Brevet FR2055826A1 — publié le 19710430

Il a déjà été proposé de nombreux dispositifs de. distillation, qui, pour la plupart, utilisent une source de chaleur destinée à la vaporisation du liquide à distiller. Le principal inconvénient des dispositifs distillateurs connus est une consommation élevée dténergie, du fait de pertes thermiques considérables. En outre, ces dispositifs distillateurs connus présentent l'inconvénientd'une obstruction très rapide des circuits de liquide, par les produits solides qui se déposent lors de la distillation. la présente invention a pour but de réaliser une installation perfectionnée de distillation, dans laquelle la consommation d'énergie, requise pour le fonctionnement, est très réduite. l'installation de distillation, qui fait l'objet de l'invention, est caractérisée par ce qu'elle est constituée par : - une enceinte étanche alimentée en liquide à distiller. - un groupe d'aspiration et de refoulement qui est raccordé à ladite enceinte, met celle-ci en dépression, aspire la vapeur produite et refoule celle-ci sous pression. - un éliment intermédiaire atri est alinient# par la vapeur refoulée par ledit groupe d'aspiration et de refoulement, transforme la plus grande partie de l'énergie cinétique de cette vapeur en énergie mécanique et entroine un dispositif cotplémentaire destiné à l'utilisation de cette énergie mécanioue.- - un échangeur de chaleur qui est alimenté en vapeur à partir dudit élément intermédiaire, est dispose' à l'intérieur de ladite enceinte étanche et restitue dans celle-ci au liquide à distiller la chaleur qui a eté prélevée lors de la vaporisation. - - un ensemble de mise en réserve du liquide condensé dans ledit échangeur de chaleur.- et -~ des éléments accessoires. l'enceinte étanche est construite de telle façon que la surface libre du licuide à distiller est maximum. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description donnée ciraprès en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique d'une forme d' exécution de l'installation de distillation, objet de l'invention les figures 2 et 3 sont des vues schématiques, en élévation et en plan, respectivement, d'une première variante; la figure 3 est une vue schématique en élévation d'une deuxième varias e; et la figure 4 est une vue schématique, en élévation, représentant un agencement qui est destiné à réchauffer le liquide à distiller, avant son introduction dans 1' enceinte étanche et utilise les calories du circuit de refroidissement et des gaz d'échappement d'un moteur thermique, dans le cas ou' un tel moteur est utilisé en coopération avec l'installation de distillation. Au dessin, les dldments analogues sont désignes par les mimes chiffres de rdfdrenee. La figure 1 représente, schématiquenent, une forme dtexécation de l'installation de distillation, conforme à l'invention. Cette installation comporte un réservoir 1 contenant le liquide à distiller. Ce réservoir 1 est raccordé à une enceinte étanche 2 qui a une forme sensiblement trap#zoTdale, à laquelle un appareil 3 d'aspixation et de refoulement, entrainé par un moteur 4 est relié, à son entrée, par une conduite 5. A la sortie de l'appareil 3, est relié, par un conduit 8, un élément G intermédiaire qui est accouplé à un dispositif compldmentaire 7 (figure 2). Dans l'enceinte étanche 2 est monté un échangeur 9 de chaleur, qui est relié, d'une part, par une conduite 10 à la sortie de l'élément intermédiaire 6 et, d'autre part, à un ensemble 11 de mise en réserve du liquide distillé. Aux figures 2 et 3, est représentée une variante, qui diffère de la forme d'exécution, illustrée par la figure 1, par la forme de l'enceinte étanche, désigné par 2'. Cette enceinte, en effet, à sa partie sup4rieure,un capot sensiblement prismatique et, à sa partie inférieure, un fond diédrique. De plus, dans cette variante, on utilise un échangeur de chaleur en deux parties 14 et 15. La variante, représentée à la figure 4, se distingue des précédentes par la forme prismatique de son enceinte étanche, désignée par 16, par l'utilisation de deux tubulures 17 d'alimentation en liquide à distiller et par l'emploi d'un échangeur de chaleur en deux parties 18 et 19, respectivement, dont chacune est disposée en regard de l'autre et contre une paroi inférieure inclinée de 1' enceinte 16. Dans tous les cas, on a prévu, à la partie la plus basse de chaque enceinte 2, 2' et 16; un appareil 20, destiné à évacuer les dépits solides provenant de la distillation. A lafigure 5, on a représenté un ensemble de préchauffage de liquide à distiller. Cet ensemble est prévu, dans le cas où l'énergie requise pour le fonctionnement de l'installation est produite à partir d'un moteur thersnaue. Cet ensemble de przcFauffage comporte un réservoir qui est désigné par 22 et comporte une cloison verticale 23. Le moteur thermique est désigné par 24 et entraine