Brevet FR2361306A1 — publié le 19780310

L'invention concerne un procédé pour la vaporisation par détente en plusieurs étages d'eau de mer pour obtenir de l'eau douce. Dans ce procédé, l'eau de mer est d'abord amenée comme réfrigérant absorbant la chaleur, à partir de l'étage ayant la température la plus basse et la plus faible pression, vers l'étage ayant la plus haute température et la plus grande pression. Ensuite, après un échauffement supplémentaire, 11 eau traverse les étages dans le sens de la température décroissante et de la pression décroissante, une partie de l'eau étant vaporisée et évacuée comme distillat Dans 1'étage ayant la plus basse température et la pression la plus faible, ctest-à-dire le dernier des étages d'évacuation de chaleur, on ajoute à la saumure enrichie, comme eau d'appoint, de l'eau de mer fraîche, qui a été auparavant préchauffée dans le même étage que le réfrigérant absorbant la chaleur. Le mélange d'eau de mer fraîche et d'une partie de la saumure enrichie est ensuite amené comme réfrigérant aux étages précédents, tandis que l'autre partie de la saumure enrichie est vidangée. Dans les procédés connus du genre indiqué ci-dessus, la quantité d'eau pure produite et par conséquent l'économie du procédé dépendent de la température de l'eau de mer. On règle bien l'allure du procédé de telle sorte que, pour la température d'eau de mer se produisant le plus souvent, on obtienne un rendement optimal. Cependant, dés que la température de liteau de mer fraîche augmente, même légèrement, la production se réduit. Cela repose sur les relations suivantes L'allure du procédé et l'installation destinée à la mise en oeuvre du procédé sont étudiées pour une température déterminée avec laquelle la saumure est amenée dans le système à partir du dernier étage de l'évaporateur à détente. Avec un maintien de cette température, le déroulement du procédé est optimal. La température mentionnée de la saumure est pour cette raison déterminante pour le rendement du procédé, car, lors d'un écart par rapport à la valeur prédéterminée, dans tous les étages, la baisse de température varie, entre la partie de la saumure qui traverse les tubes d'échangeur de chaleur et la partie à partir de laquelle l'eau pure est vaporisée.Mais la température de la saumure, dans les derniers étages d'évacuation de chaleur, est influencée par l'eau de mer fraîche qui est amenée, comme fluide de refroidissement, à travers les tubes d'échangeur de chaleur, dans ces étages d'évacuation de la chaleur. Il s'ajoute à cela qu'une partie de la saumure est vidangée du dernier étage pour empêcher une trop grande concentration en sel dans la saumure. Cette partie vidangée, ainsi que la partie de la saumure qui a été transformée en vapeur dans les différents étages, doit être remplacée, dans ce dernier étage, par de l'eau de mer fraîche. Cette eau - comme il a été dit doit d'abord être amenée à travers les derniers étages comme eau de refroidissement pour l'évacuation de chaleur. De cette eau de mer fraîche ainsi réchauffée, une partie est dérivée et ajoutée à la saumure comme eau d'appoint. Pour éviter un manque dshomo- senéie, l'eau d'appoint doit avoir le même température que la saumure dans le dernier étage.Il a donc été nécessaire, jusqu9 à majntenant, de doser la quantité d'eau salée ou d'eau de mer franche s'écoulant dans le dernier étage, de telle sorte qu'elle présente la température voulue. Si l'eau fraîche - rapportée à la température normale sur laquelle a été basée l'étude - est trop froide, le courant d'eau de refroidissement doit être modéré jusqu s à ce qu'il prenne la température correcte. Par contre, si l'eau fraîche qui arrive est chaude, il faut, en augmentant la quantité du débit en eau de refroidissement, veiller à ce que l'eau d'appoint ne S t échauffe pas au-delà de la température voulue de la saumure. La quantité totale d'eau salée ou d'eau de mer fraîche doit donc être réglée sur la température correcte à chaque fois. Cela veut dire que, dans les procédés usuels jusqu'ici, pour le réglage de la température de l'eau fraîche dans les derniers étages d'évacuation de chaleur, d'une part, il faut préparer une puissance de pompage considérable pour