UA53239A - method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same - Google Patents

method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same Download PDF

Info

Publication number
UA53239A
UA53239A UA2002042927A UA200242927A UA53239A UA 53239 A UA53239 A UA 53239A UA 2002042927 A UA2002042927 A UA 2002042927A UA 200242927 A UA200242927 A UA 200242927A UA 53239 A UA53239 A UA 53239A
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
ice
stage
concentration
solution
desalination
Prior art date
Application number
UA2002042927A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Леонард Федорович Смірнов
Леонард Федорович Смирнов
Original Assignee
Леонард Федорович Смірнов
Леонард Федорович Смирнов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонард Федорович Смірнов, Леонард Федорович Смирнов filed Critical Леонард Федорович Смірнов
Priority to UA2002042927A priority Critical patent/UA53239A/en
Publication of UA53239A publication Critical patent/UA53239A/en

Links

Landscapes

  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

The invention relates to freezing-out method for desalination of salt waters and purification of any polluted aqueous solutions for obtaining melt potable water, and also for concentration of aqueous solutions, e.g. edible liquids-frit juices, process solutions of chemical, food, pharmaceutical industries for the purpose of obtaining concentrates of any degree of concentration. A method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out comprises multi-stage freezing out ice from aqueous desalinated solution by means of boiling refrigerating fluid. The method comprises also separated recirculation processes for generation of ice and growth of ice crystals in any degree in successive dehydration of solution with increasing concentration thereof, separation and washing ice from concentrated brine and melting ice. Multi-stage freezing-out desalter-concentrator contains stages, every of which consists of evaporator-ice generator and separate capacities-crystallizers under it, screw disposed between evaporators-ice generators and capacities-crystallizers, recirculation pumps, separation washing out, right angle in the plan column and refrigeration unit consisting of compressor, condenser, additional condenser, evaporators disposed in inter-tube spaces of ice generators, receivers and throttle valves. The invention provides a versatility of work with any initial aqueous raw material, any degree of dehydration, with obtaining any concentrates, which substantially extends the field of use.

Description

Опис винаходу о«Винахід відноситься до виморажуючого способу опріснення солених вод і очистки будь-яких 2 забруднених водних розчинів - для отримання очищеної талої полегшеної питної води, а також концентрирування водних розчинів, наприклад харчових рідин - фруктових соків, цукрових розчинів, розсолів, технологічних розчинів хімічної, харчової, фармацевтичної промисловості з метою отримання концентратів будь-якого ступеня концентрації вплоть до євтектичної, при якої можуть бути отримані і кристали другої твердої фази - солей, цукру та інш. Виморажуючий метод опріснення і концентрирування водних розчинів 10 складається із 3-х принципиво необхідних операцій: 1. виморажування льоду із соленого, харчового або любого іншого водного розчину; 2. сепарації кристалів льоду від концентрату і промивка цього льоду від покриваючих кристаліки льоду концентратної плівки; 3. плавлення льоду. т В результаті здійснення вказаних процесів одержується 2 продукта - чиста тала вода питного стандарту і концентрат, концентрація котрого залежить від степеня обезвожування вихідного водного розчину. В залежності від виду кінцевого продукту одна і та ж установка називається опріснювачем або концентратором.Description of the invention o"The invention relates to a freezing method of desalination of salt water and purification of any 2 contaminated aqueous solutions - to obtain purified melt lightened drinking water, as well as concentration of aqueous solutions, for example food liquids - fruit juices, sugar solutions, brines, technological solutions chemical, food, pharmaceutical industry in order to obtain concentrates of any degree of concentration up to the eutectic, in which crystals of the second solid phase - salts, sugar, etc. can be obtained. Freezing method of desalination and concentration of aqueous solutions 10 consists of 3 fundamentally necessary operations: 1. freezing of ice from salty, food or any other aqueous solution; 2. separation of ice crystals from the concentrate and washing of this ice from the ice crystals covering the concentrate film; 3. ice melting. t As a result of the specified processes, 2 products are obtained - pure melt water of drinking standard and concentrate, the concentration of which depends on the degree of dehydration of the original aqueous solution. Depending on the type of final product, the same installation is called a desalination plant or a concentrator.

Запропоновано багато способів, схем і конструкцій виморажуючих опреснювачів-концентраторов (ВОК).Many methods, schemes and designs of freezing desalination concentrators (VOK) have been proposed.

Виморажування льоду із водного розчину (плавлення льду) здійснюють: 20 1. неконтактно, тобто теплоту льодоутворення (плавлення) відводять (підводять) через теплопередаючу поверхню; 2. контактно, тобто в виморажуючем розчині (на льоду) кипить (конденсується) рідкий хладоагент (пар хладоагенту).Freezing of ice from an aqueous solution (melting of ice) is carried out: 20 1. non-contact, that is, the heat of ice formation (melting) is removed (fed) through a heat-transfer surface; 2. contact, i.e. liquid refrigerant (refrigerant vapor) boils (condenses) in the antifreeze solution (on ice).

Сепарацію і промивку льоду від концентрату здійснюють в сгидроциклонах, центріфугах, 25 сепараційно-промивочних колонах. «Separation and washing of ice from the concentrate is carried out in hydrocyclones, centrifuges, 25 separation and washing columns. "

Найбільш повно рівень техники концентрування харчових рідин (фруктових соків) описан у книзі - Л. Пап.The most complete level of the technique of concentrating food liquids (fruit juices) is described in the book - L. Pap.

Концентрирование вьімораживанием, Москва, Изд-во "Легкая и пищевая промьішленность", 1982г. На с.50-52 цієї книги описан багатоступеневий спосіб, застосовуємий у Німеччині, для різних харчових рідин. Суспензія кристалів льоду і концентрату у кожній із 3-х ступенів утворюється у 2 зтапи. Зародиші кристалів льоду б 30 утворюються в попередньому кристалізаторі, що охолоджується до температури мінус 10"С, і обладнаний со скребковим ножом. Потім ця суспензія подається у другий кристалізатор, що охолоджується до температури -30 - -507С, де утворюються великі кристали льоду. Для сепарації суспензії і промивки льоду пристосовується сч центріфуга бесперервної дії. Для запобігання окислення соку пристосовується інертний газ. соConcentration by freezing, Moscow, Light and Food Industry Publishing House, 1982. Pages 50-52 of this book describe a multi-step method used in Germany for various food liquids. A suspension of ice crystals and concentrate in each of the 3 stages is formed in 2 melts. The nuclei of ice crystals b 30 are formed in the previous crystallizer, which is cooled to a temperature of minus 10"С, and equipped with a scraper knife. Then this suspension is fed into the second crystallizer, which is cooled to a temperature of -30 - -507С, where large ice crystals are formed. For for suspension separation and ice washing, a continuously acting centrifuge is used. Inert gas is used to prevent the juice from oxidizing.

Після другого кристалізатору суспензія поділяється в центріфугі. Відділений концентрат подається в другий 35 ступінь (обладнання її аналогічно обладнанню 1-ого ступіня аналогічні і процеси, відміна - збільшується й концентрація концентрату), а потім в таку ж третю ступінь, після котроупконцентрат відводиться як продукт.After the second crystallizer, the suspension is separated in a centrifuge. The separated concentrate is fed to the second stage 35 (its equipment is similar to the equipment of the 1st stage, and the processes are similar, withdrawal - the concentration of the concentrate also increases), and then to the same third stage, after which the concentrate is removed as a product.

Лід після усіх 3-х ступеней змішується і плавиться у плавильнику.The ice after all 3 stages is mixed and melted in the melter.

Недоліки цього способу і схеми наступні; « дю 1.Низькі температури льодоутворення приводять к збільшеним витратам електроенергії; з 2.Необхідність мати ненадійний механізм соскребування льоду в кристалізаторах;. с З.Сепарація і промивка льоду від коцентрату виробляється у кожній ступені, що приводить у 2-оі і особливо :з» 3З-оі ступенях до недоотмивці льоду з огляду високих концентрацій вихідного концентрату перед операцієй промивки і зайвим утратам сухих речовин.The disadvantages of this method and scheme are as follows; 1. Low temperatures of ice formation lead to increased electricity consumption; with 2. The need to have an unreliable mechanism for scraping ice in crystallizers;. 3. Separation and washing of ice from the co-concentrate is carried out in each stage, which leads in the 2nd and especially in the 3rd and 3rd stages to insufficient washing of the ice due to the high concentrations of the original concentrate before the washing operation and excessive losses of dry substances.

Відомий багатоступеневий виморажуючий спосіб концентрування водних розчинів і установка для нього сл 15 здійснення (див. О.5. Раїепі Мо4666484, Мау 19,1987, Мийізіаде їтееле сопсепігайпоу ргосезз апа аррагайиз). В цьому способі - прототипі вихідний водний розчин виморажується в 3-х ступенях, в котрих здійснюються процеси (95) генерування льоду (в кожухотрубчатих вертикальних іспарителях - льодогенераторах І-ЛГ) і росту кристалів т льоду (в місткостях-кристалізаторах Кр). В межтрубної просторині другого І-ЛГ 5» і третього І-ЛГ3 кипить хладоагент, відводя теплоту льодоутворення, а в трубках за допомогою рециркуляційних насосів циркулює (95) 50 водний розчин, в котром генеруються зародиші льоду, котрі потім, попадая у другий кристалізатор Кр» і третій с Крз, зростають до розмірів 100-200тКт. Між другими І-ЛГ» і Кро та третьїімі І-ЛГз3 і Круз розташован шнек, дно корпусу котрого перфорировано отворами. Льодорозсольна суспензія із | рубок І-ЛГ» і І-ЛГ3 тече на вітки шнеку і далі через його дону перфорацію попадає в Кро и Крз, при цьому крупні кристали льоду не проходять через перфорацію шнеку і переміщаються в перший кристалізатор (у цього Кр. нема сопутствуючого І-ЛГз), відкіля після кристалізації і отбору нових кристалів льоду другим шнеком виводяться з установки. Вихідний водний в» розчин (наприклад фруктовий сік) вводиться в перший кристалізатор Кр, змішуясь з льодом з третього І-ЛГ з і другого І-ЛГ». Кінцевий концентрат в якости продукту відбирається з третього Кр з. Від першого Крі по напряму ко другому І-ЛГо-Кро і третьому тандемів І-ЛГ3-Крз концентрація концентруємого розчину і пропорційно його во в'язкість збільшуються.A multi-stage freezing method for concentrating aqueous solutions and the installation for it is known (see O.5. Raiepi Mo4666484, Mau 19, 1987, Miyiziade yteele sopsepigaipou rgosez apa arragayiz). In this method - a prototype, the initial aqueous solution is frozen in 3 stages, in which the processes (95) of ice generation (in shell-and-tube vertical evaporators - ice generators I-LH) and growth of ice crystals (in crystallizing tanks Kr) are carried out. In the intertube space of the second I-LH 5" and the third I-LH3, the refrigerant boils, removing the heat of ice formation, and in the tubes with the help of recirculation pumps, an aqueous solution (95) 50 is circulated, in which ice nuclei are generated, which then, falling into the second crystallizer Kr » and the third from Krz, grow to the size of 100-200 tKt. Between the second I-LH" and Cro and the third I-LHz3 and Cruise there is an auger, the bottom of the body of which is perforated with holes. Ice-brine suspension with | cutting I-LH" and I-LH3 flows on the branches of the auger and further through its bottom perforation enters the Kro and Krz, while large ice crystals do not pass through the perforation of the auger and move into the first crystallizer (this Kr. does not have an accompanying I-LHz ), since after crystallization and selection of new ice crystals, they are removed from the installation by the second auger. The initial aqueous solution (for example, fruit juice) is introduced into the first crystallizer Kr, mixing with ice from the third I-LH z and the second I-LH". The final concentrate as a product is selected from the third Kr z. From the first Kry along the direction to the second I-LGho-Kro and the third of the I-LH3-Krz tandems, the concentration of the concentrated solution and proportionally its viscosity increase.

Недоліки цього способу і пристрою наступнінаступні: 1. Неможливо получити полегшену воду (тобто воду з зниженим утриманням важкої води Д»2О), яка має доказаний сприятливий вплив на живі біологичні об'єкти (і на людину). 2. Вивод льоду з першого кристалізатору Кр; за допомогою шнека - утрудливий, поскільки лід знаходиться у середовищі водної фази і ефекти його вспливання і ковзання у рідині перешкоджують (експериментально б5 встановлено!) його переміщенню. Турбулізація Кр. мішалками не усуває цієї труднощі тому, що в . льодяній масі при її накопиченні і при роботі мішалок утворюються канали, які заповнені розчином, в котрих і обертаються лопасті мішалок, а вкруг їх формується "стоячий" лід.The disadvantages of this method and device are as follows: 1. It is impossible to obtain lightened water (that is, water with a reduced content of heavy water D»2O), which has a proven beneficial effect on living biological objects (and on humans). 2. Removal of ice from the first Kr crystallizer; with the help of an auger - difficult, since the ice is in the environment of the water phase and the effects of its floating and sliding in the liquid prevent (experimentally established!) its movement. Turbulization of Kr. stirrers does not eliminate this difficulty because in . ice mass during its accumulation and during the operation of agitators, channels are formed, which are filled with solution, in which the agitator blades rotate, and "standing" ice forms around them.

