Brevet FR2207090A1 — publié le 19740614

Dans le présent brevet sont décrits les moyens et dispositifs de traitement des eaux de mer, saumâtres et polluées en vue d'obtention de l'eau douce. On a cherché à rendre ces opérations les plus aisées possibles, à simplifier l'outillage et la conduite de celui-ci, à diminuer son coût et surtout à abaisser au maximum le prix de revient de ltexploitation. Ces résultats recherchés ont été obtenus par un choix des conditions pratiques optimales de chaque poste de travail dans la channe de fabrication totale et, notamment, en rendant efficace l'évaporation par l'extrême division de l'eau traitée et en installant un système de captage calorifique qui permet, en continu, de réutiliser la presque totalité de la chaleur primitivement mise en oeuvre. D'où le résultat donnant un procédé simple, efficace et particulièrement économique. En faisant appel à un procédé qui travaille à la pression atmosphérique, donc en supprimant le concours du vide, de la surpression et de toute maehine- rie compliquée, le matériel et son prix de revient sont grandement simplifiéss. En corrolaire, simplicité de conduite de l'exploitation. En faisant appel au véhicule gazeux "air" et à l'eau primaire pour la récupération calorifique, deux composants de la fabrication, une grande simplification a pu être introduite. Deux éventualités de production ont été envisagées : 10 - des postes de production d'eau douce, de faible capacité, où les conditions locales permettent de disposer de l'air chaud non saturé, comme par exemple les régions dé- sertiques chaudes et, dans ce cas, la rdoupération calorifique est sans objet, étant donné que la source est gratuite ; 2' - la deuxième évebtualité étant le traitement des grandes masses d'eau, alors même qu'on aurait à sa disposition la source énergétique citée, les masses d'air à brasser deviennent énor- mes et débouchent, comme conséquence, sur une monstruosité de l'installation. La variante thermique du procédas écarte cette complication, élargit son champ d'application, mais également oblige la récupération calorifique. Si elle consiste dans un apport thermique primitivement important, néanmoins, ces calories sont récupérées en continu et réintroduites à leur point de départ, c'est-à- dire à la chambre de vaporisation. Le résultat est que, dans ce procédé la dépense énergétique est très faible, d'où le prix de revient de l'exploita- tion très bas. L'explication détaillée des moyens qui permettent d'obtenir ce résultat, suit. Dans la présente invention sont décrits les différents postes de fabrication, notamment, à l'évaporateur (I) P1. 1 et (I) P1. 2 et, surtout, la lise en évidence du système de récupération thermique dans tout le cycle du procédé. L'installation étant en même temps protégés contre les méfaits de la corrosion et de l'entartrage. Pour une meilleure compréhension, deux planches de dessins sont jointes. On a entièrement négligé, comme d'ailleurs dans la description, de mentionner l'appareillage auxiliaire de circulation des gaz et liquides,(tel que ventilateurs, pompes et moteurs) qui va de soi. Par contre, l'accent est mis sur les caractéristiques spécifiques du procédé, sans tenir compte des proportions respectives, matérielles de différents postes et outillages de fabrication. Deux cas spécifiques sont présentés, tout en revendiquant la priorité des cas intermédiaires en ce qui concerne l'emploi de moyens et du matériel Cas 1.- L'eau finale n'a d'autre destination qu'industrielle. Alimentation d'usines, irrigation agricole, épuration des eaux polluées, toxiques et des rejeta des eaux nocives dans les cours Dans ces cas, le goût, la couleur de l'eau finale ne jouent pas de r81e pourvu que cette eau soit débarrassée de ses éléments gênants. En ce qui concerne l'odeur et les gaz provenant de la combustion, leur relative absorption par la vapeur et l'air, permet de supprimer le foyer (17) PI. 1, et de le remplacer par un brûleur simple qui injecte les produits de combustion directement dans la chambre de vaporisation (I), où une vaporisation intense est conduite; elle peut être conduite à tout régime, mais des températures ambiantes de tordre de 600 à 1000 degrés donnent un rendement marimum. Cas 2.