augmenter suffisamment au besoin le débit d'eau de refroidissement et que, d'autre part, il faut choisir la surface des échangeurs de chaleur d'une grandeur telle qu'elle suffise aussi dans le cas d'une assez faible chute de chaleur.Les deux conditions grèvent les frais de l'installation, une diminution de la surface des échangeurs de chaleur réduisant donc particulièrement les frais dtinstallations parce que l'eau salée ou l'eau de mer non préparée jusque-là, en particulier non traitée chimiquement, doit être amenée par des tuyaux chers résistant à la corrosion L'invention a pour but de perfectionner le procédé du genre indiqué au début, de telle façon que soit évitée l'influence désavantageuse des écarts de température de l'eau de mer alimentée dans le dernier étage avec une dépense plus faible que Jusqu'ici. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l'eau salée ou l'eau de mer fraîche est amenée en deux courants partiels à travers les derniers étages d'évacuation de chaleur, courants dont une partie est réglée au point de vue de sa quantité de telle sorte qu'il présente, à l'entrée dans la saumure enrichie, la température de celle-ci, et dont l'autre courant partiel est employé simplement pour le refroidissement, dans les derniers étages d'évacuation, de la chaleur et ensuite est vidangé en totalité. L'invention s'étend à une installation pour la mise en oeuvre du procédé indiqué pour la vaporisation par détente en plusieurs étages d'eau de mer pour obtenir de l'eau douce se compose d'un vaporisateur par détente à plusieurs étages dans les étages successifs duquel, munis de dispositifs de condensation, à partir de l'extrémité munie d'un réchauffeur, règnent une pression décroissante et une température décroissante, et dans l'étage avec la plus faible pression et la température la plus basse - le dernier étage d'évacuation de la chaleur - une partie de la saumure enrichie est vidangée et de l'eau fraîche est ajoutée, laquelle a été auparavant préchauffée dans ce même étage, comme réfrigérant absorbant la chaleur, après quoi la saumure diluée avec de l'eau fraîche est pompée dans le réchauffeur par les dispositifs de condensation. L'installation conforme à l'invention est caractérisée en ce que dans les étages d'évacuation de la chaleur sont prévues des dispositions d'échangeurs de chaleur séparées l'une de l'autre, qui sont toutes deux parcourues par de l'eau fraîche et dont une seule est en liaison avec la chambre dans laquelle l'eau fraîche est ajoutée à la saumure. A l'aide des dispositifs usuels, à savoir des pompes et des soupapes réglables, tout le courant partiel qui doit être employé comme eau d'appoint peut être amené à la température voulue, tandis que l'autre courant partiel, en général considérablement plus grand, est utilisé simplement pour l'évacuation de chaleur des derniers étages de l'installation. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'un exemple. - La figure 1 représente le schéma des étages d'évacuation de chaleur d'un vaporisateur par détente traditionnel; - La figure 2 représente le schéma des étages d'évacuation de chaleur d'un vaporisateur par détente suivant 1 'invention. Dans la figure 1, l'étage d'évacuation de la chaleur d'une installation usuelle pour la vaporisation par détente d'eau de mer est désigné d'une façon générale par 1. Cet étage d'évacuation de la chaleur 1 se compose de plusieurs chambres 2, 3, 4 qui, dans le sens de la flèche déjà à partir des étages précédents, dont le dernier est indiqué en 16,sont parcouruespar la saumure enrichie en sel par vaporisation. La pression dans les chambres diminue dans le sens de l'écoulement de la saumure, de même que sa température. La vapeur d'eau sortant de la saumure est condensée à l'aide des échangeurs de chaleur 9 et se rassemble sous forme d'eau pure dans les bacs collecteurs 5, 6, 7 reliés entre eux par une canalisation 8. A travers les échangeurs de chaleur 9 de l'étage d'évacuation de chaleur 1 est pompée à l'aide de la canalisation 10 de l'eau de mer fraîche qui s'échauffe alors par absorption de chaleur de la vapeur à condenser. La quantité principale de l'eau fraîche est ramenée dans la mer par la canalisation 11. Cependant, une