Producerea industriala a Apei Vii

OBS: document public, http://www.wipo.int/pctdb/images4/PATENTSCOPE/54/9d/ec/009dec.pdf

PROCEDEU Şl INSTALAŢIE PENTRU OBŢINEREA APEI SĂRĂCITE IN DEUTERIU

Invenţia se referă la un procedeu şi la o instalaţie pentru obţinerea apei sărăcite în deuteriu care este utilizată, de preferinţă, pentru uz alimentar.

Sunt cunoscute procedee continue de obţinere a apei sărăcite în deuteriu cu o concentraţie de 2...80 ppm D / (D+H) care constau în distilarea izotopică, în condiţiile realizării unei depresiuni cu o valoare de 100 mm col. Hg, a apei naturale care are o concentraţie de 145-150 ppm D / (D+H) sau a deşeului de la fabricarea apei grele care are o concentraţie de 120 ppm D / (D+H), apă care este trecută printr-un fierbător pelicular pentru realizarea unei evaporări totale a unui debit constant de apă, controlat şi reglat, care determină şi alimentarea în flux continuu cu apă, fluxul de vapori având un curs ascendet printr-o coloană de distilare cu o înălţime de 15 m şi cu un diametru de 0,1 m, în prezenţa unei umpluturi, după care are loc transformarea fluxului de vapori extras în fază lichidă, din care o parte este reintrodusă într-o zonă de vârf a coloanei ca reflux la o temperatură cât mai apropiată de cea din această zonă, iar cealaltă parte este colectată la un debit de extracţie constant, separat de colectarea unei faze lichide care provine din partea inferioară a coloanei, în ambele situaţii colectarea fiind făcută în condiţii de depresiune cu o valoare de 100 mm col. Hg.

Dezavantajele acestor procedee constau în aceea că prezintă un regim pseudostaţionar cu perturbări ale separării izotopice având în vedere că fazele suportă un singur ciclu de procesare, trebuie să se dispună obligatoriu, pentru alimentare, de o apă deionizată, iar consumul de apa de alimentare este relativ mare deoarece el trebuie să asigure printr-o evaporare totală, debitul de vapori necesar pentru procesul de transfer izotopic cu fluxul de lichid.

-l-

r

Sunt cunoscute instalaţii pentru obţinerea apei sărăcite în deuteriu în cadrul cărora sunt aplicate procedeele prezentate mai înainte care au în alcătuire o coloană de distilare izolată termic, în care este dispusă, deasupra unui colector de lichid, o umplutură ordonată, la baza coloanei fiind montat un fierbător pelicular încălzit cu abur, racordat la un vas de alimentare cu nivel constant prin intermediul unei conducte, având montate în cuprins un debitmetru, un robinet de reglare şi respectiv un recuperator de căldură, colectorul de lichid fiind în legătură, prin intermediul unei alte conducte, în al cărui cuprins sunt montate un robinet, recuperatorul de căldură şi un alt debitmetru, cu un vas de colectare, coloana fiind la partea sa superioară în comunicare cu o pompă de vid, prin intermediul unei alte conducte în cuprinsul căreia sunt montate în serie două condensatoare şi respectiv un robinet, aceste condensatoare fiind racordate, cu ajutorul unei alte conducte, având montate în cuprins un debitmetru şi un schimbător de căldură, încălzit cu abur, cu partea superioară a coloanei, de această ultimă conductă fiind racordată o altă conductă, în cuprinsul căreia sunt montate un robinet şi un debitmetru, care este în comunicare cu un alt vas de colectare, care la rândul lui împreună cu celălalt vas de colectare este racordat la pompa de vid.

Dezavantajele acestor instalaţii constau în aceea că au o capacitate relativ mică, iar transpunerea la scara mare de producţie, provoacă o amplificare a perturbaţiilor în funcţionare, cu efecte defavorabile asupra capacităţii de producţie sau asupra calităţii produsului.

Apa sărăcită în deuteriu obţinută prin aplicarea procedeului în cadrul instalaţiei, conform brevetului de invenţie RO 112422B1 are o concentraţie în deuteriu de 2...80 ppm D/(D+H) cu următoarele caracteristici:

pH= 6,5..7,5 ; Consum KMnO₄ < 1,5 mg/l; CI" <0,1 mg/l; Conductivitate < 1,5 uS/cm ; SO₄²- <0,1 mg/l; PO₄³" < 0,1 mg/l; Ca²⁺ <0,1 mg/l; Mg²⁺ < 0,1 mg/l ; Fe²⁺ <0,1 mg/l; Cu²⁺ < 0,1 mg/l; Examen bacteriologic: sterilă.

Dezavantajele acestor ape sărăcite în deuteriu constau în aceea că având caracteristicile fizico- chimice similare apei distilate nu sunt acceptate în categoria apelor potabile destinate consumului alimentar.