- L'eau finale a une destination domestique ou industrielle nécessitant une eau exempte de toute altération ; dans ce cas, le foyer (17) devient un générateur d'air chaud, c'est-à-dire un réchauffeur de l'air amené de (14) et recyclé infiniment durant la marche de l'installation. Cette installation prévue pour la production de l'eau douce peut également, dans cette ordonnance, être utilisée pour la concentration de toute autre solution ou sau nurse. Variante 1 - Le matériel, dont la description de l'essentiel suit,est composé de s (1) chaire de vaporisation. C'est une enceinte fer ée, de préférence une tour cylindrique, de dimensions adaptées à la production recherchée; (2) poste d'atolisation de l'eau primaire ; (3) zône de réaction, de vaporisation d'un brouillard produit et l'air chaud qui le dilue ; (4) orifices d'in section d'air chaud ; (5) conduites du lange vapeur-air intercalées par un ou plusieurs aérothermes ; (6) cyclone surmonté par (7) qui est quatherie ou aérother e ; (8) un ou plusieurs aérothermes en série ou parallèle ; (9) eon- densateur-dégazeur ; (10) bâche d'eau finale ; (11) gradins de ruissellement d'eau ; (12) arrivée de l'eau primaire ; (13) canaux de communication, voies d'eau primaire ; (14) conduites d'air ; (15) conduites d'eau primaire ; (16) réchauBteur d'eau ; (17) bûûleur ou générateur d'air chaud ; (18) évacuation de saumures ; (19) enceinte fermée constituée par une série de chicanes qui forment des cellules séparées au nontbre non liiitatif s a, b, e, d, n. Tandis que a', b', e', d', sont les orifices d'évacuation d'eau correspondants ; (20) récepteur d'eau ; (21) raclettes de nettoyage ; (22) dégazeur-condensateur ; (23) échangeur thermique aisé à nettoyer ; (24 et 24') thermosiphonage. Fonctionnement s l'eau primaire est vaporisée en (1), brassée et diluée par l'airvenant de (4) et évacuée par (5). Une partie liquide, de (20), est évacuée vers (10), la gazeuse vers (6) où encore une condensation se produit, également évacuée vers (10). Mais le gros du mélange gazeux passe par (7) et (8) pour être dégazé et condensé en (9) et, finalement évacué en (10). Le condensat de (6) est dirigé directement en (10). L'eau primaire est alimentée par (12). Elle chemine (le parcours est indiqué en pointillé) A contre-courant du mélange vapeur-air venant de la chambre (1) tout en se réchauffant progressivement et récupérant les calories portéespir celui-oi. Ainsi, par la conductibilité des parois, elle recueille les calories en (9) et (5) pour ttre réchauffée, si besoin est, en (16) et atomisée par (25. L'autre récupérateur est l'air (son parcours est indiqué par petits traits. Il est porteur des calories néiessaires à la vaporisation de l'eau primaire. fl est diluant de la vapeur, ce qui empêche ltentrathement de gouttelettes chargées en sel et, enfin, il est le principal récupérateur calorifique.Ces particularités du procédé ont été mises en évidence plus haut, ce qui rend ltexploita tion particulièrement économique, La série des cellules (19), qui permet par ses extracteurs at, b', c', dt ... de soutirer différentiellement les premiers condensats sortants de (1) et de les renvoyer, si besoin est, la partie de l'eau encore insuffisa'aaent d- barrassée de ses sels, soit en (1), soit à une deuxième tour en parallèle loden tique à la première.En vue de nettoyage de la tour (1) des méfaits de l'entar- trage, sur ses parois intérieures et sur toute sa hauteur sont disposées des raclettes, solidaires d'une couronne intérieure mue de