Brevet FR2462180A1 — publié le 19810213

246212O La présente invention a pour objet un procédé pour préchauffer l'air circulant et utilisé dans une installation comportant d'une part un évapora- teur à multiple effet destiné à concentrer un produit liquide, notamment un produit alimentaire tel qu'un produit laitier, et d'autre p-rt une unité de séchage dans laquelle est traité le concentré issu dudit évaporateur ou tout autre concentré. L'air à préchauffer sera de préférence l'air nécessaire dans l'unité de séchage constituée essentiellement par un sécheur à air chaud tel qu'un sécheur-atomiseur. Les procédés connus de ce type consistent généralement à extraire les condensais du dernier effet de l'évaporateur et à amener ces condensats dans un échangeur de chaleur o ils préchauffent de l'air qui est ensuite amené à la température finale désirée dans un réchauffeur. Toutefois, ces condensats sont à une température relativement basse et ne permettent donc qu'un préchauf- fage peu important et la température finale désirée ne peut alors être atteinte dans le réchauffeur final qu'au prix d'une forte dépense d'énergie peu écono- mique. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et pour ce faire, elle propose un procédé qui se caractérise en ce qu'il consiste à réchauffer des condensats de l'évaporateur à multiple effet par un fluide provenant dudit évaporateur et plus chaud que lesdits condensais, puis à amener les condensais ainsi réchauffés dans un échangeur de chaleur o ils préchauffent de l'air. Les condensais que l'on réchauffe sont constitués par tout ou partie des condensats d'un effet de l'évaporateur ou par un mélange de condensats issus de plusieurs effets. Il est ainsi possible, par mise en oeuvre de calories économiques provenant de l'évaporateur, d'obtenir des condensais et donc une eau qui pos- sède une température supérieure à celle des condensats issus du dernier effet de l'évaporateur. La dépense d'énergie dans le réchauffeur final en sera d'autant moindre. Le fluide à l'aide duquel est réalisé le réchauffage est constitué par des condensais plus chauds provenant de l'évaporateur. Le réchauffage peut alors être réalisé au sein de l'évaporateur, c'est-à-dire au sein d'un effet. Mais le réchauffage peut également être réalisé à l'extérieur de l'éva- porateur, par exemple dans un bac de mélange o les condensais les plus froids sont mis en présence des condensats les plus chauds. Selon une variante, les condensats réchauffés sont, avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, mélangés à de la vapeur provenant de l'éva- porateur et plus chaude que lesdits condensats réchauffés. Les condensats finalement obtenus selon cette variante ou les condensats obtenus simplement par réchauffage à l'aide de condensats plus chauds, peuvent ensuite, si on le désire et avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, à nouveau être mé- langés à d'autres condensais plus chauds. Il a été indiqué ci-dessus que le fluide de réchauffage était consti- tué par des condensats provenant de l'évaporateur. Toutefois, ce fluide peut également être constitué par de la vapeur plus chaude et provenant de l'éva- porateur. Cette opération peut être réalisée dans l'évaporateur lui-même. Dans ce cas, les condensais à réchauffer seront amenés dans un effet plus chaud o ils seront mis en présence de vapeur d'évaporation créée dans un effet précé- dent. Cette opération peut également être réalisée à l'extérieur de l'évapora- teur, par exemple dans un condenseur o il y a mélange intime entre les con- densats à réchauffer et de la vapeur d'évaporation créée dans un effet de l'évaporateur. Les condensais ainsi réchauffés par de la vapeur peuvent ensuite, si on le désire et avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, être mélangés avec d'autres condensats plus chauds ou de même température. L'invention sera illustrée ci-après en référence au dessin annexé dans lequel les figures 1 à 4 sont la représentation schématique d'une instal- lation comportant un évaporateur à quatre effets, et o l'air à préchauffer est destiné à être utilisé dans un sécheur par air chaud, du type sécheur- atomiseur, ce préchauffage étant réalisé à l'aide d'eau chaude obtenue: dans le cas de la figure 1, par mélange des condensais des trois derniers effets de l'évaporateur, ce mélange étant réalisé à l'extérieur