Brevet FR2010516A1 — publié le 19700220

La présente invention se rapporte à l'extraction de sels, de saumure concentrée, ou d'eau pure, à partir d'eau salée, particulièrement d'eau de mer. Jusqu'à maintenant, les sels sont extraits par évaporation solaire 5 de l'eau de mer contenue dans des bassins ou des mares, mais ce procédé est extrêmement long et coûteux, durant parfois plusieurs mois ou même plusieurs années dans certaines régions. L'extraction de sels par un procédé de désalinisation de l'eau permettant la récupération d'eau pure, n'a pas jusqu'à présent été réalisable économiquement, du fait du grand apport de 10 chaleur nécessaire pour atteindre la température d'ébullition. La présente inveition a pour objet un procédé économique pour l'extraction, à partir d'eau salée (par exemple d'eau de mer), à la fois d'eau pure et de sels utiles ou de saumure concentrée ; ces sels peuvent être considérés soit comme sous-produits du procédé de désalinisation de l'eau, 15 réduisant ainsi le coût de production d'eau pure, soit comme produit final, le sous-produit étant alors l'eau pure, qui peut être utilisée, ou rejetée si l'on en n'a pas besoin. Dans le procédé dedésalinisation de l'eau par distillation, la concentration finale du dépôt de saumure récupérée (c'est-à-dire le résidu de 20 saumure qui est généralement éliminé et rejeté) est obtenue en multipliant la concentration de la saumure d'origine par le rapport de la quantité initiale de saumure à la quantité de saumure déposée. Si par exemple la concentration initiale de la saumure est de 3,5 % en volume et si, pour 4000 kg de saumure d'origine, on obtient 3.000 kg de saumure déposée, la concentration de 25 la saumure déposée est de 4,67 % en volume. En fait, ceci n'a pas pu être économiquement réalisé à cause de la quantité de chaleur nécessaire pour pouvoir effectuer une distillation fournissant une concentration de saumure déposée dépassant 7 %. Ceci limite non seulement la quantité d'eau qui pourrait être obtenue pour une quantité donnée d'eau de mer, mais empêche éga-30 lement l'extraction industrielle des sels et de saumure concentrée à partir d'eau de mer. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une plus grande concentration du dépôt de saumure (par exemple, doublé^ triplée, etc...) en remplaçant mie partie de la saumure d'origine correspondant à une partie 35 (la moitié, les deux tiers, etc...) du dépôt de saumure, par une quantité 18635 2010516 équivalente d'un liquide non miscible, par exemple une huile, de densité différai te et de pression vapeur inférieure à celles de Peau. Ainsi, lorsqu'une même quantité d'eau pure est vaporisée à partir de la saumure d'origine - ne représentant alors qu'une partie du mélange d'origine - comme 5 elle le serait à partir de la saumure contenue dans le mélange initial habituel, la concentration du dépôt de saumure est augmentée dans la même proportion. Le mélange est distillé en un ou plusieurs cycles, jusqu'à obtention d'une concentration d'eau salée telle qu'une quantité importante ou la majeure partie du sel précipite, puis on sépare ensuite le sel précipité, la sau-10 mure concentrée, et le liquide non miscible, La distillation peut certes se faire en un seul cycle, mais, comme on l'exposera plus loin, on peut réaliser mie grande économie dans l'apport de chaleur nécessaire à l'obtention de la température souhaitée, si la distillation est effectuée en plusieurs cycles, jusqu'à obtention de la con-15 centration désirée. Dans une réalisation préférée décrite ci-dessous, chaque stade de distillation est conduit de la même manière que cd le décrite dans la demande de brevet français PV. 158.642 déposée par Euro-Can Investment Corporation Limited le 10 Juillet 1968. Cependant, dans ce cas, le liquide 20 non miscible remplaçant l'eau est réchauffé à chaque étage de distillation, par écoulement dans plusieurs condenseurs, disposés à des niveaux décroissants, dans lesquels la vapeur d'eau provenant de l'eau salée est condensée sur le liquide non miscible. Le mélange passe par plusieurs étages d'évapo-rateurs, à des niveaux croissants, et à des température et pression décrois-25 s antes du premier au dernier étage. Le mélange forme à chaque étage d'éva-poration une colonne-de liquide à courant descendant et une colonne de mélange en ébullition à courant ascendant, ledit covr ant ascendant, entre un étage et le stade suivant, résultant de la différence de pression entre deux étages et de l'énergie externe de vaporisation dans cette colonne de mélange 30 en ébullition. D'autres aspects et avantages apparaîtront d'après la description schématique d'une forme de réalisation cfe l'invention, qui va maiitenant être donnée à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés. 35 . La figure 1 représente une disposition possible d'une installation 69 18635 3 2010516 de distillation à plusieurs étages selon l'invention» La figure 2 illustre schématiquement la mise en oeuvre d'un procédé dans lequel la saumure d'origine est recyclée dans un ensemble de dispositifs de distillation, destiné à réaliser la concentration de la saumure et 5 la récupération du sel. La figure 3 représente une seconde réalisation possible d'une installation de distillation multiétage selon l'invention,, La figure 4 représente un autre type de dispositif pouvant être utilisé pour la réalisation de l'invention. 10 La figure 5 est un schéma illustrant un exemple possible de pro cédé conforme à l'invention. La figure 6 représente une variante de l'installation selon la figure 1 ; la figure 6a est une vue en coupe selon la ligne x——x de la figure 6, et les figures 6b et 6c représentent des variantes selon la même ligne de 15 coupe. Enfin la figure 7 représente une autre variante et la figure 7a est une vue agrandie en coupe selon la ligne y y de la figure 7. Sur ces figures, les circuits des différents milieux liquides sont représentés comme suit : l'eau de mer (ou "saumure", terme généralement 20 employé après le premier stade d'évaporation), par une ligne en traits mixtes; l'eau pure, par une ligne continue ; la vapeur d'eau, par une ligne pointillée ; le fluide non miscible, ci-après dénommé "huile", par exemple un hydrocarbure liquide ayant une pression vapeur plus basse et une densité différente de celle de l'eau, (tel que la paraffine, ou les produits désignés dans le commer» 25 ce par les marques déposées Santowax, Mobiltherm, Shell Beodorized Spray Base, Shell Bispersol ou Aroclor), par une ligne de tirets ; et enfin les sels ou produits solides, par une série de petits cercles reliés entre eux par des tirets. L'installation selon la figure 1 comporte une pluralité d'éléments 30 à double compartiment EC 1, EC 2, ... EC n, constituant chacun un étage de l'installation. Chacun de ces éléments est divisé par une paroi en deux compartiments dont l'un sert d'évaporateur E (ou plus précisément, de séparateur liquide-vapeur) et l'autre sert de condenseur c. Ces éléments sont disposés à des niveaux croissants. L'élément du premier étage travaille à une -85 pression et à une température plus élevées et est disposé au niveau le plus bas. 18635 4 201051-6 L'élément du dernier étage travaille à une température et à une pression plus basses, et est disposé au nr/esii le plus haut. ' " ** Tous ces é^sporate^rs sb-it relief; les uns a«£ s&ires ps*1 im système de conduits ê7ap3epis*tuss, c'êsigaé élus son ensemble par EP; Cssyg= 5 tême comporî-3'un tabe en U (T,, T9, T ), cï&que tube comportant ea bras .1 tii Î1 court Ts relié à la base d!ua ëvapor&teur lie mélangeur X au premier stade;, et un bras plus grand Tg, aboutissant en haut de Pévaporateur