DE1642523A1 - Entsalzungsanlage,vorzugsweise fuer Meerwasser - Google Patents

Description

SIMON-CARVES LIMITED Cheadle Heath, Stockport, Cheshire, England

"Entsalzungsanlage, vorzugsweise für Meerwasser"

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden britischen Anmeldung Ho. 2348/67 vom 17. Januar 1967 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entsalzungsanlage, vorzugsweise für Meerwasser, bei der das salzhaltige Wasser einem Gefrierprozeß unterworfen wird.

Der Fehlbedarf an Frischwasser bzw. an Süßwasser ist zu einem immer akuter werdenden, anwachsenden Weltproblem geworden. Aus diesem Grunde sind bisher zur Herstellung von Frischwasser, bäspielsweise aus Seewasser verschiedenste Verfahren zur Entsalzung desselben vorgeschlagen worden. Ein derartiges bekanntes Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser und Herstellung von Trinkwasser bedient sich eines Gefrierprozesses, bei dem das salzhaltige Wasser so stark abgekühlt wird, daß in demselben Eiskristalle ausfallen. Das Verfahren beinhaltet das Einbringen einer flüchtigen, flüssigen Kühllösung in das Wasser, welche nicht mit demselben machbar ist, das Abtrennen der ausgefrorenen Kristalle von ihrer Mutterlösung und das Schmelzen

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dei/so gewonnenen Eiskristalle unter Gewinnung von sehr salzarmem Frischwasser.

Es ist für die Erfindung von Bedeutung, daß sie die bisherigen Verfahren zur Entsalzung von Salzwasser weitgehend verbessert und vereinfacht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sie die Anlage zur Herstellung des Frischwassers verbessert.

Meerwasser enthält gewöhnlich zwischen 32.000 und 38.000 Teile pro Million gelöstes Salz, welches es für die Verwendung als Trinkwasser ungeeignet macht. Wenn dieser Salzgehalt beispielsweise mittels einer Entsalzungsanlage auf eine Konzentration gebracht wird, die unter 500 Teilen pro Million, vorzugsweise unter 200 Teilen pro Million liegt, so könnte dieses der Verwendung als Trinkwasser zugängig gemacht werden, wobei die Verwendung für andere Zwecke auch einen höheren Salzgehalt erlaubt.

Ein Merkmal der Erfindung besteht auch darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer es möglich ist, eine kleine Menge des Kühlmittels, welches bei dem Verfahren zur Herstellung von Frischwasser Verwendung findet, aus dem Wasser zu entfernen, wobei die Vorrichtung einen Behälter aufweist, welcher

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mehrere Kammern besitzt. In geder dieser Kammern wird das Wasser einem Vakuum ausgesetzt, wobei die einzelnen Kammern unterschiedlich mit verschiedenen Unterdrücken beaufschlagt

Zusätzlich kann das Wasser mit einem Luftstrom in Kontakt gebracht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entsalzung von Meerwasser und des mittels der Vorrichtung durchgeführten Verfahrens gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet:

Ig. 1 eine "Übersichtsdarstellung der erfindungsgemäßen Entsalzungsanlage, die Verteilung und Flußrichtung des Wassers während der einzelnen Schritte im Ablauf des Verfahrens zur Entsalzung angebend,

Fig. 2 einen Querschnitt des Frosters/Kristallisators der Anlage,

Pig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,

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Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IT aus Fig. 2,

Fig. 5- eine perspektivische Darstellung von Teilen des Frosters/Kristallisators,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Separators/Verflüssigers der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII von Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 6,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Butankondensors bzw. -Sammlers der Anlage,

Fig.10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X aus Fig. 9,

Fig.11 einen Querschnitt entlang der Linie XI-XI von Fig. 9,

Fig.12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII aus Fig. 9,

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Ig. 13 einen Seitenaufriß des Entbutanisierers der Anlage,

Fig.14- einen Querschnitt entlang der Linie XIV-XIT aus Fig. 135

Fig.15 einen Querschnitt entlang der Linie XV-XV von Fig. 13 und

Fig.16 einen Querschnitt entlang der Linie XVI-XVI aus Fig. 13.

Die erfindungsgemäße Entsalzungsanlage ist so ausgelegt, daß sie unter Verwendung von Meerwasser die Herstellung von Frischwasser ermöglicht. Das Verfahren schließt dabei mehrere Schritte ein, zu welchen das Frosten des Wassers bzw. die Herstellung von Eiskristallen unter Verwendung von flüssigem Butan, welches in dem Wasser gekocht wird, die Abtrennung der Eiskristalle von ihrer Mutterlösung und das Schmelzen der abgetrennten Eiskristalle unter Gewinnung des Frischwassers gehören.

Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Entsalzungsanlage einen Froster/Kristallisator 12 auf, der für die Herstellung von Eiskristallen aus dem Meerwasser unter direktem Kontakt

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eines Kühlmittels, und zwar kochendem Butan verantwortlich ist. Zur Trennung der Eiskristalle von ihrer Mutterlösung ist innerhalb der Anlage eine Separator/Schmelzvorrichtung 14 vorgesehen, in welcher die an den Eiskristallen haftende Salzlösung abgewaschen wird,und in welcher die Kristalle geschmolzen werden.

Darüber hinaus weist die Anlage eine Ansaugeinheit 18 auf, an welche ein Saugkorb bzw. ein Filter 16 angeschlossen ist. Weitere wesentliche Vorrichtungen innerhalb der Anlage sind die Wärmeaustauscher 20, 22, '.welche in indirektem Kontakt mit dem Wasser stehen, ein Butankondensor bzw. -sammler 24, die Debutanisierungsvorrichtungen 26, 28, ein Flüssigkeitsreservoir 30, die Kompressoren 32, 34 sowie die Vakuumpumpen 35? 37» 39· Der Saugkorb bzw. Filter 16, die Wärmeaustauscher 20, 22, die Kompressoren 32, 34 wie auch die Pumpen 35 j 37 > 39 sind für sich zum Stand der Technik gehörende bekannte Vorrichtungen.