de l'évaporateur; - dans le cas de la figure 2, par réchauffage des condensais du dernier effet au moyen de la vapeur d'évaporation créée dans le premier effet, ce réchauffage étant réalisé à l'extérieur de l'évaporateur; - dans le cas de la figure 3, par réchauffage des condensats du dernier effet au moyen de la vapeur d'évaporation créée dans le premier effet, ce réchauffage étant réalisé dans le deuxième effet;et dans le cas de la figure 4, par réchauffage des condensais d'un effet au moyen de vapeur, ce réchauffage étant réalisé dans l'effet précédent. La figure 5 est quant à elle la représentation schématique d'une installation comportant un évaporateur à cinq effets o l'air à préchauffer est destiné à être utilisé dans un sécheur par air chaud, du type sécheur- atomiseur, ce préchauffage étant réalisé à l'aide d'eau chaude obtenue par réchauffage des condensats d'uni effet au moyen de vapeur qui est à la même température que les condensats de l'effet précédent, ce réchauffage étant réalisé à l'extérieur de l'évaporateur. Plus précisément, la figure 1 décrit un évaporateur à quatre effets 1, 2, 3, 4 du type à flot tombant. A ces.quatre effets sont respectivement associés des séparateurs vapeur-liquide 5, 6, 7, 8. Le produit liquide à con- centrer, qui est dans le cas présent du lait éciémé, est amené par un produit 9 en tete du premier effet 1, puis de la base de ce premier effet 1 en tête A du second effet 2, de la base de ce second effet 2 en tete B du troisième effet 3 et de la base de cet effet 3 en tete C du dernier effet 4, respective- ment par un conduit 10, 11, 12 comportant respectivement une pompe de circula- tion 13, 14, 15. Enfin, le lait écrémé concentré issu de la base du dernier effet 4 est amené par un conduit 16 comportant une pompe de circulation 17 à la partie supérieure d'un sécheur-atomiseilr 1'", le conduit 16 étant pourvu à son extrémité libre d'un dispositif convenable de pulvérisation (non repré- senté). La vapeur d'évaporation créée dans le premier effet 1 traverse le séparateur 5 et arrive par le conduit 18 dans le corps de chauffe 19 de l'ef- fet 2. De meme, la vapeur d'évaporation créée dans l'effet 2, celle créée dans l'effet 3 et celle créée dans l'effet 4 traversant respectivement les séparateurs 6, 7, 8 et arrivent par-les conduits 20, 21, 22 respectivement dans le corps de chauffe 23 de l'effet 3, dans le corps de chauffe 24 de l'ef- fet 4 et dans un condenseur (non représenté). Le conduit 20 porte en dériva- tion le conduit d'aspiration 25 d'un thermocompresseur 26 dont le conduit de refoulement 27 aboutit dans le corps de chauffe 28 de l'effet 1. Il est à noter que la pression est décroissante du premier -au dernier effet. A la base du corps de chauffe 28 est prévu un conduit d'extraction 29 comportant une pompe d'extraction 30 en relation avec une chaudière (non représentée) o est produite la vapeur nécessaire au fonctionnement du thermo- compresseur 26. Il est bien clair que l'esprit de l'invention n'aurait en rien été modifié si une fraction seulement des condensais de l'effet 1 avait été extraite du corps de chauffe 28, la fraction restante étant amenée dans le corps de chauffe 19 de l'effet 2. Les condensats produits dans les corps de chauffe 19, 23 et 24 sont quant à eux extraits respectivement par un conduit 31 portant une pompe d'ex- traction 32, par un conduit 33 portant une pompe d'extraction 34 et par un conduit 35 portant une pompe d'extraction 36. Les conduits 31, 33 et 35 aboutissent à un conduit 37 qui porte en dérivation un conduit 38 luimême raccordé sur le conduit 29. Ce conduit 37 débouche dans un échangeur de cha- leur indirect 39 o le mélange des condensats issus des conduits 31, 33, 35 et 38 cède ses calories à de l'air amené dans cet échangeur par un conduit 40, les condensats refroidis étant éliminés de cet échangeur par un conduit 41. L'air ainsi réchauffé et issu dudit échangeur 39 est ensuite amené par un conduit 42 dans un second échangeur de chaleur indirect 43 o il est porté à la température finale désirée, ce second échangeur étant alimenté en vapeur vive par un conduit 44 et les condensais issus dudit second échangeur étant évacués par un conduit 45. L'air chaud sortant de l'échangeur 43 est amené par un conduit 46 au sommet du sécheur-atomiseur 17'. Le lait écrémé concen- tré amené par le conduit 16 et pulvérisé dans le