suivant, situé à un niveau supérieur 0 Après avoir été mélangée â de l'huile, Peàû de mer chaude est introduite à la base du système évaporateur EP, 'et s3élève en 18 passant successivement dans tous les étages d'évaporation, ainsi qu'il sera décrit ci-dessous. Un système condenseur, comportant un tube incliné CP, est orienté vers le bas et relie tous tes condenseurs en série. L'eau pure qui se condensej mélangée à l'huile, s'écoule vers le bas, par ce tube CP, d'un condenseur â l'autre, puis sort à la base* :3 L'installation comporte en outre un premier échangeur de chaleur H I. dans lequel l'eau clauds distillée est tuilisSe pour chauffer l'huile, et un second échangeur de chaleur H 1 dans lequel l'huile chaude est utilisée pour chauffer Peau de mer entrante. Ces deux échangeur s de chaleur peuvent être du type connu à contact .direct liquide-liquide, dans lequel les gouttes 20 d'huile en courant ascendant entrent en contact direct avec" Peau de mer dee= cendant dans un échangeur, et avec de Peau fraîche dans l'autre échangeur „ L'eau de mer est amenée depuis un réservoir R I, et est pompée par une pompe P I, en passant par un filtre 1 et un conduit 4, vers un réservoir ouvert R % en charge,» L'eauefe mer s'écoule alors, par un conduit 6, 25 vers l'extrémité supérieure de Péchangeur de chaleur H 2, dans lequel elle est chauffée par un courant ascendant d'huile chaude, et elfe sort à la base par un conduit 8; d'où elfe va vers le mélangeur X où elle est mélangée à de l'huile chaude,, Le mélange huile/eau de mer passe alors, par le premier tube °n U T I du système évaporateur EP, vers Pé-mporateur S de Pensemble 30 "gr-aMe? -Stage" J3C I, d'où elle s'élève vers les autres évaporateurs EC 2, etCo«oc de Fiasiailaiion puis finalement, par le tube en U Tn, vers Pévaporateur de l'ensemble "dernier étage" JSCn, qui est le plus élevé0 Le déplacement du mélange "saumure/huile" d'un évaporateur au suivant de niveau supérieur,, est assuré par un système auto-élévateur utili-35 saut P énergie externe de Pevaporatian, ce qui permet d'acheminer ce méBAD ORIGINAL 69 18635 5 2010516 lange vers le haut, dans les étages d'évaporation successifs, comme on le décrira dans ce qui suit. Le mélange huile/saumure sortant de lTévaporateur "dernier étage" (ECn) en haut du système évaporateur EP, passe dans un séparateur 5 SI dans lequel la saumure est séparée de l'huile et les sels sont séparés de la saumure et de l'huile. La saumure sort par un conduit 10, puis traverse un accélérateur MI, avant d'être évacuée par un conduit 12. Le carbonate de calcium et le sulfate de calcium précipités, ainsi qu'une petite quantité d'autres solides, sont récupérés séparément par un conduit 13. 10 Une partie de l'huile du séparateur SI sort par un conduit 14, puis est envoyée par l'accélérateur MI* vers la partie inférieure de Péchangeur de chaleur HI, où elle est chauffée par un courait descendant d'eau pure. Elle passe ensuite, à travers l'accélérateur M 3, vers le mélangeur X, où elle est intimement mélangée à l'eau de mer chaude entrante, puis le mé~ 15 lange est envoyé dans le tube en U, T^, relié à Pévaporateur de l'ensemble "premier étage" EC I. Une autre quantité d'huile froide pratiquement pure venant du séparateur SI est dirigée, par un conduit 18, par un clapet ou une pompe P 4, vers l'extrémité supérieure du conduit incliné CP du système condenseur. 20 Dans ce système condenseur, l'huile descend par gravité, par le conduit incliné CP, d'un condenseur au suivant. La vapeur d'eau issue de chaque évaporateur va vers chaque condenseur d'un même étage, puis se condense sur l'huile. Le mélange eau pure/huile ainsi formé sort à haute température à l'extrémité inférieure du conduit incliné CP vers le séparateur 25 S 2. A ce moment, Phuile chaude est séparée de l'eau pure et sort par un orifice 20. Une partie de cette huile traverse un dispositif de chauffage d'appoint FI, pour aller vers la base de Péchangeur de chaleur H 2, où elle est utilisée pour chauffer l'eau de mer entrante puis, après purification éventuelle, est pompée par la pompe P 3, à travers un conduit 22s vers le haut du 30 tube CP du système condenseur. Le reste de Phuile chaude pompée par la pompe 5 passe dans un second dispositif de chauffage d'appoint F 2, pour aller vers le mélangeur X, où elle est ajoutée à Peau de mer entrante, avant que cdle-ci soit introduite dans Pévaporateur de Pêlêment "premier étage" EC I. 35 Les séparateurs peuvent être du type simple et économique gêné- 69 18635 6 2010516 ralement utilisé pour séparer deux liquides de densités différentes ou pour séparer des solides en suspension dans des liquides. Les séparateurs SI et S 3 peuvent être constitués par des bassins ouverts, disposés en charge par -rapport à Pévaporateur ou au condenseur "dernier étage" de l'installation, 5 les bassins étant en communication les uns avec les autres et munis de filtres. L'eau chaude pure sort du séparateur S 2 par l'orifice 24, passe par une pompe P 2 puis dans le dispositif de chauffage d'appoint F 3, pour être introduite en haut de l'échangeur de chaleur H 1, où elle est utilisée pour le chauffage du courant ascendant d'huile, avant que cette dernière soit 10 introduite dans le mélangeur X. L'eau pure sortant froide de l'échangeur de chaleur H 1 passe par un conduit 26, puis traverse l'accélérateur M 2*, pour aller vers un séparateur "huile/eau" S 3, où elfe est séparée de l'huile en mouvement, et elle sort par un conduit 28. L'huile séparée quitte le séparateur S 3 par un conduit 30 pour être renvoyée, par la pompe P, à la base de 15 l'échangeur de chaleur HI. Du fait que la chaleur spécifique de l'huile varie en fonction de la température, trois cycles supplémentaires de coulée d'huile sont prévus, de manière à uniformiser la capacité de chauffage de chacune de trois zones de température. Chaque échangeur de chaleur HI et H 2 a donc une section dif-20 férente pour chacun de ces trois cycles supplémentaires d'huile. Toute l'huile sort, à la température la plus élevée, par l'extrémité supérieure, de plus petit diamètre, de l'échangeur de chaleur HI, puis traverse l'accélérateur M 3 pour aller vers le mélangeur X où elle est mélangée à l'eau de mer chaude arrivant dans le système séparateur EP qui a 25 été décrit plus haut. Une autre partie de l'huile, à température moins élevée, sort par un conduit d'évacuation 32, de plus grand diamètre, disposé à la base de l'échangeur de chaleur H 1, puis passe par l'accélérateur M 3T et un s conduit 34 pour aller vers la partie supérieure, de plus grand diamètre, de l'échangeur de chaleur H 2. Le reste de l'huile, à une température comprise 20 entre les deux précédentes, sort par un conduit d'évacuation 36 disposé dans une zone plus élevée, et de plus petit diamètre, de l'échangeur de chaleur H I, puis, par l'intermédiaire de l'accélérateur M 3" et d'un conduit 38, elle va vers la partie inférieure, de plus petit diamètre, de l'échangeur de chaleur H 2. 