Sunt cunoscute alte procedee de obţinere a apei sărăcite în deuteriu, brevet de invenţie RO 115148 B1, care cuprind alimentarea în mod continuu cu apă naturală sau cu deşeu de la fabricarea apei grele, care are o concentraţie de 120 ppm D/ (D+H), a unei zone

-2-

de distilare în puncte de alimentare amplasate la înălţimi diferite, funcţie de gradul dorit de sărăcire în deuteriu, după care fluxul de vapori ascendent este adus în contact intim cu fluxul de lichid descendet realizându-se îmbogăţirea în deuteriu a lichidului şi sărăcirea în deuteriu a vaporilor, cu obţinerea în mod continuu a apei sărăcite în deuteriu, denumită uşoară şi în mod discontinuu a apei grele.

Dezavantajele acestor procedee constau în aceea că prezintă în permanenţă., pericolul impurificării prin încrucişarea apei uşoare cu apa grea, care este foarte toxică, la -^ orice perturbare hidrodinamică accidentală, datorită de exemplu, a variaţiilor de presiune pe coloane sau a variaţiilor debitelor de lichide.

Sunt cunoscute instalaţii de obţinere a apei uşoare prin aplicarea procedeelor prezentate în brevetul de invenţie RO 115148 B1 care au în componenţă trei coloane de distilare montate în serie, ale căror înălţimi sunt egale între ele, care conţin fiecare câte o umplutură ordonată, prima coloană care are un diametru mai mare decât al celorlalte două coloane care au diametre egale între ele fiind prevăzută cu mai multe puncte de alimentare, decalate între ele pe verticală, la baza primei şi ultimei coloane fiind amplasat câte un fierbător care asigură fluxul ascendent de vapori la debite constante, la vârful primei coloane fiind amplasate două condensatoare, două vase tampon, un vas de reflux şi o pompă de vid, asigurându-se astfel refluxul introdus în prima coloană, o parte din reflux fiind extrasă ca produs sub formă de apă uşoară, în timp ce în celelalte două coloane fluxul de lichid se concentrează în deuteriu, o parte din acesta fiind extras din refularea unei pompe pentru apă grea.

Dezavantajele acestor instalaţii constau în aceea că au dimensiuni relativ mari, controlul şi reglarea diferiţilor parametri caracteristici unui regim optim de obţinere simultană la capetele coloanelor a celor două produse de interes sunt relativ greu de realizat, datorită sensibilităţii sistemului la perturbaţiile determinate de variaţiile parametrilor de lucru, iar după perturbaţii producţia se opreşte, fiind necesare perioade de timp de revenire la concentraţia dorită relativ mari, de ordinul a zecilor de ore, care determină la rândul lor consumuri energetice mari pe unitatea de produs.

Apa sărăcită în deuteriu obţinută prin aplicarea acestor procedee în cadrul instalaţiilor conform brevetului de invenţie RO 115148 B1 are o concentraţie în deuteriu de 1...80 pmm D / (D+H) cu următoarele caracteristici:

-3-

pH=6,5...7,5;SiO₂<0,1 mg/i; CI" < 0,1 mg/l; K⁺< 0,1 mg/l; SO₄²-0,1< mg/1; PO₄³- < 0,1 mg / I; Ca²⁺ < 0,1 mg /1; Mg²⁺ < 0,1 mg /1; Fe²⁺ < 0,1 mg /1; Cu²⁺ < 0,1; Mn²⁺ < 0,1 mg /1; Consum KMnO₄ < 1,5 mg /1; Na⁺ < 0,1 mh /1; Conductivitate < 1, 5 pS/cm ; Oxidabilitate < 0,5 mg /1; Turbiditate < 3,0 ppm SiO₂; Examen bacteriologic: fără germeni patogeni.

Dezavantajele acestor ape sărăcite în deuteriu constau în aceea că nu pot fi încadrate în categoria apelor potabile deoarece sunt ape demineralizate, respectiv nu conţin substanţele minerale impuse de standard, iar obţinerea unei ape sărăcite în deuteriu, cu o concentraţie constantă în deuteriu, este perturbată datorită tendinţei permanente de infestare cu apă grea, produs foarte toxic pentru organismele vii.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţiile din grupul de invenţii constă în obţinerea în flux continuu a apei pentru uz alimentar cu un conţinut în deuteriu constant de 20...30 ppm D/(D+H) şi cu un conţinut controlat de săruri minerale, lipsită de toxicitate pentru organismele vii, în condiţiile în care nu poate fi pusă în evidenţă activitatea unor agenţi patogeni sau concentraţii în ozon cu activităţi nocive şi nu rezultă un deşeu care să influenţeze negativ echilibrul natural al mediului înconjurător.

în mod surprinzător, am constatat că menţinerea unui raport între debitul de materie primă având o temperatură de 45°C, şi a celui de vapori având o temperatură de 60°C la o valoare de 1:5, în condiţiile unei presiuni la vârful unei coloane de distilare izotopică de 100 mm col. Hg, respectiv a unei temperaturi de 51,5°C, coloana având un raport între înălţime şi diametru de 45:1, conduce la obţinerea unui debit de produs constând din apă sărăcită în deuteriu, reprezentând 4,5% din debitul de vapori cu o concentraţie de 20... 30 ppm D / (D+H). Tot în acest context este realizată şi înlăturarea deşeului care să nu influenţeze în mod negativ echilibrul natural al mediului înconjurător, prin faptul că apa cu un conţinut de sub 200 ppm deuteriu nu este nocivă şi în contact cu atmosfera ambiantă în prezenţa umidităţii se echilibrează izotopic într-un timp foarte scurt de ordinul a 72 de ore la concentraţia şi calitatea apei naturale, care are un conţinut în deuteriu de 145 ppm D/ (D+H).

