Brevet FR2462922A1 — publié le 19810220

La présente invention a pour objet un nouveau dispositif d'extraction et demélange des condensats des corps de chauffe d'au moins deux effets d'un évaporateur à multiple effet, la pression étant décroissante du premier au dernier effet. A ce jour, il est connu d'associer un moyen d'extraction à chacun des corps de chauffe concernes, ces moyens étant constitues par un conduit portant une pompe d'extraction ; les condensats extraits à l'aide de ces moyens d'extraction sont ensuite mélangés, par exemple dans un bac de mélange. Le prix de revient de ces moyens d'extraction et leurs frais de maintenance peuvent donc devenir importants si le nombre de corps de chauffe dont on veut extraire les condensats devient élevé. La présente invention a pour but de réduire ce prix de revient et ces frais et pour ce faire, elle propose un dispositif qui se caractérise en ce qu'il comprend un réservoir dans lequel débouchent des conduites respective- ment en relation avec la partie basse des corps de chauffe dont on veut extraire les condensats, ce réservoir comportant en outre un moyen d'extraction. De par les différences de pression entre le réservoir et les corps de chauffe, il se crée dans les conduites une colonne d'eau pouvant se prolonger jusque dans lesdits corps de chauffe et il tend à s'etablir, entre la surface des condensats présents dans le réservoir et celle de la colonne d'eau, une dénivellation d'équilibre correspondant à la différence de pression existant entre ledit réservoir et le corps de chauffe considéré. Les condensats produits dans les corps de chauffe sont donc continuellement éliminés de manière à ce que soit conservée cette dénivellation d'équilibre. Il est clair par ailleurs que la présente invention ne nécessite plus la mise en oeuvre d'autant de moyens d'extraction qu'il y a de corps de chauffe ; un seul moyen suffit quel que soit le nombre de corps de chauffe dont on veut extraire les condensats. Avantageusement, pour chacun des corps de chauffe dont on veut extraire mes condensats, la dénivellation entre le point d'extraction sur le réservoir et le point de prélèvement des condensats sur le corps de chauffe est choisie de manière à être au moins égale à la différence de pression existant entre le réservoir et le corps de chauffe considéré, le point d'extraction étant néeessairement situé sous le point de prélèvement. Dans ces conditions, à l'equilibre, le niveau des condensats dans les corps de chauffe ne dépassera pas celui du point de prélèvement sur les corps de chauffe, Ces derniers ne seront donc pas encombres de condensats et ils pourront fonctionner de façon optimale. Selon une variante, tout ou partie des conduites débouchent dans le réservoir à un niveau situé au-dessous du point d'extraction. Dans le cas où toutes les conduites débouchent au-dessous de ce point, le réservoir peut être à la pression du corps de chauffe où règne la pression la plus élevée parmi les corps de chauffe dont on veut extraire les condensats, mais il peut etre également à une pression supérieure. Selon une autre variante, seule la conduite en relation avec le corps de chauffe de pression la plus élevée débouche dans le réservoir à un niveau situé au-dessus du point d'extraction. Dans ces conditions, il y a communication entre le réservoir et ce corps de chauffe et la pression régnant dans le premier est égale à la pression régnant dans le second. Les condensats de ce corps de chauffe particulier s'coulent alors par gravité dans le réservoir et il n'y a pas formation d'une colonne de liquide dans la conduite associée à ce corps de chauffe. Enfin, tout ou partie des conduites peuvent déboucher dans le réservoir à un niveau situé au-dessus du point d'extraction, les conduites associées aux corps de chauffe de pression plus faible que celle du réservoir étant alors pourvues de moyens rendant l'ecoulement unidirectionnel et empechant toute migration de fluide et notamment de vapeur du réservoir vers le corps de chauffe. Ces moyens peuvent etre constitues par clapets unidirectionnels. Ces clapets facilitent la formation des colonnes d'eau dans les conduites et ainsi de ltéquilibre dans les systèmes reservoir-conduite-corps de chauffe. Ces moyens peuvent également etre constitues par des tubes en U. I1 est bien certain que dans ces cas de figure où tout ou partie des conduites débouchent dans le réservoir à un niveau situé au-dessus du point d'extraction, la pression du réservoir peut etre égale ou supérieure à celle du corps de chauffe où règne la pression la plus élevez parmi les corps de chauffe dont on veut extraire les condensats. Selon un mode de réalisation, le réservoir est mis à la pression du corps de chauffe où règne la pression la plus élevée parmi les corps de chauffe dont on veut extraire les condensats. Cette variante permet de maintenir une pression constante dans le réservoir, ce qui n'est pas