35 L'huile passant dans le système condenseur, et chauffée dans les 69 18635 2010516 condenseurs, est également envoyée vers l'échangeur de chaleur H 2 par trois voies différentes. La première voie5 telle qu'elle a été sommairement décrite ci-dessus, va du séparateur S 2 vers le fcas du système condenseur : l'huile de cette voie passe dans le dispositif de chauffage d'appoint F 1 et est 5 introduite en bas de l'échangeur de chaleur H 2. La deuxième voie part d'un séparateur S 4 situé aux deux tiers à partir du bas du système condenseur, l'huile traversant le conduit 40 et l'accélérateur M® S3 pour aller vers la partie supérieure de l'échangeur de chaleur H 2. La troisième voie part du séparateur S 5 situé au tiers environ à partir du bas du système condenseurs 10 l'huile traversant le conduit 42 et l'accélérateur M' 3" pour aller vers une zone située à mi-hauteur de l'échangeur de chaleur H L'huile des séparateurs S 4 et S 5 sert à abaisser le niveau des évaporateur s5 par les conduits 41 et 43. Le fonctionnement du dispositif peut se résumer comme suit 15 mais est plus détaillé dans la demande de brevet français PV0 158.642 du 10 Juillet 1968 : le liquide réfrigérant (huile) circulant dans le système condenseur EC, descend par gravité, tandis que le liquide (mélange eau de mer/ huile) circulant dans le système évaporateur EP, monte en utilisant l'énergie externe d'évaporation ainsi que la différence de pression entre les étages Les éléments E étant principalement constitués par les évapora-35 teurs , l'installation peut être utilisée de manière epe toute Pêvaporation bad original 186352010516 s'effectue dans is. colonne de- mélange en étaEition des grands bras Tg0 Ceci diminue la densité de la colonne.de mélange en.ébullition, ce qui provoque une ascension -à an niveau plus slev? du mélange en ébullition. Ceci îfimiroie également ou élimine les ilSséq^Hbrse se produisant «fans les installations connues, correspondant généralement à une perte-de température de ?.* ordre de 2, g~ C â eliaque niveau- In ouire5 du fait rse les éMipents E fonctionnent 3i; fait comme des séparateurs liquide-vapeur plutôt que comme des êvaporateurs, lis peuvent avoir de plus petites dimensions» D'autres avantages de F installation selon l'invention peuvent 10 être mis en évidence, particulièrement eu égard au système "Clémentine"' décrit dans.le "Second Symposium Européen sur l'Eau Fraîche extraite de la Mer", Athènes, 9 au II Mai 1967 (pages 36=1 â 36-12)., ce système utilisant un conduit vertical de section croissante du bas vers le haut, pour relier deux niveaux df évaporateur s espacés verticalement. Le procédé selon 15 l'invention utilise la colonne de liquide à courant descendant dans le bras Ts pour renforcer la circulation afin d'augmenter la hauteur d'ascension de la colonne montante dans le bras Tga Comme la section de la colonne de liquide descendante dans le petit bras Ts est sensiblement la môme (au moins du même ordre de grandeur que dans le système "Clémentine") que celle de la co-2© lonne ascendante dans le plus grand bras Tg, le liquide de la colonne descendante S'êeoule à une vitesse bien plus grande que dans le système "Clémentine", dans lequel la vitesse du courant descendant est très petite, étant donné la grande section de la chambre d'évaporation. Il en résulte une plus grande énergie cinétique du courant descendant, facilitant de ce fait l'asceu-sion.de la colonne ascendante,, Cette disposition permet également une régulation automatique en fonction des variations de volume du liquide gaus pression, car un accroissement du volume donne lieu rapidement à un débit plus élevé, ce qui fait circuler le liquide à une vitesse plus grande, tandis que dans le système "Clémentine" un accroissement de volume réaffecte pour S") ainsi dire pas le débit (à cause du grand volume de la chambre dsévapora-tioii) ni la vitesse de circulation du liquide 0 La mêir-e opération de base pçnt être effectuée par un système approprié de manomè'à'eg, ainsi q-u'on Fa décrit dans le brevet précité, au lisu de iuîjss en U® 35 Ua autre avantage apparaît lorsque P nulle est mélangée â la bad original 69 18635 9 2010516 saumure sous pression. Comme on le sait, lorsqu'un liquide est chauffé à ébullition, il faut fournir de la chaleur supplémentaire pour obtenir la formation de bulles. Ceci impose que le liquide soit chauffé au-dessus de la température d'ébullition. Ce surchauffage peut être réduit ou éliminé en 5 grande partie soit en utilisant des moyens permettant la formation de germes, c'est-à-dire de petites particules, soit par l'emploi d'une surface rugueuse permettant l'apparition de bulles. Dans le cas présent, lorsqu'un liquide non miscible est intimement mélangé à la saumure, on a constaté que la saumure demeurait en suspension cbaas le liquide non miscible, sous forme de 10 gouttelettes d'une taille telle que la formation de bulles nécessite moins ou pas du tout de calories supplémentaires. Ceci permet la réduction ou la suppression du surchauffage, diminuant âinsi la densité de la colonne ascendante et favorisant son ascension. Un autre moyen possible de diminuer le sur chauffage et d'aug-15 menter la hauteur d'ascension est représenté par les figures 6 et 7. On a constaté, au cours d'expériences répétées, qu'en réduisant, dans les grands bras Tg des tubes en U, la vitesse de circulation du liquide ascendant, on obtient une colonne plus haute du mélange en ébullition, c'est-à-dire une hauteur d'ascension plus grande, pour la même différence de température 20 (At) entre deux étages consécutifs. Un courant ascendant plus lent de liquide dans les plus grands bras des tubes en U permet la formation plus lente de bulles de vapeur, et permet ainsi le commencement de l'ébullition à un niveau supérieur. Cet accroissement de montée est plus grand pour des températures plus basses, 25 ceci étant ^probablement dû au fait que le surchauffage et les tolérances de déséquilibre sont plus grands à de plus basses températures. La diminution de la vitesse ascensionnelle du courant de liquide peut être obtenue en augmentant la section du bras Tg du tube en U au-dessous du niveau auquel le liquide commence ou est supposé commencer à bouillir. 30 Cet accroissement de section peut être réalisé seulement dans l'étage des basses températures, ou peut être réalisé progressivement pour certains ou tous les étages, ledit accroissement étant alors inversement proportionnel à la température des étages considérés. Le fait d'augmenter la section tend également à faciliter lé "glis-35 sement " du liquide ou de la vapeur sur la saumure, ce qui peut provoquer 69 18635 io 2010516 •l'effondrement de la colonne de vapeur. Des moyens doivent être prévus pour maintenir la colonne ascendante de mélange en ébullition. La figure 6 illustre ce qui précède r la partie supérieure du plus grand bras Tg' (c'est-à-dire commençant juste au-dessous du niveau auquel 5 le liquide est ^supposé commencer à bouillir) a une section croissante par rapport à celle du bras plus court Ts'. De plus, le bras le plus grand Tg' comporte des moyens pour prévenir l'effondrement de la colonne de mélange en ébullition. Ces moyens sont représentés sur les figures 6 et 6a sous forme 10 d'un ensemble de plaques verticales 400 espacées horizontalement et formant un grand nombre de passages étroits pour le courant de mélange en ébullition dans le bras Tg'. Sur la figure 6b, ces moyens de prévention sont constitués par des tôles ondulées 402 ; et sur la figure 6c, ils sont constitués par des tubes verticaux 404 ouverts à leurs deux extrémités • Un cou-15 vercle (ou cache) 406 est prévu (figure 6) pour détourner, vers le bras le plus court Ts' du tube en U, les gouttelettes de saumure pénétrant dans Pévaporateur E' (ou séparateur liquide-vapeur), de manière à ne laisser passer que la vapeur dans les condenseurs par l'issue 408. Les figures 7 et 7a représentent un autre dispositif pouvant être 20 utilisé. Dans ce dispositif, les êvaporateurs E" (ou séparateurs liquide-vapeur) sont constitués par des cylindres horizontaux, et le plus grand bras Tg" du tube en U d'un étage est associé au bras le plus court Ts" du tube ai U de l'étage suivant pour former un ensemble 410. Comme le montre à plus grande échelle la figure 7a, l'ensemble 410 a me section rectangulaire, 25 s'étend dans toute la longueur du compartimeit E", et comporte deux parois externes 412, 414 et une paroi interne 416 divisant l'intérieur dudit ensemble en deux couloirs de circulation, dont l'un, de grande section, correspond au grand bras Tg" pour la colonne ascendante du compartiment E", et l'autre, de plus petite section, correspond au bras court Ts" de la 30 colonne descendante quittant le compartiment E". Un grand nombre de plaques de support 418 peuvent être disposées en travers des deux couloirs afin de maintenir les parois, et plusieurs autres plaques 4Q0? sont disposées seulement dans le couloir du bras Tg" pour empêcher l'effondrement de la colonne de mélange en ébullition, les plaques 400' jouant le rôle des 35 plaques 400, 402 et des tubes 404 des figures 6a, 6b et 6c» Sur la figure 7? le déflecteur de gouttes de liquide 406' est constitué par un demi-cylindre. 