З. Змішення вихідного розчину з льодом в першій ступені кристалізації після другої і третьої ступеней Виморажування не дозволяє повністю використувати потенціал цього приймання (для зменьшення в'язкісті розсолу поверхневої плівки, що покриває кристали льоду, і полегшення їх наступної промивки від цього розсолу). Переважно це приймання використувати не під час першого льодоутворення, як у прототипі, а вже після його здійснення. Недолік цей, не очевидний на перший погляд, з огляду ефекта рециркуляції в 1-ій ступені дуже істотний, що показує наступний приклад. Хай вихідний апельсиновий сік має концентрацію 7/0 (висловленую опосередньо як приведено в опису прототипу через одиниці в'язкісті Вгіх і в першому приближенні прямо пропорційну ій) Зо-12од. (його видаток Со-2бгаллонів/хв - будемо вказувати для облегшення експертизи значення одиниць вимірювання ті ж самі, що приведені у патенті-прототипі /див. таблицу в столбцях 5 и 6/).C. Mixing the original solution with ice in the first stage of crystallization after the second and third stages of freezing does not allow to fully use the potential of this reception (to reduce the viscosity of the brine of the surface film covering the ice crystals and facilitate their subsequent washing from this brine). It is preferable to use this reception not during the first ice formation, as in the prototype, but already after its implementation. This drawback, which is not obvious at first glance, is very significant in view of the effect of recirculation in the 1st stage, as the following example shows. Let the original orange juice have a concentration of 7/0 (expressed indirectly as given in the description of the prototype through the units of viscosity Vhih and in the first approximation directly proportional to iy) Zo-12od. (its output is So-2bgallons/min - we will indicate, to facilitate the examination, the values of the units of measurement are the same as those given in the prototype patent /see the table in columns 5 and 6/).

Після 1-ої ступені концентрація сконцентрованного сіку буде 5 --18од. і видаток його рециркуляції в 1-ої ступені дорівнює с4-74гал/хв, після 2-ої 5»-ЗОод, після 3-ої - 53-:450од. Зміщення вихідного соку з рециркулятом 7/5 1-0ї ступені дає концентрацію сумішіAfter the 1st stage, the concentration of the concentrated juice will be 5-18 units. and the cost of its recirculation in the 1st stage is equal to c4-74gal/min, after the 2nd 5»-ZOod, after the 3rd - 53-:450od. Displacement of the original juice with recirculate 7/5 of the 1st-0th stage gives the concentration of the mixture

Зсуміші(З0Зоне151)(Оо051)-(26 12474 18)(26-74)-16,440дД.Mixtures (Z0Zone151)(Oo051)-(26 12474 18)(26-74)-16,440dD.

Кристали льоду на вихіді із Круз і будуть забруднені плівкою з цього концентрату. Коли ж вихідний сік подавати на зміщення з льодом, попередньо вже віддренірованому на шнекі від концентрату, то його поверхня плівка буде мати концентрацію рівну практично 5о0-12од. Такий лід промити від концентратної плівки легше.The ice crystals at the exit from Cruz will be contaminated with a film from this concentrate. When the original juice is fed to the displacement with ice, previously already drained on the auger from the concentrate, then its surface film will have a concentration equal to almost 5o0-12od. Such ice is easier to wash off from a concentrated film.

Крім того в прототипі невелика кількість вихідного розчину змішується з великою кількістю рециркуляційного концентрату, який має понижену температуру, що практично не підвищує температуру вихідного льоду, що в свою чергу підвищує в'язкість концентратної плівки. Відмова від приймання прототипу, як це і зроблено у нашій пропозиції, і в цьому пункті зрівняння сприятливо для кращої відмивки льоду від концентрату і зменьшенню утрат сухих речовин з льодом. 4. В концентруємому розчині по ходу його руху по ступеням виморажування збільшується концентрація, тобто знижується рівноважна температура заморожування. Кипіння ж хладоагенту в ступенях « іспарителей-льодогенераторів в прототипі підтримується холодильною машиною при постійній температурі, котра для забезпечення теплопередачі повинна бути нижче самій нижчей температури заморажування, тобто такой ж, як в І-ЛГз. Це приводить до великої різниці температур між температурами заморажування розчину і Ге! зо температурою кипіння хладоагенту в 2-х перших ступенях концентрування, що приводить до незворотним загубам роботи, а, головне, к утворенню умов наморажування льоду з циркулюючого розчину на внутрішній і, поверхні трубок іспарителя. Зауважемо, що умова незабиваємості трубок льодом складається не тільки в с забезпеченні високої швидкісті циркуляції розчину в трубках, не тільки гидрофобністю внутрішній поверхні трубок, не тільки малою кількістю льоду в потоці (до 5-70), але і малою різницею температур при відводі о 3зв5 теплоти льодоутворення, яка не перевищує згідно досвідним данним З,5"С. В прототипі ця умова не ю забезпечується. А щоб приблизитесь к виконанню цієї умови в прототипі - треба поставити другу холодильну машину. 5. В прототипі не забезпечується концентрування фруктових соків їі цукрового розчину до концентрацій « порядку 6095 і температур до мінус 21 "С, при котрих густий сироп має високу в'язкість (більше 80071073 Па"с) | малу швидкість росту кристалів, а тім більш не досягається концентрація евтектики (64,995 для цукрів), при - с котрій разом з льодом кристалізується і друга тверда фаза - кристали солей, цукрів і інш., причому ці дві ц тверді фази, що знаходяться у рівновазі з своїм насиченим розчином необхідно розділити з технично ,» приємлімою швидкістю. Відомо ряд устріїв для відділення і промивки кристалів льоду від розсолу (концентрату) - центріфуги, отжимні шнеки, гідроциклони, дренажні і витиснітельні промивочні колони. Найбільшу ефективність | промислове розповсюдження має витиснітельна сепараційно-промивочна колона СПК, що робе з протитиском с (примітка: принцип дії і гідромеханіка цієї СПК описані у довіднику "Различнье области применения холода", с Москва, Агропромиздат, 1985, глава 9 "Опреснение соленой водь!", см. с.247-248).In addition, in the prototype, a small amount of the original solution is mixed with a large amount of recirculation concentrate, which has a reduced temperature, which practically does not increase the temperature of the original ice, which in turn increases the viscosity of the concentrate film. Refusal to accept the prototype, as it is done in our proposal, and in this point of equalization is favorable for better washing of ice from the concentrate and reduction of losses of dry substances with ice. 4. In the course of its movement through the degrees of freezing, the concentration increases in the concentrated solution, that is, the equilibrium temperature of freezing decreases. The boiling of the refrigerant in the stages of the evaporator-ice generators in the prototype is supported by a refrigerating machine at a constant temperature, which to ensure heat transfer must be below the lowest freezing temperature, that is, the same as in I-LHz. This leads to a large temperature difference between the freezing temperatures of the solution and Ge! with the boiling temperature of the refrigerant in the 2 first stages of concentration, which leads to irreversible losses of work, and, most importantly, to the formation of conditions for freezing of ice from the circulating solution on the inner and surface of the evaporator tubes. We note that the condition for the tubes not to be blocked by ice consists not only in ensuring high-speed circulation of the solution in the tubes, not only in the hydrophobicity of the inner surface of the tubes, not only in a small amount of ice in the flow (up to 5-70), but also in a small temperature difference at the outlet of 3zv5 heat of ice formation, which according to experimental data does not exceed 3.5"С. In the prototype, this condition is not ensured. And in order to come close to fulfilling this condition in the prototype, you need to install a second refrigerating machine. 5. The concentration of fruit juices and sugar is not ensured in the prototype solution to concentrations of the order of 6095 and temperatures down to minus 21 "С, at which the thick syrup has a high viscosity (more than 80071073 Pa"s) | a low rate of crystal growth, and moreover, the eutectic concentration (64.995 for sugars) is not reached, at - with which, together with ice, the second solid phase also crystallizes - crystals of salts, sugars, etc., and these two solid phases are in equilibrium with their saturated solution ohm must be divided with a technically acceptable speed. A number of devices are known for the separation and washing of ice crystals from brine (concentrate) - centrifuges, squeeze screws, hydrocyclones, drainage and extrusion washing columns. The greatest efficiency | the industrial spread is the push-out separation and washing column SPK, which works with back pressure c (note: the principle of action and hydromechanics of this SPK are described in the handbook "Different areas of cold application", c Moscow, Agropromizdat, 1985, chapter 9 "Saline water desalination!", see p. 247-248).

СПК буває в плані коловою і прямокутною. В середній частині колони на ії боковій поверхні ко розташовувається фільтруюча сітка, через котру фільтрується розеол, а лід при своєму руху вверх через цю сітку не пропускається. Льодорозсольна суспензія насосом подається в нижню частину колони, розеол о відводиться через фільтруючу сітку, а лід, сформувавшись в пористий поршень, рухається "насосною" силою (Че) вверх, промиваючись від поверхневої розсольної плівки, що покриває кристали льоду, противоточним рухом вниз промивочної води. В верхній частині колони відмитий лід розбивається обертаючимся ножом - скрепером або конвейерною лентою і скидується в суміжний з колоною карман, відкиля направляється гидротранспортом в плавильник льоду-конденсатор хладоагенту.SPK can be circular or rectangular in plan. In the middle part of the column, on its side surface, there is a filter mesh through which the roseol is filtered, and the ice does not pass through this mesh during its upward movement. The ice-brine suspension is supplied by the pump to the lower part of the column, the roseol is removed through the filter mesh, and the ice, having formed into a porous piston, moves upward by the "pumping" force (Che), being washed from the surface brine film covering the ice crystals by the countercurrent downward movement of washing water . In the upper part of the column, the washed ice is broken by a rotating knife - a scraper or a conveyor belt and is dumped into a pocket adjacent to the column, from where it is sent by hydraulic transport to the ice melter-condenser of the refrigerant.

Недоліки такої СПК - наявність механічного пристрою в верхній частині колони, направляючого льодяну масуThe disadvantages of this SPK are the presence of a mechanical device in the upper part of the column, directing the ice mass

Р» в плавильник льоду-конденсатор хладоагенту, і труднощі з організацією ефективного процесу транспортування і плавлення льоду - конденсації агенту в апараті.P" in the ice melter-condenser of the refrigerant, and difficulties with the organization of an efficient process of transportation and melting of the ice - condensation agent in the apparatus.

Задачею винаходу є створення способу опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим бо виморожуванням та багатоступеневого виморожуваючого опріснювача-концентратора, які дозволили би опріснення з отриманням полегшеної води і з більш глибоким витяганням опрісненої води з вихідного соленого розчину до його розділення до сухої остачі (примітка: технологія опріснення морської води і одночасово Її концентрування до 17-2090 - і до сухої остачі - в теперішній час розроблена автором для витягання метану з морських величезних покладів газогідратів метану /100 триліонів му/, захоронених на дні шельфу Чорного моря; 65 цим концентратом морської води буде виплавлюватися метан з газогідратів, а подорожна чиста тала опріснена вода використовуваться як високоякісна питна вода для арідного Криму);The task of the invention is to create a method of desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing and a multi-stage freezing desalination concentrator, which would allow desalination with obtaining light water and with deeper extraction of desalinated water from the original saline solution before its separation to dry residue (note: desalination technology of sea water and at the same time Its concentration to 17-2090 - and to the dry residue - is currently developed by the author to extract methane from the sea's huge deposits of methane gas hydrates /100 trillion mu/ buried at the bottom of the Black Sea shelf; 65 with this sea water concentrate will be smelted methane from gas hydrates, and travel-grade pure thawed desalinated water is used as high-quality drinking water for arid Crimea);

концентрування харчових рідин до більш високих концентрацій - біля 6096, перемагає заслон високої в'язкісті високонцентрованих, наприклад, сіків при низьких температурах до евтектичних концентрацій; зменшеня капитальних витрат на холодильну машину і упрощения її експлуатації.concentration of food liquids to higher concentrations - about 6096, overcomes the veil of high viscosity of highly concentrated, for example, juices at low temperatures to eutectic concentrations; reduction of capital costs for the refrigerating machine and simplification of its operation.

Поставлена задача вирішується тим що при роботі у режимі опріснення в першому ступені спочатку переводять у лід не більш 3 -595 від вихідного розчину і цей лід скидають як збагачений важкою водою, а залишаючийся вихідний розчин рівно як і вихідний розчин у випадку роботи у режимі концентрування змішують з льодом після його вихіду з першого ступеня льодогенерування і перед його поданням на сепарацію та промивку.The problem is solved by the fact that when working in the desalination mode in the first stage, no more than 3 -595 of the initial solution is first transferred to ice and this ice is dumped as enriched with heavy water, and the remaining initial solution is mixed in the same way as the initial solution in the case of operation in the concentration mode with ice after it leaves the first stage of ice generation and before it is submitted for separation and washing.

При цьому як хладоагент який відводить теплоту льодогенерування при своєму кипинні, використовують 7/0 неазеотропну сумішь хладоагентів, наприклад Ф22-Ф142в, яку вводять противотоком з ходом опріснюємого розчину у останню по ходу опріснюємого або концентруємого розчину ступінь льодогенерування і виводиму з першого по ходу опріснюємого або концентруємого розчину ступеня льодогенерування; при цьому концентрацію неазеотропної суміші хладоагентів встановлюють із розрахунку - добуток масової долі легкокиплячого компоненту (наприклад Ф22) на теплоту його пароутворення дорівнює теплоті процесу плавлення льоду.At the same time, a 7/0 non-azeotropic mixture of refrigerants, for example Ф22-Ф142в, is used as a refrigerant that removes the heat of ice generation during its boiling, which is introduced countercurrently with the flow of the desalinated solution into the last stage of the desalinated or concentrated solution in the course of the ice generation and is removed from the first in the course of the desalinated or concentrated solution concentrated solution of the degree of ice generation; at the same time, the concentration of a non-azeotropic mixture of refrigerants is determined by calculating - the product of the mass fraction of a low-boiling component (for example, F22) and the heat of its vaporization is equal to the heat of the ice melting process.