Während des Verfahrensprozesses zur Herstellung von Frischwasser aus Seewasser wird das unbehandelte Seewasser,wie in Fig. mittels des Pfeiles 36 angegeben, in die Aufnahme- bzw. Ansaugvorrichtung 18 gepumpt, wobei es gleichzeitig einer Grobsiebung unterworfen wird, mittels derer das Seewasser von großen Festteilen, biespielsweise Seepflanzen, Seetang und Fischen gasinigt wird. Aus der Ansaugvorrichtung 18 wird das Seewasser entlang

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der mit 38 bezeichneten Linie über den Saugkorb bzw. Filter 16 in die Rohrabschnitte 40 und 42 gepumpt, wobei es durch die Wärmeaustauscher 20, 22 hindurchgeführt wird. In diesen Wärmeaustauschern wird das Meerwasser über einen indirekten Wärmeaustausch mit dem in diesen vorhandenen Salzwasser, welches von der. Separator/Schmelzvorrichtung 14 kommt, gekühlt. Das derart vorgekühlte Meerwasser wird über die Führungen bzw. Leitungen 44, 46 aus den Wärmeaustauschern 20, 22 entnommen und beide Teilleitungen werden in dem Leitungsabschnitt 48 wieder zusammengeführt. Der Leitungsabschnitt 48 bringt das Meerwasser in den Froster/ Kristallisator 12. Innerhalb des Frosters/Kirstallisators wird das Seewasser soweit abgekühlt, daß sich Eiskristalle bilden, welche in Form eines schlammartigen, flüssigen Breies in dem Froster anfallen. Entlang der Rohrleitung 50 wird der in dem Salzwasser anfallende schlammartige Eiskristallbrei in die Separations-/Schmelzvorrichtung 14 befördert. Innerhalb des Frosters/Kristallisators 12 wird das Salzwasser sehr stark unterkühlt, und zwar unter eine Temperatur von ca. -16° C. Die getrennt vorliegenden Eiskristalle werden in der Separations-/ Schmelzvorrichtung 14 unter direktem Kontakt mit Butandampf geschmolzen. Das von den Eiskristallen geschmolzene Wasser wird über die Leitung 56 von der Separations-/Schmelzvorrichtung 14 entnommen und in den Wärmeaustauscher 22 gegeben. Aus dem Wärmeaustauscher 22 wird anschließend das Wasser entlang der Rohrleitung 58 in den Butankondensor 24 gepumpt.

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Das Wasser wird anschließend entlang der Rohrleitung 59 in die Debutanisierungsvorrichtung 26 gebracht, in welcher eine geringe Menge von suspendiert oder gelost vorliegendem ■ Butan aus dem. Wasser entfernt wird. Über die Leitung 60 verläßt das Wasser die Debutanisierungsvorrichtung 26 und wird in die zweite Debutanisierungsvorrichtung 28 befördert, in welcher die noch innerhalb des Wassers vorliegenden Spurenmengen von Butan entfernt werdn. Das auf diese Weise hergestellte Frischwasser läuft entlang der Rohrleitung 62 von der Debutanisierungsvorrichtung 28 in ein Reservoir 30. Das innerhalb des Separators 14 benötigte Wasser zum Waschen der Eiskristalle wird aus der Rohrleitung 56 entnommen, wobei es entlange der Leitung 64- fließt.

Das zurückgebliebene Salzwasser, von welchem die Eiskristalle separiert worden sind, verläßt die Separations-ZSchmelzvorrichtung 14- entlang der Leitung 66, welche das Wasser in den Wärmeaustauscher 20 bringt. Das Salzwasser verläßt den Wärmeaustauscher 20 wieder entlang der Leitung 68, welche dasselbe zu dem Butankondensor 24 bringt. Innerhalb des Butankondensors 24 wird der Butandampf von der Separations-/Schmelzvorrichtung durch Wärmeaustausch gekühlt und kondensiert mit dem Salzwasser und mit Wasser, welches von dem Wärmeaustauscher 22 kommt. Das Salzwasser von dem Wärmeaustauscher 20 und das Wasser, welches von dem Wärmeaustauscher 22 kommt, wird getrennt

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in dem Butankondensor 24 zurückgehalten. Das Salzwasser verläßt den Butankondensor 24 entlang der Leitung 70, welche zu der Debutanisierungsvorrichtung 26 führt, und in welcher ein geringer quantitativer Teil des suspendiert und gelöst vorliegenden Butans aus dem Salzwasser entfernt wird. Innerhalb der Debutanisierungsvorrichtung 26 wird das Salzwasser von dem Wärmeaustauscher 20 getrennt von dem Wasser, welches von dem Wärmeaustauscher 22 kommt, aufgenommen bzw. zurückgehalten. Über die Bohrleitung 72 wird das Salzwasser aus der erfindungsgemäßen Anlage, welches von der Debutanisierungsvorrichtung 26 kommt, ausgebracht. Ein Teil des Salzwassers von der Leitung 66 wird entlang der Leitung 74 erneut in den Kreislauf eingebracht, und zwar zum Leitungsabschnitt 48, welcher zu dem Froster/Kirstallisator 12 führt.