Procedeul conform invenţiei înlătură dezavantajele arătate mai înainte prin aceea că apa după ce este purificată alimentează coloana de distilare izotopică continuă care are un raport între înălţime şi diametru de 45:1 în prezenţa umpluturii de separare pe minimum 100 de talere teoretice cu o eficienţă de 8 talere teoretice pe metru, însă nu mai mică de 4,2

-4-

fi

talere teoretice pe metru cu o încărcare pe lichid de 2000 I / (hxm²) şi, de preferinţă de 2555 I / (h^m²), într-o zonă de vârf a coloanei fiind realizată şi menţinută o depresiune de 100 mm col. Hg, vaporii din zona de vârf având o temperatură de 51,5°C, iar raportul între debitul de materie primă şi a celui de vapori cu o temperatură de 60°C are o valoare de 1:5, debitul de reflux fiind introdus pe ultimul taler al unei zonei de epuizare superioare, care în condiţii minime este talerul al 90-lea- echivalentul concentraţiei de 30 ppm D / (D+H), între numărul de talere teoretice din zona de epuizare şi cel al celor dintr-o zonă de concentrare inferioară este un raport de 10:1 şi de preferinţă de 9:1, rezultând în acest ultim caz 10,5% din debitul de reflux ca fiind un deşeu care parcurge zona de concentrare cu o concentraţie de sub 200 ppm D / (D+H), obţinându-se 4,5% din debitul de reflux apă sărăcită în deuteriu cu o concentraţie de 20...30 ppm D / (D+H), care este mineralizată prin aducerea ei în contact, în prezenţa unor promotori statici de amestecare, cu un adaos mineralizant aflat la temperatura ambiantă.

Apa de răcire a vaporilor sărăciţi în deuteriu, colectată din zona de vârf a coloanei având o temperatură de 45 °C, provine din apa purificată, respectiv declorinată şi deionizată

care după răcirea fluxului de vapori este introdusă în apa de alimentare a coloanei de

i

distilare izotopicâ. - -

în zona de epuizare superioară a umpluturii de jos spre în sus este distribuită o eficienţă constantă, de preferinţă de maximum 8 talere teoretice pe metru şi poate să scadă cu 50 % talere teoretice pe metru pe înălţimea acestei zone, în situaţiile în care se obţine o apă sărăcită în deuteriu cu o concentraţie de maximum 20 ppm D / (D+H).

Mineralizarea apei cu un conţinut de 20...30 ppm D / (D+H) este făcută cu un adaos mineralizant obţinut prin dizolvarea într-o cantitate de 100 litri de apă cu un conţinut de 20...30 ppm D / (D+H), în ordinea indicată în continuare, a unor săruri provenite din ape mineralizate natural de calitate farmaceutică constând din minimum 200 grame clorură de calciu, 100 grame sulfat de magneziu şi 100 grame carbonat acid de sodiu ceea ce are ca rezultat obţinerea unei ape potabile sărăcite în deuteriu care nu este toxică pentru organismele vii.

Instalaţia conform invenţiei, în cadrul căreia este aplicat procedeul, înlătură dezavantajele arătate mai înainte prin aceea că un fierbător cu abur este în legătură printr-o

-5-

conductă cu partea inferioară a unei zone de concentrare inferioară a unei umpluturi, care mai conţine o zonă de epuizare superioară, la intersecţia dintre aceste zone fiind racordată la o coloană de distilare izotopică izolată termic în care este plasată umplutura, o conductă de alimentare, între fierbătorul cu abur şi coloană fiind montată o buclă de reglare a nivelului constituită dintr-un nivelmetru şi un robinet de reglare, plasată sub zona în care în coloană sunt injectaţi vaporii furnizaţi de către fierbătorul cu abur, între rampa de realizare a unei depresiuni şi zona de vârf şi respectiv un condensator secundar fiind montată o buclă de reglare a depresiunii, o conductă de colectare fiind racordată la un vas de stocare intermediar la care este racordată o conductă scurtă, având montat în cuprins un dozator, aflată în comunicare cu o conductă de amestec prevăzută la interior cu nişte promotori statici de amestecare, la care este racordată şi o altă conductă scurtă având montat în cuprins un alt dozator automat, racordată la un vas de stocare a unui adaos mineralizant, conducta de amestec fiind în legătură, prin intermediul unei conducte şi prin cel al unui subansamblu de ozonificare cu un vas de stocare final, la care este racordată o conductă de evacuare finală conectată la un subansamblu de sterilizare cu radiaţii UV.