69 18635 11 2010516 La figure 2 représente scliématiquement une installation comportant plusieurs dispositifs tels qu'illustrés sur la figure 1 et désignés chacun par 101, 102, 103, 104, tous disposés en série® La réalisation du dispositif selon la figure 1 est représentée de manière schématique et simplifiée pour 5 le premier dispositif 101, les autres dispositifs 102, 10S et 104 ayant une structure similaire. De l8eau froide sort du premier dispositif 101 par le conduit 28, et de la saumure résiduelle à l'état froid par le conduit 120 Cette dernière est introduite dans le dispositif suivant., 1Q2P où elle est envoyée à l'échangeur de chaleur H 2 de ce dispositif, chauffée^ puis mélangée à de 10 l'huile dans le mélangeur X de ce dispositif^ tel qusil a été décrit plus haut0 L'eau pure est évacuée par le conduit 28, et la saumure résiduelle est envoyée au dispositif suivant 103, La concentration en sel de la saumure augmente ainsi lorsque la saumure passe d'un dispositif à l'autre ; la saumure sort enfin du dispositif 104. La concentration est suffisamment élevée pour 15 que le chlorure de sodium précipite et puisse être récupéré économiquement dans un séparateur, représenté schématiquement en Za Par exemple, pour 4.000 kg cFeau de mer contenant §5 5 % de matières solides, pénétrant dans le dispositif 101, on recueille 2oOG0 kg de saumure contenant 6,1 % de sel et 2.000 kg d'eau pure. La saumure est 20 chauffée à 1803 C dans l'échangeur de chaleur H 2 du dispositif 102, puis est intimement mélangée à de l'huile du second dispositif 102® Ce dernier produit 1.000 kg d'eau pure et 1000 kg de saumure résiduelle contenant environ 13,4 % de sels. Les 1.000 kg de saumure résiduelle sont alors chauffés à 180° C, puis sont mélangés à de l'huile chaude, avant d'être introduits dans 25 le troisième dispositif 103, à la sortie duquel on recueille 417 kg d'eau pure et 583 kg de saumure résiduelle contenant environ 23 % de sels0 Les valeurs mentionnées ci-dessus pour la concentration de sel? soit 6,7 % , 13,4 % et 23 % de la saumure recueillie respectivement à la sortie des dispositifs 101, 102 et 103^ tiennent compte du fait que les carfoo-30 nates et les sulfates de calcium précipitent aux températures élevées dans les dispositifs eux-mêmes. Ces précipités peuvent être aisément séparés de la saumure sortant du dispositif 101, dans des bassins ouverts^ avant le traitement de la saumure dans le dispositif 102œ La majeure partie des carbonate et sulfate de calcium précipités adhèrent à Phuile, et peuvent être séparés 35 en faisant écouler continuellement le courant cPhuile de réfrigération vers les *» * BAD ORIGINAL - tu 18635 v 2010516 réceptacles owertsj, tels que le séparateur S 1, avec un débit suffisamment faible pour permettre aux solides précipités de demeurer au fond0 Avant cfiire introduits dans le quatrième dispositif 10is les 583 kg de saumure résiduelle sont changés â 18§° C, puis mélangés â Phuile en quantité appropriée* Le mélange sortant du deuxième dispositif 104 est séparé comme suit dans le séparateur Z z le chlorure de sodium cristallisé est recueilli à la sortie 510 ; la saumure contenant tous les sels de magnésium, le chlorure de potassium^ une petite quantité de chlorure de sodium et pratique-10 ment tous les éléments rares constitutifs de Peau de mer, est récupérée à la sortie 112, et Phuile purifiée est récupérée à la sortie 113. Le sépara» teur Z remplit les mêmes fonctions que le séparateur S 1» sauf qu'il récupère le chlorure de sodium au lieu des sulfates et carbonates ; Phuile sortant du séparateur Z suit les mimes circuits que celle sortant de SI. i 15 Les cristaux de chlorure de sodium restant éventuellement au fond des êvaporateurs et des conduits d'évaporation peuvent 8tre évacués par des moyens né caniques connus» On peut par exemple adjoindre des parties de tubes verticales ou inclinées aux êvaporateurs et aux circuits d*éva--« poration, et recueillir les cristaux de dépôt dans des récipients disposés au 20 bas de ces tubes» Les carbonate et sulfate de calcium précipités, et les petites quantités cPautres solides tels quë Foxyde de fer et des impuretés, sont séparés de la saumure et de Phuile dans les premier, second et troisième étages» Ceci permet d'obtenir,, au quatrième étage, un résidu de matière 25 rare de grande valeur marchande^ qui peut être utilisé pour la production cf acide eSxlor hydrique et/ou d'un màgnêsien do grande p cureté. Au lieu cPutiliser la saumure résiduelle du troisième étage comme produit d'alimentation du dernier étage, on peut utiliser des solutions concentrées telles que Peau très conc entrée de la Mer Morte ou des m saumures industrielles» Le tableau suivant indique les quantités de chaleur utils pour 4060 kg #es» de mei\ Iorsquson utilise im ou plusieurs étages» Ie® ORIGINAL 69 18635 13 2010516 Tableau I Etages Eau de mer ou saumure Eau récupérée (kg) Chaleur nécessaire (milliers de calories) Pour toute Peau récupérée Pour 1.000 kg cPeau récupérée poids „_(kg) sel 1er 4.000 3,5 2.000 30.500 15.300 2ème 2.000 6,7 1.000 19.850 19.850 3ème 1.000 13,4 417 14.300 34.30Q 4ème 583 23,0 400 21.950 54.900 Saumure résiduelle 88 44,0 1+2+3*4 4.000 3,5 3.817 86.800 22.700 Saumure résiduelle 88 44,0 1+2 + 3 4.000 3,5 3.417 64.650 19.000 Saumure résiduelle 583 23,0 1 + 2 4.000 3,5 3.000 50.350 16.800 Saumure résiduelle 1,000 1 4.000 3,5 2.000 30.500 15.300 Saumure résiduelle 2.000 6,7 3Q La figure 3 représente une autre réalisation selon Finvention, dans laquelle les échangeur s de chaleur H I et H 2 sont supprimés et remplacés par un second dispositif de difetillation ecs identique au premier représenté sur la figure 1, mais de plus petites dimensions, et qui est monté en parallèle avec le dispositif principal de distillation E C*. Le deuxième 35 dispositif est destiné à chauffer Peau de mer d*alimentation en y condensant 69 18635 14 2010516 directement de la vapeur provenant d'eau pure récupérée du dispositif principal. Le dispositif principal EC comporte un grand nombre d'étages EC 1*, EC 2' .... EC n', disposés à des niveaux croissants, munis de corn- 5 partiments où règne une température et une pression plus élevées au niveau le plus bas, de la même manière que dans le dispositif selon la figure 1. Un mélange d'eau de mer chaude et d'huile chaude provenant du mélangeur X* est introduit en bas du système évaporateur EP', et se propage d'un évaporateur à un autre de niveau plus élevé, par les conduits de liaison U T 1', 10 T 2*, etc «••., comme dans l'exemple de la figure 1. De la même manière, de l'huile froide est introduite en haut du tuyau incliné CP' du système condenseur, et descend par gravité, d'un condenseur au suivant, en emmagasinant de la chaleur et en recueillant de l'eau pure, par condensation de la vapeur provenant des êvaporateurs. 