Brevet FR2294134A1 — publié le 19760709

La présente invention concerne un procédé visant à la protection des dispositifis de production d'eau chaude, en particulier d'eau bouillante, contre les dépits excessifs de tartre ou calcaire et contre la corrosion. On sait depuis longtemps que la dureté de lteau, en particulier la dureté en carbonates, a un effet néfaste sur la durée de vie des dispositifs de production d'eau chaude, car les hydrogénocarbonates d'alcalino-terreux se trouvant en solution à la température ambiante sont dissociés lorsque la température s'élève, ce qui se traduit d'une part par un dépit de tartre, et d'autre part par la libération d'acide carbonique libre et corrosif. Dans les appareillages industriels de production d'eau chaude, en particulier pour l'obtention de vapeur, on utilise donc de liteau dont la dureté a été abaissée, et l'on utilise même ces derniers temps une eau totalement dessalée. Des essais, qui utilisent des procédés industriels classiques pour réduire la dureté de liteau, ou la dessaler totalement, pour des appareillages de production d'eau chaude servant à la préparation de produits comestibles, en particulier de boissons à base d'eau chaude, te îles que le café, le thé, les boissons chaudes à base de fruits, et analogues, ne se sont pas révélés etre totalement satisfaisants, car l'équilibre ionique est perturbé par le traitement de l'eau, ce qui modifie de manière importante le goût de la boisson chaude.Des appareillages pour la production d'eau chaude, qui servent à la préparation de boissons chaudes, et qui sont en particulier utilisés, outre dans le domaine ménager, dans le domaine des cuisines industrielles, des cafés, l'httellerie, etc., ne sont à ce jour, en général, et pour ces raisons, pas protégés contre les dépits de tartre et la corrosion. Le brevet allemand n0 628 712 décrit un procédé de traitement de l'eau visant à la protection contre les dommages occasionnés à des appareillages tels que des chaudieres, ce procédé consistant, en particulier, à abaisser la teneur en carbonates de l'eau, un acide ou des sels acides étant ajoutés à liteau, l'éventuel excès étant éliminé par traitement de l'eau acidifiée par du CaC03, du calcaire, ou analogues.Ce procédé, qui serait convenable, d'un point de vue sanitaire, pour le traitement d'une eau destinée à la préparation de boissons chaudes et analogues, n'est cependant pas utilisé, à ce jour, dans les domaines d'utilisatíon précéde ent indiqués car la réaction de l'eau, qui peut n'être que fai blement acide, sur le calcaire, est très longue selon le procédé décrit dans le brevet allemand n0 628 712, et exige en particulier des dispositifs de filtration et d'humidification relativement volumineux. Le besoin d'un procédé permettant la protection d'appareillages de production d'eau chaude, en particulier d'appareillages de production d'eau bouillante, contre le dépôt excessif de tartre ou de calcaire, et contre la corrosion, se fait donc sentir, ce procédé devant pouvoir être mis en oeuvre en un temps suffisamment court, en évitant de manière sûre une acidification trop prononcée de l'eau, l'eau obtenue étant irréprochable du point de vue sanitaire, ledit procédé conduisant à une composition n'entratnant pas le dép#t.de tartre ni la corrosion. Pour résoudre ces problèmes, on part du procédé connu mentionné, au cours duquel la dureté en carbonates de l'eau est réduite par addition d'acides ou de sels acides, l'excès éventuel d'acidité étant éliminé par du calcaire, du tartre ou analogues. Selon l'invention, le procédé est mis en oeuvre de telle manière que l'eau mélangée avec les acides ou les sels acides est chauffée à haute température, dans l'appareillage à protéger, en présence de calcaire ou de tartre. De manière surprenante, on s'est aperçu notamment que lors de cette mise