La subansamblul de deionizare şi de purificare sunt racordate conductele anterioară şi respectiv posterioară.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a procedeului şi o instalaţiei conform grupului de invenţii în legătură cu figura care reprezintă schema de principiu a unei instalaţii pentru obţinerea apei sărăcite în deuterium, mineralizate.

Instalaţia conform invenţiei este alcătuită dintr-un subansamblu 1 de purificare, respectiv de declorinare şi deionizare a apei aflat în comunicare, prin intermediul unui dozator 2 montat împreună cu un robinet 3 în cuprinsul unei conducte 4, cu o sursă 5 de alimentarea cu apă cu caracteristici fizico-chimice, care o încadrează în categoria apei potabile.

Subansamblul 1 are o construcţie în sine cunoscută şi cuprinde, de preferinţă, o mini instalaţie automatizată de purificare, respective de declorinare şi de deionizare a apei, situaţie neredată în figură.

Apa din subansamblul 1 este vehiculată gravitaţional printr-o conductă 6 de alimentare în al cărei cuprins este montat un debitmetru 7 cu reglare automată a debitului până într-o coloană 8 de distilare izotopică, izolată termic, având un raport între înălţime şi

-6-

diametru de 45:1. înălţimea coloanei 8 de distilare este de până la 45 m şi preferinţă este de 36 m, situaţie în care diametrul acesteia este de 0,8 m.

în coloana 8 este dispusă pe înălţime o umplutură 9 constituită, de exemplu, din umplutură ordonată, din plasă de bronz fosforos, având următoarele caracteristici tehnice:

- densitate 360 kg/m³;

- volum liber specific 0,952 m³/m³;

- suprafaţă specifică liberă 670 m²/m³

înălţimea pe care este amplasată umplutura 9 este echivalentă unei înălţimi minime teoretice a cel puţin 100 de talere teoretice care este de 22,5 m, putând ajunge.de exemplu, şi la 12 m, atunci când se urmăreşte să se obţină o eficienţă de 8 talere pe metru.

Pe înălţime în cuprinsul umpluturii 9 sunt delimitate nişte zone a şi b de concentrare inferioară şi respectiv de epuizare superioară conţinând un număr diferit de talere teoretice, astfel încât zona a poate conţine maximum 90% din înălţimea echivalentă a talerelor teoretice. Conducta 6 este racordată la coloana 8 în partea superioară a zonei a care la rândul ei este adiacentă inferior unei zone c de blaz a coloanei 8. înălţimea totală a umpluturii 9 este de 22,5 m, distribuită câte 2,25 m pe fiecare dintre cele 10 tronsoane.

înălţimea zonei a este de 3 m, cea a zonei b de 27 m, iar cea a zonei c este de 5 m. Apa de alimentare este acumulată în zona c de blaz şi când nivelul acesteia în coloana 8 ajunge la o valoare care reprezintă 25% din volumul de umplere delimitată de zona c surplusul de lichid este transferat prin intermediul unei bucle A de reglare a nivelului de tip nivel-debit abur, având în componenţă un nivelmetru 10 şi un robinet 11 de reglare, într-un fierbător 12 cu abur care generează vapori cu o temperatura de 60 °C transportaţi printr-o conductă 13 în coloana 8 în care sunt injectaţi în imediata apropiere, la baza zonei a. Condensul rezultat este evacuat printr-o conductă 14 având montat în cuprins un robinet 15 de închidere şi este transmis în circuitul de recuperare condens. Fluxul de vapori la o temperatură de 60 °C are un traseu ascendent în coloana 8 prin zonele a şi b ale umpluturii 9 şi pătrunde într-o zonă d de vârf, pe care o părăseşte pe la partea superioară printr-o conductă 16 de evacuare superioară racordată la un condensator 17 primar, conectat în serie cu un condensator 18 secundar prin intermediul unei conducte 19.

Condensatorul 18 este racordat la o conductă 20 anterioară prin care este circulată în contracurent cu cel al fluxului de vapori supus condensării apa de răcire, care are la intrare

-7-

de preferinţă o temperatură de 15 °C, această apă fiind circulată printr-o conductă 21 intermediară până în condensatorul 17 primar, din care este evacuată cu o temperatură de 45 "C printr-o conductă 22 posterioară şi introdusă în subansamblul 1.

De coloana 8 în dreptul zonei d, superior, este racordată o conductă 23 având montate în cuprins un manovacuumetru 24 şi respectiv un robinet 25 în cadrul unei bucle B de reglare a depresiunii în condiţiile în care conducta 23 este racordată printr-o conductă 26 la o rampă 27 de realizare a unei depresiuni a cărei valoare este de preferinţă egală cu 100 mm col. Hg în zona d de vârf. Concomitent valoarea depresiunii din coloana 8 este măsurată cu ajutorul unui alt manovacuumetru 28 plasat, în partea inferioară a zonei a de concentrare şi de preferinţă valoarea acesteia trebuie să fie egală cu 150 mm col. Hg, care este determinată de căderea de presiune pe umplutura 9 ordonată.