15 Le second dispositif ec a une structure similaire et comporte plusieurs ensembles évaporateur-condensateur ec I, ec 2 .... ecn, qui sont tous de structure similaire, mais de plus petites dimensions que ceux du dispositif principal EC1, les ensembles d'un étage étant disposés à des niveaux croissants, les compartiments où règne la température et la pression 20 les plus élevées étant au niveau le plus bas. Ce deuxième dispositif comporte également un système évaporateur ep semblable, comportant un conduit Utl, t2......tn, reliant 1* évaporateur d'un étage au suivant, ce qui constitue un système auto-ascensionnel. Cependant, dans le deuxième dispositif, un mélange d'eau pure chaude et d'huile - plutôt que de saumure et 25 d'huile - circule dans le système évaporateur. L'eau pure de ce mélange provient d'une partie de l'eau pure récupérée à partir du dispositif de dis-tillation principal EC'. Une partie de cette eau pure est envoyée dans les êvaporateurs du deuxième dispositif ec, et se condense sur l'eau de mer descendant d'un condenseur au suivant du système condenseur du deuxième 30 dispositif. L'eau de mer est chauffée ainsi dans le deuxième dispositif, avant d'être utilisée dans le système évaporateur du dispositif principal. L'eau pure chaude est refroidie en pénétrant dans le deuxième dispositif, et l'ensemble est éliminé. Plus particulièrement, l'eau de mer du réservoir R1® est pom-35 pêe par une pompe P 1', à travers un filtre 114, et envoyé vers un réser- 69 18635 15 2010516 voir R 2* à un niveau supérieur. L'eau de mer arrive alors, par un conduit 115, en haut du système condenseur cp du deuxième dispositif ec. De là, elle passe, par gravité, dans les condenseurs du deuxième dispositif. La température augmente sous l'effet de la vapeur de condensation des évapo« 5 rateurs de ce second dispositif, et sa quantité augmente, de sorte que la proportion de sel diminue. Cette eau sort chaude en bas du système condei-seur, et va vers un mélangeur X1, où elle est intimement mélangée à une certaine quantité d'huile chaude. Le mélange chaud "eau de mer/huile" est alors envoyé dans le système évaporateur EP' du dispositif de distillation 10 principal, puis s'élève d'un évaporateur au suivant, de la manière décrite à propos de la figure 1. Le mélange saumure/huile sortant du dispositif principal traverse un séparateur SI', où on le laisse décanter. La saumure et la couche intermédiaire d'huile traversent l'accélérateur M 12', et sont évacuées par un conduit 116. 15 La majeure partie de l'huile séparée de la saumure dans le sé parateur S 1' passe d'un autre séparateur S 3' vers le réfrigérant K, où elle est refroidie à 30° C, et est ensuite envoyée, par la pompe P 3', vers la partie supérieure du système condenseur du dispositif principal. Elle descend, par gravité, dans les condenseurs, de la manière décrite ci-dessus en 20 se référant à la figure 1, puis sort à la partie inférieure sous forme d'un mélange chaud d'eau pure et d!huile. Ce mélange est envoyé par la pompe P 2' à un séparateur S 2', où la totalité de l'huile chaude est séparée de l'eau pure chaude. L'eau chaude du séparateur S 2', toujours mélangée à une partie 25 de l'huile chaude, est réchauffée par le dispositif d'appoint F 2% et introduite en bas du système évaporateur ep du second dispositif de distillation. Ce mélange s'élève dans la série des êvaporateurs, de la même manière que le mélange de saumure et d'huile dans les êvaporateurs du dispositif principal (et du dispositif selon la figure 1). Une certaine quantité de cette 30 eau demeure dans chaque étage d'évaporation, la vapeur se condensant sur l'eau de mer qui traverse les condenseurs du second dispositif. Le mélange eau pure/huile qui quitte la partie supérieure du système évaporateur du second dispositif est alors dirigé vers un séparateur S S'o Après avoir été ùtilisée pour refroidir l'huile du séparateur S 1% l'eau pure séparée tra» 36 verse un accélérateur M D? et sort par le conduit 118® BAD ORIGINAL 69 18635 16 2010516 : iscf»ile séparée dans le séparateur S 3* est envoyée par la pompe P-â! en haut du système condenseur du dispositif principal EC?. .âinsi qusoa l'a décrit plus haut,, une partie de Phuile chaude, mélangée â Feaai pure chaude dans le séparateur- § 2% demeure dans le 5 mélange avec l'eau pure, lorsque cette dernière est introduite en*bas du système évaporateur du second dispositif ecQ L'ensemble de Phuile chaude quitte le séparateur S 2% puis traverse le dispositif de chauffage d'appoint F S, et est dirigée vers le mélangeur S pour y Être mélangée à Peau de mer avant que cette dernière soit introduite dans le système évaporateur du 10 dispositif principal EC% Une valve 120 peut être prévue pour contrôler le débit dThuile chaude renvoyée au mélangeur X% en fonction de la quaitité d'huile chaude que coït ient le mélange avec l'eau, puis celle-ci est introduite dans le système évaporateur du second dispositif. Le dispositif selon la figure 3 comporte d'une part un premier 15 séparateur S 4% au tiers environ à partir du haut du sytème condenseur dans lequel une partie de Phuile est séparée, puis pénètre, par le conduit 120, dans le système évaporateur du second dispositif et d'autre part un second séparateur S 5® disposé aux deux tiers environ à partir du haut du système condenseur du dispositif principal, pour alimenter, avec une 20 partie de Phuile, par Pêlêment 122, P étage correspondant du système évaporàteur du second dispositif. Le but de ce dispositif, comme dans l'exemple selon la figure 1, est d'égaliser les capacités de chauffage pour les différentes températures des étages des cycles d'huile. Le dispositif selon la figure 4 est semblable à celui selon la 25 figure 3, et les éléments qui le composent portent les mêmes numéros de référence, suivis du suffixe tandis que les éléments des deuxième et troisième cycles, qui utilisent le même dispositif, sont désignés par des numéros de référence suivis des suffixes "-2" et "-3" respectivement. L'invention pourrait, bien évidemment, être réalisée avec d'autres dispo-20 sitifs, comportant plus ou moins de cycles ou même un seul cycle, comme ou va le décrire,, Cependant,, dans le dispositif selon la figure 4, au lieu cPutiliser «a saseMfolG à dsuz cempartimeïLts à chaque étage, on utilise deux éléments séparés de® êTaçoraie-îrs E et e respectivement dans les dis- _35 v ïaieipal sfc de et des condenseurs séparés C et c ,BAD ORIGINAL 18635 2010516 respectivement dans les dispositifs principal et de pré-chauffage. En outre, un conduit d'alimentation en vapeur 250 est connecté au bas de chaque tube en U (T I - I, etc .... et tl-I, etc ....) à la partie inférieure des grands bras (par exemple Tg-I) et/ou des bras courts Ts-I (non représentés), dans les deux systèmes êvaporateurs. Cette disposition permet d'alimenter en vapeur ces tubes en U par les conduits 252 et les valves 254 pour le démarrage et le contrôle. Des contrôles additionnels ou alternatifs peuvent également être effectués en introduisant la vapeur sortant des êvaporateurs respectifs par le conduit 252 de l'étage suivant, ou même d'un autre étage supérieur, cette alimentation de vapeur «'effectuant par les conduits 256, contrôlés pkacun par une valve 258. Le schéma selon la figure 5 illustre, à titre d'exemple non limitatif, un procédé utilisant le dispositif selon la figure 4 pour extraire, à partir de l'eau de mer, non seulement de l'eau pure mais encore des sels et de la saumure concentrée. Les quantités, températures, conc entrations, etc... indiquées ci-dessous résultent de calculs préliminaires pour un projet de 10 millions