Brevet FR2493171A1 — publié le 19820507

Le présent procédé de distillation concerne les installations de production de distillats tels que l'eau douce et les installations de production de concentrats tels que les saumures. Dans les procédés connus de ce genre,les distillats et les concentrats sont extraits des réservoirs en dépression au moyen de pompes qui consomment une énergie non neg- ligeable. En outre,ces pompes constituent un investissement et nécessitent un entretien minutieux. Le procédé selon l'invention permet d'extraire l'eau douce (par exemple) produite et permet d'extraire les concentrats de saumure(dans le cas oû,par exemple, le procédé serait utilisé pour produire de l'eau douce à partir d'eau de mer) sans avoir recours à des pompes d'extraction, tout en utilisant les avantages inhérents à la distillation sous vide ou sous basse-pression et faible température (60 /80 ) Les chambres de vaporisation et de condensation sont, en efet,mises sous vide selon le principe de Torricelli. Les niveaux des chambres de vaporisation et de condensation sont maintenus à une hauteur supérieure d'environ dix mètres au filessus du niveau des plans d'eau des réservoirs d'alimentation en saumure et des réservoirs collecteurs de distill; Ces deux derniers types de réservoir sont soumis a' la simple pression atmosphérique et le niveau de leurs plans d'eau maintenus constants.Selon la pression atmosphérique du moment,les niveaux des plans d'eau des chambres supérieures pourront varier dans des proport,ions de l'ordre de cinquante centiètres. La hauteur de liquide X représentée sur le dessin annexé 1/3 sera moindre que la hauteur de liquide Y représentée sur le mme dessín,en raison des différences de densité des liquides contenus dans les deux circuits (A,B, C,d'une part,et F,G d'autre part). L'air contenu dans la saumure traitée est etir selon les procédés classiques d'extraction d'air, L'air peut être retiré au niveau de la chambre de condensationdessin 1/3) ou au niveau de la chambre de récupération des condensa4t;s F ( dessin 2/3). Le procédé selon l'invention permet d'obtenIr une air tillation faible température en raison rie la balsa pression obtenue dans les chambres supérieures au moyen des hauteurs d'eau (saumure d'une part et eau distillée d'autre part), sans avoir l'inconvénient d'une obligation des prélèvements des distillats ou des concentrats par le moyen de pompes tirant dans des capacités en dépression. il suffit selon le procédé de pratiquer ces prélèvements par simple gravité, puisque les réservoirs inférieurs ne sont pas en dépression. Le dessin annexé 1/3 représente les circuits et les appareils relatifs au procédé objet de l'invention. Le dessin annexé 2/3 représente une variante d'une partie de ce même procédé. Le dessin 3/3 représente le meme procédé d'une manière plus schématique pour accompagner l'abrézé. Tel que représenté sur le dessin 1/3 annexé,le procédé comporte : Un réservoir A collecteur de saumure (eau de mer ou autre). Ce réservoir est équipé d'un dispositif d'alimentation 1 qui assure le maintien d'un niveau constant dans le réservoir . Ce même réservoir est pourvu d'une tu bulure de mise en communication avec l'atmosphère 2, d'une vanne de départ 3, d'une vanne de retour 5 et d'une vanne d'extraction de saumure concentrée 4 Ce réservoir A alimente un réchaufieur B lequel peut utiliser des sources de chaleur de récupération (circuit de refroidissement de divers process industriels) ou des sources de chaleur naturelles ( géothermique, solaire, combustibles...).Ce réchau Leur B alimente à son tour une chambre de vaporisation C équipée d'une vanne de remplissaze du circuit de suture 7, d'un robinet d'évacuation d'air 6, et d'une vanne d'isole ent 8 du circuit de saumure et du circuit des distillats. rar ailleurs la saumure réchauffée effecttue, par effet thermosiphon, une boucle en empruntant la colonne de retour de saumure