Debitul lichidului rezultat din condensarea vaporilor în condensatorul 17 primar care reprezintă 75% din cel a fluxului de vapori este preluat printr-o conductă 29 de către un vas 30 de reflux din care este aspirat printr-o conductă 31 inferioară de către o pompă 32 centrifugă şi împins ca reflux, cu un debit de 1250 l/h cu o presiune de 2 bar printr-o conductă 33 de împingere în cuprinsul căreia este montat un debitmetru 34 de reglare şi de măsurare, în coloana 8 la partea inferioară a zonei d, în contact cu primul taler al zonei b.

După ce instalaţia este încărcată cu apă şi regimul hidrodinamic este stabil, acumularea suplimentară de lichid din coloana 8 este evacuată prin deschiderea unui robinet 35 de reglare inferior montat în cuprinsul unei conducte 36 de evacuare inferioară racordată la coloana 8 la partea inferioară a zonei c. în cuprinsul conductei 36 este montat după robinetul 35 un debitmetru 37 de reglare şi de măsurare, iar conducta 36 este racordată la un colector 38 de apă îmbogăţită în deuteriu cu un conţinut de maximum 200 ppm D / (D+H).

în momentul în care concentraţia în deuteriu a distilatului din vasul 30 de reflux scade de la valoarea 144 ppm sub valoarea de 30 ppm D / (D+H), ca urmare a unui semnal furnizat de către un analizor 39, este deschis un robinet 40 montat în cuprinsul unei conducte 41 de colectare racordate la vasul 30 în partea inferioară a zonei sale mediene. După robinetul 40 în cuprinsul conductei 41 este montat un debitmetru 42 de măsură şi de reglare a debitului fluxului de apă sărăcită în deuteriu care este preluată de către un vas 43 de stocare intermediar. în acest context conducta 41 este racordată la vasul 43 la partea sa superioară.

-8-

Apa sărăcită în deuteriu din vasul 43 este vehiculată printr-o conductă 44 scurtă având montat în cuprins un dozator 45 automat până într-o conductă 46 de amestec, prevăzută la interior, de preferinţă, cu nişte promotori statici de amestecare, la care mai este racordată o altă conductă 47 scurtă în cuprinsul căreia este montat un alt dozator 48 automat. Conducta 47este racordată la un vas 49 de stocare a unui adaos mineralizant natural.

Conducta 46 este în legătură prin intermediul unei alte conducte 50, cu un \ subansamblu 51 de ozonificare aflat în comunicare printr-o conductă 52 cu un vas 53 de stocare final la care, inferior este racordată o conductă 54 de evacuare finală în cuprinsul căreia sunt montate un robinet 55 şi un debitmetru 56 de măsură şi de reglare, precum şi subansamblu 57 de sterilizare cu UV. Acesta din urmă are următoarele caracteristici tehnice: debit de prelucrare 1 OOO l/h, de preferinţă 500 l/h şi o putere a lămpii de 35 W.

Subansamblul 57este în legătură prin intermediul unei conducte 58 cu un subansamblu 59 de îmbuteliere în circuit închis, în sine cunoscut.

Condensatorul 18 secundar este racordat prin intermediul unei conducte 60 cu rampa 27, iar prin intermediul unei alte conducte 61 de capăt este în legătură cu conducta 41.

întreaga instalaţie conform invenţiei este confecţionată din oţel inoxidabil alimentar.

Prin intermediul unei conducte 62 conducta 36 este pusă în comunicare în amonte de robinetul 35 cu partea inferioară a fierbătorului 12 în vederea recirculării prin acesta a unui debit de lichid care reprezintă 92% din debitul total evacuat prin conducta 36.

Subsansamblul 1 de preferinţă, este pus în legătură printr-o conductă 63, având montat în cuprins un robinet 64, cu o pompă 65 care împinge apa răcită cu criostatul 67 la o temperatură de 15 °C prin conducta 20 racordată la rândul ei la condensatorul 18. Conducta 22 care are montat în cuprins un robinet 66, este racordată la subansamblul 1.

Procedeul conform invenţiei aplicat în cadrul instalaţiei cuprinde tratarea apei folosite ca materie primă care are caracteristicile fizico-chimice ale apei potabile de reţea, astfel încât aceasta să aibă în final următoarele caracteristici fizico-chimice:

-pH: 6,5-7,5

- oxidabilitate : maximum 5 mg KMnO₄/l
-conductivitate: maximum 10uS/cm

- clor liber: lipsă

-9-

- amoniu: lipsă

- duritatate totală: lipsă

Această apă este supusă unui tratament constând în declorinare şi purificare, până se ajunge la o conductivitate de sub 10 uS/cm, în subansamblul 1 care este alimentat cu lichid la un debit constant echivalent cu 15% din debitul de reflux, reglat automat cu debitmetrul 7 în condiţiile existenţei unei depresiuni la intrare în coloana 8 de 145 mm col. Hg. Coloana 8 de distilare este echipată cu umplutura 9, care de preferinţă are o înălţime minimă echivalentă cu 100 talere teoretice şi una maximă echivalentă cu 180 talere teoretice. Punctul de alimentare cu apă este situat spre zona c de blaz la o înălţime reprezentând 10% din înălţimea umpluturii 9. Apa de alimentare se acumulează în zona c de blaz şi când nivelul ajunge la 50% din domeniul de indicare al nivelmetrului 10 se deschide automat alimentarea cu abur livrat la o temperatură de 200 °C, de fierbătorul 12 care prezintă bucla A de reglare a nivelului din zona c de blaz prin intermediul robinetului 11 de reglare şi prin cel al nivelmetrului 10. Vaporii introduşi în coloana 8, având o temperatură de 60 °C, o străbat ascendent trecând prin zona b şi sunt evacuaţi din zona d condensându-se în proporţie de 90 % în condensatorul 17 primar şi restul în condensatorul 18 secundar răcite în contracurent cu apă. Depresiunea cu o valoare de 100 mm col. Hg în zona d de vârf a coloanei 8 este realizată cu ajutorul rampei 27 de vid, şi este reglată de bucla B de reglare a depresiunii prin intermediul manovacuumetrului 24 şi prin cel al unui robinet 25 de reglare, iar în zona c de blaz depresiunea este măsurată cu manovacuumetrul 28. Lichidul rezultat prin condensarea vaporilor este transferat gravitaţional în vasul 30 de reflux din care este preluat cu pompa 32 şi este împins cu o presiune de 2 bar ca reflux în zona d de vârf a coloanei 8. Debitul de reflux este măsurat şi reglat automat cu debitmetrul 34 şi de preferat se menţine la o la valoare de 1250 l/h.

Se reglează funcţionarea astfel ca încărcarea pe lichid la zona d de vârf să fie, de preferinţă de 2555 I / (hxm²), iar când stocul de lichid din coloana 8 este asigurat se deschide robinetul 35 şi se realizează evacuarea la o temperatură de 60 °C şi la presiunea atmosferica a deşeului printr-o închidere barometrică (picior barometric) la un debit măsurat şi reglat cu debitmetrul 37 egal cu cel introdus în coloana 8 prin debitmetrul 7.

-10-

în aceste condiţii instalaţia se lasă să funcţioneze pentru atingerea regimului staţionar, care înseamnă menţinerea constantă a debitelor temperaturilor şi presiunilor în punctele de măsură şi de reglare prezentate.

La contactul intim al lichidului cu vaporii de apă pe suprafaţa umpluturii 9 prin transfer de masă se realizează o sărăcire în deuteriu a vaporilor şi respectiv o îmbogăţire în deuteriu a lichidului. Totodată punctul de alimentare cu lichid a coloanei 8 separă două zone a şi b pe înălţimea umplutirii 9 şi anume zona b de epuizare superioară constituită din minimum 90 de talere teoretice şi zona a de concentrare inferioară de minimum 10 talere teoretice.

Pentru o încărcare cu lichid în zona d cu valoarea arătată mai înainte umplutura 9 de înaltă performanţă de separare are o eficienţă de 8 talere pe metru dar poate ajunge pana la 4,2 talere pe metru.

în momentul în care concentraţia distilatului colectat din condensatorul 18 scade în domeniul 20...30 ppm D / (D+H), fiind determinată cu analizorul 39, se deschide robinetul 40 şi se face o extracţie din punctul cel mai rece de produs constituit din apă sărăcită cu o temperatură de 25 °C reprezentând de~preferinţă 4,5% din debitul de reflux măsurat şi reglat automat cu debitmetrul 42 şi stocat în vasul 43, iar debitul de deşeu se reduce Ia o valoare care reprezintă de preferinţă 10,5% din debitul de reflux, respectiv diferenţa dintre debitul de alimentare şi debitul de extracţie. Apa sărăcită în deuteriu este mineralizată prin amestecare cu un adaos mineralizant aflat în vasul 49 în raport volumetric de 99 :1 prin intermediul a două dozatoare automate 45 şi 48 după care amestecul este tratat antibacterian prin ozonificare în subansamblul 51 de ozonificare prin barbotare forţată la temperatura de 25 °C şi presiune atmosferica de aer îmbogăţit cu ozon asigurând o concentraţie remanentă de ozon în apă de până la 0,15 mg/l.

Apoi amestecul este stocat în vasul 53 cu un timp de staţionare de minimum 2 ore pentru definitivarea tratamentului antibacterian.