de gallons par jour. Ces chiffres ne sont évidemment pas nécessairement rigoureux, mais sont surtout donnés dans le but d'illustrer le principe de l'invention. Pour des raisons d'équilibre de chaleur, les quantités ne sont pas exprimées en unités absolues, mais plutôt en "équivalent eau pure", ou "EEP". L'EEP d'un liquide à une température donnée est la quantité équivalente d'eau pure à une température donnée, représentant la même capacité de chauffage que ce liquide à température donnée. Ainsi, une même quantité exprimée en unités absolues sera généralement différente lorsqu'elle sera exprimée en EEP à des températures différentes. Les données EEP, particulièrement de la saumure à des températures et concentrations élevées, ne sont pas nécessairement exactes, du fait du manque de données précises. Les quantités sont données en EEPkg/h, pour un projet de 10 millions de gallons par jour. L'exemple suivant est réalisé sur la base d'une différence de température de 1,5° C entre les étages. E est évident que de plus grandes différences de température (par exemple 5° C, 3° C, 5° C ou plus) pourront être envisagées mais les quantités EEP données ci-dessous demeureront sensiblement les mêmes, et le rendement calorifique augmentera évidemment avec l'accroissement de la différai ce de température entre les étages. 69 18635 18 2010516 Dans le premier cycle de distillation, l'alimentation d'eau de mer (1,264 x 10® EEP, 3,5 % de produits solides, 20,7°C) est effectuée en haut du conduit oondenseur cp-I du dispositif de pré-chauffage ec-I, et cette eau est chauffée par la vapeur qui s'y condense (178° C). L'eau de mer chau- C 5 de quittant cp-I (2,295 x 10 EEP, 2,6 % de solides, 178° C) est envoyée au 6 mélangeur X-I où elle est mélangée à l'huile chaude (5,146 x 10 EEP, 180,89° C), puis le mélange à 180° C est envoyé en bas du conduit évaporateur EP-I, Une partie de l'eau est éliminée, et le mélange qui demeure (saumure 0,56 x 10® EEP, 10,4 % de solides, 37,0° C, huile 4,900 x 10® EEP) 10 traverse le séparateur SI-I où : 1°) le CaSO. précipité et le CaCO„ sont re- 6 cueillis à la sortie 300-1 ; 2°) la majeure partie de l'huile (4,448 x 10 EEP) est séparée et traverse le séparateur S 3-1 (qui reçoit également le mélange eau/huile du système évaporateur ep-I du dispositif de pré-chauffage ec-I)'; 6 et 3°) la saumure contenant une petite quantité d'huile (0,052 x 10 EEP) 15 est envoyée vers la sortie 216-1 pour le second cycle de distillation, A ce stade, une partie du CaSO^ demeure toujours dans la saumure mais, dans un but de simplification, on supposera par la suite que tout le CaSO^, de même que le CaCOg (un total de 2.290 kg A ou 0,00064 x 10® EEP) ont été séparés, 20 Du fait que S 3-1 (de même que S 3-2 et S 3-3 dont on parlera ci-dessous) sont des séparateurs ayant rempli leur fonction, ils fonctionnent aussi comme équilibreurs de température. Dans le pré-chauffage ec-I, le mélange eau pure/huile (eau 1,750 x 10® EEP, huile 0,541 x 10® EEP, 180° C) est introduit en bas du 25 système évaporateur ep-I, Une partie de l'eau est déposée et se condense sur l'eau de mer afin de préchauffer cette dernière, comme on l'a décrit plus haut, et le mélange restant (eau 1,108 x 10® EEP, huile 0,516 x 10® EEP, 23,2° C). est envoyé au séparateur S3~I„ L'eau (1,108 x 10® EEP, 33° C) est éliminée à la sortie 218-1, Le séparateur S 3-1 reçoit également de 30 l'huile (0,052 x 10® EEP, 33° C) de l'étage suivant, par le conduit 302-1, et cette huile est mélangée à l'huile du séparateur S i-ï, puis toute Phuile e (5,416 x 10 EEP, 37° C) est envoyée au système condenseur CP - ï du dispositif principal, La vapeur d'eau provenant de la saumure se condense sur l'huile, et le mélange (eau 1,754 x 10® EEP, huile 5,687 x 10® EEP, 1773 5°C) -35-- sort par le bas et est pompé vers le séparateur S 2-1, De là, une partie de 69 18635 w 2010516 fi l'huile (0,541 x 10 EEP) mélangée à toute l'eau, est chauffée par le dispositif F 2-1 (à 180° C) et est ré-introduite en bas de ep-Is tandis que la majeure partie de l'huile (5,144 x 10® EEP) est chauffée par le dispositif F I-I (à 108,89° C, puis est envoyée au mélangeur X-Ipour y être mélangée avec 5 Peau de mer d'alimentation. Ainsi, le résultat du premier cycle (ec-I, EC-I) se compose de : 1°) eau (1,108 x 10® EEP, 33° C) récupérée par la sortie 218-1 ; 2°) Ca-SO^ précipité et CaCOg éliminé par la sortie 300-1 ; 3°) saumure concentrée mélangée à une petite quantité d'huile (saumure 10 0,516 x 10® EEP, 10,4 % de solides, 37° C, huile 0,052 x 10® EEP) éliminée en 216-1. Cette dernière est envoyée au dispositif de pré-chauffage Ep-2 du second cycle (ec-2, EC-2), en vue de sa concentration ultérieure. Dans le second cycle, le mélange saumure concentrée/huile 216-1 traverse le système condenseur cp-2, en sort par le bas (saumure 15 0,727 x 106 EEP, 7,9 % de sel, 178° C, huile 0,055 x 106 EEP) et va dans le mélangeur X-2, où il est adjoint à une quantité supplémentaire d'huile (1,472 x 10 EEP), et le mélange (saumure 0,727 x 10 EEP, huile fi 1,536 x 10 EEP, 180* C) est introduit en bas du système évaporateur EP-2. Le mélange (saumure 0,192 x 10® EEP, 24 % de solides, 30,5° C, huile fi 20 1,460 x 10 EEP) sortant de ce système évaporateur traverse une colonne réfrigérante C I où il est refroidi (à 30,4° C), une petite quantité d'eau fi (0^025 x 10 EEP) étant évaporée et éliminée par la sortie 306. Le mélange saumure concentrée/huile est alors introduit dans le séparateur S1-2, et le CaCO^ précipité est éliminé par la sortie 300-2. La 25 saumure résiduelle a alors une concentration de 23,8 % en produits solides. fi A la sortie du séparateur S1-2, la saumure concentrée (0,167 x 10 EEP), g mélangée à une petite quantité d'huile (0,017 x 10 EEP), est envoyée par 216-2 au troisième cycle. La plus grande partie de Phuile (1,143 x 10 EEP, 30,4° C) va au séparateur S 3-2, lequel reçoit également le mélange eau/ 30 huile (eau 0,320 x 10® EEP, 39,8° C, huile 0,249 c 10® EEP) provenant du dispositif de préchauffage du système évaporateur ep-2, et une petite quantité d'huile (0, 017 x 10® EEP, 33° C) du troisième cycle circule en 302-2. Le résultat du séparateur S 3-2 se compose de : 1°) la majeure partie de l'huile (1,652 x 10 EEP, 33° C) arrivant en haut du système con« M- denseur CP-2 du dispositif EC-2 ; 2°) une petite quantité d'huile (0,052 x 10® PAO ORIGINAL 18635 20 2010516 R EEP, 33° C) retournée au premier cycle en 302-ï ; 3°) Peau (0,319 s 10 EEPS 33° C) récupérée en 218-2. . . L'huile, introduite en" hast de CP-2 ©a sort en bas, mélangée à Peau qui s'y est condensée (eau 0,524 x 10® ESPp 174,5° C9 ' huile 1„ 735x 10® 5 EEP) et va au séparateur S 2» 2), à partir duquel une partie de P huile (1,472 x 10® EEP) est chauffée par le dispositif F 1-2 (à 181° C) puis va au mélangeur X~2, tandis que le mélange eau/huile résiduelle est chauffé par le dispositif F 2-2 et va (eau 0,524 x 10® EEPS 180° C, huile 0,263 x 1.0® EEP) C en bas du dispositif de préchauffage ep-2, le mélange (eau 0,319 x 10 EEP, 10 huile 0,249 x 10® EEP, 39,8° C) allant au séparateur S 3**2. Ainsi, le résultat du troisième cycle (ec-2, EC-2) se compose de : 1°) eau (0,319 x 10® EEP, 33° C) recueillie par la sortie 218-2 ; . 