ltextErieur. Le disposi- tif mécanique, pour raisons de simplification du dessin n'a pas été indiqué, mais n'étant pas primordial dans son exécution, mais dans son principe, nlimporte quelle forme donne satisfaction. Plusieurs formes de condensateurs-dégazeurs peuvent être envisagées. leur nombre et conception n'étant pas limitatifs. A titre d'exemple, deux seulement sont décrits et pour plus de clarté, respectivement un, sur la planche 1, en liaison avec le cas 1, et un autre sur la planche 2 concernant le cas 2, étant entendu qu'ils peuvent titre indifféremtent utilisés dans tous les cas. La logique commande de procéder au dégazage dès que possible. Cesi pour des raisons de réduction de dimensions de l'appareillage et aussi du dégagement de la phase liquide en vue de son refroidissement par l'eau primaire montante qui elle récupère au passage les calories des deux phases. Dans ce but, avant la rentrée du mélange vapeur-air dans le condensateur final (9) un dégazeur réoupérateur calorifique (22) est intercalé. C'est une enceinte fermée,consti- tuée par un vaste volume à double parois entre lesquelles chemine l'eau primaire qui se réchauffe par la conductibilité des parois.Tandis que l'air, par effets de détente et refroidissement s'échappe et est recueilli à la partie supérieure du réservoir intérieur, d'où il est renvoyé par (14) à la collecte des calories avant d'être réutilisé en (1). Le parcours de cet air sera précisé plus bas. L'eau finale venant de (22) Pl. 1 est dirigée au condensateur (9) où les calories encore restantes servent au réchauffage de l'eau primaire montante vers (2) tandis que le condensat aboutit à la bâche d'eau douce (10). Variante 2, PI. 2 - Pour l'essentiel la marche de l'opération est identique à celle de la variante 1, néanmoins, des perfectionnements sont apportés s 1/ à la chambre de vaporisation ; 2/ au sélecteur d'eaux ; 3/ au condensateurdégazeur. La chambre de vaporisation (1) P1. 2 est identique à celle de la variante (1) P1. 1 décrite plus haut, avec cette différenoe qu'elle est solidaire d'une enceinte (19) constituée par une série de chicanes qui forment des cases séparées a,b,o,d,n,.. au nombre non limitatif. leur rôle consiste à allonger le parcours du mélange air-vapeur pour permettre de recueillir au passage, différentiellement, l'eau qui se dépose dans chacune des cases par les orifices a', b', e', d' .... - le mélange vapeur-eau poursuit son cycle normal eoae expliw qué dans la Variante 1, jusqu'au condensateur (9) qui lui est d'une conception originale. Ce condensateur-d6gazeur-éehangeur est constitué par trois parties distinctes.La partie médiane (11) est une vaste enceinte fermée dont le bas présente des gradins sur lesquels ruisselle 1 l'eau du mélange, se dirigeant vers la condensation et le refroidissement final. les parties inférieure et supérisue re de l'enceinte (9) étant des réservoirs eosnuniquant entre eux par des canaux latéraux (13), le tout parcouru par l'eau primaire qui se réchauffe en passant, récupérant les calories.Cette eau sortant en (15) passe ensuite par le ou les aérothermes (5), réchauffée en (16) et renvoyée à la vaporisation en (3). Elle peut salement, par souci de protection du matériel, prendre le parcours pas sant par l'échangeur thermique (23). Dans ce cas, les calories à récupérer en (5) le sont par le courant (14), de mamo, l'air, récupéré au dôme du ddgazeur (9) est envoyé au réchauffeur (17) par la conduite (14), tout en récupérant les calories en traversant le ou les aérothermes (8), aquatherres (7) pour fibale sont être injecté en (1) par les orifices (4) (parcours indiqué par petits traits). n est à noter que toutes les calories primitivement mises en oeuvre où qu'elles se trouvaient sur le chemin vaporisation-eau finale, ont été ainsi ró- cupérées par l'eau primaire et le recyclage d'air. De sorte que la dépense calorifique