Adaosul mineralizant se prepară prin dizolvarea în 100 de litri de apă sărăcită în deuteriu cu un conţinut de 20...30 ppm D / (D+H) a 200 de grame clorură de calciu, 100 de grame sulfat de magneziu şi 100 de grame carbonat acid de sodiu, săruri de calitate farmaceutică provenite din ape mineralizate natural şi este stocat, la o temperatură de 25 °C având un pH de 6,5-7,5, în vasul 49. înainte de îmbuteliere apa sărăcită în deuteriu

-11 -

mineralizată este trecută cu un debit de 500 i/h prin subansamblul 57 de sterilizare cu UV, care pe lângă tratarea antibacteriană a apei, distruge şi eventualele urme de ozon. Apa sărăcită în deuteriu obţinută are o concentraţie în deuteriu constantă, în domeniul 20...30 ppm D / (D+H), cu următoarele caracteristici calitative:

-pH: - oxidabilitate: - calciu : - magneziu: - duritate totală : -amoniu: - clor liber: - cloruri: - sulfat: - nitraţi: - nitriti:

6,5-8,5 ;

maximum 2 mg KMnO₄/l;

maximum 100 mg/l;

maximum 50 mg/1;

minimum 90 mg /1 Ca CO₃;

lipsă;

lipsă;

maximum 250 mg l\;

maximum 250 mg /1;

maximum 50 mg /1;

lipsă;

- activitate bacteriologică: sterilă.

Datorită acestor caracteristici fizico-chimice realizate, această apă este o apă potabilă pentru consum alimentar destinat populaţiei, care se încadrează în prevederile standardului pentru apa potabila.

îmbutelierea apei se face în vase fabricate, de preferinţă, dintr-un material polimeric cum ar fi din polietilenă pentru uz alimentar, la o temperatură de 25 °C. în general apa obţinută are un termen de garanţie de minimum 12 luni.

-12-

REVENDICĂRI

1. Procedeu pentru obţinerea apei sărăcite în deuteriu, care cuprinde deionizarea şi în principal declorizarea precum şi purificarea până la o conductivitate de 10 uS/cm a apei de alimentare rezultat care are următoarele caracteristici: pH de 6,5 -7,5, oxidabilitate de maximum 5 mg KMnO₄/l, clor liber lipsă, amoniu lipsă, duritate totală lipsă, alimentarea cu vapori proveniţi de la un fierbator la o presiune absolută de 150 mm col. Hg la o temperatură de 60 °C a părţii superioare a unei zone de blaz a unei coloane de distilare izotopică cu o înălţime de până la 45 m , apa cu un conţinut de deuteriu sub 200 ppm D / (D+H) cu o temperatură de 60 °C fiind evacuată din coloană pe la partea inferioară a zonei de blaz şi o parte recirculată prin fierbator şi o altă parte reprezentând 8% din debitul evacuat fiind înmagazinată în vederea deversării controlate într-un circuit de apă industrială, vaporii de apa având un traseu ascendent printr-o umplutură de separare plasată în coloană, în contact direct cu umplutura fiind introdusă apa de alim'entare care este aspirată de la presiunea atmosferică, într-o zonă de vârf a coloanei fiind realizată şi menţinută o depresiune constantă la care vaporii sunt evacuaţi şi supuşi condensării în două trepte în prezenţa unei depresiuni cu o aceeaşi valoare, şi a unei circulaţii în contracurent a apei de răcire care este evacuată cu o temperatură de 45 °C, apa cu un conţinut de 20...30 ppm D/(D+H) fiind stocată în vederea introducerii unei părţi din aceasta în zona de vârf a coloanei la partea superioară a umpluturii şi în cel al stocării celeilalte părţi având o temperatură de 25 °C, în final apa sărăcită în deuteriu fiind tratată antibacterian prin ozonificare, stocată şi apoi supusă sterilizării cu UV şi îmbuteliată, caracterizat prin aceea că apa după purificarea amintită alimentează coloana de distilare izotopică continuă care are un raport între înălţime şi diametru de 45:1 în prezenţa umpluturii de separare pe minimum 100 de talere teoretice cu o eficienţă de 8 talere teoretice pe metru, însă nu mai mică de 4,2 talere teoretice pe metru cu o încărcare pe lichid de 2000 I / (h*m²) şi, de preferinţă, de 2555 I / (hxm²), într-o zonă de vârf a coloanei fiind realizată şi menţinută o depresiune de 100 mm col. Hg, vaporii din zona de vârf având o temperatură de 51,5°C, iar raportul între debitul de materie primă şi

-13-

a celui de vapori cu o temperatură de 60°C are o valoare de 1:5, debitul de reflux fiind introdus pe ultimul taler al unei zonei de epuizare superioare, care în condiţii minime este talerul al 90-lea -echivalentul concentraţiei de 30 ppm D / (D+H), între numărul de talere teoretice din zona de epuizare şi cel al celor dintr-o zonă de concentrare inferioară fiind un raport de 10:1 şi de preferinţă de 9:1, rezultând în acest ultim caz 10,5% din debitul de reflux ca fiind un deşeu care parcurge zona de concentrare cu o concentraţie de sub 200 ppm D / (D+H), obţinându-se 4,5% din debitul de reflux apă sărăcită în deuteriu cu o concentraţie de 20...30 ppm D / (D+H), care este mineralizată prin aducerea ei în contact, în prezenţa unor promotori statici de amestecare, cu un adaos mineralizant aflat la temperatura ambiantă.

2. Procedeu, conform revendicării 1 caracterizat prin aceea că apa de răcire a
vaporilor sărăciţi în deuteriu, colectată din zona de vârf a coloanei având o temperatură de
45 °C provine din apa declorizată şi purificată care după răcirea fluxului de vapori este
introdusă în apa de alimentare a coloanei de distilare izotopică.

3. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în zona de de
epuizare superioară a umpluturii de jos în sus este distribuită o eficienţă constantă care
porneşte de preferinţă de la maximum 8 talere teoretice pe metru şi poate să scadă până la
4,2 talere teoretice pe metru pe înălţimea acestei zone, în situaţia în care se obţine o afsă
sărăcită în deuteriu cu o concentraţie de minimmum 20 ppm D / (D+H).

4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mineralizarea apei
cu un conţinut de 20...30 ppm D / (D+H) este făcută cu un adaos mineralizant obţinut prin
dizolvarea într-o cantitate de 100 litri de apă cu un conţinut de 20...30 ppm D / (D+H) în
ordinea indicată în continuare a unor săruri provenite din ape mineralizate natural de calitate
farmaceutică constând din minimum 200 grame clorură de calciu, 100 grame sulfat de
magneziu şi 100 grame carbonat acid de sodiu asigurând obţinerea unei ape potabile
sărăcite în deuteriu.

5. Instalaţie pentru obţinerea apei sărăcite în deuteriu în cadrul căreia este aplicat
procedeul conform revendicării 1 şi oricăreia dintre revendicăruile 2...4 care cuprinde un
subansamblu de deionizare şi de purificare, aflat în comunicare printr-o conductă cu o sursă
de apă potabilă şi printr-o altă conductă, având montat în cuprins un debitmetru cu reglare
automată a debitului, cu o coloană de distilare izotopică având nişte zone de blaz şi respectiv
de vârf, în apropierea zonei de blaz fiind plasat un fierbator cu abur, racordat prin intermediul

-14-

unei conducte de alimentare cu coloana în partea superioară a zonei de blaz, inferior în dreptul zonei de blaz de coloană fiind racordată o conductă de evacuare inferioară, având montate în cuprins un robinet şi un debitmetru cu reglare automată a debitului şi fiind în legătură cu un colector de apă îmbogăţită în deuteriu, în amonte de robinet conducta fiind în comunicare cu o conductă racordată inferior la fierbătorul de abur, superior de coloană, în dreptul zonei de vârf fiind racordată o conductă având montat în cuprins un mano-vacuumetru, aflată în legătură cu o rampă de realizare a unei depresiuni prestabilite în zona de vârf, fluxul de vapori fiind dirijat din zona de vârf a coloanei printr-o conductă de evacuare superioară într-un condensator primar montat în serie cu un condensator secundar, prin ambele condensatoare circulând apa de răcire vehiculată prin nişte conducte, anterioară, intermediară şi respectiv posterioară, condensatorul primar fiind în legătură prin intermediul unei conducte cu un vas de reflux la care sunt racordate o conductă inferioară, aflată în comunicare cu aspiraţia unei pompe centrifuge care printr-o conductă de împingere având montat în cuprins un debitmetru vehiculează refluxul de lichid până în zona de vârf a coloanei, şi respectiv o conductă de colectare la care este conectată o conductă de capăt şi în cuprinsul căreia sunt montate un robinet şi un debitmetru cu reglare automată a debitului, caracterizată prin aceea că fierbătorul (12) cu abur este în legătură pVin intermediul conductei (13) amintite cu partea inferioară a unei zone (a) de concentrare inferioară a unei umpluturi (9) care mai conţine o zonă (b) de epuizare superioară, la intersecţia dintre aceste zone (a şi b) fiind racordată la coloana (8) de distilare izotopică, izolată termic amintită în care este plasată umplutura (9), conducta (6) de alimentare amintită, între fierbătorul (12) cu abur şi coloana (8) fiind montată o buclă de reglare a nivelului(A) constituită dintr-un nivelmetru (10) şi un robinet (11) de reglare plasată sub zona în care în coloana (8) sunt injectaţi vaporii furnizaţi de către fierbătorul (12) cu abur, între rampa (27) de realizare a unei depresiuni şi zona (d) de vârf şi respectiv condensatorul (18) secundar amintite fiind montată o buclă (B) de reglare a depresiunii, conducta (41) de colectare amintită fiind racordată la un vas (43) de stocare intermediar la care este racordată o conductă (44) scurtă, având montat în cuprins un dozator (45), aflată în comunicare cu o conductă (46) de amestec prevăzută la interior cu nişte promotori statici de amestecare, la care este racordată şi o conductă (47) scurtă având montat în cuprins un alt dozator (48) automat, racordată la un vas (49) de stocare a unui adaos mineraiizant, conducta (46) de amestec fiind în legătură prin

-15-

intermediul unei conducte (50) şi prin cel al unui subansambiu (51) de ozonificare cu un vas (53) de stocare final, la care este racordată o conductă (54) de evacuare finală conectată la un subansambiu (57) de sterilizare cu UV.

6. Instalaţie conform revendicării 5 caracterizata prin aceea că la subansamblul (1) de deionizare şi de purificare sunt racordate conductele (20 şi 22) anterioară şi respectiv posterioară şi un criostat (67).