口 13至16保持畅通。外框39优选包括欠压通路开口 33a;以及位于彼此相对的两侧的(在此还是左侧和右侧)、分别由焊接连结板结构11限定的相应的惰性气体通路20和21。这些惰性气体通路20、21分别通过惰性气体通路开口 25连接到内部中心区域40或者冷凝空间观。例如，对于多效隔膜蒸馏段(请参见图7)，因此可以通过所有框架或所述段吸出惰性气体。模块化流系统尤其还可以包括至少一个图2所示第二类型框架件IO2，该第二类型框架件IO2包括分别位于第一侧或左侧和与该第一侧或左侧相对布置的第二侧或右侧的相应的蒸汽和/或流体通路17和18 ；以及用于将第一侧的蒸汽和/或流体通路17与内部中心区域40连接到的蒸汽和/或流体通路开口 23，并且在该第二类型框架件IO2中，在隔板的、特别是网格状隔板12的两侧，在焊接连结板结构内设有相应的不透水但透蒸汽的隔膜沈(未示出)，尤其用于形成蒸汽或流体空间四，使得通路开口 13至16保持畅通。在这方面，外框39优选包括在彼此相对布置的两侧(在此为所述第一侧或左侧以及所述第二侧或右侧)的、由焊接连结板结构11限定的相应惰性气体通路20、21 ；以及欠压通路开口 33a，这些惰性气体通路20、21和欠压通路开口 33a均与内部中心区域40隔离。模块化流系统尤其也可包括至少一个图3所示第三类型框架件103，并且该第三类型框架件IO3包括分别位于第一侧或左侧和与该第一侧或左侧相对布置的第二侧或右侧的相应蒸汽和/或流体通路17和18 ；用于将第一侧的蒸汽和/或流体通路17与内部中心区域40连接的蒸汽和/或流体通路开口 23 ；以及用于将第二侧的蒸汽和/或流体通路18 连接到内部中心区域40的蒸汽和/或流体通路开口 22，并且在该第三类型框架件IO3中， 在隔板的、特别是网格状隔板12的两侧，在焊接连结板结构11内布置相应的隔膜沈或膜 27 (未示出)，尤其用于形成蒸汽或流体空间四，使得通路开口 13至16保持畅通。在这方面，外框39优选包括位于彼此相对布置的两侧(在此为左侧和右侧)的、由焊接连结板结构11限定的相应惰性气体通路20、21 ；以及欠压通路开口 33a，在本情况下，这些惰性气体通路20、21和欠压通路开口 33a均与内部中心区域40隔离。该模块化流系统例如也可包括至少一个图4所示的第四类型框架件IO4，该第四类型框架件IO4包括分别位于第一侧或左侧和与其相对布置的第二侧或右侧的相应蒸汽和 /或流体通路17和18，在本情况下的隔板、特别是网格状隔板12未设置膜或隔膜。外框39 优选包括位于彼此相对的两侧(在此为左侧和右侧)的、由焊接连结板结构11限定的相应的其它通路，例如惰性气体通路20、21 ；以及欠压通路开口 33a。在本情况下，这些其它通路和/或惰性气体通路20、21以及欠压通路开口 33a均与内部中心区域40隔离。因此在本情况下，第四类型框架件IO4不带有通路开口 22、23和对。有利的是，模块化流系统也可包括至少一个图5所示的第五类型框架件IO5，该第五类型框架件IO5包括分别位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路17和18 ；以及用于将第一侧的蒸汽和/或流体通路17连接到内部中心区域40的蒸汽和/或流体通路开口 23，并且在该第五类型框架件IO5中，在隔板的、特别是网格状隔板12的两侧，在焊接连结板结构11内设有相应的尤其是不透水但透蒸汽的隔膜沈，尤其用于形成蒸汽或流体空间四，使得通路开口 13至16保持畅通。外框39优选包括位于彼此相对的两侧上的、由焊接连结板结构11限定的相应惰性气体通路20 ；以及欠压通路开口 33a，这些惰性气体通路20、21和欠压通路开口 33a均与内部中心区域40隔离。所述通路开口 13至16包括至少两个第一通路开口 14、15和至少两个其它通路开口 13、16。在这方面，焊接连结板结构11设有附加焊接连结板部件lla、llb，以相对于所述其它通路开口 13、16限定第一通路开口 14、15。该第五类型框架件IO5尤其可用于渗透蒸发模块或渗透蒸发段，与第二类型框架件IO2具有类似结构，但是其中插入了附加的焊接连结板部件Ila和11b，使得第一通路开口 14、15与所述其它通路开口 13、16分离。