У випадку утворення в останнжступені льодогенерування і росту кристалів льоду високов'язких концентратів, а рівно і одночасово з льодом і генерування і росту другої твердої фази - наприклад, кріїсдлів солей, цукру і інш., що кристалізуються у евтектичній точці, у останньому тупені концентрат опріснюємого (концентруємого) розчину для зменшення його в'язкості виморажують у суміші з проміжним малов'язким при температурах від -102С до -302С (в'язкість не більш 1 10Па с) транспортним носієм.In the case of the formation in the last stage of ice generation and the growth of ice crystals of highly viscous concentrates, and equally and simultaneously with the ice and the generation and growth of the second solid phase - for example, crystals of salts, sugar, etc., which crystallize at the eutectic point, in the last step, the concentrate of desalinated (concentrated) solution to reduce its viscosity is frozen in a mixture with an intermediate low-viscosity transport medium at temperatures from -102C to -302C (viscosity no more than 1 10Pa s).

Як транспортний носій пристосовують незмішувані з водою рідини -наприклад, кремнійорганичну рідину (сілікон), недогріті або киплячі хладоагенти, наприклад, фреон 11, вуглекислоту та інш. або гази, наприклад азот, пари вуглекислоти, діоксіда сіри та інш., з котрими виморажуваний концентрат турбулентно реціркулірують у процесі генерування кристалів льоду (і кристалів другої твердої фази) і в процесі росту цих вищезгаданих кристалів.Liquids immiscible with water are used as a transport medium - for example, organosilicon liquid (silicone), unheated or boiling refrigerants, for example, Freon 11, carbon dioxide, etc. or gases, such as nitrogen, carbon dioxide vapors, sulfur dioxide, etc., with which the frozen concentrate is turbulently recirculated in the process of generating ice crystals (and crystals of the second solid phase) and in the growth process of these aforementioned crystals.

Запропонований спосіб здійснюється в пристрої багатступеневого виморажуючого опріснювача-концентратора, в котрому іспарителі - льодогенератори нахилені до місткостеи-кристалізаторів під « кутом 15-302; шнек з того боку, котра видає лід на сепараційно-промивочну колону, з'єднаний з вхідом змішувального бака і піднятий; шнек(ї) нахилений(и) під кутом 10-20" до горизонталі; сепараційно-промивочна колона має у своїй верхній частині з одного боку зігнутий козирьок, що утворює з верхньою кромкою колони най /-/Ф) протилежному боці рівнопрохідний з перерізом колони прохід для перевалювання льоду і його зміни со направлення руху на 180 9 в суміжну камеру, в котру вбудований зрошувальний конденсатор хладоагенту-плавильник льоду; вхіди рідкого хладоагенту в іспарителі-льодогенератори і вихіди хладоагентуз СМ них проходять послідовно через ступені опріснення і концентрування розчинів противотоком з ходом со зневоднюваного розчину.The proposed method is carried out in the device of a multi-stage freezing desalination concentrator, in which the evaporator - ice generators are inclined to the crystallisers at an angle of 15-302; the auger on the side that delivers ice to the separation and washing column is connected to the inlet of the mixing tank and raised; the screw(s) is inclined at an angle of 10-20" to the horizontal; the separation and washing column has a bent visor in its upper part on one side, which forms with the upper edge of the column on the opposite side equal passage with the cross section of the column a passage for the transfer of ice and its change with the direction of movement at 180 9 into the adjacent chamber, in which the irrigation condenser of the refrigerant-ice melter is built in; the liquid refrigerant inputs to the evaporator-ice generators and the refrigerants exits from them pass sequentially through the stages of desalination and concentration of solutions in a countercurrent flow so dehydrated solution.

Зо При цьому перша за ходом вихідного розчину у режимі опріснення місткість-кристалізатор має у тильному іт) перерізі корпусу шнека знімне вікно для вивалення і сбросу важководного льоду; крім того ця місткість-кристалізатор при роботі у режимі концентрування має регулятор рівня рідкої фази, який підтримує рівень суспензії вище рівня нижньої отвірної шнека на 1/4 його діаметра; при цьому між виходом суспензії з « місткісті-кристалізатора цього ступеня і входом у трубний простір іспарителя-льодогенератора цього ж ступеня встановлений рециркуляційний пульсаційний компресор. З с Суть винаходу показана на фіг.1 и 2. "» Фіг.1 - схема і конструктивне рішення багатоступеневого виморажуючого опріснювача-концентратора ВОК. " Фіг.2 - конструктивне рішення першої для режима опріснення і третьої для режима концентрування харчових рідин - по ходу переробляємого розчину - ступені опріснення - концентрування.At the same time, the capacity-crystallizer, which is the first in the course of the initial solution in the desalination mode, has a removable window in the back and) cross-section of the auger body for pouring out and dumping heavy water ice; in addition, this capacity-crystallizer when working in the concentration mode has a liquid phase level regulator, which maintains the suspension level above the level of the lower screw hole by 1/4 of its diameter; at the same time, a recirculation pulsation compressor is installed between the exit of the suspension from the capacity-crystallizer of this stage and the entrance to the pipe space of the evaporator-ice generator of the same stage. From c The essence of the invention is shown in Fig. 1 and 2. of the processed solution - degree of desalination - concentration.

На фіг.1 приведена схема ВОК, який складається з: 1 " системи ввода вихідного розчину - вивода продуктів опріснення-концентрування; с "- ступенів генерування льоду і росту кристалів льоду; н сепараційне - промивочної колони; їмо) « ХОЛОДИЛЬНОЇ Машини. с 50 Згідно фіг.1 система ввода вихідного розчину - вивода продуктів опріснення-концентрування складається з насосу подання вихідного розчину 4, фільтрів грубої очистки вихідного розчину 5 і тонкої очистки опрісненоїFig. 1 shows the scheme of the VOK, which consists of: 1 "system of input of the initial solution - output of desalination-concentration products; c "- stages of ice generation and growth of ice crystals; n separation - washing column; we eat) « REFRIGERATOR Machines. c 50 According to Fig. 1, the system of input of the initial solution - output of desalination-concentration products consists of a pump for supplying the initial solution 4, filters for coarse purification of the initial solution 5 and fine purification of desalinated

Ме; води 6, попереднього теплообмінника 7, джерела ультрафіолетового випромінювання 8 (бактерицидноїїлампи для обеззаражування опрісненої води). Ступенів генерування льоду і росту кристалів льоду - три (справа наліво на фіг.1 вони визначені - 1,2,3). Кожна ступень включає в себе кожухотрубчатий іспаритель хладоагенту - льдогенератор І-ЛГ і під ним місткість-кристалізатор Кр. Між І-ЛГ і Кр розташований шнек, який переміщає лід у» від усіх трьох ступеней. 1-а і 2-а ступені конструктивно однакові. З-я ступень має відміни. В режимі опріснення вихідний солений розчин "проходить" ступені в такій послідовності: 3, потім 1, потім 2.Me; water 6, preliminary heat exchanger 7, source of ultraviolet radiation 8 (bactericidal lamp for disinfection of desalinated water). There are three stages of ice generation and growth of ice crystals (from right to left in Fig. 1 they are defined as 1, 2, 3). Each stage includes a shell-and-tube evaporator of the refrigerant - the I-LH ice generator and below it a capacity-crystallizer Kr. Between I-LH and Kr there is an auger that moves the ice from all three stages. The 1st and 2nd stages are structurally the same. The 3rd degree has a declension. In the desalination mode, the initial saline solution "goes through" stages in the following sequence: 3, then 1, then 2.

В режимі концентрування вихідний харчовий розчин (наприклад виноградний сік) "проходить" ступені в такій послідовності: 1,2,3. бо В ступені 1 іспаритель-льдогенератор І-ЛГі складається з корпусу 9, 2-х трубних гратів 10 і трубок 11.In the concentration mode, the original food solution (for example, grape juice) "goes through" stages in the following sequence: 1,2,3. because in stage 1, the evaporator-ice generator I-LGi consists of a body 9, 2 tube grates 10 and tubes 11.

Місткість-кристалізатор Кр. цієї ступені включає місткість 12, мішалку 13, турбулізуючі перегородки 14 і рециркуляційний насос 15. Кр. може мати суміжні стінки з іншими аналогічними апаратами, а може мати і окремий корпус.Crystallizer capacity Kr. this stage includes capacity 12, mixer 13, turbulating partitions 14 and recirculation pump 15. Cr. may have adjacent walls with other similar devices, or may have a separate case.

Шнек 27 складається з корпусу 28, нижня частина котрого перфорирована отворами з діаметром 0,2мм, і бо власне витків шнека 29. Ліва частина витків шнека 29 - з'ємна (це власне другий шнек 29а, припіднятий правим кінцем на кут 10-20"), має стиковочний вузел 30 (шлицеве з'єднання), дозволяючий міняти стики шнеків на протилежний з правою незмінною його частиною. В режимі опріснення ліва частина шнека 29а має ліву навивку витків, що переміщує лід вліво; в режимі концентрування ліва частина шнека 29а (перевернута на 180") має праву навивку витків, що переміщує лід вправо. Лівий торец шнека 29а має вікно 31, відкрите в режимі Опріснення для вивалювання тяжководного льоду, і закрите герметичною кришкою 32 в режимі концентрування харчових рідин. Шнеки мають також редуктор 33, забезпечующий іх обертання з швидкістю 10-20об/хв, і електродвигун 34. Правий відкритий торец шнека 27 - з сторони, котра видає лід на сепараційно-промивочну колону, - з'єднаний з вхідом змішувального баку 35 і припіднят під кутом 10-20" до горизонталі. Бак 35 має мішалку 36, турбулізуючі перегородки 37 і насос 38. 70 Сепараційно - промивочна колона СПК складається з прямокутного в плані (тобто при виді зверху) корпусу 39 і розташованої на боковій поверхні СПК фільтраційних грат 40, маючих розміри отворів "в світу" 100-200мкм (через ці отвори стікає розеол /концентрат/, але затримуються кристали льоду - навіть в тому випадку, коли кристали мають і менші розміри - працює добре відомий "ефект натовпу"). В верхній своїй частині СПК має з однієї сторони зігнутий козирьок 41, утворюючий з верхней кромкой колони на її протилежній стороні 42 75 рівнопрохідній з перерізом колони проход 43 для перевалювання льоду і його зміни направлення руху на 1802 в суміжну камеру 44, в котру вбудований зрошувальний конденсатор хладоагенту-плавильник льоду 45.The auger 27 consists of a body 28, the lower part of which is perforated with holes with a diameter of 0.2 mm, and is actually the turns of the auger 29. The left part of the turns of the auger 29 is removable (it is actually the second auger 29a, the right end of which is raised to an angle of 10-20" ), has a connecting node 30 (slotted connection), which allows changing the auger joints to the opposite with the right unchanged part of it. In the desalination mode, the left part of the auger 29a has a left winding of turns, which moves the ice to the left; in the concentration mode, the left part of the auger 29a ( flipped 180") has a right-handed twist that moves the ice to the right. The left end of the auger 29a has a window 31, which is opened in the Desalination mode for pouring out heavy water ice, and closed with a hermetic cover 32 in the mode of concentration of food liquids. The screws also have a reducer 33, which ensures their rotation at a speed of 10-20 rpm, and an electric motor 34. The right open end of the screw 27 - from the side that delivers ice to the separation and washing column - is connected to the inlet of the mixing tank 35 and raised at an angle of 10-20" to the horizontal. The tank 35 has a stirrer 36, turbulating partitions 37 and a pump 38. 70 Separation and washing column SPK consists of a rectangular in plan (i.e. when viewed from above) body 39 and filtration grates 40 located on the side surface of the SPK , having the size of holes "in the world" of 100-200 µm (roseol /concentrate/ flows through these holes, but ice crystals are retained - even in the case when the crystals have smaller sizes - the well-known "crowd effect" works). part of the SPK has a bent visor 41 on one side, forming from the upper edge of the column on its opposite side 42 75 a passage 43 parallel to the section of the column for rolling ice and changing its direction of movement to 1802 in the adjacent chamber era 44, in which the irrigation condenser of the refrigerant-ice melter 45 is built-in.

Холодильна машина (ХМ) складається з одноступеневого компресора 46, конденсатору хладоагента - плавильнику льоду 45, повітряного додаткового конденсатору 47, теплообмінника 48, ресиверів рідкого хладоагенту 49 і 50 і дроселюючих вентилів 51 і 52. ХМ скомутована так, що при відкритих усіх вентилях, 2о визначених літерою О, установка працює в режимі опріснення, а при відкритих усіх вентилях, визначених літерою К, працює в режимі концентрування. Електромагнітни вентилі О і К переключаються усі одночасно (команда "усі вдруг").The refrigerating machine (HM) consists of a single-stage compressor 46, a refrigerant condenser - an ice melter 45, an additional air condenser 47, a heat exchanger 48, liquid refrigerant receivers 49 and 50 and throttling valves 51 and 52. The HM is switched so that when all valves are open, 2o identified by the letter O, the installation works in the desalination mode, and when all the valves identified by the letter K are open, it works in the concentration mode. Solenoid valves O and K are all switched simultaneously ("all at once" command).