totale est réduite à un apport relativement insignifiant pour la compensation des pertes parasites. Le procédé s' avère particulièrement intéréssant dans la solution de problèmes aussi importants que le déssalenent de l'eau de mer, l'irrigation des régions désertiques, ltépuration des eaux polluées, l'assainissement des cours d'eau, l'alimentation en eau des tles isolées, des usines ... Revendications Revendication I. Procédé de dessalement de 11 eau de sersde traitement des eaux boueuses et polluées, curactirisé par l'emploi des doyens connus, tels que l'alternance non séparable: Evaporation-Condensation des vapeurs d'eau- Récupération therziquegnais juxtaposés dans un ordre nouveau, inconnu dans cette application, ayant pour résultat une technique sinple et un prix de revient bas de production d'eau douce. Revendication 2. Procédé selon revendication I,earactérisé par le fait qu' etant une technique dite 1thernique",l'apport calorifique du démarrage et celui de l'apport calerifique en cours de fabrication, est indifféremment fourni par n'importe quelle source de chaleur. Revendication 3. Procédé selon revendication I, caracterisé par le fait que la phase gazeuse prise à sa viscosité minimale, est simultanément le diluant de la passe vapeur qui augmente ainsi les surfaces d'échanges thermique facilite la retembée des particules à élininer,véhicule les calories aussi bien dans la phase évaperation,que dans la récupération de celles-ci. Le tout se faisant à la pression atmosphérique, d'où où l'emploi du vide et de sure pression sont exclus. Revendication 4. Procédé selon revendication I, caracterisé par le fait, que la récuperation thermique est obtenue par la phase gazeuse recyclée et l'eau primaire quistobs deux se renélangent continuellement pendant l'évaporation, un dégazage et séparation des phases suit en continu et facilite aines, la réenpération thermique par l'action réciproque liquide/liquide et gas/liqui- de. Revendicatiok 5. Procédé selon rèvendication I,oaracterisé par le fait, que l'état physique de l'eau primaire peut se présenter au noient de l'évapera ra- tion sous formes différentes, aussi bien à l'état compacte, étalée que finenent divisée. Revendication 6. Procédé selon revendications 1,2,et 3,caracterisé par le fait que l'appert calorifique nécessaire à l'évaporation de l'eau primaire est anené dans sa nasse par gaz chauds, permet et facilite leurs nélanges intines à ltétat suspendu, de mene pour toute autre technique de production de vapeur. Revendication 7. Procédé selonrevendications 1,2,3 et 6, caracterisé par le fait que l'injection des calories se fait économiquement, directement dans l'enceinte de vaporisation à partir d'un foyer thermique lorsque la destination de l'eau estagricole su industrielle. Elle passe par des échangeure thermiques lorsque l'eau est/destinée à l'usage urbain. Revendication 8. Procédé selon revendications I,3,et 4, caracterisé par le fait que la récupération thermique se fait par la phase gazeuse recyclée et l'eau priiaire,celle-ci se passe principalelent dans des dispositifs qui possèdent à la fois des caractéristiques de eyclonewdu condenseur t l'échangeur calorifique. Revendication 9. Procédé selon revendication I, caracterisé par le fait que l'élimination des éléments polluants et corrosifs, sels de mer compris, est faite dans la preuibre phase du cycleadans une enceinte antieorresits (oérasique,plastique,inox par ex.) le flux qui suit n'etant plus corro sif, il en résulte que l'ensemble de l'installation est efficacement sous traite aux dangers de corrosion et de l'entartrage. Revendication 10, Procédé selon revendication I et l'ensemble des reven dications qui précèdent, caractérisé par les faits que la production de 1'- eau douce et le traitement des eaux polluées pour besoins agricoles, indus- triels et urbains est une opération aisée et économique.