Proceso y aparato para la purificación de agua.

Un proceso para purificar agua, que comprende:

poner en contacto una mezcla acuosa con un medio de flotación,

en donde el medio de flotación tiene una densidad mayor que o igual a la densidad del hielo o hidrato y menor que la densidad de la mezcla acuosa o una salmuera concentrada de la misma en su punto de congelación, y es inmiscible con agua;

reducir la temperatura de la mezcla acuosa a una temperatura que varía entre el punto de congelación de la mezcla acuosa y la temperatura eutéctica de la mezcla acuosa para formar hielo o hidrato y un concentrado que comprende salmuera y cualquier cristal de sal precipitado de la salmuera;

separar las fases por flotación el concentrado a partir del hielo o hidrato y el medio de flotación como una suspensión;

recuperar el concentrado; y

recuperar la suspensión, en donde

el proceso comprende, además:

fundir el hielo o el hidrato en la suspensión recuperada de hielo o hidrato y medio de flotación alimentando la suspensión a un sistema de intercambio de calor directo o indirecto para formar una fracción acuosa que comprende agua; y

separar la fracción acuosa del medio de flotación;

en donde el proceso comprende, además:

i. determinar una proporción de adherencia de salmuera al hielo Wab/Wi, en donde Wab representa el peso de salmuera adherida al hielo y Wi representa el peso del hielo, para una mezcla acuosa dada como función de uno o más de composición de la mezcla acuosa, velocidades de congelación, velocidad de alimentación del medio de flotación, temperatura de alimentación del medio de flotación, medio de flotación, temperatura de alimentación de la mezcla acuosa, velocidad de alimentación del medio acuoso, temperatura del agua de lavado y velocidad del agua de lavado;

ii. representar la concentración de salmuera adherida en la suspensión como función de la concentración de sal en el concentrado usando la fórmula:

CS = [(Wab/Wi)/(Wab/Wi + 1)] Cb;

en donde CS es la concentración de salmuera adherida en la suspensión, y Cb es la concentración de sal en el concentrado,

iii. calcular el número de unidades de transferencia teóricas para dar como resultado una pureza de agua deseada para la mezcla acuosa bajando entre dos líneas,

una primera línea es el gráfico de la concentración de salmuera adherida en la suspensión, Cs, como se obtiene por la fórmula en la etapa (ii) anterior y una segunda línea es la concentración de sal en el concentrado, Cb, cuando Cb = CS; en donde el cálculo comprende:

- ubicar en la abscisa el valor de la concentración del efluente de salmuera residual,

- leer la concentración de sal de la suspensión resultante avanzando verticalmente hasta la primera línea,

- moverse horizontalmente hacia la izquierda en la intersección con la segunda línea para obtener la concentración de salmuera en la segunda unidad de transferencia,

- continuar bajando entre las dos líneas hasta obtener la pureza deseada del agua de producto, correspondiendo el número de etapas para alcanzar la pureza deseada del agua de producto a dicho número de unidades de transferencia teóricas;

iv. determinar una altura de una unidad de transferencia teórica para la mezcla acuosa;

v. determinar una ubicación de alimentación para la mezcla acuosa y/o el medio de flotación, basado en una o más de la altura determinada, la relación de adherencia de salmuera determinada, el número calculado de unidades de transferencia teóricas, la concentración de suspensión de concentrado deseada, la pureza de agua deseada, el porcentaje deseado de recuperación de agua, temperatura de congelación, temperatura mínima de flotación media y temperatura eutéctica de la mezcla;

vi. ajustar una temperatura del medio de flotación y/o el agua de lavado, basado en la relación determinada de adherencia de la salmuera; y

vii. ajustar un caudal del agua de lavado, el medio de flotación y la salmuera, basado en la relación determinada de adherencia de la salmuera.