Згідно фіг.2 ступень З має іспаритель-льодогенератор І-ЛГ3 З, місткість-кристалізатор Кру 54, насоси 20 і 21, мішалку 55, регулятор рівня рідкої фази 57, пульсаційний компресор 58. Іспаритель - льодогенератор І-ЛГ з ор; нахилений к місткості-кристалізатору Крз під кутом 15-30" (ця ж особливість конструкції є і в ступенях 1 і 2; це передбачено для того, щоб в випадку помилки персоналу - збільшенню різниці температур при теплопередачі « в І-ЛГ більш 3,5"7С і можливому при такої помилки відкладенню льоду на внутрішній поверхні трубок іспарителя - можно було б, зупинив роботу ступені (на 3-5хв) і нагрів міжтрубну просторинь горячим хладоагентом після нагнетания компресору, дати можливість трубному льоду швидко /1-2хв/ зсунутись на витки шнека). (о)According to Fig. 2, stage C has an evaporator-ice generator I-LH3 Z, a capacity-crystallizer Kru 54, pumps 20 and 21, a stirrer 55, a liquid phase level regulator 57, a pulsation compressor 58. The evaporator is an ice generator I-LH with or; inclined to the capacity-crystallizer Krz at an angle of 15-30" (the same feature of the design is also in stages 1 and 2; this is provided so that in the event of a staff error - an increase in the temperature difference during heat transfer " in I-LH more than 3.5 "7C and the possible ice deposition on the inner surface of the evaporator tubes with such an error - it would be possible, by stopping the operation of the stage (for 3-5 minutes) and heating the inter-tube space with hot refrigerant after pumping the compressor, to allow the tube ice to quickly (1-2 minutes) move to turns of the screw). (at)

В схемі ступені З передбачено також сепаратор транспортного носія 70 з лініямі вороття носія 71 і вивода со продуктового концентрату 72. Конструкція сепаратору 70 і принцип його дії можуть бути різними і на схемі не деталізовані. Він може бути: с - просто відстойник - коли щільністі рідкого носія і продуктового концентрату відмінні на великість не со менш 10Окг/м2;In the scheme of step C, there is also a transport medium separator 70 with medium return lines 71 and a product concentrate outlet 72. The design of the separator 70 and the principle of its operation can be different and are not detailed in the diagram. It can be: c - simply a settling tank - when the densities of the liquid carrier and the product concentrate differ by an order of not less than 10Okg/m2;

Зо н- він може бути у вигляді іспарителя з теплообмінником, коли носій - це легкокипляча рідина, наприклад оFrom n - it can be in the form of an evaporator with a heat exchanger, when the carrier is a low-boiling liquid, for example

Ф-11, СО» або 50»; "- він може бути і у вигляді дегазаційної колони, в котрій з концентрату мембраний компресор відбирає розчиненний носій -газ; « "- в випадку, якщо в ступені З процеси кристалізації проводяться в евтектичній точці, коли разом з кристалами льоду утворюються більш тяжкі кристали цукрів, то сепаратор 70 може бути виконаний у вигляді З с шнека, котрий ці кристали цукрів буде віджимати від насиченого розчину, висушивати досуха і видавати у "» вигляді сухого розчиненого порошку (автор по такому устрію має ас. СССР Мо1576125, патенти України Мо13808 " и Мо23240). Теплофизичні властивості деяких опріснюємих і концентруємих розчинів і транспортних носіїв, використовуємих в теперішньому винаході в ступені З с ці 9 кПа 95 кг/м З Пас ю бу 20 вто валоF-11, CO" or 50"; "- it can also be in the form of a degassing column, in which a membrane compressor selects a dissolved carrier - gas from the concentrate; " "- in the event that in stage C the crystallization processes are carried out at the eutectic point, when heavier sugar crystals are formed together with ice crystals , then the separator 70 can be made in the form of an auger, which will squeeze these sugar crystals from a saturated solution, dry them to dryness and give them out in the form of a dry, dissolved powder (the author of such a device has USSR patents Mo1576125, Ukrainian patents Mo13808 and Mo23240). Thermophysical properties of some desalination and concentrating solutions and transport media used in the present invention at the level of Z s si 9 kPa 95 kg/m Z Pas yu bu 20 vto valo

Ф 0000000 таз 5000000 лввоз зв тю зм воозФ 0000000 basin 5000000 levvoz z tyu zm vooz

С ваит;о0лобвя 00000300 бл ововтоя » Ин сх НН ЕЕ Кт яенах000ловмя 00000300 зво и бводоя, во вилов, 05000000 бовортвтоя ватні о здюєеввох 00015000 160 од, п-ва т олвоз бо В режимі опріснення ВОК працює наступним чином. Вихідний солений розчин насосом 4 подається в фільтр грубої очистки 5, в котром розчин очищується від грубих взвесей розміром до 5мкм. Потім розчин охолоджується в попередньому теплообміннику 7 до 3-57С і направляється по трубопроводу 69 в місткість -кристалізатор 54 (Кра). Із Круз розчин вибирається насосом 21 і по лініям 22 і 25 подається в трубну просторинь іспарителя-льдогенератору ступені З (І-ЛГ 3). Під час руху по трубкам вниз розчин охолоджується за рахунок холоду (теплоти пароутворення) киплячего в межтрубної просторині хладоагенту, частково виморажується і разом з кристалами льоду стікає з нижчей частини І-ЛГ3 на витки шнеку 29а і потім через його донну перфорацію корпусу 28 в Круз. Роботой холодильної машини (тобто виратой хладоагенту, що подається в І-ЛГз) холодопродукційність І-ЛГ3 створюють таку, щоб при роботі в режимі опріснення в першой ступені 7/0 Виморажувалось по масі не більш 3-595 від вихідного розчину.S vait;o0lobvya 00000300 bl ovovtoya » In skh NN EE Kt yaanach00lovmya 00000300 zvo i bvodoya, vo vilov, 05000000 bovortvtoya watni o zduyeevvoh 00015000 od, p-va t olvoz bo In the desalination mode, the VOK works as follows. The initial saline solution is fed by the pump 4 to the coarse filter 5, in which the solution is cleaned of coarse suspensions up to 5 μm in size. Then the solution is cooled in the previous heat exchanger 7 to 3-57C and sent through the pipeline 69 to the capacity of the crystallizer 54 (Kra). From Kruz, the solution is selected by pump 21 and is fed through lines 22 and 25 into the pipe space of the evaporator-ice generator of stage Z (I-LH 3). During the movement down the tubes, the solution is cooled due to the cold (heat of vaporization) of the refrigerant boiling in the intertube space, partially freezes and, together with the ice crystals, flows from the lower part of I-LH3 onto the turns of the auger 29a and then through its bottom perforation of the housing 28 into the Cruise. By the operation of the refrigerating machine (that is, by the refrigerant supplied to the I-LHz), the cooling capacity of the I-LH3 is created such that when operating in the desalination mode in the first stage of 7/0, no more than 3-595% of the initial solution was frozen by mass.

Цей лід збагачений тяжкою водою Д 20. Збагачення засновано на ефекті збільшеної температури льодоутворення тяжкої води (ї3,8"С) - термодинамичному факторі. Цей фактор (необхідний, але не достатній) повинен бути зміцнений кінетичним фактором - перемішуванням розчину в процесі його льодоутворення, щоб перешкодити при утворенні льоду ДьО зменшенню концентрації тяжководних молекул у поверхні 7/5 льодоутворення з огляду зменшеної їх рухливисті (в 10 разів) у порівнянні з молекулами легководними, тобто нг.This ice is enriched with heavy water D 20. Enrichment is based on the effect of the increased temperature of ice formation of heavy water (3.8"С) - a thermodynamic factor. This factor (necessary, but not sufficient) must be strengthened by a kinetic factor - mixing of the solution in the process of its ice formation, in order to prevent, during the formation of DzhO ice, a decrease in the concentration of heavy water molecules in the surface 7/5 of ice formation due to their reduced mobility (by 10 times) in comparison with light water molecules, i.e. ng.

При попаданні в полость шнеку лід затримується перфорацією корпусу шнека і його витками 29а пересувається ліворуч по напряму до вікна 31 (кришка 32 в цьому режимі отодвинута від вікна 31), перевалюється через вікно 31 в воронку і разом з транспортною водою (перелив її через вікно З1) по лінії 23 го за допомогою насосу 20 скидається в канализацію. Скидання "першого льоду" (його утворення в обсязі потоку і не затримання на стінках трубок дуже залежить від інтенсивності турбулізації потоку у стінок трубок І-ЛГ з) забезпечує полегшення опрісненої талої води (тобто зменшення утримання дейтерія в опрісненої води на 102590 в порівнянні з тієї кількості, яка звичайно знаходиться в природній воді, в котрій його утримання складає 0,035--0,0490 мольних).When the ice enters the auger cavity, it is retained by the perforation of the auger body and by its turns 29a moves to the left in the direction of the window 31 (the cover 32 in this mode is moved away from the window 31), overflows through the window 31 into the funnel and together with the transport water (it overflows through the window C1 ) along line 23 is discharged into the sewer using pump 20. Dumping of the "first ice" (its formation in the volume of the flow and not being retained on the walls of the tubes depends very much on the intensity of the turbulence of the flow at the walls of the I-LH tubes) provides relief of desalinated melt water (i.e., a decrease in the deuterium content in desalinated water by 102590 compared to that the amount that is usually found in natural water, in which its content is 0.035-0.0490 moles).

Діапазон 35905 скидуваємого льоду обгрунтовується так: при перевищуванні 595 занадто збільшується загуба « роботи на виморажування "не продукта"; при зменшенні нижче 395 важко регулювання цього малого потоку і, крім того, є можливисть не досягнути мети цієї операції - полегшення ще невимороженого розчину, що залишається.The 35905 range of dumped ice is justified as follows: if it exceeds 595, the loss of "work for freezing "non-product" increases too much; when decreasing below 395, it is difficult to regulate this small flow and, in addition, there is a possibility of not achieving the goal of this operation - the relief of the still unfrozen solution that remains.

Невиморожений в ступені З вихідний розчин (у вигляді рециркулята після насосу 21) по лінії 26 направляють в змішувальний бак 35, в якому він змішується з льодом, пересуваємим праворуч в цей бак шнеком 27 (більш (є) певно - його витками 29). Турбулизація в баку 35 льодорозсольної суспензії забезпечує її вибір разом з льодом со насосом 38 і подання її по лінії 74 в нижню частину сепараційно-промивочної колони СПК. В цьому апараті суспензія рухається верх. Розеол фільтрується через фільтраційні грати 40 і по лінії 75 повертається на с зрошування верхньої частини льоду, пересуваємим шнеком 27 праворуч між ступеню 1 і баком 35. Цей розеол, со що має меньшу концентрацію у порівнянні з розсольною плівкою на льоду, попередньо промиває цей лід перед його вступом в бак 35 і потім стікає по нахилу ліворуч (10-207 нахилу достатньо для стоку рідини ліворуч, Іс) нахил з кутом більш 207 робити нерационально з огляду збільшення вертикального габариту 1-оїі ступені) вниз через перфорацію дна корпусу шнека в місткість-кристалізатор 1-ої ступені Кр.The unfrozen source solution (in the form of recirculate after pump 21) is sent along line 26 to the mixing tank 35, where it is mixed with ice moved to the right into this tank by the auger 27 (more likely - its turns 29). Turbulization in the tank 35 of the ice-brine suspension ensures its selection together with the ice with the pump 38 and its delivery along the line 74 to the lower part of the separation and washing column SPK. In this device, the suspension moves upwards. The roseol is filtered through the filter grates 40 and along the line 75 is returned to the irrigation of the upper part of the ice by the movable auger 27 on the right between the stage 1 and the tank 35. This roseol, having a lower concentration compared to the brine film on the ice, pre-washes this ice before its entry into the tank 35 and then flows down the slope to the left (a 10-207 slope is enough for the flow of liquid to the left, Is) a slope with an angle of more than 207 is irrational in view of the increase in the vertical dimensions of the 1st degree) down through the perforation of the bottom of the auger housing into the capacity crystallizer of the 1st degree Kr.

Колоборот розсолу - бак З5, лінія 74, нижня частина СПК, грати 40, лінія 75, права частина шнеку між І-ЛГ. і « баком 35 - попередньо сприятствує далі ефектівній роботі СПК, а саме: «- підвищує температуру льоду, що запобігає його змерзанню внизу СПК; т с н« зменьшує концентрацію розсольної плівки, що покриває кристали льоду; ч» - зменьшує в'язкість розсолу, що покращує фильтрацію розсолу внизу СПК -спочатку через масу льоду, а " потім і через ячейки фільтраційних грат.Brine circulation - tank Z5, line 74, the lower part of the SPK, grid 40, line 75, the right part of the auger between I-LH. and "tank 35 - preliminarily promotes the effective operation of the SPK, namely: "- increases the temperature of the ice, which prevents it from freezing at the bottom of the SPK; ts n« reduces the concentration of the brine film covering the ice crystals; h" - reduces the viscosity of the brine, which improves the filtration of the brine at the bottom of the SPK - first through the mass of ice, and " then through the cells of the filtration grates.

З дна Кр; насос 15 відбирає розеол і направляє його більшу частину по лінії 17 в трубну просторинь І-ЛГ 4.From the bottom of Cr; pump 15 selects roseol and directs most of it along line 17 into the pipe space of I-LH 4.

При циркуляції розсолу по трубкам небхідно витримувати умови його незамерзання і затикання трубок льдом, о що забезпечується високою швидкістю потоку, малою різницьою температур між температурою замерзання о розчину при данної концентрації і температурою кипіння хладоагенту в межтрубної просторині. В трубках І-ЛГ 4 генеруються зародиші льоду, їх розміри по причині вьюокої швидкісті потоку (м/с) - невелики (1 -1Омкм). Такі ко мікророзміри льоду забезпечують їх проход через льодяну масу, транспортуємую шнеком зліва направо, а також со 20 через перфорацію дна шнеку в місткість-кристалізатор Крз. Обсяг Кр розраховується на час пребування розсолу в ньому порядка 5 -8мін, що забезпечує вирост кристалів льоду при турбулизації суспензії мішалкою 13 до с розмірів 150-25О0мкм. При рециркуляції разсолу по кільцу (насос 15, лінія 17, трубки І-ЛГ їі, шнек з льодом) льодяна маса в полості шнека как класификатор пропускає дрібні кристали-зародиші і затримує відносно великі кристали льоду, формуючи з них сніжну масу, підвержену транспортировці. 29 В І-ЛГ. концентрація розсолу по солям збільшується до оптимальної; звичайно в цієй ступені виморажується в. біля 8095 льоду. Меньшу частину рециркуляту насос 15 направляє по трубі 18 во 2-у ступень виморажування - спочатку на поверхню льоду, пересуваємого шнеком між І-ЛГ» і І-ЛГ- з метою його часткової промивки, а потім і в Кр».During the circulation of the brine through the tubes, it is necessary to withstand the conditions of its non-freezing and clogging of the tubes with ice, which is ensured by a high flow rate, a small temperature difference between the freezing temperature of the solution at a given concentration and the boiling temperature of the refrigerant in the intertube space. In the tubes of I-LH 4, ice nuclei are generated, their sizes are small (1-1Ωm) due to the velocity of the flow (m/s). Such small ice sizes ensure their passage through the ice mass transported by the auger from left to right, as well as through the perforation of the bottom of the auger into the Krz crystallizer capacity. The volume of Kr is calculated for the time the brine stays in it for about 5-8 minutes, which ensures the growth of ice crystals when the suspension is turbulated with a stirrer 13 to 150-25O0μm in size. When the brine is recirculated along the ring (pump 15, line 17, tubes I-LH iii, auger with ice), the ice mass in the cavity of the auger as a classifier passes small seed crystals and retains relatively large ice crystals, forming a snow mass subjected to transportation from them. 29 V I-LH. the concentration of brine by salts increases to the optimum; of course, to this extent, it freezes in. near 8095 ice. The pump 15 directs a smaller part of the recirculated water through the pipe 18 to the 2nd stage of freezing - first to the surface of the ice moved by the auger between I-LH" and I-LH- for the purpose of its partial washing, and then to Kr".