Das Butan, welches für die Abkühlung des Salzwassers und damit für die Herstellung der Eiskristalle innerhalb des Frosters/ Kristallisators 12 verantwortlich ist, wird innerhalb der erfxndungsgemaßen Anlage in einem geschlossenen Kreislauf kontinuierlich gepumpt. Flüssiges Butan, welches eine Temperatur von nicht weniger als-15° C aufweist, bewegt sich oberhalb der schlammartigen Eiswasserkristalle in dem Froster/ Kristallisator 12, wobei es entlang der Leitung 96 in den Froster/Kristaliisator 12 eintritt und Butandampf verläßt den Froster/Kristallisator 12 über die Leitung 78» von der dieser

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in den. Kondensor 32 befördert wird. Aus dem Kondensor 32 kommend passiert der Butandampf die Leitung 80, welche zu der Separations-ZSchmelzvorrichtung 14- führt, worin der Butandampf gekühlt und teilweise kondensiert wird. Die Kondensation erfolgt dabei durch direkten Kontakt mit den Eiskristallen, welche geschmolzen sind. Der innerhalb der Separations-/Schmelzvorrichtung 14 kondensierte Butandampf wird in Form von flüssigem Butan über die Leitung 96 in den Froster/Kristallisator 12 zurückgeführt. Der noch vorhandene Butandampf verläßt den Separator 14- über die Leitung 82, welche mit dem Kondensor 34- verbunden ist. Der Dampf verläßt den Kompressor 34- entlang der Leitung 84-, welche zu dem Butankondensor 24· führt, in welchem der Butandampf durch den Kontakt mit dem zurückgebliebenen Salzwasser von dem Wärmeaustauscher 22 und mit dem Wasser von dem Wärmeaustauscher 20 kondensiert wird. Aus dem Butankondensor 24 wird das flüssige Butan wieder in den Kreislauf eingeführt, und zwar zu dem Froster/Kirstallisator 12, für das weitere Kochen des Salzwassers entlang einer Rohrleitung 76, welche in die Rohrleitung 96 führt. Über die Leitung fließt entlang der Leitung 86 soviel Butan wie benötigt wird. Die Debutanisierungsvorrichtung 26 ist mit drei unterschiedlichen Vakuumstufen beaufschlagt, welche über die drei Pumpen 35» 37 und 39 herstellbar sind. Von der Debutanisierungsvorrichtung 26 wird der Butandampf entlang der Leitung 88

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und der Leitung 90 über die Vakuumpumpen 35 und 37 geführt, und zwar in einen Leitungsabschnitt 92, welcher zu der Leitung 78 führt, die ihrerseits mit dem Kompressor 32 -verbunden ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Zufluß- bzw. Ansaugeinheit 18 weist einen bewegten bandartigen Siebschirm 100 auf, welcher von dem wieder in den Kreislauf eingeführten Wasser, welches über die Pumpe 102 durch die Leitung 38 fließt, gewaschen wird. Die sich auf dem Siebschirm 100 abgesetzten festen Materialien und Substanzen fallen dabei nach unten in einen schutenartigen Behälter 104.

Der Froster/Kirstallisator 12 gemäß Fig. 2 bis 5 weist einen Behälter 105 für das Meerwasser auf, in welchem vier fächerartige Ausweichstellen 106, 108, 110 und 112 vorgesehen sind. Diese Ausweichstellen sind durch eine gerade Wand. 114 und durch eine U-förmige Wandführung 116 voneinander getrennt. Die angrenzenden fächerartigen Ausweichstellen sind mit U-förmigen Bögen 118, 119, 121 und 123 verbunden,und die fächerartigen Ausweichstellen 106 bis 112 liefern einen sich in Längsrichtung erstreckenden Flußteil für das Wasser, welches durch den Behälter 105 fließt. Bei Betätigung der erfindungsgemäßen Anlage tritt das Seewasser in die fächerartigen Ausweichstellen 106 von der Leitung 48 kommend ein, wobei es serpentinenartig durch die Führungskanäle 106, 108, 110 und 112 hindurchfließt, so wie es in Fig. 2 mittels der Pfeile dargestellt ist. 109819/U53

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Des weiteren besitzt der Froster/Kristallisator 12 eine wehrartige Platte 120, so daß ein Teil des Eiswassers in teilweise kristalliner Form die Fächerführung 112 über die Vehrplatte 120 hinweg verläßt und durch die Haube 122 in das Rohr 50 eintritt. Der Rest des breiartigen Eiswassers der-Ausweichführung 112 wird durch die Ausbuchtung 125 in den Ausweichraum 106 zurückgeführt. Innerhalb des Frosters/ Krustallisators 12 sind zwei Propeller 124 angeordnet, um den fließenden Strom in der Richtung der angegebenen Pfeile zu bewegen. Jeder dieser Propeller 124 ist in einer der U-förmigen Ausbuchtungen 118 und 119 angebracht. Die wehr artige Platte 120 dient zum Wiederentziehen des Butans, welches von dem breiartig gefrorenen Wasser absprudelt, das über diese hinwegfließt.

Innerhalb des Frosters/Kristallisators 12 sind eine Vielzahl von horizontal angebrachten Rohren 126 vorgesehen, welche dazu dienen, das flüssige Butan mit dem Salzwasser in dem Behälter 105 in direkten Eon takt zu bringen. Die Rohre 126 sind innerhalb der Führungsräume 106 bis 112 sowie innerhalb der U-förmigen Ausbuchtungen 118 bis 123 untergebracht. Auf einer Seite jeder Führungsräume 105 bis 112 sind eine Gruppe von vier Rohräbschnitten vorgesehen. Darüber hinaus sind auf irgendeiner Seite jeder U-förmigen Ausbuchtungen 118 bis 121 eine Gruppe von vier Leitungs- bsw. Rohrabschnitten angebracht und eine