2lCaS04 précipitée récupéré par la sortie 300-2 ; 3°) une saumure concentrée mélangée à une petite quantité d'huile (saumure 15 0,169 x 10® EEP, 23,8 % de solides, huile 0,017 x 10® EEP, 30,4°C) récupérée à la sortie 216-2. Ce mélange est introduit dans le dispositif de préchauffage cp«3 du troisième cycle en vue d'une concentration ultérieure. A cet étage, tout le CaCOg, les impuretés solides de Peau de mer et une partie du CaSOj ont été éliminés, le CaSO^ résiduel étant en solution super-saturée, 20 et presque tout le Nad et d'autres sels étant en solution. Dans le troisième cycle, le mélange saumure concentrée/huile cir~ culant en 216-2 traverse le système condenseur cp-3, en sort en bas (saumure 0,239 x 10® EEP, 20 % de sels, huile 0,018 x 10® EEP, 180° C) et traverse éventuellement en premier lieu le séparateur S 10, dans lequel le CaSO, est éliminé à la sortie 310, puis est envoyé vers le mélangeur X-3 où ^ fi il est mélangé à une quantité supplémentaire d'huile (saumure 0,239 x 10 EEP, fi huile 0,903 x 10 EEP. 180° C) avant d'être in troduit en bas du système évaporateur EP»30 Le mélange traverse seulement une partie du système évaporateurs 30 jugqijSà ce que la concentration de la saumure atteigne 30 %3 Lorsque cette -limite est atîelates la pins grande partie du NaCi précipite ; une partie du Ca.£ÊQA j demeurant après passage dans le s-Sparateur g 109 se met en fine eus» pension» Le mélange va aioïs au séparateur g II où le NaCI précipité est éli« miné â la sortie 311s et le liquide séparé (contenant la fine susp ension de ^5-Cagûj est ensuite renvoyé sa système évaporateur EP-3 olans lequel la concen- BAD ORIGINAL 18635 21 2010516 tration de la saumure est portée à 37%, à 57° C» A cette concentration, les sels suivants précipitent : le Nad résiduel, une partie Ai MgSO^, et la plupart du KC1, ainsi qu'une partie du MgC^, sous forme de carnallite. Une partie du CaSO^ demeure en fine suspension avec le CaSO^ en solution supersaturée. Le liquide est alors envoyé au séparateur S 12 où les sels .V.' : précipités sont éliminés à la sortie 312, et la majeure partie de l'huile est séparée et envoyée à un réfrigérant C 2. Le mélange liquide résiduel (contenant la susp ension de CaSO^) du séparateur S 12 est envoyé à un autre séparateur S 13, constitué de préférence par un réservoir de décantation ouvert. A cet endroit, le mélange est laissé au repos, afin de laisser le CaSO^ super-saturé précipiter et se déposer avec le CaSO^ en suspension. Ces derniers sont éliminés à la sortie 313 ; l'huile est séparée puis envoyée au réfrigérant C 3 ; et la saumure concentrée résultante est éliminée à la sortie 314. Le NaCl à l'état pratiquement pur et la saumure concentrée sont tous deux des produits de grande valeur marchande . C L'huile (0,860x 10 EEP, 57°C) du séparateur S 12 est refroidie à 46,3e C dans le réfrigérant C 2, puis est envoyée vers le séparateur S 3-3. L'huile (0,017 x 106 EEP, 57° C) du séparateur S 13 est refroidie à 33° C dans le réfrigérant C 3, puis est envoyée par 302-2 vers le séparateur S 3-2 du second cycle. Le séparateur S 3-3 du troisième cycle reçoit, outre l'huile réfrigérée dans le réfrigérant C 2, le mélange eau/huile sortant en haut du 6 dispositif de pré-chauffage du système évaporateur ep-3 (eau 0,150 x 10 EEP, huile 0,036 x 10® EEP, 33,2° C). L'eau est récupérée à la sortie 218-3 fi tandis que l'huile (0,876 x 10 EEP, 44° C) est introduite en haut du système g condenseur CP-3, et en sort mélangée à l'eau condensée (eau 0,221 x 10 EEP, huile 0,920 x 10® EEP, 168° C) pour aboutit au séparateur S 2-3. Une partie de l'huile est chauffée (de 168° C - 180° C) par le dispositif F 1-3 et est mélangée dans le mélangeur X-3 à la saumure d*alimentation avant d'être introduite en bas de EP-3, tandis que le reste de l'huile, ainsi que l'eau mélangée, est chauffée par le dispositif F 2-3 (à 180° C) avant dsêtre introduite en bas de ep-3. Les huiles du commerce mentionnées ci-dessous peuvent par exemple être utilisées comme liquide inerte non miscible : Shell DLspersol, 69 18635 2010516 Shell Spray Base, Mobiltherm Light, Mobiltherm 600 ou Aroclor. Le tableau n ci-dessous illustre les exemples ci-dessus, pour un projet de trois cycles portant sur 10 millions de gallons par jour : Tableau n 5 Cycle: Position : T° : : °C Saumure (EEP 10&) Conc. % Eau (EEP 10°) Huile fl (EEP 10°) Total „ : (EEP 10°) : • • 1er : ec-I : : dans cp-I :20,7 : hors ep-I :23,2 : hors cp-I : 178 : dans ep-I : 180 1,624 mm 2,295 *• 3.5 2.6 M M 1,108 1,754 M 0,516 «• 0,549 1,624 1,624 2,295 2,295 : EC-I : : dans EP-I : 180 : dans CP-Ï :177,5 : hors EP-I : 37 : dans CP-I : 33 2,295 M 0,516 *• 2,6 M 10,4 M Ml 1,754 m m 5,146 5,687 4,900 5,416 7,441 7,441 5,416 5,416 2ème: ec-2 : : dans cp-2 : 37 : hors ep-2 :39,75 : hors cp-2: 178 : dans ep-2: 180 0,516 *• 0,727 m 10,4 7,9 M m* 0,319 m* 0,524 0,052 0,249 0,055 0,263 0,568 0,568 0,782 0,787 : EC-2 : dans EP-2: 180 £ : hors CP-2: 174,5 : : hors EP-2: 39,5 : : dans CP-2: 33 0,727 0,192 m 7,9 M 2,4 M 0,524 M M' 1,532 1,735 1,460 1,652 2,259 2,259 1,652 1,652 : 3ème: ec-3 : - ' • • • - » • • « . ■>' > : : dans cp-3: 30,35 : : hors ep-3: 33,2 : : hors cp-3: 178 : :dansep®3: 180 perte en vapeur 0,167 m 0,239 m 26,5 M 20 ** 0,150 M ' 0,221 0,017 0,034 0,018 0,036 0,184 0,184 0,257 0,257 : : EC-3 : : : dans EP-3: 180 : hors CP-3: 168 : milieu SP-3 : sépara : : hors EP-3: 57 : : dans CP-3: 44 a • 0,239 : 20 — : - — tion NaCl : 30 0,017 : 37 *=0 ® • a 0,221 M C3 0,903 0,921 0,860 0,877 • e 1,142 : 1,142 s G a 0,877 0,877 On va maintenant indiquer la chaleur nécessaire pour lo0Q0 kg 35 d,eau, pour chacun des trois cycles : 69 18635 23 2010516 g 1er cycle « production d'eau - 1,108 x 10 kg/h Quantité de chaleur Saumure 2,295 x 10® x (180-178° C) = 4,590 x 10® Kcal Eau 1,754 x 10® x (180-127,5°C) = 4,385 5 Huile 5,687 x 10® x (180-177,5°C> = 14,218 Total ..a 23,193 x 10®Kcal Chaleur requise pour 1.000 kg d'eau = 20.900 Kcal e cycle - production Quantité de chaleur 6 2ème cycle - production d'eau - 0,319 x 10 kh/h 10 Saumure 0,727 x 10® x (180~178°C) = 1,454 x 10®Kcal Huile 0,055 x 10®x (180-178° C)= 0,110 Eau 0,524 x 10®x (180-174,5°C)=2,888 Huile 1, 735 x 10® x (180-174,5°C)=9,543 Total = 13,995 x 10®Kcâl 15 Chaleur requise pour 1.00Q kg d'eau = 43.900 Kcal 6 3ème cycle - production d'eau - 0,150 x 10 kgA Quantité de chaleur Saumure 0,239 x 10® x (180-178°C) = 0,478 x 10®Kcal Huile 0,018 x 10® x (180-178°C) = 0, 036 20 Eau 0,221 x 10® x (180-168°C) = 2,652 Huile 0, 920 x 10® x (180~168°C) = 11, 040 Total = 14,206x 10® Kcal Chaleur requise pour 1.000 kg d'eau = 94.700 Kcal Ainsi, pour le projet de troisième cycle décrit ci-dessus, au 25 cours duquel sont récupérés les sels, la saumure concentrée et l'eau pure, la chaleur nécessaire pour 1000 kg .d'eau est d'environ 33.000 Kcal. Le procédé selon l'invention pourrait comporter un plus grand ou plus petit nombre de cycles. Plus le nombre de cycles est petit, plus la quantité de chaleur nécessaire pour 1000 kg est grande, en raison de la valeur 30 élevée de la température d'ébullition due à la plus grande concentration de la saumure. On peut n'utiliser qu'un seul cycle, mais la chaleur requise pour 1.000 kg serait approximativement la même que celle nécessitée pour le troisième cycle ci-dessus, c'esfr-à^dire d'environ 95eQ0Q Kcal,, comparée à 33.000 Kcal pour un projet comportant un troisième cyclea -3& Le tableau suivant montre la concentration possible des sels dans BAD ORIGINAL 69 18635; 24 2010516 de Peau de mer ayant une tenèur en solides d*environ 3,5 % et mentionne plus en détail les sels pouvant être récupérés,, ainsi que le rendement de cette récupération : " Tableau IDE - 5" AQ Composition de Peau de mer en solides — Pour 10 millions de gallons dTeau par jour "Etage de Item Solides dans Peau de mer (en PPM) Solides dans Peau de mer Base sèche roa : Etage de " :récupération N°2 ;récupération N°1 3olides:Solides: dissousdissousî (kg/h) : après : : élimi- : : nation : : des : CaSO SrSO 4* '4 » : et : : CaCO- : :(kg/hj : Saumure après élimination du sel solide de NaCl (kgA) Saunuîr e ; Saumiir e à 30% de solides (env. 31 Bé) ( :à 37,1% :(env. : 40 Bé) :(kgA) Saumure à 37,1% (env. 40 Bé) (%) NaCl MgQ-MgSOj 3oKCL NaBr CaSO. SrSOf CaCO, & 26.840 3.170 2.300 725 85 1.200 27 116 sosr Eau Saumure 77,90 45.960 45.960 9,20 5.430 5.430 6,66 3.930 3.930 2,10 1.240 1.240 0,25 150 150 3,48 2.050 0,08 47 0,33 193 iÔÔTÔÔ 59.000 56.710 5.560 5.430 3.930 1.240 150 16.310 38.060 10,22 10,00 7,22 2,28 0,28 30,00 70^00 45 3.660 245 20 150 4.120 7.000 54.370 100,00 11.120 0,40 32,97 2,20 0,18 1,35 37,10 62,90 100,00 Sels solides produits kgA Sel - NaCl *..... 