Процеси в ступені 2 аналогичні процесам в ступені 1 (при цьому труба 21 перекрита запорним вентилем - не 60 показаний). Концентрація розсолу збільшується до кінцевої, при котрій він виводится із Кро за допомогою насосу 19 по трубопроводу 71 і через теплообмінник 7.The processes in stage 2 are similar to the processes in stage 1 (at the same time, the pipe 21 is blocked by a shut-off valve - not 60 is shown). The concentration of the brine increases to the final one, at which it is removed from the Kro using the pump 19 through the pipeline 71 and through the heat exchanger 7.

Після відділення льоду від розсолу в середній частини СПК лід рухається вверх, промиваясь від поверхневої розсольної плівки противоточним опусканням промивочної води з лінії 76, котра пронизує пористий льодяний поршень і потім в районі фільтраційної грати підмішується к фільтруємому розсолу. В верхній частині СПК бо промита від розсолу льодяна маса за допомогою направляючого козирька 41 повертає свій рух на 180" і опускається в суміжну камеру 44. Переріз 43, рівнопрохідний з перерізом СПК, не пресує сніжну масу і не зменшує її пористость і проникливість, що не погіршує процес промивки. В суміжній камері 44 льодяна маса розжижається прісною водою, подаваемою по лінії 77, і контактується з поверхнею вбудованого зрошувальногоAfter the ice is separated from the brine in the middle part of the SPK, the ice moves up, being washed from the surface brine film by the countercurrent lowering of the washing water from line 76, which penetrates the porous ice piston and then mixes with the filterable brine in the area of the filtration grate. In the upper part of the SPK, the ice mass washed from the brine with the help of the guide visor 41 turns its movement by 180" and descends into the adjacent chamber 44. Section 43, parallel to the section of the SPK, does not compress the snow mass and does not reduce its porosity and permeability, which does not impairs the washing process. In the adjacent chamber 44, the ice mass is liquefied by fresh water supplied through line 77 and contacts the surface of the built-in irrigation

Конденсатору хладоагенту-плавильнику льоду 45. В цьому апараті конденсується хладоагент, розплавлюючи лід теплом своєї конденсації. Тала вода з дна камери 44 відбирається насосом 78, частина її (більша) рециркулює по лінії 77 знову в камеру 44 - для збільшення коефіцієнту тепловіддачі з боку льодоводяної суспензії, частина по лінії 7б поступає в СПК як промивочна вода, а частина, що залишилась, по лінії 80 через теплообмінник 7, фільтр тонкої очистки 6 і обеззаражуваючий устрій 8 виводиться з ВОК як продуктова чиста /о тала полегшена обеззаражувана питна вода високої якості.Refrigerant-ice melting condenser 45. In this device, the refrigerant condenses, melting the ice with the heat of its condensation. Thawed water from the bottom of the chamber 44 is taken by the pump 78, a part of it (larger) is recirculated along the line 77 back into the chamber 44 - to increase the heat transfer coefficient from the side of the ice-water suspension, part of it enters the SPK through the line 7b as washing water, and the remaining part along line 80, through the heat exchanger 7, the fine filter 6, and the disinfection device 8, it is discharged from the VOK as product clean/thawed lightened disinfected drinking water of high quality.

Холодильна машина в режимі опріснення працює наступним чином. Компресор 46 стискає неазеотропну сумішь хладоагентів (нагадуємо: сумішь називається неазеотропною, коли її рівноважні склади рідкої і газової фаз розрізняються; в диаграмі температура - склад при постійному тиску така сумішь зображується "рибкою", в котрій верхня крива, яка показує склад газової фази, не перетиняється з нижчею кривою, що показує склад /5 рідкої рівноважної фази; характерна особливість такої суміші - при постійних тисках вона кипіть і конденсується при перемінних температурах (при кипінні спочатку переважно википає при найнизчей температурі легкокиплячий (нижчекиплячий) компонент, тобто той компонент /в нашому випадку - Ф22/, котрий має при однаковому тиску з другим компонентом більш низьку температуру насичення, після чого начинає википати другий компонент - тяжкокиплячий /вищекиплячий, в нашому випадку - Ф142в/, причому температураThe refrigerator in desalination mode works as follows. Compressor 46 compresses a non-azeotropic mixture of refrigerants (recall: a mixture is called non-azeotropic when its equilibrium compositions of the liquid and gas phases differ; in the temperature-composition diagram at constant pressure, such a mixture is represented by a "fish", in which the upper curve, which shows the composition of the gas phase, does not intersects with the lower curve, which shows the composition /5 of the liquid equilibrium phase; a characteristic feature of such a mixture is that it boils at constant pressures and condenses at variable temperatures (during boiling, the low-boiling (low-boiling) component first boils off at the lowest temperature, that is, the component /in our case - Ф22/, which at the same pressure as the second component has a lower saturation temperature, after which the second component begins to boil out - hard-boiling /high-boiling, in our case - Ф142в/, and the temperature

Кипіння такої суміши поступово підвищується; при конденсації такої суміші спочатку конденсується практично повністю тяжкокиплячий компонент, а другий компонент буде конденсуватися при тому ж спільном тиску суміші, але при зниженрі температурі і під своїм парциальним тиском). Після компресору 46 стиснута сумішь поступає в додатковий конденсатор 47, в котрому за рахунок теплообміну з повітрям конденсується тяжкокиплячий компонент - Ф142в. Парорідинна сумішь по трубі 81, через теплообмінник 48 і по трубі 82 поступає в ресивер ов 0, в котрому рідка і газова фази розділюються. Рідка фаза - переважно тяжкокиплячий компонент (Ф142в)- дроселюється в дросельному вентилі 51 і тече на змішення з легесокиплячим компонентом (Ф22). Газова фаза з « ресивера 50 - в основному легкокиплячий компонент (Ф22) -поступає по лінії 83 в зрошувальний конденсатор 45, вбудований в камеру 44 СПК. Тут легксокиплячий компонент конденсується при теплопередачі з льодом і вже як рідина стікає в ресивер 49, відкіля він по лінії 89 і після дроселювання в дросельному вентилі 52 тече на Ге! зо Змішення з тяжкокиплячим компонентом (Ф142в). Сумішь хладоагентів в режимі опріснення проходить через іспарителі-льодогенератори противотоком опріснюємому розсолу. Це означає, що коли опріснюємий розчин і, переходить з однієї ступені льодогенерування в другу ступень в послідовності ступеней -»53-51-52-», то с неазеотропна сумішь в цьому режимі проходить назустріч (противотоком), тобто в послідовності ступеней «Й 3. 14-24. Електромагнітни клапани, визначені на фіг.1ї7 літерою ОО - усі відкриті, а клапани, о визначені літерою К - усі закриті. ююThe boiling point of such a mixture gradually increases; when condensing such a mixture, first the almost completely high-boiling component condenses, and the second component will condense at the same common pressure of the mixture, but at a lower temperature and under its own partial pressure). After the compressor 46, the compressed mixture enters the additional condenser 47, in which the high-boiling component - F142v - is condensed due to heat exchange with air. The vapor-liquid mixture flows through the pipe 81, through the heat exchanger 48 and through the pipe 82 into the receiver ov 0, in which the liquid and gas phases are separated. The liquid phase - mainly the high-boiling component (F142v) - is throttled in the throttle valve 51 and flows to mix with the low-boiling component (F22). The gas phase from the receiver 50 - mainly the low-boiling component (F22) - flows through the line 83 into the irrigation condenser 45, built into the chamber 44 of the SPK. Here, the low-boiling component condenses during heat transfer with ice and already as a liquid flows into the receiver 49, from where it flows along the line 89 and after throttling in the throttle valve 52 to Ge! z Mixture with a hard-boiling component (F142c). The mixture of refrigerants in the desalination mode passes through the evaporators-ice generators countercurrently to the desalinated brine. This means that when the desalinated solution i passes from one stage of ice generation to the second stage in the sequence of stages -"53-51-52-", then the non-azeotropic mixture in this mode passes in the opposite direction (countercurrent), i.e. in the sequence of stages "Y 3 14-24. Electromagnetic valves identified in Fig. 1-7 with the letter ОО are all open, and valves о identified with the letter K are all closed. i am