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Gruppe von vier Rohrabschnitten auf der inneren Seite der U-förmigen Ausbuchtungen 123· In jeder der beiden U-förmigen Räume 118, 119 sind die Röhrteile,wie in Pig. 2 erkennbar, in ihrer Führung durch die Propeller 124 begrenzt. Während der Betätigung der Anlage sind die Rohre 126 in das Wasser eingetaucht, wobei sie im Abstand über der Basiswandung des Frosters/Kristallisators 12 angebracht sind. Die Rohre sind mit dem Butaneinlaß der Leitung 96 verbunden, und zwar mit mehreren, sich nach unten erstreckenden Rohren I30 und Rohrverbindungen 132. Jedes der Rohre 126 ist mit einer Vielzahl von im gleichen Abstand und in Form einer Reihe in die Rohre eingebrachten Lochungen versehen. Diese im Durchmesser kleingehaltenen Lochungen 12? sind aus .Fig. 5 deutlich ersieht lieh, und die Lochreihe erstreckt sich entlang der Führungsräume 106 bis 112 sowie der U-förmigen Räume 118 bis 123· Diejenigen Rohre 126, welche sich durch die Führungsräume bis 112 und 125 bzw. quer zu diesen wie auch zu den Ausbuchtungen bzw. U-förmigen Räumen 118 119 bis 127 erstrecken, sind nicht perforiert.

Der Froster/Kristallisator 12 besitzt des weiteren mehrere vertikal sich erstreckende Leitflächen 134-, welche auf einer Seite jedes Führungsraumes 106 bis 112 und jeder Ausbuchtung 118 bis 123 vorgesehen sind. Bei der Betätigung der erfindungsgemäßen Anlage ist jede der Leitflächen eingetaucht, und 3ie befinden sich im Abstand über der Basiswandung 128.

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Jede aus vier Rohren bestehende Gruppe 126 ist zwischen einer der Leitflächen 13^ angebracht. Der seitliche Abstand zwischen jedem Paar von angrenzenden Leitflächen 134-ist; ungefähr der gleiche wie der Abstand zwischen geder der Oberflächen 136 und der angrenzenden Leitfläche 134- (siehe Fig. 4). Unterschiedlich wird der Abstand jedoch innerhalb der Teile, die sich über den Einlaß 48 hinwegerstrecken und die innerhalb der Ausbuchtungen 118, 119 lie gen _s und in welchen die Leitflächen 134- durch die Propeller 124- bzw. deren Anordnung begrenzt werden.

Die Butanauslaßleitung führt von dem obersten Bereich des Teiles 138 des Frosters/Eⁱnstallisators 12 hinweg. Direkt unterhalb der Auslaßleitung 78 des Teiles 138 ist die vöirartige Platte 120 angebracht.

Bei der Betätigung der Anlage fließt das breiartige Wasser-Eis-Gemisch durch die Führungsräume 106 bis 112 hindurch und zirkuliert dabei im kontinuierlichen Strom entlang der Leitflächen 134· in turbulenter Strömung. Die turbulente Strömung wird durch das kontinuierliche Einbringen des flüssigen Butans durch die Lochungen 127 $®2? Hohre 126 bewirkt. Wie aus Fig. 4-hervorgeht, entsteht dabei folgende Zirkulation rund um Leitmtflachen 134- herum: Innerhalb der Oberflächen der Wandungen 136 und der Leitflächen 134-, die den Rohren 126 benachbart sind, strömt das Wasser nach oben, um anschließend entlang

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der äußeren Seiten der Leitflächen 134 wieder nach unten in entgegengesetzter Eiclatung zu fließen. Somit ergibt sich eine geschlossene Strömungsrichtung rund um die Leitflächen 134 herum, wie es mittels der Pfeile in Fig. 4- angedeutet ist. Während der Zirkulation sind die Eiskristalle einheitlich innerhalb des breiartigen Eis-Wasser-Gemisches verteilt. Etwas Salzwasser aus der Leitung 4-8 wird zu den Spriihvorrichtungen 139 geleitet, welche innerhalb der eisfreien Dachstützen 137 des Frosters/Eristallisators 12 vorgesehen und angeordnet sind.

Gemäß der Fig^rren. 6, 7 und 8 besitzt die Separations-ZSchmelzvorrichtung 14- einen runden Tank 140, in welchem konzentrische äußere und innere, aneinander angrenzende, ringartige Kammern 14-2 und 144 angeordnet sind. Beide Kaim-n 142, 144 sind in ihrem oberen Teil geöffnet.

Während der Betätigung der erfindungsgemäßen Anlage werden die Eiskristalle in der Separations-ZSchmelzvorrichtung 14 gewaschen und toe dess Salzwasser in der Kammer 142 getrennt. Innerhalb der Eanuaer 144 werden die Eiskristalle aus der Kammer 142 unter Verbindung mit Butandampf geschmolzen, wobei gleichzeitig ein gewisser Teil des Butandampfes kondensiert wird.

Die Kammer 142 ist abgegrenzt bzw« ausgelegt mit Plastikmaterial oder mit einem Plast Mutter 146, beispielsweise aus

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Polyäthylen oder Polyvenylchlorid. Mehrere perforierte Auslaßgitter 148 sind innerhalb des Plstikfutters 146 vorgesehen, die an ihrer äußeren Seite mit ringförmigen Entwässerungserweiterungen 150 verbunden sind. An diese Entwässerungsleitungen 150 sind des weiteren Rohre 153 angeschlossen, die zu den Auslaßleitungen 66 führen. Die Separations-ZSchmelzvorrichtung 14· weist des weiteren eine Rohranordnung 152 auf, welche sich um eine vertikale Achse im oberen Teil des Tanks 140 drehen kann. An dieser Rohreinheit 152 sind acht Wassersprührohre 154 und acht Rührarme 156 vorgesehen.