40.400 Mélange de sels NaCl. MgCU . nsgso4............................. Kcl . ........ 3-TNaBr ....00 ........... lôOOOOOC/C kgA 5.515 1.770 3.685 1.220 (xxx) compris dans la saumure Pour diminuer F encombrement, en hauteur d*une installation com« portant um grand nombre d'étages, les êvaporateurs et condenseurs peuvent être disposes en plusieurs rangs, les éléments du premier étage de chaque KO rang étant situé a» même utrs&i le plus tes5 et les éléments du dernier étage de chaque rang étant situé a» mêœe niveau le plus haut, par exemple BA^QRPNAL 69 18635 2010516 comme on l'a décrit page 130 de l'ouvrage : "Principles of Desalination" publié en 1966, édité par K.S. Spiegler. EL en est de même pour les étages à basse température qui peuvent être situés au même niveau. Les valeurs indiquées ci-dessus résultent de calculs prélimi-5 naires, et sont mentionnés principalement pour illustrer les principes de l'invention, mais elles ne sont ni forcément exactes ni obligatoires pour mettre à profit avec succès les différentes formes de réalisations selon l'invention» Les formes de réalisations décrites n'ont été données qu'à 10 titre .d'exemples mais d'autres variantes, modifications ou applications de l'invention peuvent être réalisées. 69 18635 26 2010516 REVENDICATIONS 1 - Procédé d'extraction de sels, de saumure concentrée, ou d'eau pure, à partir de l'eau salée, par distillation de cette dernière, caractérisé en ce que l'on remplace, avant la distillation, une partie de Peau 5 salée par une certaine quantité d'un liquide non miscible, de densité différente, et de pression vapeur plus basse, que celles de Peau salée, de manière que la concentration en sel de Peau salée, après distillation d'une quantité déterminée d'eau pure du mélange, soit augmentée par rapport à celle qui aurait été obtenue en traitant une quantité équivalente d'eau pure 10 distHiée à partir d'eau de mer seule ; puis on distille l'eau pure du mélange en un ou plusieurs cycles jusqu'à obtention d'une concentration d'eau salée telle qu'une quantité importante ou la totalité du sel précipité, et enfin on sépare de ce mélange le sel précipité, la saumure concentrée, et le liquide non-miscible. 15 2 - Procédé selon la revendication I, caractérisé.en ce que ledit liquide non miscible est réchauffé à chaque étage de distillation en le laissant descendre par gravité dans une série de condenseurs, disposés à des niveaux décroissants, et dans lesquels la vapeur d'eau provenant de l'évapora-tion de Peau salée est condensée sur le liquide non miscible et produit un 20 chauffage d'appoint dudit liquide non miscible. 3 - Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans chaque cycle de distillation, le mélange passe par une série d'étages d'évaporation situés à des niveaux croissait s, où la température et la pression décroissent du premier au dernier étage, le mélange formant, à 25 chacun desdits étages, une colonne de liquide descendant, et une colonne de liaison ascendante d'un mélange en ébullition envoyé d'un étage d'évaporation au suivant sous l'effet de la différence de pression entre deux étages et de l'énergie externe de vaporisation dans ladite colonne de mélange en ébullition,. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 30 mélange est distillé en au moins un cycle jusqu'à ce que la presque totalité du CaCOg et la majeure partie du CaSG^ soient précipités avec le CaSO^ résiduel et se trouvent en solution super-saturée ; d'autre part une plus grande quantité d'eau pure est distillée jusqu'à obtention d'une concentration en sel de Peau salée telle que la majeure partie du NaCl précipite, une partie du 69 18635 27 2010516 CaSO^ en solution super-saturée se mettant en fine suspension ; le NaCl précipité est séparé ; une plus grande quantité d'eau pure est distillée jusqu'à obtention d'une concentration en sel de l'eau salée telle que précipitent la majeure partie du NaCl résiduel, une partie du MgSO^ et la majeure partie 5 du KC1 avec une partie du MgClg sous forme de carnallite, une partie du CaSO^ demeurant en fine suspension et le reste demeurant en solution super-saturée ; les sels précipités étant alors séparés, puis le mélange résultant étant ensuite envoyé dans une cuve de décantation oùle CaSO^ super-saturé précipite et se mélange avec le CaSO^ en suspension, puis le CaSO^ décanté, 10 le liquide non miscible et le résidu de saumure sont récupérés séparément. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mélange eau salée/liquide non miscible est distillé en plusieurs cycles pour précipiter presque tout le CaCOg et la majeure partie du CaSO^, ledit liquide non miscible se trouvant mélangé à l'eau salée avant chaque étage de distil- 15 lation et étant éliminé à la fin de chacun de ceux-ci, réchauffé, puis mélangé à une certaine quantité d'eau salée fraîche d'alimentation. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange eau salée/liquide non miscible est laissé à décanter après chaque cycle de dfëfiUion, le liquide non miscible est éliminé, et la partie en suspen- 20 sion du liquide non miscible et l'eau salée sont envoyés, avec le liquide non miscible, au cycle de distillation suivant, une quantité équivalente dudit liquide non miscible étant séparée du mélange au cours de ce cycle subséquent et retournée au cycle précédent. 7 - Procédé d'extraction, par distillation, de sels, de saumure 25 ou d'eau pure, à partir d'eau salée, caractérisé en ce que l'on chauffe une quantité d'un liquide non miscible de densité différente et de pression vapeur plus basse que l'eau salée, on mélange le tout à de l'eau salée chaude, on distille l'eau pure du mélange en faisant passer celui-ci dans une série d'étages d'évaporation de niveaux croissants et de température et pression 30 décroissantes du premier au dernier étage, le mélange formant, à chaque étage, une colonne de liquide à courant descendant, et une colonne de liaison à courant ascendant, de liquide en ébullition porté d'un étage d'évaporation au suivant par la différence de pression entre les deux étages et par l'énergie externe de vaporisation dans ladite colonne de mélange en ébullition, on sé-35 pare le liquide non miscible de l'eau salée résiduelle dudit mélange, on ré- bad ORiSlNAL 69 18635; 28 2010516 chauffe ledit liquide non miscible séparé en le laissant couler vers le bas dans une série de condenseurs de niveau décroissant dans lesquels la vapeur d'eau est condensée sur le liquide non miscible et lui fournit la chaleur d'appoint désirée, et enfin on recycle ledit liquide non miscible chaud avec 5 une certaine quantité d'eau salée chaude. 8 - Procédé selon les revendications 3 ou 7, caractérisé en ce que, dans au moins certains étages d'évaporation, la section de la colonne de mélange en ébullition à courant ascendant est plus grande que la section de la colonne de liquide à courant descendant. 10 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'on empêche l'efcndrement de la colonne de mélange en ébullition à courant ascendant au moyen de plusieurs plaques ou tubes verticaux. BAD ORIGINAL.