因此可实现两个分离的流体回路。因此，通过所述其它通路开口 13、16可操作一个流体回路，而通过第一通路开口 14、15可操作另一个流体回路。有利的是，模块化流系统也可包括至少一个图6所示的第六类型框架件IO6，该第六类型框架件IO6包括分别位于第一侧和与其相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路 17和18，在隔板的、特别是网格状隔板12的两侧，在焊接连结板结构11内设置相应的膜27，使得通路开口 13至16保持畅通。外框39可以包括位于彼此相对的两侧的、由焊接连结板结构11限定的相应的其它通路，特别是惰性气体通路20、21 ；以及欠压通路开口 33a， 这些其它通路和/或惰性气体通路20、21以及欠压通路开口 33a均与内部中心区域40隔
1 O所述通路开口 13至16包括至少两个第一通路开口 14、15和至少两个其它通路开口 13、16。焊接连结板结构11设有附加焊接连结板部件lla、llb，以相对于所述其它通路开口 13、16限定第一通路开口 11、16。此外，外框39还设有通路开口贯穿件14a、15a，通过该通路开口贯穿件14a、15a，由膜27约束的蒸汽或流体空间四与第一通路开口 14、15连接。该第六类型框架件IO6同样可用于例如渗透蒸发模块或渗透蒸发段。其与第四类型框架件IO4具有类似结构，在两侧均设有膜，但是另外还设有焊接连结板部件Ila和lib 以及通路开口贯穿件Ha和15a。特别地，隔膜沈或膜27均可焊接在外框39上。特别地，此外，未设置冷凝物通路开口的框架件均可设置由焊接连结板结构11约束的冷凝物采集通路19。如上所述，有利的是，在各层叠件中组合在一起的框架件的蒸汽和/或流体通路 17、18互相对齐。有利的是，这还应用于通路开口 13至16、其它通路20、21的惰性气体通路、欠压通路开口 33a和冷凝物采集通路19。从图1至图6尤其可以看出，通路开口 13、14和欠压通路开口 33a可例如设置在蒸汽和/或流体通路17、18的上方，而惰性气体通路或其它通路20、21均可设置在例如蒸汽和/或流体通路17、18的下方。通路开口 15、16可例如设置在位于隔板、特别是网格状隔板12下面的冷凝物采集通路19的两侧。图7示出包括四个框架件的层叠件的示意图，例如用于形成隔膜蒸馏段35，在该隔膜蒸馏段35中，交替含有第一类型框架件IO1和第二类型框架件102。在这方面，其尤其可以是多效段。为更好地识别不同蒸汽通路开口和冷凝物通路开口，未示出隔板(特别是网格状隔板12)、隔膜沈和膜27。可以看到与两个第一类型框架部件IO1相关的蒸汽通路开口 22、冷凝物通路开口 M和惰性气体通路开口 25，以及与两个第二类型框架部件IO2相关的蒸汽通路开口 23。例如，网格状隔板可以插在膜27与隔膜沈之间，限定膜27与隔膜沈之间的空间。图7a示意性示出例如两个不同的根据图7所示的隔膜蒸馏段35的串联连接，所述隔膜蒸馏段35各自设置了隔板31和31’(请参见图12和图13)，并且其中的相应冷凝物流出口通过U型管44互连。但是，通常也可以串行连接两个以上的段。根据图7a，各个段35的冷凝物采集通路19因而可以通过U型管44互连。因为各个段的冷凝物采集通路19在工作中处于不同压力水平，因此需要该实施例用于采集馏出物。在冷凝物采集通路19彼此直接连接的情况下，该连接被具有最高压力水平的段35的压力自由加压，且可能存在不同段35的压力短路。利用连接的U型管44的两臂内冷凝物的头部压差，相应两个冷凝物采集通路19之间的不同压力水平在该U型管44中被消除彼此的影响。图8示意性示出包括四个框架件的层叠件，例如用于形成蒸汽发生器36，在该蒸汽发生器36中，交替含有第二类型框架件IO2和第四类型框架件104。为了具有关于不同蒸汽通路开口的更好的概览，未示出隔板、特别是网格状隔板12和隔膜26。可以看到与框架件IO2相关的蒸汽通路开口 23。在这样的蒸汽发生器中可省略膜。隔膜可以通过第四类型框架件隔离。图9示意性示出包括四个框架件的层叠件，例如用于形成冷凝器37，在该冷凝器 37中，交替含有第一类型框架件IO1和第四类型框架件104。