Wenn die erfindungsgemäße Anlage zur Entsalzung von Meerwasser in Betrieb gesetzt ist, steigt eine Schicht von Eiskristallen und Salzwasser, welche von der Einlaßleitung 50 kommt, langsm kontinuierlich an, wobei sie innerhalb der Kammer 142 über die gitterartige Entwässerung 148 steigt, so daß das flüssige Salzwasser durch die Entwässerungsringleitung I50 und die Rohre 153 in die Leitung 66 abfließt. Die Rührarme 156 bewegen die Eiskristalle inneih alb der Kammer 144 kontinuierlich, wobei gleichzeitig Waschwasser von der Leitung 64 kommend im kontinuierlichen Strom auf das Eis aufgesprüht wird. Für den Waschprozeß wird eine genügende Flußgeschwindigkeit der Eisschicht wie auch des Waschwassers eingestellt. Der größte Teil des Waschwassers verläßt die Kammer 142 mit den in die Kammer 144 eintretenden Eiskristallen und nur ein kleiner Teil fließt mit dem Salzwasser zurück.

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In die Kammer 144 ist ein Drahtmaschengitter 158·sich quer zu dieser erstreckend eingebracht, so daß die Eiskristalle auf dem Gitter 158 abgelagert werden. Durch die Einlaßöffnung 80 tritt in den oberen Teil des l^gelstumpfförmig ausgebildeten Daches 12Q des Tanks 140 Butan in dampfförmigem Zustand ein, und zwar in laminarem Fluß und wird so in Verbindung mit den Eiskristallen, welche sich auf dem Gitter 158 befinden, gebracht. Unter dem Gitter 158 ist vorzugsweise parallel zu diesem und quer zu der Kammer 144 eine Platte 159 vorgesehen, welche mit vier sich nach unten erstreckenden Rohren 161 beaufschlagt ist.

Das von den Eiskristallen abgeschmolzene Wasser zusammen mit dem kondensierten Butan läuft durch diese Rohre 161 nach unten und wird in zwei Schichten unterhalb der Platte 159 gesammelt, so daß das flüssige Butan und das Wasser getrennt durch die Leitungen 56 und 96 abgesaugt werden kann.

Wie aus Fig. 6 weiter hervorgeht, besitzt der Separator 14 ein axiales sich vertikal .erstreckendes Rohr 162, welches zu der Butandampf-Auslaßleitung 82 hinführt. Stumpfwinklig sind an das Rohr 162 vier weitere Rohre 164 angebracht, die mit der Kammer 144 unterhalb des Gitters 158 verbunden sind. Durch die Rohre 162 und 164 fließt der nicht kondensierte Teil des Butandampfes von der Separations-ZSchmelzvorrichtung 14 in die Leitung 82. Des weiteren besitzt die Separations-ZSchmelzvorrichtung 14 einen ringartigen wie ein Wehr wirkenden kastenartigen

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.Ansatz 166 innerhalb der Kammer 144, der mit einem Butanauslaßrohr 96 verbunden ist, so daß das innerhalb der Kammer 144 gesammelte flüssige Butan abfließen kann. Das innerhalb der Kammer 144 sich ansammelnde Wasser fließt durch die Leitung 56 über die Rohre 170» die innerhalb des Bodens der Kammer 144 angeordnet sind.

Die Rohranordnung 152 weist eine vertikale Welle 172 auf, welche die Rotation der Rohreinheit 152 innerhalb des Tanks ermöglicht. Während die erfindungsgemäße Anlage in Betrieb ist, wird die Welle 172 über einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit 174 angetrieben. Vier horizontale Rohre 176 erstrecken sich radial von der Welle 172 weg und führen in die Ringleitung 178. An der Ringleitung I78 sind die Sprührohre 154 befestigt, und zwar zusammen mit den Rühr+armen 156, die sich unterhalb der Sprührohre 154 befinden. Die Sprührohre 154 stehen in Verbindung mit der Ringleitung 178 und jedes Rohr 154 besitzt einen Rührarm 156, welcher an diese angrenzt. Vier winkelartig an der Welle 172 angebrachte Rohre 184 erstrecken sich von dieser zu den Rohren 176, wobei diese etwa in der Mitte mit einer ringförmigen Box 186 in Verbindung stehen. Diese ringförmige Box 186 ist auf den Rohren 184 montiert, und die Waschwasserleitung 64 ist mit nach unten gerichteten Rohrenden 185 in Verbindung. Während der Betätigung der Anlage wird Waschwasser in die Sprührohre 154 von der Leitung 64 durch die Box 186 eingebracht, und zwar übe^ie Rohre 184, Iß und 176. Die

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Rührarme 156 erstrecken sich über die innere Kammer 144 wie auch über die Kammer 14-2, wobei sie in ihrer Ausdehnung etwa von der inneren Peripherie der Kammer 142 begrenzt werden.

Mittels eines nicht dargestellten Instrumentes wird die Salzkonzentration der Wasserschicht innerhalb der Kammer 144 gemessen, wobei das Instrument den Druck der Entwässerungsboxen I50 kontrolliert bzw. steuert. Die Größe der Salzkonzentration variiert mit der verschiedenen Absaugung an den Entwässerungsgittern 148, wobei deren Betrag resultiert aus der Menge des Waschwassers, welches durch die Eislage hindurchgezogen wird.