sécheur-atomiseur 17' est séché par cet air chaud, ce qui conduit à l'obtention de poudre de lait. Cette dernière et l'air s'échappent à la base du sécheur-atomiseur 17' respectivement par les conduits 47 et 48. Il est à remarquer que ce sécheur-atomiseur peut, si on le désire, traiter un concentré autre que celui issu de l'effet 4. La figure 2 décrit une installation qui comporte des éléments 1 à 24, 17', 28 à 30 et 39 à 48, identiques à ceux de la figure 1. Par ailleurs, le conduit 18 porte en dérivation le conduit d'aspiration 49 d'un thermocompres- seur 50 dont le conduit de refoulement 51 débouche dans le corps de chauffe 28 de l'effet 1. Les condensats présents à la partie basse du corps de chauffe 19 sont amenés dans le corps de chauffe 23 par un conduit 52. De même, les con- densats rassemblés à-la base du corps de chauffe 23 sont amenés dans le corps de chauffe 24 par un conduit 53. Enfin, les condensais rassemblés à la base du corps de chauffe 24 sont amenés par un conduit 54 portant une pompe de circulation 55 à la partie haute d'un condenseur 56 alimenté en vapeur, à sa partie basse, par un conduit 57 placé en dérivation sur le conduit 49. Ainsi, les condensais du dernier effet 4 qui sont à 550C sont réchauffés dans ce condenseur 56, ciest-à-dire à l'extérieur de l'évaporateur, par de la vapeur à 690C créée dans l'effet 1. Ces condensats qui atteignent ainsi la température de 690C sont extraits à la base dudit condenseur par un conduit 58 portant une pompe d'extraction 59 et dirigés dans l'échangeur 39. Des variantes de l'installation qui vient d'être décrite consiste- raient par exemple à réchauffer les condensats amenés dans le condenseur 56 - par le conduit 54, au moyen de la vapeur d'évaporation à 650C créée dans l'ef- fet 2 au lieu de celle créée dans l'effet 1, ou encore à réchauffer les con- densats à 650C présents dans l'effet 3 en dirigeant ces derniers dans le con- denseur 56 o leur température est amenée à 690C par la vapeur circulant dans le conduit 57. L'installation de la figure 3 comporte des éléments 1 à 24, 17', 28 à 30, 39 à 51 et 53 à 55 identiques à ceux de la figure 2 et agencés de la 246218d même manière que dans cette figure 2, exception faite du conduit 54 qui dé- bouche non pas dans un condenseur mais à la partie haute du corps de chauffe 19 de l'effet 2. Ainsi, onassiste à un réchauffage des condensats du dernier effet 4 qui sont à 550C par la vapeur à 690C présente dans le corps de chauf- fe 19, condensats qui prennent finalement la température de cette vapeur. Ces condensats réchauffés sont extraits à la base du corps de chauffe 19 par un conduit 60 portant une pompe d'extraction 61 et aboutissant dans l'échangeur de chaleur 39. Une variante de cette installation consisterait par exemple à amener les condensais à 550C du dernier effet 4 non pas à la partie haute du corps de chauffe 19 mais à sa partie basse, c'est-à-dire directement en contact avec les condensats qui y sont déjà présents. Dans ces conditions, les conden- sats à 550C ne séjournent généralement pas suffisamment longtemps dans le corps de chauffe 19 pour atteindre la température de ce corps (690C). Une autre variante consisterait à amener les condensats du dernier effet 4 non pas à la partie haute du corps de chauffe 19, mais à la partie haute (ou basse) du corps de chauffe 23. L'installation de la figure 4 comporte des éléments 1 à 30, 17' et 39 à 48 identiques à ceux de la figure 1 et agencés de la même manière. Par ailleurs, un conduit d'extraction 62 en relation avec la base du corps de chauffe 24 et portant une pompe d'extraction 63 amène les condensats à 550C présents dans ce corps de chauffe 24 à la partie supérieure du corps de chauffe 23 o ils sont réchauffés jusqu'à atteindre 64hc. De même, un conduit d'extrac- tion 64 en relation avec la base du coprs de chauffe 23 et portant une pompe d'extraction 65 amène les condensais à 640C présents dans ce corps de chauffe 23 à la partie supérieure du corps de chauffe 19 o ils sont réchauffés jusqu'à atteindre 680C, avant d'être évacués de ce même corps par un conduit d'extrac- tion 66 portant une pompe d'extraction 67 et aboutissant dans l'échangeur de chaleur 39. L'installation de la figure 5 comporte des éléments 1 à 30, 17' et 39 à 48 identiques à ceux de la figure 1. Toutefois, le conduit 22 au lieu d'aboutir dans un condenseur comme