par exemple une génératrice électrique 25.Dans un des compartiments du réservoir 22 est monté un échangeur 26 de chaleur, monté en série dans le circuit de refroidissement du moteur 24; tandis que dans l'autre compartiment est monté un échangeur de chaleur 27, raccordé, à une extrémité, à la sortie des gaz d'échappement du moteur 24 et débouchant, à son autre extrémité, à l'atmosphère. Le réservoir 22 étant rempli de liquide à distiller, celui-ci est chauffé par l'intermédiaire des échangeurs 26 et 27, en succession, la cloison 25 étant destinée à ne laisser passer que la portion la plus chaude du liquide, du premier dans le deuxième compartiment. Le fonctionnement de I1instal ] ation, qui fait objet de l'invention est le suivant. l'enceinte étanche 2, 2' ou 16 étant alimenté en liquide à distiller, éventuellement préchauffé, l'actionnement de l'appareil 5 d'aspiration et de refoulement met cette enceinte en dépression, provoque ltévapora.tion du liquide contenu dans cette enceinte, aspire la vapeur formée et refoule sous pression cette vapeur dans l'élément intermédiaire 16, ce qui provoque l'actionnement de celui-ci et, par suite, le refroidissement et une diminution de volume de la vapeur qui, par l'intermédiaire de la conduite 10, passe ensuite dans l'échangeur 9 ou 14, 15, ou 18, 19, dans lequel elle se condense en restituant sa chaleur de formation au liquide à distiller, dans 1' enceinte étanche correspondante. Finalement le liquide distillé est mis en réserve dans ensemble 11. n'une façon gén--rale, il est préférable que le volume du liquide contenu dans l'enceinte étanche soit faible. Dans le cas de l'enceinte 16, les tubes 17 dtalimentation en liquide à distiller sont soit perforés, soit équipés-de buses, pour pulvériser le liquide dans l'enceinte 16 et sur les deux parties 18 et 19 de l'échangeur thermique de cette variante. Cette pulvérisation est obtenue-sous l'effet de la dépression créée dans l'enceinte étanche par l'appareil 7 d'aspiration et de refoulement. Dans tous les cas, l'échangeur de chaleur~est, de préférence -placé près de la surface du liquide à laquelle cels ci se vaporise. Cependant, il est possible d'utiliser, comme dans la variante représentée aux figures 2 et 3, un échangeur de chaleur en deux parties, dont l'une 15 est immergée en profondeur et comporte par exemple une nappe de tubes parallèles dont la direction est différente de celle des tubes de la nappe supérieure 14, disposée près de la surface libre du liquide à distiller. Bien entendu, l'échangeur 9, 14 et 15, et 18 et 19 est de tout type connu approprié. Il est possible de prévoir un appareil agitateur destiné à créer une turbulence dans la masse de liquide à distiller contenu dans l'enceinte étanche, de façon à obtenir le meilleur échange thermique possible. L'enceinte étanche 2, 2' ou 16 est de préférence bien calorifugée au moyen de tout matériau classique approprié. L'appareil 3 d'aspiration et de refoulement est de tout type connu, soit alternatif à piston ou à membrane, ou autre organe mobile équivalent, soit rotatif à hélice, à turbine, ou autre rotor équivalent l'entraînement de l'appareil 3 est réalisable à partir d'un moteur 4 de tout type connu, thermique, électrique ou autre. htélrment intermédiaire 6 est un moteur de tout type classique, à piston, à hélice, à turbine, ou autre, fonctionnant sous l'action d'une vapeur sous pression.- le dispositif complémentaire 7, entrains par l'élément intermédiaire 6, est par exemple une pompe de tout type connu approprié utilisée pour mettre sous pression le liquide condensé, à l'intérieur de Ensemble ll de mise en réserve. 11 est possible d'utiliser, comme dispositif complémentaire 7, un dispositif réfrigérateur destiné à refroidir une partie du liquide distillé.Il est aussi possible d'utiliser, comme dispositif complémentaire 7, une deuxième installation de distillation, qui est d'une plus faible capacité que celle de l'installation principale et est alimentée par du liquide prélevé dans l'ensemble 11 de réserve et effectue une deuxième distillation d'une partie du liquide déjà distille. l'ensemble 11 de mise en réserve de liquide distillé comporte, comme représenté aux figures 1 et 4, une cuve 12 avec une calotte 13 mobile en coulissement vertical et, selon la charge de cette calotte 13, permet le stockage, sous une pression désirée du liquide distillé. Il est cependant possible d'utiliser, à la place de cet ensemble -11, tout autre ensemble classique, pour stockage de liquide. Bien entendu, il est possible d'adjoindre à l'installation de distillation ci-dessus des éléments accessoires, tels que pompes, dispositif évacuateur d'air, dispositif réfrigérateur, dispositif de chauffage soit du liquide à distiller, soit du liquide distillé, cette énumération n'étant nullement limitative. Par rapport aux installations connues, l'installation de