In den Figuren 9 bis 12 ist der Butankondensor bzw. -sammler 24 dargestellt. Gemäß dieser Figuren besteht der Butankondensor 24 aus einem Turm 188, welcher in verschiedene obere und^intere Kammern-190 und 192-unterteilt ist. Oberhalb der Kammer I90 ist eine Luftblaskammer in Form eines Kopfeinsatzes 204 vorgesehen. In der Kammer I90 sind im unteren Teil Flüssigkeitssprühvorrichtungen 194 und 196 angeordnet und darüberliegend sind im oberen Teil des Kondensors an die obere Wandung der Kammer I90 anliegend Dichtungen 198 und 200 (Berl-Saddles-Dichtungen) vorgesehen. Die Sprühvorrichtung 194 und die Dichtun 198 sind getrennt von der Sprühvorrichtung 196 und der Dichtung 200 mittels einer vertikalen Trennwand 202, welche sich quer durch die gesamte Länge des Turmes 188 in senkrechter

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Richtung erstreckt. Die Abdichtungen bzw. Filter 206 und 207, welche ebenfalls vom Berl-Saddles-Type sind, liegen im unteren Teil der Kammer 192 parallel zu und direkt unter den Filtern bzw. Dichtungen 198 und 200. Auch diese Dichtungen 206, 207 werden von der Trennwand 202 in zwei getrennte Abschnitte aufgeteilt. Ein vertikales Rohr 210 verläuft axial innerhalb des Turmes 188 vom unterhalb der Dichtungen bzw. Filter 206 und 207 labenden Bereich durch die Luftsprüheinheit 204 hindurch. Das Rohr 210 weist einen konischen unteren Auslaß 212 auf und in seinem oberen Teil wird es von einem dachförmigen Hohlkegel bzw. einer Leitfläche 214, die im Abstand über diesem angeordnet ist, überdeckt. Weitere Leitflächen 216, 218, 220 und 222 sind innerhalb des Raumes 192 unter dem Rohr 210 vorgesehen.

Während der Betätigung der erfindungsgemäßen Anlage fließt das Wasser von der Leitung 58» wenn es von der Sprühvorrichtung 196 abgegeben wird, zu dieser und Salzwasser von dem Rohr 68 wird vermittels der Sprühvorrichtung 194 versprüht. Innerhalb des Turmes 188 wird das Wasser von der Sprühvorrichtung 196 von dem Wasser, welches von der Sprühvorrichtung 194 kommt, separxiert. Aus der Leitung 84 tritt Butandampf in die untere Kammer I92 durch die Einlasse 224 und 226 ein, und zwar an den gegenüberliegenden Seiten der Trennwand 202.

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Der due ch den Einlaß 224 eintretende Butandampf bewegt sich abwärts durch die Dichtungen bzw. Filter 206 hindurch, wobei er in Kontakt mit dem Wasserfluß gebracht wird, welcher von der 'Sprühvorrichtung 194· kommt, und welcher durch die Dichtungen 198 hindurchfließt. Während der Strom aus der Kammer I90 in die Kammer 192 nach unten fließt, bildet die Fraktionierbodenglocke 204 eine flüssige Abdichtschicht zwischen den beiden Kammern. Es strömt kein Gas aufwärts durch die Fraktionierbodenglocke 204. Etwas Butan, welches aus dem Dampf auskondensiert ist sowie der zurückgebliebene Dampf strömt aufwärts in dem Rohr 210 und in die Dichtung 198, worin dieser kondensiert, und zwar im Gegenstromfluß mit dem Wasser, welches von der Sprühvorrichtung 194 kommt. Der auf diese Weise kondensierte Butandampf zu Butanflüssigkeit läuft zusammen mit dem Wasser durch die Fraktionierglocke 204 und die Dichtung bzw. das Filter 206. Die Leit-$ fläche 214 ist so angebracht und gerichtet, daß die Flüssigkeit von dem oberen Ende des Eohres 210 weg geleitet wird. Der Butandampf, welcher durch den Einlaß 226 eintritt, tritt in Wechselbeziehung mit dem Wasser, welches von der Sprühvorrichtung 196 abgegeben wird, und zwar in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben. Das flüssige Butan und das Wasser bilden zwei Schichten innerhalb des Raumes 192 auf beiden Seiten der Trennwand 202, und das flüssige Butan verläßt den Turm 188 über die Auslässe 228 und 230, welche beide zu der Leitung 76 führen. Das Salzwasser wird aus dem Turm

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über die Leitung 70 entnommen, und das Wasser von der Sprühvorrichtung 196 verläßt den Turm 188 über die Leitung 59» Die Leitwände 216, 218, 220 und 222 bilden einen Schutzschild rund um die Auslässe 228 und 230 und die Leitungen 70 und 59·

Die in den Figuren 13 bis 16 dargestellte Debutaaisierungsvorrichtung 26 beinhaltet einen Trum 236, welcher in einen oberen, einen zentralen und unteren Abschnitt 238, 240 und 242 unterteilt ist, und zwar mittels Flüssigkeitsglockenvorrichtungen 244, 246. Die Flüssigkextssprühvorrxchtungen 248 und 250 sind in dem oberen Baum 238 des Turmes vorgesehen, an welchen sich nach unten hin die Dichtungen bzw. Filter 252, 254 von "Pall"-Hingen anschließen. Mittels einer vertikalen Trennwand 256, welche sich durch die gesamte Länge des Turmes 236 erstreckt, sind die Sprühvorrichtung 248 mit dem Filter 252 von der Sprühvorrichtung 250 sowie dem Filter 254 getrennt. Ebenfalls aineinander angrenzende Filter 258, 260 von "Pail"-Eingen sind des weiteren in dem Zientralraum 240 vorgesehen und direkt unter den Filtern 252, 254 angeordnet. Auch diese Dichtungen, bzw. Filter 258, 260 werden von der Trennwand 256 in zwei getrennte Abschnitte unterteilt. Gleichartige aneinander angrenzende Filterpackungen 262, von "Pall"-Hingen sind in dem unteren Abschnitt bzw. in dem