quantité partielle d'eau fraîche est dérivée et s'écoule par la canalisation 13 comme eau d'appoint dans la chambre de saumure 4. Cette eau d'appoint sert à remplacer, aussi bien l'eau vaporisée de la saumure dans les différents étages précédents, que la saumure vidangée en 15. Comme on le sait, une certaine quantité de saumure est constamment vidangée du dernier étage pour ne pas faire devenir trop élevée la concentration du sel dans la saumure. La saumure mélangée avec de l'eau d'appoint est pompée à partir de la chambre 4 dans l'étage 16 par la canalisation 16, étage dans lequel elle coule à travers l'échangeur de chaleur 9 - comme dans les étages suivants encore. De plus, elle sert de réfrigérant pour la vapeur sortant de la saumure, qui - comme on la mentionné - se condense en eau pure. L'eau d'appoint dérivée de l'eau fraîche s'écoulant à travers la canalisation 11, dans la canalisation 13, doit présenter la même température que la saumure dans la chambre 4. Par suite, le courant total d'eau de mer fraîche, qui va par la canalisation 10 aux échangeurs de chaleur 9 et est soumise aux variations de température de ceux-ci, doit être réglée de telle sorte que l'eau d'appoint ait la température correcte. Cela se fait en agissant sur le débit. La possibilité d'un réglage du débit est indiquée en lOa. La quantité partielle à dériver comme eau d'appoint est réglée par la soupape 12 dans la canalisation Il. En 17 est prevue une possibilité d'ajouter des produits de traitement, en particulier des produits chimiques qui réduisent la formation de tartre Pour des raisons d'économie, l'addition des produits de traitement ne se fait que dans le courant d'eau d'appoint qui traverse la canalisation 13. Le courant d'eau fraîche, de beaucoup plus grand en quantité, qui est amené à travers les échangeurs de chaleur 9 de l'étage d'évacuation de chaleur 1 et est vidangé dans la mer (par la canalisation 11) n'est pas traité. Dans la figure 2, est représenté l'étage d'évacuation de chaleur 1 constitué suivant l'invention. La disposition se distingue de la figure 1 par le fait que, dans l'étage d'évacuation de chaleur 1, sont disposés, en plus et parallèlement aux échangeurs de chaleur 9, d'autres échangeurs de chaleur 9a dans les chambres 2, 3, 4. De l'arrivée d'eau de mer 10 est dérivée avant l'étage d'évacuation de chaleur 1 une canalisation lla qui conduit une quantité partielle d'eau fraîche c'est-à-dire l'eau d'appoint - dans les échangeurs de chaleur supplémentaires 9a. Le réglage des quantités d'eau traversant la canalisation 11 et lla se fait à l'aide des soupapes llb et llc.Par conséquent, le courant d'eau traversant les échangeurs de chaleur supplémentaires 9a est réglé de telle sorte que, après le passage à travers les échangeurs de chaleur, il présente la température avec laquelle la saumure arrive dans le dernier étage 4 de l'étage d'évacuation de chaleur lo Ce réglage se fait par exemple à l'aide des soupapes llc et 12a. L'eau réglée de cette façon à la température de la saumure dans la chambre 4 est mélangée à la saumure par la canalisation 13 comme eau d'appoint. De plus, l'eau d'appoint amenée à la température de la saumure n'est pratiquement mélangée à la partie de la saumure restant dans le vaporisateur à détente donc après que la saumure est déjà diminuée de la partie à vidanger. Cette possibilité n'est pas représentée dans la figure 2 exécutée schématiquement pour la meilleure clarté. Afin que, pour le réglage de la température voulue, il puisse être amené en cas de besoin à travers les échangeurs de chaleur supplémentaires 9a une plus grande quantité d'eau franche quelle n'est nécessaire comme eau fraîche dans la chambre 4, l'eau fraîche en excédent peut être vidangée en 12a avant le mélange avec la saumure. Par les mesures proposées suivant l'invention, l'économie d'un vaporisateur à détente est améliorée d'une façon simple. A partir de l'exigence que dans étage d'évacuation de chaleur, donc le dernier étage du vaporisateur préalable, l'eau doit être refroidie avec de l'eau salée ou de l'eau de mer fraîche non traitée, on tient compte des variations de température ie lieau fraîche par le fait que non pas comme jusqu'ici, tot