distillation, qui fait l'objet de l'invention, présente d'importants avantages. En effet, elle consomme très peu d'énergie puisque la chaleur de vaporisation est entièrement restituée, aux pertes près, au liquide à distiller. Elle permet d'obtenir du liquide distillé à la température désirée d'utilisation, soit par réglage de la température du liquide à distiller, soit par chauffage ou réfrigdration du liquide distillé, avec des moyens incorporés. Il faut noter que la condensation de la vapeur dans 11 échangeur de chaleur provoque une dépression importante en aval de l'élément intermédiaire 6 et, de ce fait, le rendement de l'appareil 5 d'aspiration et de refoulement et celui de 1' élément intermédiaire 6 sont élevés. L'installation de distillation, objet de l'invention, convient particulièrement à l'obtention d'eau douce, à partir d'eau de mer. En effet, outre son excellent-rendement énergétique, très supérieur à celui des installations de dessalement existantes, elle ne nécessite qu'un entretien très réduit, car elle fonctionne à basse température, au maximum celle de l'eau salée à #distiller, et, par suite, aucun dépôt solide ne se produit dans les conduits et dans l'échangeur thermique. De plus, l'installation, conforme à l'invention est réalisable, en tailles très différentes, aussi bien pour de petits que de forts débits de liquide distillé. De nombreuses modifications et adjonctions pourraient être apportées à l'installation de distillation ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention, pour l'intelligence de laquelle on a décrit et représentez des variantes d' exécution, -à titre- d' exemples nullement limitatifs. R E 7 E N D I C i\# # I O N S 1. Installation de distillation, caractérisée par ce quelle est constituée par - une enceinte étanche, alimentée en liquide à distiller.~ - un groupe d'aspiration et de refoulement qui èst raccordé à ladite enceinte, metcelle-ci en dépression, aspire la vapeur produite et refoule celle-ci sous pression. - un éliment intermédiaire qui est alimenté en vapeur refoulée, transforme la plus grande partie de l'énergie cinétique de cette vapeur en énergie mécanique et entraîne un dispositif complémentaire destiné à l'utilisation de cette énergie mécanique. - un échangeur de chaleur qui est alimenté en vapeur à partir dudit élément intermédiaire, est disposé à l'intérieur de ladite enceinte étanche et restitue dans celle-ci au liquide à distiller la chaleur prélevée pour la vaporisation.~ - un ensemble de mise en réserve de liquide condensé dans ledit échangeur de chaleur.- et - des éléments accessoires. 2. Installation, conforme à la revendication 1, caractérisde par ce que ledit groupe d'aspiration et de refoulement est de tout type connu approprié et comporte un ensemble d1 entraînement également de tout type connu approprié#. 3. Installation, conforme aux revendications 1 et 2, caractérisée par ce que ledit élément intermédiaire est un moteur à vapeur, de tout type connu approprié. 4. Installation, conforme aux revendications précédentes, caractérisée par ce que ledit dispositif complémentaire est une pompe, de tout type connu, destinée à mettre sous pression le liquide distillé. 5. Installation, conforme aux revendications 1 à 3, caractérisée par ce que ledit dispositif complémentaire est un groupe réfrigérateur entraîné mécaniquement par ledit élément intermédiaire et destiné à refroidir au moins une partie du liquide distillé. 6. Installation, conforme aux revendications 1 à 3; caractérisée par ce que ledit dispositif complémentaire est constitué par une installation secondaire de distillation qui est semblable à l'installation principale mais de débit plus faible et est destinée à distiller une deuxième fois une partie du liquide distillé par l'installation principale. 7. Installation, conforme aux revendications 1 à 5 caractérisée par ce que ledit dispositif complémentaire est une génératrice éléctrique de tout type connu, dont l'énergie est utilisable par tout moyen classique approprié. 8. Ir#t.allation, conforme aux revendications précédentes, caractérisée par ce que l'ensemble d'entrainement du groupe d'aspiration et de refoulement comporte un moteur thermique dont le circuit de refroidissement et la tuyauterie d'échappement sont équipés dtéchangeurs de chaleur, destinés, au moyen des calories dissipées lors du fonctionnement de ce moteur thermique à chauffer au moins une partie du liquide, soit avant, soit après distillation. 9. Installation, conforme aux revendications précédentes, caractérisée par ce que l'ensemble de mise en réserve du liquide distillé est un réservoir de tout type, éventuellement sous pression. 10. Installation, conforme aux revendications précédentes, caractérisée par ce que l'alimentation en liquide à distiller à l'intérieur de ladite enceinte étanche est assurée par un dispositif pulvérisateur.