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unteren Raum 242 direkt unter den IPilterpackungen 258, vergesehen- A_eh hier trennt die Ireanwand 256 die beiden Packungen 262 und 264 voneinander. Innerhalb der Trennwand 256 sind Durchbrechungen 265 vorgesehen, um den (rasdruck innerhalb des Turmes auf beiden Seiten auszugleichen. Sie Leitflächen 266 sind deshalb rund um die Durchbrechungen angebracht, damit das h©rabstürsende Wasser innerhalb des lurmes von diesen zuriickgebä-ten wird Während die Anlage in Betrieb ist, sind die drei Räume 238, 240, 242 mit unterschiedlichen Unterdürekea über die Vakuumpumpen 35» 37 und beaufschlagt. Bas niedrigste Vakuum besitzt dabei die Kammer 238, und das höchste V_akuum die Kammer 242. Das über die Sprühvorrichtung 248 abgegebene Salzwasser wird über die Leitung 70 zugeführt und läuft sukzessiv durch die Filterpackung 252. Daran anschließend läuft das Wasser weiter durch die D^chtungsvorrichtung 244, die Filterpackung 258, die Dichtungsvorrichtung 246 und durch die Filterpackung 262. Das Wasser verläßt den Turm 236 durch die Leitung 72. Mittels der perforierten Platten 259, 261 der Abdichtvorriehtung 244» 246 wird das Wasser über die Filter 258, 262 erneut verteilt Das von der Leitung 59kommende Wasser wird über die Sprühvorrichtung 250 gegeben und läuft durch den Turm 236 in übereinstimmender Weise, wobei tea denselben über die Leitung 60 wieder verläßt. Das Butan wird aus den Räumen 238 und 240 über die Leitungen 88 und 90 entnommen, welche mit den Pumpen 35 und 37 verbunden sind. Aus dem

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Raum 242 wird das Butan über die Leitung 268 entnommen, welche über die Pumpe 239 zu dem Raum 240 führt.

Die Debutanisierungsvorrichtung 28 gemäß Fig. 1 besteht vorzugsweise aus einem !Turm 272 mit einer Sprühvorrichtung 274» einer Filterpackung 275 von "Pail"-Ringeη und einem Luftverteiler 276, welcher von einem Ventilator 278 beliefert wird Während der Betätigung der Anlage wird Wasser über die Leitung 60 durch die Sprühvorrichtung 274 gegeben und auf bzw. in der Filterpackung 275 von dem Butan befreit, wobei ein kontinuierlicher, im Gegenstromprinzip verlaufender Luftstrom aus dem Luftverteiler 272 abgegeben wird. Die mit dem Butan angereicherte Luft wird durch eine scbrnsteinartige Vorrichtung 280 an die Atmosphäre, d.h. also an die freie Luft abgegeben.

In abgewandelten Formen kann die Anlage aus einer oder mehreren der nachfolgend aufgezeigten Modifikationen bestehen:

a) Jeder Wärmeaustauscher 20, 22 wird durch einen doppelten Direktkontakt-Wärmeaustauscher, welcher ein zwischengeschaltetes Wärmeaustauschmedium verwendet, ersetzt.

b) Ein Siebfciegerohr-Xlaesi.iikafcor (sieve bend classifier) , der in dem U.K.Patent No₅ 791 520 beschriebenen Art wird

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in die Leitung 50 eingesetzt, die sich, an den. froster/ Kristallisator 12 anschließt. In diesem falle werden Kristalle unter einer bestimmen Größe zu dem !röster/ Kirstallisator 12 zurückgeführt, so daß sie dort unter Aussetzung weiterer Kälte vergrößert werden oder auch durch das Zusammenbringen mit dem Salzwasser wieder zerstört werden.

c) Das die Anlage speisende Seewasser wird von anhaftender Luft befreit.

Ein bevorzugtes AusführungsbeispjsL der erfindungsgemäßen Anlage weist folgende quantitativen Werte aufs

MengenfluB in 0,454 kp/Stud.

Heerwasserspeisung : 5,2 Millionen.

hergestelltes entsalztes

Wasser s 2,1 Hillionen.

In den Umlauf zurückgeführtes Wasser für den Proster/Kristallisator s 3»5 Millionen.

I dem Umlauf hergestelltes Wasser zum Waschen der Eiskristalle s 2,3 Millionen.

Bas in dem Eis wasser voxfesn&eae Eis aus

dem Froster/Kriatallisator s 2,2 Hillionen.

Salzwasser in dem Sia-Wasser-

Goalsch das frcefeers/KristallisateEsi 6,6 Mi Plusaig©8 Butan vom Separator zum Proster/Kristallisator j 1,9 Millionen.

Flüssiges Butan vom Butankondeneor

Proeter/Kristallisator s 0,3 Millionen.

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Gasförmiges Butan im Separator* 2,2 Millionen.

Verweilzeit im Froster/Kristallisator s 7 Miauten.

Lineare Geschwindigkeit im

Proster/Kristallisator : ca. 1,5 m/Sekunde.

Das die Separations-/Schmelzvorrichtung
verlassende Wasehwasser mit Zurüekfüh-

rung la die Sole s 5 i» dee produzierten

Wassers.

Temperatur in ⁰G Wärmeaustauscher 20

Das eingespeiste Meerwasser s +10° G Der Meerwasserauslaß s +1⁰G

Das in den Umlauf zurückgeführte
Salzwasser s -30

Bas aus dem Umlauf ausgebrachte
Salzwasser t + 6 G

Wärmeaustauscher 22

Das eingespeiste Meerwasser s +10° C

Der Meerwasseraaslaß s + 3° 0

Erzeugter WassereinlaS s +0⁰C

Erzeugter Wasserauslaß ; +6⁰C

Froster/Kristalliaaüor 12

Einspeisung (einschließlich das in
den Umlauf zurückgeführte Salzwasser 3 - 0,5" C

Breiartige Eisgemischabgabe

(zusätzliche Behälter 105) * - 3 C Zuführung an flüssigem Butan : + 1,5° C Abgabe an gasförmigem Butan : +1⁰C

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Separations-ZScnmelzTrorrichtung 14