le courant d'eau fralche est réglé à la température que eau franche doit présenter mais que seulement un courant partiel de cette eau franche est amené à la température à maintenir le plus exactement possible, avec laquelle la saumure enrichie conjointement avec Peau d'appoint est ramenée dans le processus. De ce faits la préparation de pompes et d'échangeurs de chaleur de la grandeur actuelle est superflue, car jusquVici il fallait veiller à ce que le réchauffement de toute l'eau fraîche dans l'étage d'évacuation de chaleur ne dépassait pas la mesure prédéterminée même quand l'eau fraîche ne présentait pas la température maxima conditionnée par exemple par la saison. En particulier, la capacité de charge nécessaire pour ce cas et par conséquent la grandeur des échangeurs de chaleur rendraient l'installation plus coûteuse, parce que les échangeurs de chaleur en question devaient être parcourus par de l'eau non traitée et par conséquent être en matière particulièrement de haute qualité. Si, pour des raisons de prix, on renonce au montage d'échangeurs de chaleur et de pompes de grandeur correspondante, on devrait, lors de la montée de la température de l'eau fraîche, s'accommoder d'un recul de la production d'eau douce. Par conséquent avec l'invention, le réglage de la température ne se fait que pour la partie de l'eau fraîche qui est ajoutée comme eau d'appoint à la saumure enrichie, de sorte qu'on économise des frais d'installation et de fonctionnement de même qu'on obtient un bon débit continu d'eau douce Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la vaporisation par détente d'eau salée ou d'eau de mer pour obtenir de l'eau douce, dans lequel l'eau salée ou l'eau de mer est d'abord amenée comme réfrigérant absorbant la chaleur de l'étage avec la température la plus basse et la pression la plus faible à l'étage avec la température la plus élevée et la pression la plus grande, et après un réchauffement supplémentaire parcourt les étages comme liquide à vaporiser dans le sens de la température décroissante et de la pression décroissante, une partie de l'eau est vaporisée et évacuée comme distillat et dans l'étage avec la température laplus basse et la pression la plus faible - le dernier étage d'évacuation de chaleur - de l'eau salée ou de l'eau de mer fraîche étant ajoutée à la saumure enrichie comme eau d'appoint qui a été auparavant préchauffée comme réfrigérant absorbant la chaleur et le mélange d'eau de mer fraîche et d'une partie de la saumure enrichie étant amené comme réfrigérant aux étages précédents tandis que leautre partie de la saumure enrichie est évacuée, procédé caractérisé en ce que l'eau de mer fraîche est amenée en deux courants partiels (11, lla) à travers les derniers étages d'évacuation de chaleur (1), dont un seul courant partiel (lla) est réglé au point de vue de sa quantité, de telle sorte qu'à l'entrée dans la saumure enrichie, il présente la température de celle-ci, tandis que le deuxième courant partiel (11) est employé simplement pour le refroidissement dans les derniers étages d'évacuation de chaleur (11) et est ensuite vidangé en totalité. 20) Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, composée d'un vaporisateur à détente à plusieurs étages, pour obtenir de l'eau douce, dans les étages successifs munis de dispositif de condensation desquels à partir de l'extrémité munie d'un réchauffeur - règnent une pression décroissante et une température décroissante, et dans l'étage avec la plus faible pression et la température la plus basse - le dernier étage d'évacuation de chaleur - une partie de la saumure enrichie étant vidangée et de l'eau fraîche ajoutée, qui a été auparavant préchauffée dans ce même étage comme réfrigérant absorbant la chaleur, après quoi la saumure diluée avec de l'eau fraîche est pompée dans le réchauffeur par les dispositifs de condensation, installation caractérisée en ce que, dans le dernier étage d'évacuation de chaleur (1), sont prévus deux dispositifs d'échange de chaleur (9, 9a) séparés l'un de l'autre, qui sont parcourus tous les deux par de l'eau fraîche (10) et dont un seul (9a) est en liaison avec la chambre (4) dans laquelle l'eau fraîche est ajoutée à la saumure.