c'est le cas dans l'installation de la figure 1, aboutit dans le corps de chauffe 68 d'un cinquième effet 69 o la pression est inférieure à celle régnant dans l'effet 4. La vapeur d'évapora- tion créée dans ce cinquième effet passe par un séparateur vapeur-liquide 70 associé à cet effet avant d'être dirigée par un conduit 71 vers un conden- seur (non représenté). Par ailleurs, le conduit 16 n'amène pas le lait écrémé concentré, issu de l'effet 4, vers le sécheur-atomiseur 17' comme c'est le cas dans l'installation de la figure 1, mais en tête D du dernier effet 69 et c'est le lait écrémé concentré issu de la base de cet effet 69 qui est amené au moyen d'un conduit 72 comportant une pompe 73, en tete du sécheur-atomiseur 17'. Les condensats rassemblés à la partie basse du corps de chauffe 68 sont amenés par un conduit 74 comportant une pompe de circulation 75 dans la par- tit haute d'un condenseur 76 dans lequel aboutit également un conduit 77 rac- cordé au conduit 21. Ainsi, les condensats (à 520C) du dernier effet 69 sont réchauffés dans ce condenseur 76 par de-la vapeur-à 590C créée dans l'effet 3. Les condensats ainsi réchauffés sont évacués à la base du condenseur 76 par un conduit 78 aboutissant à la partie haute d'un second condenseur 79 dans la partie haute duquel débouche également un conduit 80 comportant une pompe de circulation 81 et amenant les condensats rassemblés à la partie basse du corps de chauffe 24. Dans ce condenseur 79 aboutit également un conduit 82 raccordé au conduit 20. Les condensats (à 590C) issus des conduits 78 et 80 sont donc réchauffés dans *ce condenseur 79 par de la vapeur à 65 C créée dans l'effet 2. Ces condensais sont ensuite évacués à la base du condenseur 79 par un conduit 83 aboutissant à la partie haute d'un troisième condenseur 84 dans la partie haute duquel débouche également un conduit 85 comportant une pompe de circulation 86 et amenant les condensais rassemblés à la base du corps de chauffe 23. Dans ce condenseur 84 aboutit en outre un conduit 87 raccordé au conduit 18. Les condensais à 650C issus des conduits 83 et 85 sont donc réchauffés dans le condenseur 84 par de la vapeur à 70'C créée dans l'effet 1. Ces condensats ainsi réchauffés à 70'C sont ensuite évacués à la base de ce condenseur 84 par un conduit 88 comportant une pompe d'extraction 89, conduit 88 dans lequel débouche un conduit 90 comportant une pompe de circulation 91 et amenant les condensais (à 7000) rassemblés à la base du corps de chauffe 19. Enfin, ce conduit 88 débouche dans l'échangeur de chaleur 39. REVENDICATIONS 1. Procédé pour préchauffer de l'air circulant et utilisé dans une installation comportant d'une part, un évaporateur à multiple effet (1,2, 3,4) destiné à concentrer un produit liquide, notamment un produit alimentaire tel qu'un produit laitier, et d'autre part une unité de séchage (17') dans laquelle est traité le concentré issu dudit évaporateur ou tout autre concentré, carac- térisé en ce qu'il consiste à réchauffer des condensats de l'évaporateur à multiple effet par un fluide provenant dudit évaporateur et plus chaud que lesdits condensats, puis à amener les condensats ainsi réchauffés dans un échangeur de chaleur (39) o ils préchauffent de l'air (40). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est constitué par des condensats. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, les condensats réchauffés sont mélangés à de la vapeur provenant de l'évaporateur et plus chaude que lesdits condensats réchauffés. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, carac- térisé en ce qu'avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, les condensats finalement obtenus sont mélangés à des condensats plus chauds. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ceque le fluide est constitué par de la vapeur. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'avant d'être amenésdans l'échangeur de chaleur, les condensats réchauffés sont mélangés à des condensats plus chauds ou de même température. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 5, caracté- risé en ce que le réchauffage est réalisé soit dans un effet de l'évaporateur, soit à l'extérieur de l'évaporateur. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caracté- risé en ce que le mélange est réalisé soit dans un effet de l'évaporateur, soit à l'extérieur de l'évaporateur.