Breiartige Eiszufu&r s - 3 0

Breiiges Sis von eier ^-ammer 142 sur

Kammer 144 s + 0 0

Was3erabgabe » + 0 G

Abgabe des zurückgeführten Salzwasserss - 5 G

!angabe an Butaadaiapf s + 2,5 G

Abgegebenes flüssiges Bu,taa s +1,5 G

Abgegebenes gasförmiges Batan s + 1*5

Butankondeasor 24

Das aufgenommene hergestellte Wasser 2+60

Das abgegebene Wasser J +12 G

Das aufgenommene Salzwasser : + 6 0

Das abgegebene Salzwasser : +12 G

Das eingefüllte, dampfförmige Butan s +12,5° G

Das abgegebene, flüssige Butan s +12,5° G

Yffifcuum-Debtttanisierungsvorrichtung 26
Arbeitstemperatur : +12° G

Debutanisierungsvorriehtung 28
Betriebstemperatur : +12° G

Salzkonzentration (in geilen pro Million)
Speisemeerwasser 3 35.000

Hergestelltes, entsalztes Wasser : 100

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Druck (in 0,454 kp/6»45 cm²) Froster/Kristallisator s 12,6 Separations-ZSchMelzvorrichtung * 15,9 Butankondensor : 23,8 VakuumdebutaniBierungevorrichtung 26 χ 3,74; 1,11» und 0,33 Debutanisierungsvorrichtung 28 : Atmosphärendruck. Eiakriatalle Effektiver Durchmesser ι 0,5 m (Garman-Kozeny) Dicke : 1/5 des Durchmessers

Prozentsatz des Salzes iroßter/Kristallisator ι 25

n-Butaa mit einem Siedetemperaturbereich, der sich nicht mehr als über ca. 1° 0 erstreckt und mit nicht mehr als 1 J< Verunreinigungen (mit einer Henry's Lew-Konstanten, die größer als die des η-Butans ist).

Konzentration im Salzwasser, welches in die Vakuum-Butanisierungevorrichtung eintritt : 100 Teile pro Million

Konzentration im hergestellten Wasser, welches

in die Vakuum-Butanieierungavorrichtung

eintritt j 200 Teile pro Million

Konzentration in jedem Wasseretrom, welcher

die Yakuum-Debutanieierungevorrichtung

verläßt χ 2 Teile pro Million

Konzentration im hergestellten Wasserstrom,

welches die Luftabetreifer-Debutanieieruage-

vorrichtung 28 verläßt t 0,2 Teile pro Million.

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Claims (14)

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Verwsdung innerhalb einer Entsalzungsanlage, vorzugsweise für Heerwasser,mittels dar geringe Mengen eines Kühlmittels aus dem Wasser entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Entfernung von Kühlmittel (26) in verschiedene, voneinander getrennte Kammern aufgeteilt ist, wobei auf das durch die einzelnen Kammern hindurchfließende Wasser in diesen unterschiedliche Unterdrücke ausgeübt werden, und daß die einzelnen Kammern an die unterschiedlichen Vakuumgrade erzeugende,. Vorrichtungen angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kammern innerhalb der Vorrichtung zur Entfernung von Kühlmittel (26) mittels einer einen getrennten Wasserfluß des Salzwassers und des erzeugten Erischwassers ermöglichende Trennwand aufweist, wobei diese durch die gesamte Vorrichtung hindurchgeführte Trennwand eine Zwischenverbindung.für den von dem jeweiligen Wasser abgegebenen Sefrler»itteldampf ermöglicht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß di« in form eines Behälters ausgebildet« Vorrichtung zur

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iintfernung von Kühlmittel (26) aus einem in einen oberen, einen zentralen und einen unteren Raum bzw» Räume unterteilten Turm darstellt, wobei die Teilungswände zwischen den einzelnen Räumen abschirmende Vorrichtungen einschließen, welche nur das Hindurchfließen des Wassers, nicht aber den Durchgang von Dampf ermöglichen.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kammern mit einer Bettung von Pilterpackungen versehen ist, und daß das mit Kühlmittel beaufschlagte SaIz- und Frischwasser zu entsprechenden Sprühvorrichtungen,die in den obersten Kammern über den Bettungen angeordnet sind, lieferbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbettungen bzw, PiIterpackungen "Pail"-Ringe sind.

6. Vorrichtung nach Anspnch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Unterdrücke jeweils an der Unterseite der PiIterbettung angesetzt sind, wobei sich das niedrigste Vakuum in der oberen Kammer und das höchste Vakuum in der unteren Kammer befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsvorrichtung aus einer das Herabfließen

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des Wassers aus den oberen in die unteren Räume ermöglichenden flüssigen Abdichtung besteht, und daß die Abdichtungevorrichtungen das erneute Verteilen des Wassers über die Filterbettung des jeweiligen unteren Raumes ermöglichende Hilfsmittel aufweist.

8. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, das mit den verschiedenen Unterdrücken vorbehandelte Wasser in Verbindung mit einem Luftstrom bringende Kammer vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kammer aus einem turmartigen Behälter besteht, welcher eine Wassersprühvorrichtung, eine Filterpackung and eine mit einem Ventilator versehene Verteilervorrichtung aufweist.

10. Verfahren zur Entfernung kleiner Kengen von Gefriermittel aus Wasser mittels der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mehreren unterschiedlichen Unterdrücken ausgesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit einem Luftstrom in Verbindung gebracht wird.

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12. Verfahre α nach. Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Salzwasser wie auch in dem Frischwasser enthaltenen geringen Gefriermittelmengen . gleichzeitig entfernbar sind.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in den oberen !Teil der Vorrichtung zur Entfernung τοη Kühlmittel über Sprühvorrichtungen eingebrachte und von dem Kühlmittel zu befreiende Wasser durch Anlegen verschiedener Unterdrücke jeweils an der Unterseite einer Kammer durch verschiedene Pilterpackungen hindurchgesaugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 und 13» dadurch gekennzeich net, daß das Kühlmittel Butan ist.

Patentanwälte

Seiler u. Pfenning

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