为了具有关于不同蒸汽通路开口和冷凝物通路开口的更好的概览，未示出隔板、特别是网格状隔板12。特别地，可以看到与两个第一类型框架件IO1相关的蒸汽通路开口 22、冷凝物通路开口 M和惰性气体通路开口 25。在这样的冷凝器中可以省略隔膜。所述膜可以通过第四类型框架件隔离。图10示意性示出包括四个框架件的层叠件，例如用于形成热交换器38，在该热交换器38中，交替含有第三类型框架件IO3和第四类型框架件104。为了具有关于不同蒸汽通路开口和冷凝物通路开口的更好的概览，未示出隔板、特别是网格状隔板12和膜27。特别地，可以看到与第三类型框架件IO3相关的蒸汽通路开口 22和流体通路开口 23。在这样的热交换器中可以省略隔膜。所述膜可以通过第四类型框架件隔离。图11示意性示出包括多个(在此例如为四个)框架件的示例性层叠件，用于形成渗透蒸发段或渗透蒸发模块。该渗透蒸发模块包括交替布置的第五类型框架IO5和第六类型框架106。如果使用诸如隔膜蒸馏段中的隔膜，而不是相应第五类型框架IO5的渗透蒸发隔膜，则获得具有集成加热回路的蒸汽发生器。例如，根据图11，如果根据图5具有相应隔膜的第五类型框架件IO5焊接到根据图 4所示在两侧均设有膜的第六类型框架件IO6以形成层叠件，并且端部例如焊接上根据图 12和图13的盖板31、31’，则可以制得具有集成加热回路的渗透蒸发模块(渗透蒸发段)或者蒸汽发生器。由于焊接中消除的焊接连结板结构11 (包括焊接连结板部件IlaUlb)的剩余高度，在两个不同框架件之间得到与通路开口 13和16相连的、在一侧由膜27约束而在另一侧由隔膜观约束的空间。在这方面，有利地在膜27与隔膜沈之间放置隔板，例如为网状隔板，其限定膜27与隔膜沈之间的间隔。在所有其它的段和模块中，可有利地在该空间中设置这样的隔板。通路开口贯穿件14a和15a将由膜27约束的第六类型框架件IO6的蒸汽或流体空间四连接到通路开口 14和15。由隔膜沈约束的第五类型框架件IO5的蒸汽或流体空间四通过蒸汽通路开口和/或流体通路开口 23连接到蒸汽和/或流体通路17。下面描述被构造为具有集成加热回路的渗透蒸发模块(渗透蒸发段)或者蒸汽发生器的这种层叠件的操作。加热流体通过通路开口 14和15充入第六类型框架IO6的流体空间四。要冷凝的液体流过流体空间30，通过通路开口 13和16供应。所述液体被第六类型框架件IO6的流体空间四内的加热流体所加热，并且蒸汽通过隔膜沈进入第五类型框架件IO5的蒸汽空间四，并且从此处向上通过蒸汽通路开口 23进入通路17，并且从通路17 继续行进。如果在这种配置中使用与隔膜蒸馏段中的隔膜类似的隔膜沈，则这种层叠件可作为具有集成加热环的蒸汽发生器。如果使用关于混合物中的不同成分具有选择性渗透性的渗透蒸发隔膜，则因为通过渗透蒸发隔膜出现超出蒸馏可能性之外的选择，所以可以克服混合物的共沸点。包括通过焊接而组合在一起的多个框架件的各层叠件可以其两个末端而被连接到、特别是被焊接到具有连接开口 41、42的盖板31、31’ (请参见图12和图13)。图12示意性示出示例性盖板31，该示例性盖板31具有可例如与通路开口 15或者蒸汽和/或流体通路17相连的示例性连接开口 41、42。该盖板31设有欠压连接部33。该盖板31还设有包围所述连接开口 41、42并且沿盖板边缘布置的欠压密封部32。如果框架件包括上述的通过焊接连结板结构11隔离的欠压通路开口 33a，则该欠压开口 33a可与盖板中的欠压连接部33对准。通过将先前向外布置的、从一个层叠件到另一个层叠件的欠压连接部集成到层叠件的内部，可省略否则在外部需要的用于对压力板提供欠压的欠压连接线路。图13举例而言示出具有示例性连接开口 41、42的其它盖板31’。利用与彼此相邻的层叠件相关的彼此相对布置的盖板31、31’，能够以最小的代价将所述彼此相邻的层叠件连接在一起。在本情况下，尽管所述两个盖板中只有一个盖板 (即，盖板31)设有欠压密封部32，但是每个盖板通常也可以分别与密封件关联。所述两个盖板31、31’被彼此相对地紧紧加压。通过欠压连接部33可以对根据图12的盖板31施加欠压，从而这两个盖板31、31’互相加压。该欠压通过框架件的欠压通路开口 33a传递到随后的盖板，从而能够借助于该欠压通过欠压连接部33而对下一个层叠件加压。