Brevet FR2441813A1 — publié le 19800613

La présente Invention a pour objet un procédé de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil, ce procédé entant plus particuliEre ent adapté au séchage de watérieux fibreux. On contact un procédé de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil consistant a. chauffer le produit par échange de chaleur avec une partie des vapeurs de ce dernier préelablement comprimée5* On sait qu'un tel procédé ne permet pas un séchage setisfeisant d'un produit constitué de matériaux fibreux puisque l'échange se fait au travers d'une paroi. En effet, il ne permet pas d'assurer un échange thermique suffisant entre les constituants volatils du produit contenus dans des canaux cellulaires débouchant à la surface de ce dernier et les vapeurs du produit préalablement réchauf- fées par compression. Aussi, antérieurement à la présente invention, un perfectionnement a gtB apporté à ce procédé. Ce perfectionnement consiste à effectuer le chauffage d'un produit constitué de matériaux fibreux en brassant ces derniers ainsi que l'air les entourant. Cependant un tel perfectionnement a l'inconvénient de nécessiter, en vue d'une extraction correcte des constituants volatils du produit, un travail de compression important pour porter l'air à une tempbrature suffisante. La présente invention a précisément pour objet un procédé de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil permettant de pallier l'inconvénient précité. Ce procédé se caractérise en ce que l'on chauffe le produit à partir des calories d'une partie des vapeurs de ce dernier préalablement comprimées et en ce que l'on chauffe ensuite ledit produit par mise en contact de ce dernier avec une partie des vapeurs du produit préalablement surchauffées par échange de chaleur avec un fluide auxiliaire. Ce procédé tire avantageusement profit de la mise en contact du produit déjà réchauffé avec lesdites vapeurs surchauffées. 2441813 En effet, I1 permet ainsi, compte tenu notamment de l'affinité d'un liquide pour sa vapeur, d'assurer de façon satisfaisante le séchage d'un produit, par exemple d'un produit constitué de matériaux fibreux, sans nécessiter un tra vail important de compression. Selon une première variante, la récupération de la chaleur contenue dans les vapeurs préalablement comprimes afin de chauffer le produit est réalisé par échange de chaleur au travers d'une paroi en contact avec ledit produit. Selon une deuxième variante, la récupération de la chaleur contenue dans les vapeurs préalablement comprimées est réalisée par mise en contact du produit avec de la vapeur d'eau obtenue par échange de chaleur entre lesdites vapeurs comprimées du produit et de l'eau. Selon une disposition particulière de l'invention, le procédé de l'invention destiné au séchage d'un produit contenant de l'eau et au moins un constituant plus volatil que l'eau est adapté à. la récupération dudit constituant. Selon cette disposition, le procédé de l'invention tel que défini précédemment se caractérise en ce que l'on surchauffe une partie des vapeurs du produit en refroidissant partiellement ledit fluide auxiliaire puis en ce que l'on met en contact avec ledit fluide auxiliaire refroidi le produit préalablement chauffé à partir des calories des vapeurs comprimées. Ainsi, ce procédé permet un séchage complet du produit avec une récupération intermédiaire du constituant liquide présent dans ce dernier. 0e préférence, selon l'invention, ledit fluide auxiliaire est constitué, soit par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion ou d'une turbine à gaz, soit par la vapeur motrice détendue dans une turbine à vapeur en sortie de cette dernière. La présente invention a également pour objet un dispositif de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil Ce dispositif de séchage se caractérise en ce qu'il comporte une enceinte étanche, des moyens pour faire passer dans ladite enceinte ledit produit, un premier circuit de vapeurs débouchant à l'une et à l'autre de ses extrémités dans ladite enceinte et dans un récipient de récupération du condensat deadites vapeurs, ce circuit comportant an compres- swr externe à ladite enceinte et des moyens de chauffage du produit à partir des calories, des vapeurs dudit circuit à leur sortie du compresseur st un deuxième circuit de vapeurs dont l'entrée st la sortie sont raccordées à ladite enceinte, ce circuit comprenant des moyens de mise en circulation desdites vapeurs et des moyens d'échange de chaleur entre ces dernières et un fluide auxiliaire. Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens de chauffage du produit comportent des moyens d'échange de chaleur entre le produit et lesdites vapeurs du premier circuit à leur sortie du compresseur, ces moyens d'échange de chaleur étant situés à l'intérieur de ladite enceinte. Selon un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens de chauffage du produit comportent des moyens d'échange de chaleur entre les vapeurs du premier circuit & leur sertie du compresseur st de l'eau, ces moyens d'échange de chaleur étant situés à l'extérieur de ladite enceinte et des moyens d'injection dans ladite enceinte de la vapeur d'eau produite dans lesdits moyens d'échange de chaleur. Selon une disposition particulière de l'invention, le dispositif tel que défini ci-dsssus destiné au séchage d'un produit contenant de l'eau et au moins un constituant plus volatil que l'eau permet la récupération dudit constituant Le dispositif de l'invention conforme à cette disposition se caractérise en ce qu'il comporte, en outre, une deuxième enceinte pourvue de moyens d'échappement de buées, des moyens pour faire passer dans ladite deuxième enceinte le produit sortant de la première enceinte et des moyens pour faire passer dans ladite deuxième enceinte ledit fluide auxi liaire à sa sortie desdits moyens d'échange du deuxième circuit. Selon l'invention, ledit deuxième circuit peut avantageusement comporter des moyens d'échange de chaleur entre lesdites vapeurs du produit et les gaz d'échappement d'un moteur thermique, ce moteur thermique étant accouplé audit compresseur du premier circuit et auxdits moyens de mise en circulation de vapeurs du deuxième circuit. Il peut également comporter un condenseur alimenté par la vapeur d'échappement 3 contre pression d'une turbine à vapeur, cette dernière étant accouplée audit compresseur du premier circuit et auxdits moyens de mise an circulation de vapeurs du deuxième circuit. Selon une première variante de réalisation du dispositif de l'invention, ladite première enceinte comporte une pluralité de plateaux perforés disposés horizontalement l'un au-dessus de l'autre et ledit condenseur du premier circuit est constitué par un serpentin contournant lesdits plateaux. Selon une deuxième variante de réalisation du dispositif de l'invention, ladite enceinte est constituée per une pluralité de chambres horizontales disposées l'une au-dessus de l'autre et mises en communication entra elles, chacune des chambres comportant une vis d'Archimède pour l'entrainement du produit et étant entourée par une enveloppe chauffante alimentée par les vapeurs du premier circuit en étant raccordée au compresseur de ce dernier, les chambres les plus basses étant alimentées par les vapeurs du deuxième circuit en étant raccordées aux moyens d'échange de chaleur du deuxième circuit. Selon uns troisième variante de réalisation, ladite enceinte comporte une pluralité de plateaux perforés, disposés horizontalement l'un au-dessus de l'autre et des moyens d'introduction de la vapeur d'eau provenant desdits moyens d'échange entre les vapeurs du premier circuit et de l'eau, ces moyens d'introduction de vapeur d'eau étant situés au voisinage de la partie inférieure de ladite enceinte. Selon une quatrième variante de réalisation, ladite enceinte est constituée par une pluralité de chambres horizontales, disposées l'une au-dessus de l'autre et mises en communication entre elles, chacune des chambres comportant une vis d'Archimède pour l'entrainement du produit, la dernière chambre comportant des. moyens d'introduction de vapeur d'eau provenant desdits moyens d'échange de chaleur du premier circuit, les chambres adjacentes étant alimentées par la vapeur du deuxième circuit et étant raccordées aux moyens d'échange de chaleur du deuxième circuit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples de mise en oeuvra du procédé de l'invention donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Cette description sera faite au regard des figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un schéma d'une première variante de réalisation du dispositif de l'invention t - sur la figure 2, un schéma d'une deuxième variante de réalisation du dispositif de l'invention X - sur la figure 3, une coupe schématique d'un premier mode de réalisation de l'enceinte de séchage des dispositifs des figures 1 et 2 7 - sur la figure 4, une coupe schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'enceinte de traitement des figures 1 et 2 i -sur la figure 5, un schéma d'une autre variante de réalisation, - sur la figure 6, une coupe schématique d'un autre mode de réalisation. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif selon l'invention, utilisant une turbine à vapeur pour la surchauffa d'une partie des vapeurs du produit. Sur cette figure, la référence I désigne une enceinte étanche de séchage d'un produit P constitué de matériaux fibreux, ladite enceinte étant pourvue de moyens 3 d'alimentation en matériaux fibreux et de moyens 5 d'extraction de ces derniers. On voit sur cette figure que le dispositif comporte un circuit I pour une fraction des vapeurs du produit P en équilibre dans 11 enceinte avec ce dernier, les entrée E et sortie S dudit circuit déhouchant respectivement dans la par tie supérieure de l'enceinte 1 et dans un réservoir 7 de récu opération du condensat desdites vapeurs. De façon connue, ledit circuit de vapeurs I comporte successivement de son entrée E vers sa sortie S.un compresseur 9, un échangeur de chaleur il entre le produit P et les vapeurs du circuit I et un détendeur 2, le compresseur 9 et l'échangeur Il étant respectivement situés & å l'extérieur et & l'intérieur de l'enceinte 1. On note que ledit échangeur Il se situe avantageusement dans la zone d'introduction du produit P dans l'enceinte 1. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif comporte un deuxième circuit II pour une autre fraction des vapeurs du produit P en équilibre avec ce dernier dans l'enceinte 1, l'entrée du circuit II, confondue dans l'exemple de réalisation de la figure 1 avec celle dudit circuit I, et la sortie S' dudit circuit II débouchant respecti vilement dans les parties supérieure et inférieure de ladite enceinte 1. Comme représenté sur la figure la ledit circuit II comporte successivement de son entrée E vers sa sortie S', des moyens 13 de mise en circulation des vapeurs et un échangeur de chaleur 15 entre les vapeurs le parcourant et un fluide chaud auxiliaire. Ce fluide auxiliaire peut outre constitué comme pour la réalisation du dispositif représenté sur la figure 1 par la vapeur d'échappement d'une turbine à vapeur 17 accouplée audit compresseur 9 et auxdits moyens 13. Le mode d'action du dispositif de la figure 1 est le suivant. A l'intérieur de l'enceinte 1, le produit P est d'abord chauffé, au contact de l'échangeur 11, à partir de la chaleur de condensation de la fraction des vapeurs préalablement comprimées dans ledit circuit I, puis à partir des calories des vapeurs du produit surchauffées dans le circuit II, ces dernières étant mises an contact avec la produit P déjà réchauffé. Ainsi, il est possible d'atteindre un rendement de désorption du produit satisfaisant, nettement supérieur à. celui qui était obtenu antérieurement & l'invention par bras- sage du produit et de l'air entourant ce dernier puisqus la chaleur spécifique de la vapeur est double de celle de l'air et que les constituants volatils du produit ont plus d'affinité avec leurs vapeurs qu'avec l'air. Sur la figure 2, on a représenté une deuxième variante de réalisation du dispositif de l'invention destinée, dans un premier temps, & récupérer un constituant plus volatil que l'eau présent dans le produit P et, dans un deuxième temps, à achever le séchage du produit P. Les composants du dispositif de l'invention déjà représenté s sur la figure 1 conserveront sur cette figure les mêmes références. Ainsi, on reconnaît sur cette figure l'enceinte de séchage 1 associée aux deux circuits de vapeurs I et II. Ces circuits I et II sont d'une conception identique à celle des circuits de la figure 1. Toutefois, on note que l'échangeur 15 du circuit II est alimenté non plus par la vapeur d'échappement d'une turbine à vapeur, mais par les gaz d'échappement d'une turbine à gaz 19. On précise que la surchauffe des vapeurs introduites en S' dans l'enceinte est effectuée en utilisant une partie de la chaleur des gaz d'échappement de ladite turbine 19. En effet, selon la caractéristique essentielle de la variante représentée sur la figure 2, une deuxième enceinte de séchage 21 est disposée en sortie de ladite enceinte 1, cette enceinte 21 étant destinée à terminer le séchage du produit P par mise en contact de ce dernier avec les gaz d'échappement de la turbine 19 préalablement partiellement refroidis dans l'échangeur 15. A cet effet, ladite enceinte 21 est d'une part, raccordée à l'enceinte 1 par une conduite 23 d'amenée du produit P partiellement séché dans l'enceinte 9 et, d'autre part, pourvue de moyens 25 d'évacuation de huées et d'extraction 27 du produit P totalement sec. Le mode d'action du dispositif de le figure 2 en vue du séchage du produit P avec récupération ifltermédiaire d'un constituant qui, plus volatil que I'eau, est contenu dans le produit est le suivant. On effectue dans l'enceinte J, selon un processus identique è celui qui a été décrit ci-dessus, l'extraction du