Спочатку рідка сумішь хладоагентів поступає в І-ЛГо по лінії 84 і частково википає (1-а порція - в основному википає легкокиплячий компонент) при найнизчій температурі, після чого вона у вигляді парорідиної суміші поступає в І-ЛГ- по лінії 85 і далі википає (2-а порція), потім вона у вигляді парорідиної суміші з « великим утриманням пару легкокиплячого компонента поступає по лінії 65 в І-ЛГ з, в котрому википає повністю тяжкокиплячий компонент і далі сумішь паров по лінії 66 відводиться з І-ЛГ з, проходить, нагріваясь, через - с теплообмінник 48 і лінію 88 до всасу компресору 46. а В режимі концентрування ВОК працює в основному аналогичним чином, але має і відзнаки, яки обумовлені "» особо високою в'язкістю фруктово-овочевої і іншої цукроутримуючої сировини на заключному етапі концентрування. Вихідний фруктовий сік (наприклад- яблучній сік) насосом 4 подається в фільтр 5, в котрому сік відфільтровується від часточек взвішених речовин. Потім сік охолоджується в попередньому теплообміннику 1 7 до 3-57С і направляється по трубопроводу 70 в змішувальний бак 35, в котрому він змішується з льодом, сю пересуваемим шнеком 27 праворуч з усіх ступеней льдогенерування в цей бак. Турбулизація в баке 35 льодорозсольної суспензії забезпечує її вибір разом з льодом насосом 38 і подання ії по лінії 74 в нижню іме) частину сепараційно-промивочної колони СПК. Робота СПК в режимі концентрування ничим не відрізняється від сю 50 роботи цього ж апарату в режимі опріснення, вже описаного раніше. З СПК сік фільтрується через фільтраційну грату 40 і по лінії 75 повертається на зрошування верхньої частини льоду, пересуваемим шнеком 27 праворуч іЧе) між ступеню 1 і баком З5. Цей сік, що маєть меншу концентрацію у порівнянні з концентратною плівкою на льоду, попередньо промиває цей лід перед його поступом в бак 35 і потім стікає по нахилу ліворуч і вниз через перфорацію дна корпусу шнека 27 в місткість-кристалізатор 1-ої ступені Кр/, змішуваясь в ньому з концентратом 1-оі ступені і підвищуя скачком свою концентрацію до приблизно 2595 по закону кристалізатора змішення. з» З днища Кр; концентрат 1-ої ступені відбирається насосом 15 і по лінії 17 подається в трубну просторинь 1-ої ступені іспарителя-льдогенератору І-ЛГ 5. При руху по трубкам вниз цей концентрат охолоджується за рахунок теплоти пароутворення киплячего в межтрубної просторині хладоагенту, частково виморажується і разом з кристалами льоду стікає із нижчей частини І-ЛГ- на шнек 27 і потім через його донну перфорацію 60 корпусу 28 в Крі. В місткість-кристалізатор 2-оі ступені Кро концентрат 1-оі ступені поступає по лінії 18, стікає на льодяну масу, пересуваемую витками шнеку 29 в интервал! між Кр» і Кру, промивая лід від плівки концентрату 2-оі ступені. В апаратах 2-оі ступені льодогенерування І-ЛГ 2-Кро процеси протекають аналогично процесам 1-ої ступені І-ЛГ--Кр., але при більш високої концентрації (35-г4095). Приблизно 88-9295 води з вихідного сіку витягується в ступенях 1 і 2. 65 В ступень З концентрат 2-оі ступені поступає по лінії 21, стікає на льодяну масу, пересуваемую витками шнеку 29а праворуч в интервалі між Крз і Кр», промивая лід от плівки концентрату 3-і ступені. В апаратах 3-ої ступені льодогенерування І-ЛГ 3-Крз процеси протекають аналогично процесам 2-ої ступені І-ЛГо-Кро, але при більш високої концентрації (55--7095). Концентрування провадиться хочь до параметрів евтектичної точки, котра, наприклад для розчину цукроза-декстроза -вода має концентрацію 64,9956 при температурі -177"С, а для виноградного сіку в залежності від сорту винограду - концентрацію біля 6795 при температурі біля -2170. В цієй останньої ступені витягується біля 1095 води. Концентрат сіку при такої високої концентрації і низької температурі має високу в'язкість - більш 800 10Па с, котра утруднює транспорт концентрату і всі інши процеси з ним -масопередачу, теплопередачу, турбулизацію, дифузію, зрівнення градиентів концентрацій і температур, розділення 2-х твердих фаз - кристалів льоду і цукрів, сепарацію і промивку кристалів льоду від концентрату. 70 Для уникання цієї труднощі, тобто для зменшення в'язкісті турбулізуєого і транспортуєого концентрату в тандемі І-ЛГ3--Крза в випадку утворення в останній ступені льодогенерування і росту кристалів льоду з високов'язких концентратів, а рівно і одночасно з льодом і генерування і росту другої твердої фази - наприклад, кристалів солей, цукрів і інш., яки кристалізуються в евтектичній точці, в останній ступені концентрат опрісняємого (концентруємого) розчину для зменшення його в'язкісті виморажують у суміші з 75 проміжним малов'язким при температурах від -102С до -302С (в'язкість не більш 1 10Па с) транспортним носієм.First, the liquid mixture of refrigerants enters the I-LHo along line 84 and partially boils off (the 1st portion - mainly the low-boiling component boils off) at the lowest temperature, after which it enters the I-LH- along line 85 in the form of a vapor-liquid mixture and further boils off (2nd portion), then it, in the form of a vapor-liquid mixture with a high retention of vapor of a low-boiling component, flows through line 65 into the I-LH z, in which the high-boiling component completely boils out, and then the vapor mixture is removed from the I-LH z through line 66, passes, heating up, through - c heat exchanger 48 and line 88 to the suction of the compressor 46. a In the concentration mode, the VOK works basically in a similar way, but it also has distinctions due to the "" particularly high viscosity of fruit and vegetable and other sugar-containing raw materials on the final stage of concentration. The initial fruit juice (for example, apple juice) is fed by pump 4 to filter 5, in which the juice is filtered from particles of suspended substances. Then the juice is cooled in a preliminary heat exchange ku 1 7 to 3-57С and is directed through the pipeline 70 to the mixing tank 35, in which it is mixed with ice, by this moving screw 27 to the right from all stages of ice generation into this tank. Turbulization in the tank 35 of the ice-brine suspension ensures its selection together with the ice by the pump 38 and its delivery along the line 74 to the lower part of the separation and washing column SPK. The operation of the SPK in the concentration mode does not differ in any way from the operation of the same device in the desalination mode, already described earlier. From the SPK, the juice is filtered through the filter grate 40 and along the line 75 is returned to the irrigation of the upper part of the ice, by the movable auger 27 to the right and Che) between stage 1 and tank Z5. This juice, which has a lower concentration compared to the concentrated film on the ice, pre-washes this ice before it enters the tank 35 and then flows down the slope to the left and down through the perforation of the bottom of the screw housing 27 into the capacity-crystallizer of the 1st stage Kr/, mixing in it with the concentrate of the 1st degree and suddenly increasing its concentration to approximately 2595 according to the law of the mixing crystallizer. from" From the bottom of Kr; the 1st-stage concentrate is taken by pump 15 and fed through line 17 into the tube space of the 1st stage of the evaporator-ice generator I-LH 5. When moving down the tubes, this concentrate is cooled due to the heat of vaporization of the refrigerant boiling in the intertube space, partially freezes and together with ice crystals flows from the lower part of the I-LH- to the auger 27 and then through its bottom perforation 60 of the body 28 into the Cree. In the capacity-crystallizer of the 2nd degree of Kro, the concentrate of the 1st degree enters through the line 18, flows onto the ice mass, which is moved by the turns of the screw 29 in the interval! between Kr» and Kru, washing the ice from the film of concentrate of the 2nd degree. In the devices of the 2nd stage of ice generation I-LH 2-Kro, the processes proceed similarly to the processes of the 1st stage I-LH--Kr., but at a higher concentration (35-g4095). Approximately 88-9295 of water from the initial juice is extracted in stages 1 and 2. 65 In stage C, the concentrate of the 2nd stage enters through line 21, flows onto the ice mass, which is moved by the turns of the screw 29a to the right in the interval between Krz and Kr", washing the ice from 3rd degree concentrate films. In the devices of the 3rd stage of ice generation I-LH 3-Krz, the processes proceed similarly to the processes of the 2nd stage I-LHo-Kro, but at a higher concentration (55--7095). Concentration is carried out at least to the parameters of the eutectic point, which, for example, for a solution of sucrose-dextrose - water has a concentration of 64.9956 at a temperature of -177"C, and for grape juice, depending on the grape variety, a concentration of about 6795 at a temperature of about -2170. at this last stage, about 1095 water is extracted. At such a high concentration and low temperature, the juice concentrate has a high viscosity - more than 800 10 Pa s, which complicates the transport of the concentrate and all other processes with it - mass transfer, heat transfer, turbulence, diffusion, equalization of concentration gradients and temperatures, separation of 2 solid phases - ice crystals and sugars, separation and washing of ice crystals from the concentrate. 70 To avoid this difficulty, i.e. to reduce the viscosity of the turbulized and transported concentrate in the I-LH3--Krza tandem in case of formation in the last stage of ice generation and growth of ice crystals from highly viscous concentrates, and equally and simultaneously with ice and the generation and growth of other solid phase - for example, crystals of salts, sugars, etc., which crystallize at the eutectic point, in the last step, the concentrate of the desalinated (concentrated) solution is frozen in a mixture with 75 intermediate low-viscosity at temperatures from -102С to -302С (viscosity no more than 1 10 Pa s) by means of transport.

У якості транспортного носія пристосовують незмішувані з водою рідини -наприклад, кремнійорганичну рідину (сілікон), недогріті або киплячі хладоагенти, наприклад, фреон 11, вуглекислоту та інш. або гази, наприклад азот, пари вуглекислоти, діоксіда сіри та інш., з котрими виморажуваємий концентрат турбулентно реціркулірує у процесі генерування кристалів льоду (і кристалів іншої твердої фази) і в процесі росту цих вишезгаданих кристалів. Кремнійорганичну рідину (сілікон) використують у випадку концентрування техничних розчинів (наприклад ракетного топлива - гидразина). Хладоагенти (Ф11, 134а, 142в і інш.) пристосуваєми у випадку виробництва питної води. Вуглекислоту і діоксід сіри дозволено Мінздравом використовувати у виробництві концентратів з фруктових сіків їі винопродуктів. Діоксід сіри пристосовується в технолога виноробства для запобігання процесу окислення виноградного сусла. В випадку пристосування вуглекислоти З-я ступень генерування і росту кристалів може бути і відділена від перших 2-х ступеней і не мати з ними спільного шнеку « (що може бути доцільним в окремих пристосуваннях) з огляду високого тиску вуглекислоти і малих розмірів апаратів 3-й ступені. Теперішнє заявочне рішення відноситься і к цьому частковому випадку.Liquids immiscible with water are used as a transport medium - for example, organosilicon liquid (silicone), underheated or boiling refrigerants, for example, Freon 11, carbon dioxide, etc. or gases, such as nitrogen, carbon dioxide vapors, sulfur dioxide, etc., with which the freezable concentrate turbulently recirculates in the process of generating ice crystals (and crystals of another solid phase) and in the process of growth of these aforementioned crystals. Silicon-organic liquid (silicone) is used in the case of concentration of technical solutions (for example, rocket fuel - hydrazine). Refrigerants (F11, 134a, 142c, etc.) are used in the case of drinking water production. Carbon dioxide and sulfur dioxide are allowed by the Ministry of Health to be used in the production of concentrates from fruit juices and wine products. Sulfur dioxide is used by the winemaking technologist to prevent the oxidation process of grape must. In the case of a carbon dioxide device, the 3rd stage of crystal generation and growth can be separated from the first 2 stages and not have a common auger with them (which may be appropriate in some devices) due to the high pressure of carbon dioxide and the small size of the devices 3- and degrees. The current application decision also applies to this partial case.

Обсягова доля "у транспортного носія, який циркулює разом з концентруємим розчином (концентратом сіку) в тандемі І-ЛГз-Крзу, залежить від в'язкісті дисперсної фази пд - конкретного розчину (концентрату сіка) - і б» в'язкісті суцільної фази по 7 транспортного носія - і придатна в інтервалі 50-0,6-0,8 з таким розрахунком, щоб со в'язкість суміші розчин ж- носій не пребільшувала верхнього значення її транспортабельності, рівної приблизно ЛПсуміші7 10 103Па с. Наприклад в'язкість суміші цукровий розчин (Т- -207С, концентрація - 6095, с в'язкість цієї дисперсної фази пдо800 1033Па с) ж рідкий фреон 11 (Т- -202С, в'язкість цієї суцільной і) фази по79,685 10Па с) при а-0,4 згідно формулі Бачинского рівна юю суміші" Те/Йто0)ЛИ НИ Болідид по) (0,685 10-5Д1-0,43)(1--47,5 0,4 800 10800 103--0,685 107))-1,82 103Па с.The volume fate "of the transport medium, which circulates together with the concentrated solution (juice concentrate) in the I-LHz-Krzu tandem, depends on the viscosity of the dispersed phase pd - a specific solution (juice concentrate) - and b" the viscosity of the continuous phase 7 of the transport medium - and is suitable in the range of 50-0.6-0.8 with such a calculation that the viscosity of the mixture solution and the carrier does not exaggerate the upper value of its transportability, which is approximately equal to LPmixture7 10 103 Pa s. For example, the viscosity of the mixture sugar solution (T- -207C, concentration - 6095, the viscosity of this dispersed phase is pdo800 1033Pa s) and liquid Freon 11 (T- -202C, the viscosity of this continuous phase is 79.685 10Pa s) at a- 0.4 according to Bachinsky's formula of the mixture equation "Te/Yto0)LY NI Bolidide po) (0.685 10-5Д1-0.43)(1--47.5 0.4 800 10800 103--0.685 107))-1 ,82 103Pa p.

В режимі концентрування кришка 32 прижата герметично к вікну 31, що дозволяє (див. фіг.1 і 2) за « допомогою регулятору рівня рідкої фази 57 підтримувати рівень суспензії вище рівня нижчеї образуючої витківIn the concentration mode, the lid 32 is tightly pressed against the window 31, which allows (see fig. 1 and 2) with the help of the liquid phase level regulator 57 to maintain the suspension level above the level of the lower coil former

Шнеку 29а на 1/4 його діаметру. Це приймання запобігає замазання отворов днища корпусу шнека льодом і но) с забезпечує "злив" в потоці разом з насиченим концентратом і дрібних але тяжелих, кристалів цукрів в Круз. Коли "» рівень буде менш 1/4 діаметра шнеку, то більша права сторона днища шнеку буде осушеною і замазаною " льодом; коли цей рівень буде більше 1/4 діаметра шнеку, то зменшується ефект промивки пересуваемої праворуч льодяної маси від плівки концентрату за рахунок зрошення цього льоду рідиною з лінії 21.Screw 29a on 1/4 of its diameter. This reception prevents the holes of the bottom of the auger body from being clogged with ice and also provides a "drain" in the flow along with the saturated concentrate and small but heavy sugar crystals in the Cruise. When the "» level is less than 1/4 of the diameter of the auger, the larger right side of the bottom of the auger will be drained and smeared with " ice; when this level is more than 1/4 of the diameter of the auger, the effect of washing the ice mass moving to the right from the concentrate film due to irrigation of this ice with liquid from line 21 is reduced.

За допомогою пульсаційного компресору 58 забепечується циркуляція газа-носія, турбулизуючого рідку густу і-й фазу як в трубках іспарителя-льодогенератору І-ЛГ з, так і в кристалізаторі Крз. г) З нижчей частини Кру концентрат виводиться по лині| 24 за допомогою насосу 20, відділяється від транспортного носія в сепараторі 70 і виводиться из ВОК(а) по лінії 72 в якості продукту. Рециркуляційний о концентрат повертається в Кр»з по лінії 71. г) 20 В режимі концентрування сіків рідка сумішь хладоагентів поступаєть спочатку в І-ЛГ3 по лінії 87 і частково викіпає (1-а порція - в основному викіпає легкокиплячий компонент) при наінизчей температурі, після чого вона с у вигляді паро рідкої суміші поступаєть в І-ЛГ» по лінії 67 і далі викіпає (2-а порція), потім вона у вигляді парорідкої суміші з великим утриманням пару легкокиплячого компоненту поступає по лінії 85 в І-ЛГ4, в котрому викіпає повністю тяжкокиплячий компонент і далі сумішь парів по лінії 86 відводиться з І-ЛГ 4, проходить, 22 нагріваючись, через теплообмінник 48 і лінію 88 на всас компресору 46. Неазеотропна сумішь в цьому режимі в проходить в послідовності ступеней «1-24 3.., а концентруємая харчова рідина (фруктові сіки, кроме виноградного /по цьому сіку - див.нижче/) переходить з одної ступені льодогенеруваня в другу ступень в послідовательності ступеней -»1-52- 53. ».With the help of the pulsation compressor 58, the circulation of the carrier gas, which turbulates the liquid thick phase and in the tubes of the evaporator-ice generator I-LH z and in the crystallizer Krz, is ensured. d) From the lower part of the Kru, the concentrate is removed via a line 24 with the help of the pump 20, is separated from the transport medium in the separator 70 and is removed from the VOK(a) along the line 72 as a product. The recirculating concentrate is returned to Kr»z along line 71. d) 20 In the juice concentration mode, the liquid mixture of refrigerants first enters I-LH3 along line 87 and partially boils (the 1st portion - mainly the low-boiling component boils) at the lowest temperature, after which it, in the form of a vapor-liquid mixture, enters I-LH" along line 67 and further boils off (the 2nd portion), then it, in the form of a vapor-liquid mixture with a high vapor content of a low-boiling component, enters through line 85 in I-LH4, in which completely boils the hard-boiling component, and then the mixture of vapors along line 86 is removed from I-LH 4, passes, heating up, through the heat exchanger 48 and line 88 to the suction of the compressor 46. The non-azeotropic mixture in this mode passes in the sequence of stages "1-24 3 .., and concentrated food liquid (fruit juice, except grape juice /see below for this juice) passes from one stage of ice generation to the second stage in the sequence of stages -"1-52-53".