toujours réalisable lorsque la communication entre ledit réservoir et le corps de chauffe en question est assurée par la conduite elle-meme et surtout si cette dernière est de faible diamètre. On décrit ci-après, à titre d'exemple, un mode de réalisation de la présente invention en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente une installation d'évaporation constituée essentiellement par un évaporateur à quatre effets du type à flot tombant et pourvu du dispositif Selon l'invention. Plus précisément, cette installation comporte un évaporateur à quatre effet 1,.2, 3, 4, le produit liquide à concentrer arrivant en tète du premier effet 1 par un conduit 5. Ce produit peut être de toute nature, comme par exemple un produit alimentaire tel que du lait écrémé. Le produit issu de la base de cet effet 1 est ensuite dirigé en tète A du second effet 2, de la base de cet effet 2 en tète B du troisième effet 3, de la basse de cet effet 3 en tète C du dernier effet 4 et enfin de la base de cet effet 4 vers un bac de stockage ou tout lieu d'utilisation (non représenté), respectivement par un conduit 6 comportant une pompe d'extraction 7, un conduit 8 comportant une pompe d'extraction 9, un conduit 10 comportant une pompe d'extraction 11 et un conduit 12 comportant une pompe d'extraction 13.Par ailleurs, aux effets 1, 2, 3, 4 de l'évaporateur sont respectivement associés des séparateurs vapeur-liquide 14, 15, 16, 17. La vapeur d'évaporation créée dans l'effet 1 arrive par un conduit 18 dans le séparateur 14 d'où elle est dirigée par un conduit 19 dans le corps de chauffe 20 de l'effet 2. De la même manière, la vapeur d'évaporation créée dans les effets 2, 3, 4 est respectivement amenée dans les séparateurs 15, 16, 17 par les eonduits 21, 22, 23, puis dirigée de ces séparateurs respectivement dans le-corps de chauffe 24 de l'effet 3, le corps de chauffe 25 de l'effet 4 et#un condenseur (non représenté} par les conduits 26, 27, 28.Le conduit 26 porte en dérivation le conduit d'aspiration 29 d'un thermocompresseur de vapeur 30 dont le conduit de refoulement 31 de- bouche dans le corps de chauffe 32.de l'effet 1. Il est à noter que la pression régnant dans les corps de chauffe 20, 24, 25 et 32 est respectivement P1, P2, P3, Po qui sont telles que l'on a PO > P1) P2 > P3. Chacun des corps de chauffe 20, 24 et 25 est muni à sa partie basse d'une conduite de prélèvement des condensats 33, 34, 35, conduites qui debou- chent dans un réservoir 36 pourvu à sa base d'un conduit d'extraction 37 comportant une pompe d'extraction 38. La conduite 33 associée au corps de chauffe 20 débouche à la partie haute de ce réservoir 36, alors que la conduite 34 associée au corps de chauffe 24 et la conduite 35 associée au corps de chauffe 25 débouchent dans le réservoir à un niveau situé au-dessocsdu point d'extraction de ce réservoir. Le corps de chauffe 32 est lui également muni à sa base d'une conduite d'extraction 39 comportant une pompe d'extraction 40, la conduite 39 portant en dérivation une conduite 41 venant rejoindre la conduite 37. Enfin, une tuyauterie 42 relie la partie haute du réservoir 36 au corps de chauffe 20 de manière à ce que ledit réservoir soit à tout moment à la pression P. Les condensats produits dans le corps de chauffe 20 s'écoulent donc librement par gravité dans ledit réservoir 36. La pression P2 dans le corps de chauffe 24 étant inférieure à la pression P1, les condensats présents dans le réservoir vont stélever dans la conduite 34, et les condensats produits dans le corps de chauffe 24 se déservent dans cette même conduite 34. Le niveau des condensats dans la conduite 34 tend finalement vers une valeur d'équilibre R1. Il en est de même dans la conduite 35 où le niveau des condensats tend vers une valeur d'équilibre R2 située au-dessus du niveau R1 en raison du fait que la pression P3 du corps de chauffe 25 est inférieure à la pression 3 P2 du corps de chauffe 24.En définitive, si on appelle - H la dénivellation existant entre le niveau du point d'extraction du réservoir et le niveau Ri, et - H' la dénivellation existant entre le niveau du point d'extraction du réservoir et le niveau R2, le système évolue jusqu'a. atteindre l'équilibre caractérisé par les équations suivantes H=P1 - P H'= P1 - P3 3 Ensuite, le système se comporte de manière à toujours tendre vers cet équilibre.Ainsi, les condensats en provenance des corps de chauffe 24 et 25 et qui s'écoulent respectivement dans les conduites 34 et 35, on tendance à faire monter le niveau de liquide dans ces conduites ; mais le système réagit immédiatement pour s'opposer à cette élévation de niveau et l'apport de condensats en provenance des corps de chauffe 24, 25 est absorbé par le réservoir 36 et évacué par le circuit d'extraction 37, 38. Bien entendu, l'esprit de l'invention ne serait en rien modifie si les conduites 34 et 35 débouchaient dans le réservoir 36 au-dessus du niveau du point