所述两个层叠件的相应连接件通过围绕通路开口 41、42的密封部32互相密封连接。通过通路开口的不同实施例，能够以最小的代价将诸如蒸汽发生器、隔膜蒸馏段、隔膜蒸馏段、隔膜蒸馏段、 多效设备的冷凝器等等的不同功能单元连接在一起。例如根据图7，如果根据图1在两侧均设有膜的第一类型框架件IO1焊接到根据图 2在两侧均设有隔膜的第二类型框架件上以形成层叠件，并且末端部焊接上根据图12和图 13的盖板31、31’，则可以制备多效段，即多效隔膜蒸馏设备的各个段。通过焊接时去除的焊接连结板结构11的剩余高度，在两个不同框架件之间产生与通路开口 13至16连接且在一侧由膜27约束而在另一侧由隔膜沈约束的空间。在诸如WO 2007/054311中所述的多效设备的操作条件下，被配置为多效段的层叠件的操作如下。蒸汽被引入蒸汽通路18，并且经过蒸汽通路开口 22进入冷凝空间28。要冷凝的液体由通路开口 13至16提供，流过液体空间，从而通过蒸汽通路18引入的蒸汽在膜27冷凝。冷凝物通过冷凝物通路开口 M进入冷凝物采集通路19。传递给要冷凝的液体的冷凝焓使其沸腾，并且所产生的蒸汽通过隔膜26流入蒸汽空间四，并且从其向上通过蒸汽通路开口 23进入通路17，然后从此进入下一段。由凝聚的液体带入的惰性气体通过惰性气体通路20、21和惰性气体通路开口 25排出。此外，根据图8，如果交替焊接根据图2在两侧均设有隔膜的第二类型框架件IO2 和根据图4的第四类型框架件IO4以形成层叠件，并且末端焊接上根据图12和图13的盖板，则能够例如形成蒸汽发生器。根据图4的第四类型框架件IO4使得根据图7由两个隔膜 26限定的液体空间30 (在本情况下)扩展一框架厚度，使得实质上更大量的要浓缩的液体流可以流过该液体空间。这是有必要的，原因是蒸发焓必须由敏热提供。这种蒸汽发生器的操作如下。
经加热液体由通路开口 13至16提供，流过液体空间，并且由于压力而沸腾。产生的蒸汽流过隔膜沈进入蒸汽空间29，并且从其向上通过蒸汽通路开口 22进入通路17，然后从通路17向前流动。此外，根据图9，如果交替焊接根据图1在两侧均设有膜的第一类型框架件IO1和根据图4的第四类型框架件IO4以形成层叠件，并且末端焊接上根据图12和图13的盖板 31、31’，则能够例如形成冷凝器。根据图4的第四类型框架件IO4使得根据图7由两个膜 27限定的液体空间30扩展一框架厚度，使得实质上更大量的冷却液体流可以流过该液体空间。这尤其具有优势，原因是冷凝焓必须通过敏热传递弓I导。这种冷凝器的操作如下。冷却液体由通路开口 13至16提供，流过液体空间。蒸汽被引入蒸汽通路18，并且经过蒸汽通路开口 22进入冷凝空间28。蒸汽在膜27冷凝，并且冷凝物经过冷凝物通路开口 M进入冷凝物采集通路19。被蒸汽带入的惰性气体通过惰性气体通路20、12和惰性气体通路开口 25排出。根据图10，如果根据图3在两侧均设有膜的第三类型框架件IO3和根据图4的第四类型框架件IO4交替焊接以形成层叠件，并且末端焊接上根据图12和图13的隔板12和 13，则能够例如形成热交换器。根据图4的第四类型框架件IO4使得在本情况下由两个膜 27约束的图7所示液体空间30扩展一框架厚度，使得实质上更大量的流可以流过这些液体空间。这种热交换器的操作如下液体由通路开口 13至16提供，流过液体空间。第二液体通过通路17和18流过根据图3的第三类型框架件103。通过膜27在液体之间进行换热。此外，根据图10，如果根据图3在两侧均设有过滤隔膜的第三类型框架件103和根据图4的第四类型框架件IO4交替焊接以形成层叠件，并且末端焊接上根据图12和图13的盖板，则还能够例如形成过滤器。基本结构采用热交换器的结构，但是，采用的是过滤隔膜而不是薄膜。与热交换器类似，通过连接件容易对过滤器进行反冲洗，还可以从要过滤的介质去除一部分，从而延长过滤器的寿命。此外，如上所述，如果在两侧设有渗透蒸发隔膜的框架件与设有膜的框架件交替焊接以形成层叠件，并且末端焊接上根据图12和图13的盖板，则还能够例如形成渗透蒸发段或者渗透蒸发模块(参见图11)。例如，在分离诸如酒精和水的多物质混合物时，利用渗透蒸发隔膜以克服共沸点，但是利用传统的蒸馏工艺不能克服该共沸点。例如，仅物质的气相、诸如水的气相可渗透该渗透蒸发隔膜。经加热的混合物流过液体空间，该液体空间在一侧由渗透蒸发隔膜约束，而在另一侧由膜约束。通过膜加热该混合物的加热介质流过设有膜的框架件。一气相因为蒸汽压力而流过渗透蒸发隔膜进入设有隔膜的框架的蒸汽空间， 并且由此通过蒸汽通路开口 23和蒸汽通路17排出，使得混合物相对于未经过的部分被浓缩。参考编号清单IO1第一类型框架件IO2第二类型框架件IO3第三类型框架件