При роботі на яблучному сіку, наприклад, режим роботи холодильної машини наступний: 60 " в іспарителях при своєму ході від І-ЛГ3 до І-ЛГ- неазеотропна сумішь хладоагентів викіпає при перемінної температурі от мінус 217С до мінус 9"С, при цьому тиск кипіння суміші постійний і рівняється 469,З3кПа (парциальний тиск кипіння Ф22 рівняється 382 кПа, парциальний тиск кипіння Ф142в рівняється 87,3кКПа); н- в конденсаторі хладоагенту - плавильнику льоду 45 неазеотропна сумішь хладоагентів, що збагачена Ф22, конденсується практично при постійної температурі ї87С і постійному тиску 1,24МПа (парциальний тиск бо конденсації Ф22 рівняється 641,1кПа);When working on apple juice, for example, the mode of operation of the refrigerating machine is as follows: 60 " in the evaporators during its course from I-LH3 to I-LH - a non-azeotropic mixture of refrigerants boils at a variable temperature from minus 217C to minus 9"C, while the boiling pressure of the mixture is constant and is equal to 469.33 kPa (partial boiling pressure of F22 is equal to 382 kPa, partial boiling pressure of F142 is equal to 87.3 kPa); n- in the refrigerant condenser - ice melter 45, a non-azeotropic mixture of refrigerants enriched with F22 condenses almost at a constant temperature of 87C and a constant pressure of 1.24 MPa (the partial pressure of condensation of F22 equals 641.1 kPa);

- в додатковому конденсаторі (повітряному) 47 з неазеотропної суміші хладоагентів при постійному тиску 1,24МПа конденсується практично тільки Ф142в (при своєму парциальному тиску 601,2кПа).- in the additional condenser (air) 47, from a non-azeotropic mixture of refrigerants at a constant pressure of 1.24 MPa, almost only F142v condenses (at its partial pressure of 601.2 kPa).

Концентрацію неазеотропної суміші хладоагентів встановлюють з розрахунку-добуток масової долі легкокиплячого компоненту (в нашому прикладі Ф22) на теплоту його пароутворення дорівнює теплоті процесу плавлення льоду. Таки соовідносини компонентів в суміші обумовлювани кількістью маємого льоду. Якщо Ф22 буде більше, ніж в вказаному соовідносині, то достатний легесокиплячий компонент не буде сконденсований в плавильнику-конденсаторі 45 і для його конденсації в додатковому конденсаторі 47 треба бути підвищити тиск (це перевитрати роботи). Якщо Ф22 буде менш, ніж в вказаному соовідносині, то для расплавления всього льоду 7/0 В плавильнику-конденсаторі 45 треба бути в нього направляти підвищену кількість тяжкокиплячого компоненту (Ф142в), котрий буде конденсуватися все рівно при тому ж тиску і той ж самій температурі, при котрих він конденсується в повітряному додатковому конденсаторі 47, тобто в плавильнику-конденсаторі 45 буде висока різниця температур при теплопередачі, що збільшує необратимисть (це перевитрати роботи). Крім того при високий температурі в плавильнику-конденсаторі 45 робота СПК 36 стає неустойчивою, промивочна вода, що /5 стікає вниз в СПК, стає занадто підогрітою, що приводить к расплавлению частки льоду ще в процесі його промивки від концентрату.The concentration of a non-azeotropic mixture of refrigerants is determined by calculating the product of the mass fraction of the low-boiling component (in our example F22) and the heat of its vaporization is equal to the heat of the ice melting process. Such ratios of components in the mixture are determined by the amount of ice we have. If F22 is greater than in the specified ratio, then a sufficient low-boiling component will not be condensed in the condenser-melter 45, and for its condensation in the additional condenser 47, the pressure must be increased (this is an overrun of work). If Ф22 is less than in the specified ratio, then in order to melt all the 7/0 ice in the condenser-melter 45, it is necessary to send an increased amount of the hard-boiling component (Ф142b) to it, which will condense all the same at the same pressure and the same temperature , at which it condenses in the air additional condenser 47, i.e. in the condenser-melter 45 there will be a high temperature difference during heat transfer, which increases irreversibility (this is an overrun of work). In addition, at a high temperature in the condenser-melter 45, the operation of the SPK 36 becomes unstable, the washing water flowing down into the SPK becomes too heated, which leads to the melting of a particle of ice even in the process of washing it from the concentrate.

Для різних режимів ВОК концентрація суміші різна. Наприклад при концентруванні яблучного сіку з початковою концентрацією сухих речовин 13905 до кінцевої концентрації 4095 оптимальні соовідносини Ф22:Ф1428 будуть 61,5:38,5. При концентруванні цього ж сіку з початковою концентрацією сухих речовин 13905 до кінцевоїThe concentration of the mixture is different for different VOK modes. For example, when concentrating apple juice with an initial concentration of dry substances of 13905 to a final concentration of 4095, the optimal ratio of F22:F1428 will be 61.5:38.5. When concentrating the same juice with the initial concentration of dry substances 13905 to the final

Концентрації барвника - ароматизатору 6095 оптимальні соовідносини Ф22:Ф142в будуть 66,7:34,3.The optimal ratio of Ф22:Ф142v for the concentration of dye - flavoring 6095 will be 66.7:34.3.

При концентруванні виноградного сіку ВОК працює в послідовності ступеней такою ж, як і для режима опріснення, тобто розчин переходить з одної ступені льодогенерування в другу ступень в послідовності ступеней -3-51-52-». Це пояснюється тім, що спочатку з виноградного сіку треба усунуть солі винокаменої кислоти, яки кристалізуються при охолодженні сіку до температур 27 --270. В цьому випадку ці солі осаждаються в Крз і виводяться з ВОК(а) через сепаратор транспортного носія 70.When concentrating grape juice, VOK works in the same sequence of steps as for the desalination mode, that is, the solution goes from one stage of ice generation to the second stage in the sequence of stages -3-51-52-". This is explained by the fact that the tartaric acid salts, which crystallize when the juice is cooled to temperatures of 27-270, must first be removed from the grape juice. In this case, these salts are deposited in the Krz and removed from the VOK(a) through the separator of the transport medium 70.

В теперішньому способі перевод в лід 3-595 від вихідного розчину і скидання цього тяжководного льоду « дозволяє получити полегшену питну воду, яка має сприятливий біологичний і медицинский ефект.In the present method, the transfer of 3-595 from the original solution to ice and the discharge of this heavy-water ice "allows you to obtain light drinking water that has a beneficial biological and medical effect.

Змішення вихідного розчину з льодом після виходу льоду з першої ступені льодогенерування і перед його поданням на сепарацію и промивку дозволяє підвищити температуру суспензії, зменшити концентрацію розсолу Ф) (концентрату на поверхні кристалів льоду), зменшити в підсумку в'язкість розсолу (концентрату) і поліпшити ефективність операції сепарації і промивки льоду від розсолу (концентрату). оMixing the initial solution with ice after the ice is released from the first stage of ice generation and before it is submitted to separation and washing allows you to increase the temperature of the suspension, reduce the concentration of brine F) (concentrate on the surface of ice crystals), ultimately reduce the viscosity of the brine (concentrate) and improve efficiency of the operation of separation and washing of ice from brine (concentrate). at

Використування в якості хладоагенту неазеотропної суміші хладоагентів, наприклад Ф22-Ф142в, яку вводять см противотоком з ходом опріснюємого розчину у останню по ходу опріснюємого або концентруємого розчину ступень льодогенерування і виводімую з першої по ходу опріснюємого або концентруємого розчину ступені о льодогенерування (що конструктивно досягається тим, що вхіди рідкого хладоагенту в юю іспарителі-льодогенератори і виходи хладоагенту з них проходять послідовательно через ступені опріснення і концентрування розчинів противотоком з ходом обезвожуваємого розчину), дозволяє з огляду підтримування перемінної температури кипіння хладоагентів в усіх І-ЛГ, що збігається по темпу своього зрісту з зрістом « температури заморажування концентруємого розчину (лічба в сторону його вхіда в ВОК), підтримувати малу різницю температур при теплопередачі порядка 3,5"С, що задовольняє умові незамерзування внутрішній - с поверхні трубок іспарителя льодом. Встановлення правила розрахунку концентрації неазеотропної суміші ц хладоагентів дозволяє зменшити витрати роботи на опріснення (концентрування). Вьіморажування в останній "» ступені концентрата опріснюємого (концентруємого) розчину в суміші з проміжним малов'язким при температурах від -107С до -30"С транспортним носіїм. зменшує сумарну в'язкість суспензії, що забезпечує проведення процесу кристаллизації льоду до звтектичних концентрацій (з випаданням другої твердої фази - 1 кристалів солей або інших речовин, наприклад цукрів). Тобто це приймання дозволяє зняти обмеження о досягнення крайніх степеней концентрування вихідної наприклад, харчової рідини (сіків, молока, винопродуктів, уксусу, пива і інш.) ко Нахил іспарителей - льодогенераторів к місткістям-кристалізаторам під кутом 15-30" спрощує експлуатацію сю 50 при помилках персоналу.The use as a refrigerant of a non-azeotropic mixture of refrigerants, for example F22-F142v, which is injected countercurrently with the flow of the desalinated solution into the last step of the desalinated or concentrated solution of the ice generation stage and is removed from the first stage of the desalinated or concentrated solution of the ice generation stage (which is constructively achieved by that the inputs of the liquid refrigerant to the evaporator-ice generators and the exits of the refrigerant from them pass sequentially through the stages of desalination and concentration of the solutions countercurrently with the flow of the dewatered solution), allows, in view of the maintenance of the variable boiling temperature of the refrigerants in all I-LH, which coincides in terms of its growth rate with with the growth of the freezing temperature of the concentrated solution (the number towards its entrance to the VOK), maintain a small temperature difference during heat transfer of the order of 3.5"С, which satisfies the condition of non-freezing of the inner surface of the evaporator tubes with ice. Establishing the concentration calculation rule of a non-azeotropic mixture of refrigerants allows to reduce costs of work on desalination (concentration). Freezing in the last stage of the concentrate of the desalinated (concentrating) solution in a mixture with an intermediate low-viscosity carrier at temperatures from -107C to -30C. reduces the total viscosity of the suspension, which ensures the process of crystallization of ice to zvtectic concentrations (with the precipitation of the second solid phase - 1 crystals of salts or other substances, for example, sugars). That is, this acceptance allows you to remove the restriction on reaching the extreme degrees of concentration of the original, for example, food liquid (juices, milk, wine products, vinegar, beer, etc.) staff mistakes.

Нахил шнеку (ів) під кутом 10-20" до горизонталі зменшує засолоненість льоду по мірі його переміщенняThe inclination of the auger(s) at an angle of 10-20" to the horizontal reduces the salinity of the ice as it moves

Ме) шнеком зліва праворуч (по схемі), що потім полегчить промивку льоду в сепараційно-промивочній колоні.Me) with an auger from left to right (according to the scheme), which will then facilitate the washing of ice in the separation and washing column.

Наявність зігнутого козирька в СПК і рівнопроходного перерізу колони для перевалювання льоду і зменення його направлення руху на 1807 в суміжну камеру, в котру вбудован зрошувальний конденсатор хладоагенту-(пллавильник льоду, забезпечивая рух льоду без його підпресовування, дозволяєть спростити р» конструкцію СПК (нема механічного оустрія) а головне - примусово подати лід в конденсатор хладоагенту-(плавильник льоду під тиском насосу 38, що утворює ефект прижиму льоду к поверхні конденсатору-плавильнику, що збільщує коефіцієнт тепловіддачі со сторони льоду, що плавиться, к стінке трубок конденсатору -плавильнику. А саме цей зовнішній коефіцієнт тепловіддачі - головний термичний опір, що 60 зменщує загальний коефіцієнт теплопередачі в цьому апараті.The presence of a bent visor in the SPK and a straight cross-section of the column for rolling ice and changing its direction of movement to 1807 in an adjacent chamber, in which an irrigation condenser of the refrigerant (the ice melter, ensuring the movement of ice without pressing it) is built into, allows to simplify the design of the SPK (there is no mechanical Austria) and the main thing is to forcefully feed ice into the refrigerant condenser (ice melter under the pressure of pump 38, which creates the effect of pressing the ice to the surface of the condenser-melter, which increases the heat transfer coefficient from the side of the melting ice to the wall of the tubes of the condenser-melter. A this external heat transfer coefficient is the main thermal resistance, which reduces the overall heat transfer coefficient in this device.

Наявність в першій по ходу вихідного розчину в режимі опріснення місткісті-кристалізаторі з'ємного вікна, розташованого у тильному перерізі корпусу шнека, забезпечує вивалення і скидання тяжководного льоду з ВОК і в підсумку продуцирования полегшеної води.The presence of a removable window located in the back section of the auger housing in the first step of the initial solution in the desalination mode of the capacity-crystallizer ensures the precipitation and discharge of heavy water ice from the VOK and, as a result, the production of light water.

Наявність в цієї ж місткісті-кристалізаторі при роботі в режимі концентрування регулятору рівня рідкої 65 фази, що підтримує рівень суспензії вишче рівня нижчей образуючої шнеку на 1/4 його діаметру, забезпечує розділення кристалів двух видів - тяжелих кристалів солі (цукрів), що осідають при затопленні нижчей кромки шнека 29а і потім опускаються в місткісті-кристалізаторі Кр з, і крупних кристалів (около 200мкм) льоду, які пересуваються шнеком 29а праворуч; Наявність між вихідом суспензії з місткісті-кристалізатору Кр з і вхідом в трубну просторинь іспарителя-льодогенератора І-ЛГ 3 рециркуляційного пульсаційного компресору сприяє турбулизації газом (транспортним носієм) суспензії при її руху по тракту цього тандему, прочищає перфорацію дна корпусу шнека 29а, що в сумі сприятствує здійсненню процесі в цьому тандемі.The presence in the same capacity-crystallizer when working in the concentration mode of the liquid phase level regulator 65, which maintains the suspension level above the level of the lower forming screw by 1/4 of its diameter, ensures the separation of two types of crystals - heavy salt (sugar) crystals that settle at flooding the lower edge of the auger 29a and then dropping into the capacity-crystallizer Kr z, and large crystals (about 200 μm) of ice, which are moved by the auger 29a to the right; The presence of a recirculation pulsation compressor between the exit of the suspension from the capacity-crystallizer Kr z and the entrance to the pipe space of the evaporator-ice generator I-LH 3 contributes to the turbulence of the suspension with gas (transport medium) during its movement along the path of this tandem, cleans the perforation of the bottom of the auger housing 29a, which is in amount contributes to the implementation of the process in this tandem.