constituant volatil & récupérer du produit p en refroidissant partiellement les gaz d'échappement de la turbine 19. Puis, le produit P partiellement séché dans l'enceinte 1 est totalement débarrassé de l'eau qu'il contient dans l'enceinte 21. A cet effet, il est mis en contact direct dans l'enceinte 21 avec les gaz d'échappement ds la turbine 19 portés dans ltéchan- geur 15 à une température appropriée. Sur les figures 3 et 4, on a représenté deux modes particuliers de réalisation de l'enceinte 1 des dispositifs des figures 1 et 2. Sur la figure 3, on voit que l'enceinte 1 est constituée par une tour comportant une pluralité de plateaux perforés 31, disposés horIzontalement les uns au-dessus des autres et contournés par.un serpentin 33 qui, parcouru par les vapeurs du circuit I, constitue l'échangeur de chaleur Il. Sur la figure 4, on voit que l'enceinte 1 est consti tuée par une pluralité de chambres horizontales 351 35 n disposées l'une au-dessus de l'autre et mises en communication entre elles par des conduits verticaux 37. Chacune des chambres horizontales telles que la chambre 351 comporte une vis d'Archimède 38 pour le transport du produit P de son entrée 3510 vers sa sortie zizis et est pourvue d'une enveloppe chauffante 39, chacune des enveloppes chauffantes 39 à 39n destinées à constituer l'échangeur de chaleur 11 étant raccordée à la sortie du compresseur 9 et le conduit 37 mettant en communication les chambres 35 les plus n basses étant raccordé à. l'échangeur de chaleur 15 du circuit II. Sur la figure 5, en variante de la figure 2, l'échangeur de chaleur Il, interne à l'enceinte 1, est remplacé par un échangeur extérieur 16 dans lequel arrive de l'eau en 17. Cette eau repart sous forme de vapeur en 18 et pénètre au bas de l'enceinte 1. Ainsi, à l'intérieur de cette enceinte, le produit est d'abord chauffé par contact direct avec la vapeur d'eau produite à partir de la chaleur de condensation des vapeurs préalablement comprimées dans le circuit I. Sur la figure 6, on voit que la pluralité des cham bres horizontales 351..*.... 35 constituant l'enceinte 1 ne n comporte pas d'enveloppes chauffantes. Comme sur la figure 5, un échangeur extérieur 16 condense les vapeurs préalablement comprimées en évaporant 1' eau. La vapeur d'eau est avantageusement introduite au voisinage de la sortie du produit, c'est-à-dire vers l'extrémité de la chambre 35 . La vapeur en n richie surchauffée est avantageusement introduite en aval de la chambre 35, mais en amont de la chambre 35 I n Une application de l'invention, à titre non limitatif, consiste à récupérer les vapeurs alcooliques des marcs de raisin et à sécher subséquemment ceux-ci dans la deuxième enceinte 21. Les marcs alcooliques sont introduits au sommet de l'enceinte et descendent à contre-courant de vapeurs enrichies surchauffées qui accroissent les échanges in situ, puis de vapeur d'eau qui enlève les ultimes fractions alcoolisées. Les marcs appauvris mais cependant humides sont séchés dans la deuxième enceinte 21 par contact avec les gas d'échappement de la turbine à gaz 19. REVENDICATIONS * Procédé de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil, caractérisé en ce que l'on chauffe le produit à. partir de calories d'une partie des vapeurs du produit préalablement comprimées et en ce que l'on chauffe ensuite ledit produit par mise en contact de cs dernier avec une partie des vapeurs du produit préalablement surchauffées par échange de chaleur avec un fluide auxiliaire. 2. Procédé selon la revendication , caractérisé en ce que l'on chauffe le produit à partir des calories d'une partie des vapeurs du produit préalablement comprimées par échange indirect de chaleur entre le produit et lesdites vapeurs du produit préalablement comprimées. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe le produit à partir des calories d'une partie des vapeurs du produit préalablement comprimés par mise en contact du produit avec de la vapeur d'eau obtenue par échange de chaleur entre lesdites vapeurs du produit préalablement comprimées et da l'eau. 4. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on surchauffe une partie des vapeurs du produit en refroidissant partiellement ledit fluide auxiliaire puis en ce. que l'on met en contact avec ledit fluide auxiliaire refroidi le produit préalablement chauffé à partir des calories des vapeurs comprimées. 5. Procé.dd selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide auxiliaire est constitué par 1.s gaz d'échappement d'un moteur à combustion ou d'une turbine à gaz. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé on ce que ledit fluide auxiliaire est constituai par la vapeur d'échappement à. contre-pression d'une turbine à vapeur. 