IO4第四类型框架件
IO5第五类型框架件
IO6第六类型框架件
11焊接连结板结构
Ila焊接连结板部件
lib焊接连结板部件
12隔板，特别是网格状隔板
13通路开口
14通路开口
14a通路开口贯穿件
15通路开口
15a通路开口贯穿件
16通路开口
17蒸汽和/或流体通路
18蒸汽和/或流体通路
19冷凝物采集通路
20惰性气体通路，其它通路
21惰性气体通路，其它通路
22蒸汽和/或流体通路开口
23蒸汽和/或流体通路开口
24冷凝物通路开口
25惰性气体通路开口
26隔膜
27膜
28冷凝空间
29蒸汽或流体空间
30液体空间
31盖板
31，盖板
32欠压密封部
33欠压连接部
33a欠压通路开口
34惰性气体连接件
35隔膜蒸馏段，特别是多效隔
36蒸汽发生器
37冷凝器
38热交换器
39外框
40内部中心区域
41连接开口42连接开口43内部区域44U 型管
权利要求
1.一种模块化流系统，具有多个框架件(IO1至IO6)，所述框架件通过焊接连结板结构(11)组合在一起以形成不同的层叠件，用于形成不同的功能件例如特别是隔膜蒸馏段 (35)、蒸汽发生器(36)、冷凝器(37)、热交换器(38)、过滤器和/或渗透蒸发段，其中，每个层叠件包括至少两个框架件，特别是包括至少10个框架件，所述框架件(IO1至IO6)各自包括各自设有通路开口(13至16)且设有蒸汽和/或流体通路(17，18)的外框(39)；以及由该外框(39)包围的内部中心区域(40)，并且所述框架件(IO1至IO6)在两侧均设有相应的焊接连结板结构(11)，所述焊接连结板结构(11) 一方面限定包括所述通路开口(13至 16)和所述内部中心区域GO)的区域，另一方面限定至少两个各自包括蒸汽和/或流体通路(17，18)的区域。
2.根据权利要求1所述的模块化流系统，其特征在于相应框架件(IO1至IO6)的内部中心区域00)设有隔板，特别是网格状隔板(12)。
3.根据权利要求2所述的模块化流系统，其特征在于在隔板、特别是网格状隔板(1 的两侧设置、特别是焊接相应的膜(XT)或者隔膜 (26)。
4.根据权利要求4所述模块化流系统，其特征在于相应的膜(XT)或者隔膜06)覆盖整个隔板，特别是整个网格状隔板(12)，但是所述通路开口(13至16)保持畅通。
5.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于相应的至少一个蒸汽和/或流体通路(17，18)设置在相应框架件(IO1至IO6)的彼此相对的两侧上。
6.根据权利要求5所述的模块化流系统，其特征在于在被组合以形成相应层叠件的框架件的相应侧上设置的所述蒸汽和/或流体通路 (17，18)互相对准。
7.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第一类型框架件(IO1),该第一类型框架件(IO1)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)；蒸汽和/或流体通路开口(22)，用于将所述第二侧的蒸汽和/或流体通路(18)连接到内部中心区域GO)；以及特别是位于下侧的冷凝物通路开口(M)，所述内部中心区域GO)通过该冷凝物通路开口 04)连接到由焊接连结板结构(11)所约束的冷凝物采集通路(19)，并且在该第一类型框架件(IO1)中，在隔板、特别是网格状隔板(12)的两侧，在所述焊接连结板结构(11)内设置相应的膜(27)，特别是用于形成冷凝空间( )，使得所述通路开口(13至16)保持畅通， 所述外框(39)在彼此相对的两侧上优选分别包括由焊接连结板结构(11)限定的惰性气体通路00，21)，至少一个惰性气体通路、优选是两个惰性气体通路(20，21)分别通过惰性气体通路开口 05)连接到内部中心区域GO)或冷凝空间(观)，并且优选地包括由该焊接连结板结构(11)限定的欠压通路开口(33a)。