Сума заявлених приймань во взаємозв'язку забезпечує универсальність роботи ВОК - на будь-якої вихідної водної сировині (солевої, харчової), з будь-якою ступіню обезвожування, з отриманням будь-яких концентратів, що істотно розширює краї його пристосування (особливо це доцільно в нових вьіморажуваючих технологіях виробництва цукру і водки 7/0 замість пристосовуваємого зараз енергомарнотратного випарювання/, розчинених фруктово-овочових порошків, концентратів і порошків з термолабильної сировини /яка не "терпить" процесів нагріву/ фармацептичної і парфумної промисловисті).The sum of the declared acceptances in conjunction ensures the universality of the work of the VOK - on any raw water raw material (salt, food), with any degree of dehydration, with the production of any concentrates, which significantly expands the scope of its adaptation (this is especially appropriate in new freezing technologies for the production of sugar and vodka 7/0 instead of the currently applicable energy-wasting evaporation/, dissolved fruit and vegetable powders, concentrates and powders from thermolabile raw materials /which do not "tolerate" heating processes/ of the pharmaceutical and perfume industry).

Claims (5)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Спосіб опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим виморожуванням, що включає багатоступеневе за допомогою киплячого холодоагенту виморожування льоду з водного розчину, що опріснюється (концентрується), з роздільними рециркуляційними процесами генерування льоду і росту кристалів льоду в кожному ступені і при послідовному зневодненні розчину з збільшенням його концентрації, сепарацію та промивку льоду від сконцентрованого розсолу (концентрату) і плавлення льоду за рахунок конденсації холодоагенту з отриманням опрісненої талої води і розсолу (концентрату) потрібної концентрації, який відрізняється тим, що при роботі у режимі опріснення в першому ступені спочатку переводять у лід не більш 3-595 від вихідного розчину і цей лід скидають, як збагачений важкою водою, а вихідний розчин, що ов Залишився, однаково як і вихідний розчин у випадку роботи у режимі концентрування змішують з льодом після його виходу з першого ступеня льодогенерування і перед його поданням на сепарацію та промивку; як « холодоагент, який відводить теплоту льодогенерування при своєму кипінні, використовують неазеотропну суміш холодоагентів, наприклад Ф22-Ф142в, яку вводять протитоком з ходом опріснюваного розчину у останній за ходом опріснюваного або концентрованого розчину ступінь льодогенерування і виводять з першого за ходом Фо зо опріснюваного або концентрованого розчину ступеня льодогенерування; у випадку утворення в останньому ступені льодогенерування і росту кристалів льоду високов'язких концентратів, а однаково і одночасно з льодом, о і генерування і росту другої твердої фази, наприклад кристалів солей, цукру і інш., що кристалізуються у с евтектичній точці, в останньому ступені концентрат опріснюваного (концентрованого) розчину для зменшення його в'язкості виморожують у суміші з проміжним малов'язким при температурах від -107С до -30"С (в'язкість не о З5 більш 1-10ЗПагс) транспортним носієм. ю1. The method of desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing, which includes multi-stage freezing of ice from an aqueous solution being desalinated (concentrated) with the help of a boiling refrigerant, with separate recirculation processes of ice generation and ice crystal growth in each stage and with successive dehydration of the solution with increasing its concentration, separation and washing of ice from concentrated brine (concentrate) and melting of ice due to the condensation of the refrigerant to obtain desalinated melt water and brine (concentrate) of the required concentration, which is distinguished by the fact that when operating in the desalination mode in the first stage, it is first converted into ice no more than 3-595 from the original solution and this ice is discharged as enriched with heavy water, and the original solution that remains, in the same way as the original solution in the case of work in the concentration mode, is mixed with ice after it leaves the first stage of ice generation and before its filing separately tion and washing; as a "refrigerant that removes the heat of ice generation during its boiling, a non-azeotropic mixture of refrigerants is used, for example F22-F142b, which is introduced countercurrently with the course of the desalinated solution into the last stage of ice generation in the course of the course of the desalinated or concentrated solution and is removed from the first stage of the course of the desalinated or concentrated solution solution degree of ice generation; in the case of the formation in the last stage of ice generation and growth of ice crystals of highly viscous concentrates, and equally and simultaneously with ice, and the generation and growth of the second solid phase, for example, crystals of salts, sugar, etc., which crystallize at the eutectic point, in the last degrees of the concentrate of the desalinated (concentrated) solution to reduce its viscosity is frozen in a mixture with an intermediate low-viscosity at temperatures from -107C to -30"C (viscosity no more than 35 but 1-10ZPags) transport medium. 2. Спосіб опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим виморожуванням по п. 1, який відрізняється тим, що концентрацію неазеотропної суміші холодоагентів встановлюють із розрахунку - добуток масової частки легсокиплячого компонента (наприклад Ф22) на теплоту його пароутворення дорівнює теплоті процесу плавлення льоду. «2. The method of desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing according to claim 1, which differs in that the concentration of a non-azeotropic mixture of refrigerants is determined by calculating - the product of the mass fraction of a low-boiling component (for example, F22) and the heat of its vaporization is equal to the heat of the ice melting process. " З. Спосіб опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим виморожуванням по п. 1, шщ с який відрізняється тим, що як транспортний носій використовують незмішувані з водою рідини, наприклад кремнієорганічну рідину (силікон), недогріті або киплячі холодоагенти, наприклад фреон 11, вуглекислоту та ;з» інш. або гази, наприклад азот, пари вуглекислоти, діоксиду сірки та інш., з якими виморожуваний концентрат турбулентно рециркулює у процесі генерування кристалів льоду (і кристалів другої твердої фази) і в процесі росту цих вищезгаданих кристалів. «сл C. The method of desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing according to claim 1, part c, which is characterized by the fact that liquids immiscible with water are used as a transport medium, for example, organosilicon liquid (silicone), underheated or boiling refrigerants, for example, Freon 11, carbon dioxide, etc. » others or gases, such as nitrogen, vapors of carbon dioxide, sulfur dioxide, etc., with which the frozen concentrate turbulently recirculates in the process of generating ice crystals (and crystals of the second solid phase) and in the process of growth of these aforementioned crystals. "sl 4. Багатоступеневий виморожуючий опріснювач-концентратор, що містить ступені, які складаються з випарника-льодогенератора для генерування льоду і роздільно під ним місткості-кристалізатора для росту о кристалів льоду (а в останньому ступені і можливим одночасно з льодом генерування і росту кристалів другої ко фази), шнек(и), розташований(і) між випарниками-льодогенераторами і місткостями-кристалізаторами льоду і 5р призначений(ї) для транспортування і виводу льоду від ступенів генерування і росту льоду, рециркуляційні о насоси, сепараційно-промивальну прямокутну у плані колону для відділення і промивання льоду від розсолу або Ге) концентрату і холодильну установку, що складається з компресора, конденсатора, додаткового конденсатора, випарників, розташованих у міжтрубних просторах льодогенераторів, ресиверів і дроселюючих вентилів, який відрізняється тим, що випарники-льодогенератори нахилені до місткостей-кристалізаторів під кутом 15-30"; шнек з того боку, з якого видається лід на сепараційно-промивальну колону, з'єднаний з входом змішувального бака і піднятий; шнек(и) нахилений(і) під кутом 10-20" до горизонталі; сепараційно-промивальна Р колона містить у своїй верхній частині з одного боку зігнутий козирок, що утворює з верхньою кромкою колони на її протилежному боці рівнопрохідний з перерізом колони прохід для перевалювання льоду і його зміни направлення руху на 1807 в суміжну камеру, в котру вбудований зрошувальний конденсатор бо Холодоагенту-пллавильник льоду; входи рідкого холодоагенту в випарники-льодогенератори і виходи холодоагенту з них проходять послідовно Через ступені опріснення і концентрування розчинів протитоком з ходом зневоднюваного розчину.4. A multi-stage freezing desalination concentrator, containing stages consisting of an evaporator-ice generator for generating ice and separately below it a capacity-crystallizer for the growth of ice crystals (and in the last stage, it is possible simultaneously with the ice to generate and grow crystals of the second phase ), auger(s) located between evaporators-ice generators and capacity-crystallizers of ice and 5p is intended for transportation and removal of ice from the stages of ice generation and growth, recirculation o pumps, a separation and washing column rectangular in plan for separation and washing of ice from brine or Ge) concentrate and a refrigerating unit consisting of a compressor, a condenser, an additional condenser, evaporators located in the inter-tube spaces of ice generators, receivers and throttle valves, which is distinguished by the fact that the evaporators-ice generators are inclined towards the crystallizers at an angle of 15-30"; the auger is on the side from which the ice comes out onto the sepa rationing and washing column, connected to the inlet of the mixing tank and raised; the auger(s) is inclined at an angle of 10-20" to the horizontal; the separation and washing P column contains in its upper part on one side a bent visor, which forms with the upper edge of the column on its opposite side a parallel passage with the cross section of the column for rolling of ice and its change in the direction of movement to 1807 in the adjacent chamber, in which the irrigation condenser for the Refrigerant-ice melter is built in; the liquid refrigerant inputs to the evaporators-ice generators and the refrigerant outputs from them pass sequentially through the degrees of desalination and concentration of the solutions in a countercurrent flow with the flow of the dehydrated solution. 5. Багатоступеневий виморожуючий опріснювач-концентратор по п. 4, який відрізняється тим, що перша за ходом вихідного розчину у режимі опріснення місткість-кристалізатор містить у тильному перерізі корпусу шнека б5 Знімне вікно для вивалювання і скидання важководного льоду; крім цього, ця місткість-кристалізатор при роботі у режимі концентрування містить регулятор рівня рідкої фази, який підтримує рівень суспензії вище рівня нижньої твірної шнека на 1/4 його діаметра; при цьому між виходом суспензії з місткості-кристалізатора цього ступеня і входом у трубний простір випарника-льодогенератора цього ж ступеня встановлений рециркуляційний пульсаційний компресор.5. Multi-stage freezing desalination concentrator according to claim 4, which is characterized by the fact that the first in the course of the initial solution in the desalination mode, the capacity-crystallizer contains in the back section of the auger body b5 a removable window for scooping out and dumping heavy water ice; in addition, this capacity-crystallizer when working in the concentration mode contains a liquid phase level regulator, which maintains the suspension level above the level of the lower production screw by 1/4 of its diameter; at the same time, a recirculation pulsation compressor is installed between the exit of the suspension from the capacity of the crystallizer of this stage and the entrance to the pipe space of the evaporator-ice generator of the same stage. 5 . Кк К-4 . . . нов Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2003, М 1, 15.01.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. « (о) (зе) с (зе) ІС в) -5. Kk K-4. . . new Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2003, M 1, 15.01.2003. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. « (o) (ze) s (ze) IS c) - с . и? 1 (95) іме) о) 70 3е) 60 б5with . and? 1 (95) ime) o) 70 3e) 60 b5
UA2002042927A 2002-04-11 2002-04-11 method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same UA53239A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002042927A UA53239A (en) 2002-04-11 2002-04-11 method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002042927A UA53239A (en) 2002-04-11 2002-04-11 method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA53239A true UA53239A (en) 2003-01-15

Family

ID=74191437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002042927A UA53239A (en) 2002-04-11 2002-04-11 method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA53239A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rahman et al. Freezing‐melting process and desalination: I. Review of the state‐of‐the‐art
Zambrano et al. Freeze desalination by the integration of falling film and block freeze-concentration techniques
US8696916B2 (en) Process and apparatus for water purification
Williams et al. Freeze desalination: An assessment of an ice maker machine for desalting brines
US5167838A (en) Three phase separation process
AU2001280042B2 (en) Method and installation for continuous crystallization of liquids by freezing
US20130082003A1 (en) Water Extraction Using a Directional Solvent
Rane et al. Energy efficient jaggery making using freeze pre-concentration of sugarcane juice
AU2001280042A1 (en) Method and installation for continuous crystallization of liquids by freezing
US20210139346A1 (en) Zero liquid discharge eutectic freeze desalination with intermediate cold liquid
US8677769B2 (en) Mineral recovery system for desalination
Raventós et al. 11 Freeze Concentration Applications in Fruit Processing
Macias-Bu et al. Technical and environmental opportunities for freeze desalination
RU2274607C2 (en) Method of purification of water and the installation for its realization
UA53239A (en) method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same
JPWO2006003968A1 (en) Freeze-thaw concentrate and suspended solids separator
UA53239C2 (en) Method for desalination and concentration of aqueous solutions by multi-stage freezing-out and multi-stage desalter- concentrator for realizing the same
Rahman et al. The Freezing–Melting Process in Liquid Food Concentration
DD235105A5 (en) METHOD AND APPARATUS FOR USING THE FREEZER OF WATER AS A HEAT SOURCE FOR A WATER PUMP
CN107200373A (en) Refrigerating medium unit switches back into the multigroup multiple-effect icing desalination tower of thermal drivers
US20220267173A1 (en) Systems and methods for separating soluble solutions
WO2004045738A2 (en) Freeze concentration system
Snyder Freezing methods
US20220371918A1 (en) Apparatus and method for continuous separation of solid particles from solid-liquid slurries
Baayyad et al. Freezing separation technology for seawater desalination industry: Review analysis and new hybrid process proposition