en oeuvre du procédé, la réaction de l'excès d'acidité sur le calcaire, le tartre ou analogues est accélérée de telle manière que des temps de traitement supérieurs au temps de préparation d'eau chaude ne sont pas nécessaires.On sait que les réactions chimiques, donc également les réactions de neutralisation, s'accélèrent lorsque la température s'élève; dans le cas présent, de plus, le calcaire ou le tartre présent dans l'appareillage de chauffage joue un autre rle, notamment de germe pour la séparation éventuelle de composés du calcaire. On notera également que lors de la mise en oeuvre du procédé proposé, l'acide carbonique en solution dans l'eau, corrosif, libéré par addition d'acides ou de sels acides, n'a pas d'action corrosive par chauffage de l'eau. Ceci est dû également à la présence d'un excès de calcaire ou de sels calcaires, qui inhibent l'action de l'acide carbonique, et neutralisent celui-ci, jusquà ce que. l'acide soit finalement libéré à l'état gazeux, et s'échappe ainsi du système. Pour la mise en oeuvre du procédé, il s'est révélé avantageux d'introduire l'acide nécessaire sous forme d'une solution d'un sel acide, en particulier d'hydrogéno-sulfate de sodium. Le sel, qui est ajouté à l'eau en solution à environ 20 Z, en fonction de la dureté en carbonate, peut être ajouté sans danger en quantité excessive, car un excès éventuel ainsi ajouté est éliminé en présence de calcaire ou de tartre, au chauffage, avant de provoquer la corrosion du matériau dont est constitué l'appareillage de production d'eau chaude.Dans les essais correspondants, on notera que la réaction du calcaire, du tartre, ou analogues, présents dans l'appareillage de préparation d'eau chaude sur les ions hydrogène en excès est tout d'abord faiblement accélérée lorsque la température s'élève, ce quoi il fallait s'attendre; si la température dépasse cependant 980C, la vitesse de réaction augmente brutalement, et conduit à une élimination totale presque instantanée de l'excès d'ions hydrogène. Pour la mise en oeuvre du procédé indiqué, la demanderesse propose un appareillage de production d'eau chaude dont le volume intérieur, dans la zone de l'eau à chauffer, contient une cartouche perméable à lteau, contenant du calcaire ou analogues. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure unique représente, de manière schématique, et en coupe, un appareillage de production d'eau chaude utilisant de manière particulière le procédé selon l'invention. L'appareillage de production d'eau chaude consiste en un récipient 1, en cuivre, en acier inoxydabless ou en un matériau analogue. Le récipient est enveloppé d'une enveloppe isolante 2, pour empocher les pertes de chaleur. Une collerette 3 est disposée à la partie supérieure du récipient I, cette collerette permettant la fixation du couvercle 4. Le couvercle 4 porte un tube plongeant permettant de porter 11 eau à ébul lition, indiqué par 5, qui pénètre profondément dans l'espace intérieur du récipient, ainsi qu'un élément de raccordement 6, servant à l'établis- sement des raccords électriques. De même, le couvercle 4 porte un conduit 7 dtintroduction d'eau froide et un conduit de sortie d'eau chaude, indiqué par 8. Selon l'invention, à l'intérieur du récipient 1 dans la zone occupée par l'eau à chauffer, se trouve une cartouche perméable à l'eau, indiquée par 9. La cartouche consiste, dans cet exemple, en un tube métallique fermé dont les parois latérale et inférieure sont perforées, et qui est fixé à l'aide des éléments de fixation 10 à la paroi du récipient 1. Vers le haut, la cartouche 9 est fermée au moyen d'un couvercle 11, qui est par exemple vissé ou fixé d'une autre manière. Il s'est révélé particulièrement avantageux de disposer la cartouche 9 au-dessus de la source de chaleur, donc, dans cet exemple, au-dessus du serpentin 12 de chauffage formé par le tube plongeant 5, et dans la zone de courant ascendant.De cette manière, on est str que l'eau chaude ascendante entre en contact à sa température maximale avec le tartre, le calcaire, ou analogues, contenus dans la cartouche. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemples 5 litres d'eau brute de pH 7,6, présentant une dureté totale (ode) de 18,5, et une dureté en carbonate (ode) de 13 sont mélangés, pour être décarbonatés, avec 500 mg de NaHSO /1 (c'est-à-dire 2,5 g au 4 total). Après l'addition, le pH est descendu 5,8, et la dureté en carbonate s'est établie à 4. On. effectue un nouvel essai au bout de 15 minutes, le pH de l'eau étant remonté à 6 > 1. La dureté totale, ainsi que la dureté en carbonate, ne sont pas modifiées. Un autre échantillon d'eau subit un essai au bout de 12 heures. Le pH est réglé à 6,6, la dureté totale est de 18,5 et la dureté en carbonate est de 4. Ensuite, on porte brièvement l'eau à ébullition, et l'on refroidit de nouveau à la température ambiante. Le pH est alors de 7,6, la dureté totale voisine de 18,5, et la dureté en carbonate est de nouveau de 4. Dans un second essai, l'eau brute de composition indiquée ci-dessus est mélangée avec 500 mg de NaHS04/1. On introduit ensuite 125 g de calcaire de coquilles, et l'on effectue un essai sur l'eau, au bout de 15 minutes. Le pH est de 6,1, la dureté totale et la dureté en carbonate n'étant pas déterminées dans ce cas. Après 12 heures au total, le pH est de 6,8 et la dureté totale est de 20,5. Un autre échantillon de la même eau brute, qui est de même mélangé à 500 mg de NaHS04/1, est porté brièvement à ébullition après 4 > addition de 125 g de calcaire de coquilles, et est ensuite refroidi à la température ambiante. Le pH de l'eau ainsi traitée est de 8,2, la dureté totale est de 20,5, et la dureté en carbonate est de 4. L'exemple montre que la réaction sur le calcaire introduit se produit pratiquement instantanément à la température d'ébullition, et que l'équilibre final des ions présents s'établit immédiatement. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci-dessous. pH dH dK Eau brute 7,6 18,5 13 " + 500 mg NaHSO /1 5,8 18,5 4 4 " + 500 mg NaHSO4/l 6,1 18,5 4 après 15 mn "+ + 500 mg NaHSO4/l 6 6 18,5 après 12 h. après "+ 500 mg NaHSO4/l après ébullition 7,6 18,5 4 et refroidissement Eau brute 7,6 18,5 13 " + 500 mg NaHS04/l 5,8 18,5 4 " " + 125 g de calcaire de coquilles, 6,1 18,5 4 après 15 mn après 12 h. 6,8 20,5 4 " " li après ébullition et refroi- 8,2 20,5 4 dissement L'abaissement de la dureté en carbonate à des valeurs inférieures à 4-5 n'est pas nécessaire, car pour des valeurs plus faibles de cette dureté, et également pour des temps d'ébullition supérieurs, il ne se sépare plus de tartre. REVENDICAT;EONS 1. Procédé permettant de protéger un appareillage de production d'eau chaude, en particulier un appareillage de production d'eau bouillante, contre un dépit excessif de tartre et contre la corrosion, par addition d'acides ou de sels acides et élimination d'un excès acide excès acide éventuel par du calcaire ou analogues, caractérisé en ce que l'eau mélangée à l'acide ou à un sel acide est chauffée à haute température en présence de calcaire ou de tartre, dans l'appareillage à protéger. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau est portée à une température d'au moins 980C dans liappa- reillage à protéger. 3. Appareillage de production d'eau chaude caractérisé en ce qu'une cartouche 9 perméable à l'eau, contenant du calcaire ou analogues, est disposée dans le volume intérieur de l'appareillage, dans la zone correspondant à l'eau réchauffer. 4. Appareillage de production d'eau chaude selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cartouche 9 est disposée au-dessus de la source de chaleur 12, dans le courant ascendant.