7. Dispositif de séchage d'un produit renfermant au moins un constituant volatil, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte étanche, des moyens pour faire passer dans ladite enceinte ledit produit, un premier circuit de vapeurs dé bouchant à l'une et à l'autre de ses extrémités dans ladite enceinte et dans un récipient de récupération du condensat desdites vapeurs, ce circuit comportant un compresseur externe a ladite enceinte et des moyens de chauffage du produit à partir des calories des vapeurs dudit circuit à leur sortie du compresseur,et un deuxième circuit de vapeurs dont l'en trée et la sortie sont respectivement raccordées à ladite enceinte, ce deuxième circuit étant séparé dudit premier circuit de vapeur et comprenant des moyens de mise en circulation desdites vapeurs et des moyens d'échange de chaleur entre ces dernières et un fluide auxiliaire. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage du produit comportent des moyens d'échange de chaleur entre le produit et lesdites vapeurs du premier circuit à leur sortie du compresseur, ces moyens d'échange de chaleur étant situés à l'intérieur de ladite enceinte. O. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage du produit comportent des moyens d'échange de chaleur entre les vapeurs du premier circuit à leur sortie du compresseur et de l'eau, ces moyens d'échange de chaleur étant situés à l'extérieur de ladite enceinte et des noyers d'injection dans ladite enceinte de la vapeur d'eau produite dans lesdits moyens d'échange de chaleur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 9 9, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième enceinte pnurvue de moyens d'échappement de vapeur d'eau, des moyens pour faire passer dans ladite deuxième enceinte le produit ortant de la première enceinte et des moyens pour faire passer dans ladite deuxième enceinte ledit fluide aux i- liaire f'i se sortie desdits moyens d'échange du deuxième circuit. 11. Dispositif de séchage selon l'une quelconque des revendications 7 3 10, caractérisé en ce que ledit deuxième circuit comporte des moyens d'échange de chaleur entre les dites vapeurs du produit et les gaz d'échappement d'un moteur ê combustion ou d'une turbine & gaz, ce moteur ou cette turbine étant eccoupl8[a] audit compresseur du premier circuit et auxdits moyens da mise en circulation des vapeurs du deuxième circuit. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 7 à 10, caractérisé an ce que ledit deuxième circuit comporte un condenseur alimenté par la vapeur d'échappement à contre-pression d'une turbine à vapeur, cette turbine étant accouplée audit compresseur du premier circuit et auxdits moyens de mise en circulation des vapeurs du deuxième'circuit. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, Il et 12, caractérisé an ce que ladite première enceinte comporte une pluralité de plateaux psrforés disposés borizontalement et en ce que lesdits moyens d'échange du prs- mier circuit sont constitués par un serpentin contournant lesdits plateaux. 14. Dispositif -selon l'une quelconque des revendications 9, Il et 12, caractérise an ce que ladite première enceinte comporte une pluralité de plateaux perforés disposés horizontalement et des moyens d'introduction de la vapeur d'eau provenant desdits moyens d'échange de chaleur entre les vapeurs du premier circuit et de l'eau. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, Il et 12, caractérisé en ce que ladite enceinte est constituée par une pluralité de chambres horizontales superposées et mises en communication entre elles, chacune des chambres comportant une vis d'Archimède pour l'entratnement du produit et étant entourée par une enveloppe chauffante alimentée par les vapeurs du premier circuit en étant raccordée au compresseur de ce dernier, les chambres les plus basses étant alimentées par les vapeurs du deuxième circuit en étant raccordées aux moyens d'échange de chaleur du deuxième circuit. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9, Il et 12, caractérisé en ce que ladite enceinte est constituée par une pluralité de chambres horizontales superposées et mis.es en communication entre elles, chacune des chambres comportant une vis d'Archimède pour l'antratnement du produit, la dernière chambre comportant des moyens d'in troduction de la vapeur d'eau provenant desdIts moyens d'échange de chaleur entre les vapeurs du premier circuit et de l'eau et les chambres adjacentes étant alimentées par les vapeurs du deuxième circuit en étant raccordées aux moyens d'échange de chaleur du deuxième circuit,