8.根据前述任一权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第二类型框架件(IO2)，该第二类型框架件(IO2)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)；以及蒸汽和/或流体通路开口(23)，用于将所述第一侧的蒸汽和/或流体通路(17)连接到内部中心区域(40)，并且在该第二类型框架件(IO2)中，在隔板的、特别是网格状隔板(1 的两侧，在所述焊接连结板结构(11)内，设有相应的不透水但透蒸汽的隔膜(沈)，特别是用于形成蒸汽或流体空间( )，使得所述通路开口(13至16)保持畅通，外框(39)优选在彼此相对的两侧包括由焊接连结板结构(11)限定的相应惰性气体通路00，21)，以及优选由焊接连结板结构(11)限定的欠压通路开口(33a)，所述惰性气体通路O0，21)各自与所述内部中心区域(40)隔离。
9.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第三类型框架件(IO3)，该第三类型框架件(IO3)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)；蒸汽和/或流体通路开口(23)，用于将所述第一侧上的蒸汽和/或流体通路(17)连接到内部中心区域GO)； 以及蒸汽和/或流体通路开口(23)，用于将所述第二侧上的蒸汽和/或流体通路(18)连接到内部中心区域(40)，并且在该第三类型框架件(IO3)中，在隔板的、特别是网格状隔板 (40)的两侧，在焊接连结板结构(11)内设有相应的隔膜06)或者膜(27)，特别是用于形成蒸汽或流体空间( )，使得所述通路开口(13至16)保持畅通，外框(39)优选地在彼此相对的两侧上包括由焊接连结板结构(11)限定的相应惰性气体通路00，21)，以及优选地由焊接连结板结构(11)限定的欠压通路开口(33a)，所述惰性气体通路O0，21)各自与内部中心区域(40)隔离。
10.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第四类型框架件(IO4)，该第四类型框架件(IO4)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)，特别地，网格状隔板 (12)不设置膜或隔膜，外框(39)优选地在彼此相对的两侧上包括由所述焊接连结板结构 (11)限定的相应其它通路，特别是惰性气体通路00，21)，并且优选地包括由焊接连结板结构(11)限定的欠压通路开口(33a)，所述其它通路或者惰性气体通路O0，21)各自与内部中心区域(40)隔离。
11.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第五类型框架件(IO5)，该第五类型框架件(IO5)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)；以及蒸汽和/或流体通路开口(23)，用于将该第一侧的蒸汽和/或流体通路(17)连接到内部中心区域(40)， 并且在该第五类型框架件(IO5)中，在隔板的、特别是网格状隔板(1 的两侧，在焊接连结板结构(11)内设有相应的不透水但透蒸汽的隔膜( )，特别是用于形成蒸汽或流体空间 ( )，使得该通路开口(13至16)保持畅通，外框(39)优选地特别包括由焊接连结板结构 (11)限定的欠压通路开口(33a)；以及位于彼此相对的两侧上的由焊接连结板结构(11)限定的相应惰性气体通路00，21)，这些惰性气体通路O0，21)分别与内部中心区域GO)隔离，且通路开口(13至16)包括至少两个第一通路开口(14，15)和至少两个其它通路开口 (13，16)，并且焊接连结板结构(11)设置有附加焊接连结板部件(11a，11b)，用于相对于所述其它通路开口(13，16)限定第一通路开口(14，15)。