d'extraction de ce réservoir. Toutefois, dans ce cas, pour-faciliter la formation de la colonne de liquide dans lesdites conduites, un clapet unidirectionnel est disposé sur chacune d'elles. Dans ces conditions, la vapeur présente dans le réservoir 36 ne peut à aucun moment fuser dans les conduites 34 et 35 vers les corps de chauffe 24 et 25 en gênant ainsi la formation des colonnes de liquide. Les::eondensats en provenance des corps de chauffe 24 et 25 vont donc s'écouler respectivement dans les conduites 34 et 35 jusqu'à y atteindre des niveaux d'équilibre tels que définis précédem- ment, les clapets s'ouvrant et se fermant de manière à maintenir ces niveaux d'équilibre dans les conduites 34, 35. Dans l'installation représentée ci-dessus, la conduite 33 dans laquelle circulent les condensats du corps de chauffe 20, débouche à un niveau situé au-dessus de celui du point d'extraction et la pression dans le réservoir est alors P1. Toutefois, si l'on dispose un clapet unidirectionnel sur cette conduite 33 qui empêche toute migration de fluide du réservoir vers le corps de chauffe 20, ou encore si l'on fait déboucher cette conduite 33 dans le réservoir 3S à un niveau situé au-dessous du point d'extraction, il est alors possible d'avoir dans ledit réservoir 36 une pression supérieure à P1, par exemple PO. Dans ces conditions, il faudra bien entendu creer entre le réservoir 36 et les corps de chauffe 20 , 24 et 25 une dénivellation suffisante pour permettre l'écoulement des condensats vers le réservoir. Il est à noter que les condensats qui se forment dans l'effet 1 sont évacués par le conduit 39 et la pompe d'extraction 40. Une partie de ces condensats est mélangée au moyen de la conduite 41 aux condensats issus du réservoir 36, le restant tant de préférence dirigé vers une chaudière où est produite tout ou partie de la vapeur nécessaire au fonctionnement du thermocompresseur 30. Bien entendu, la conduite 41 pourrait être supprimée sans que cela ne nuise à la marche de l'installation. Le réservoir 36 pourrait également être associé au corps de chauffe 32, auquel cas-tous les condensats de l'evaporateur seraient collectés par un seul et unique dispositif d'extraction et de mélange. L'eau chaude extraite des corps de chauffe des effets de l'évaporateur, conformément à l'invention, trouve différentes applications. Elle peut par exemple être utilisée pour préchauffer l'air nécessaire dans un sécheur par air chaud couplé à l'evaporateur et dans lequel est traité le concentre issu dudit évaporateur ou tout autre concentré. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extraction et de mélange des condensats du corps de chauffe (20, 24, 25) d'au moins deux effets (2, 3, 4) d'un évaporateur à multiple effet, la pression étant décroissante du premier au dernier effet, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (36) dans lequel débouchent des conduites (33, 34, 35) respectivement en relation avec la partie basse des corps de chauffe (20, 24, 25) dont on veut extraire les condensats, ce réservoir comportant en outre un moyen d'extraction (37, 38). 2. Dispositif d'extraction selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chacun des effets (2, 3, 4) dont on veut extraire les condensats, la dénivellation entre le point d'extraction sur le réservoir (36) et le point de prélèvement des condensats sur le corps de chauffe (20, 24, 25) est choisie de manière à être au moins égale à la différence de pression existant entre le réservoir et le corps de chauffe considéré, le point d'extraction étant situé sous le point de prélèvement. 3. Dispositif d'extraction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que tout ou partie des conduites (33, 34, 35) débouchent dans le réservoir à un niveau situé au-dessous du point d'extraction. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que seule la conduite (33) en relation avec le corps de chauffe de pression la plus élevée débouche dans le réservoir (36) à un niveau situé au-dessus du point d'extraction. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que tout ou partie des conduites (33, 34, 35) débouchent dans le réservoir (36) à un niveau situé au-dessus du point d'extraction, les conduites (34, 35) associées aux corps de chauffe (24, 25) de pression plus faible que celle du réservoir étant alors pourvues de moyens rendant ltécou- lement unidirectionnel et empêchant toute migration de fluide et notamment de vapeur du réservoir vers les corps de chauffe. 6. Dispositif selon la revendication 5,. caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par des clapets unidirectionnels. 7. Dispositif selon la revendication 5, caraetéfsié en ce que lesdits moyens sont constitués par des tubes en U. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (36) est mis à la pression du corps de chauffe (20) où règne la pression la plus élevée parmi les corps de chauffe dont on veut extraire les condensats.