12.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括至少一个第六类型框架件(IO6)，该第六类型框架件(IO6)包括位于第一侧和与该第一侧相对的第二侧的相应蒸汽和/或流体通路(分别是17和18)，在隔板的、特别是网格状隔板(12)的两侧，在焊接连结板结构(11)内设有相应的膜(17)，使得该通路开口(13 至16)保持畅通，外框(39)优选地特别是包括由焊接连结板结构(11)限定的欠压通路开口(33a)；以及位于彼此相对的两侧上的由焊接连结板结构(11)限定的相应其它通路，特别是惰性气体通路00，21)，且所述其它通路或者惰性气体通路(20，21)各自与内部中心区域GO)隔离，并且通路开口(13至16)包括至少两个第一通路开口(14，15)和至少两个其它通路开口(13，16)，该焊接连结板结构(11)设置有附加焊接连结板部件(11a，11b)，用于相对于所述其它通路开口(13，16)限定第一通路开口(14，15)，并且该外框(39)设置有通路开口贯穿件(14a，15a)，由所述膜(Jt)约束的蒸汽或者流体空间09)通过所述通路开口贯穿件(14a, 15a)连接到所述第一通路开口(14，15)。
13.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于包括多个通过焊接组合在一起的框架件(IO1至IO6)的层叠件在其两端中的每一端连接到、特别是焊接到具有连接开口 (41,42)的盖板(31，31’)，这两个盖板(31,31')中的至少一个设置有欠压连接部(33)。
14.根据权利要求12或13所述的模块化流系统，其特征在于所述两个盖板(31，31’)中的至少一个设置有包围所述连接开口(41，42)并且布置在盖板边缘的欠压密封部(32)。
15.根据任一前述权利要求所述的模块化流系统，其特征在于设有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成隔膜蒸馏段 (35)，该隔膜蒸馏段(3 中交替包含第一类型框架件(IO1)和第二类型框架件(IO2)的；设有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成蒸汽发生器(36)，该蒸汽发生器(36)交替包含第二类型框架件(IO2)和第四类型框架件(IO4)；设有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成冷凝器(37)，该冷凝器(37)交替包含第一类型框架件(IO1)和第四类型框架件(IO4)；设有包括至少两个框架件、特别是至少十个框架件的层叠件，用于形成热交换器(38)，该热交换器(38)交替包含第三类型框架件 (IO3)和第四类型框架件(IO4)；设有包括多个框架件的层叠件，用于形成滤波器，在该滤波器中，交替设置第三类型框架件(IO3)和第四类型框架件(IO4)，在相应两侧上含有过滤隔膜；和/或设有包括多个框架件的层叠件，用于形成渗透蒸发段，在该渗透蒸发段中含有且交替设置框架件、特别是第五类型框架件(IO5)和第六类型框架件(IO6)，在两侧具有渗透蒸发隔膜06)并且在两侧具有膜07)。
全文摘要
本发明涉及一种模块化流系统，包括多个框架件，所述多个框架件能够利用焊接连结板结构组合为各种层叠件，各层叠件包括至少两个、特别是至少十个框架件，以形成不同功能件，例如特别是隔膜蒸馏段、蒸汽发生器、冷凝器、热交换器、过滤器和/或渗透蒸发段。根据本发明的框架件各自包括外框，该外框设有通路开口和蒸汽和/或流体通路以及由外框包围的内部中心区域。此外，每个框架件在两侧均设有焊接连结板结构，该焊接连结板结构一方面界定包括通路开口和内部中心区域的区域，而在另一方面界定各自包括蒸汽和/或流体通路的至少两个区域。
文档编号B01D63/08GK102438733SQ201080020202
公开日2012年5月2日 申请日期2010年5月3日 优先权日2009年5月6日
发明者沃尔夫冈·海因茨尔, 约根·卡瑞奥 申请人:沃尔夫冈·海因茨尔