reliant les réservoir C et A Les vapeurs produites dans la cabre de vaporisationn passent dans un condenseur D Ce condenseur est relié à un extracteur d'air E ;variante 1 , planche 1/3). Ce contenu seur peut utiliser un effet "gargoulette" lorsque la faible consommation d'énergie est recherchée. Le condenseur D et l'extracteur T; peuvent être d'un type classique en fonction des surticularités des sites sur lesquels le procédé peut être utilisé.Cet extracteur @ evra cependant être asservi par un vacuostat @@ captant la pre@@lon des chanbres sup rieures. Les condensats obtenus dans le condenseur D s'écoulent par gravité dans le réservoir collecteur de condensats F Le niveau dans ce réservoir ne peut pas s'élever davantage en raison du principe de Torricelli. L'eau ainsi condensée passe donc à travers la colonne qui relie les réservoirs F et G et alimente le réservoir collecteur de distillats G. Le réservoir collecteur de condensats F est équipé d'une vanne d'évacuation d'air Il utilisée lors du remplissage du circuit d'eau distillée,et d'une vanne de remplissage 13 Le vide relatif de l'ensemble supérieur est contrôlé par un vacuostat 2 qui commande la mise en ri.arche de l'extracteur d'air E en agissant sur l'organe 10. Le réservoir inférieur G collecte les distillats et les délivre,par simple gravité,les rendant ainsi disponibles pour leur utilisation. Ce réservoir G est équipé d'une tubulure de mise en communication avec l'atmosphère 15 ,d'une vanne 14 utilisée lors du remplissage de l'installation, d'une vanne de vidange 16,et d'un "trop plein qui main tient un niveau constant dans le réservoir G tout en déli vrant ,pour utilisation,l'eau distillée produite. Les hauteurs X et Y,du plan 1/3 annexé,séparant les niveaux des réservoirs supérieurs et inférieurs peuvent être modifiées et ajustées en faisant varier la hauteur relative des réservoirs supérieurs et inférieurs. Les colonnes de liaison entre les collecteurs supérieurs et les collecteurs inférieurs sont équipées,à cet effet, de rotules ou de tubulures téléscopiques étanches. Ainsi dans ce présent procédé,on introduit dans le réservoir A de l'eau de mer (ou un liquide à distiller). cette eau de mer est chauffée dans l'échangeur de chaleur h vaporisée dans la chambre C. Les vapeurs produites sont condensées dans la chambre D,et les condensats sont rcupérés dans le réservoir F. Le réservoir F alimente le réservoir G L'air contenu dans l'eau de mer est retiré par l'extracteur d'air E . Dans ce procédé,les extractions de saumures concentrées et de distillats se font sans les pompes d ' extrac- tion indispensables dans les procédés classiques fonctionnant sous vide. e procc'dé1objet de l'in-entien,neut cotre utilisé vouer produire de l'eau douce pure à partir d'eaux salées,d'eaux saumâtres,ou d'eaux diverses. De mêmesce procédé peut être utilisé pour concentrer divers liquides. il convient donc de considérer dans ce procédé aussi bien les productions de concentrats que les productions de distillats. Ce procédé convient tout particulièrement aux pays pauvres en eau douce et pauvres en énergie,.car il permet une production industrielle d'eau douce avec un rendement élevé. Ce procédé ne fait pas appel à des matériels très sophistiqués,îl est d'une conduite aisée,d'un entretien réduit et très commode,et ne fait appel qu'n des investissements modérés pour une production appréciable. L'aspect économique est très important pour ce procédé.Les économies d'énergie réalisées par la suppression des pompes d'extraction d'eau salée et d'eau distillée ajoutées aux économies réalisées par l'emploi de sources de chaleur naturelles ou de récupération font que ce procédé est particulièrement avantageux. Ce procédé permet en effet d'utiliser des sources de chaleur entre 600 et 800C pour la distillation sans pour autant que l'on ait à utiliser des pompes d'extraction consommatrices d'energie. Ce procédé peut être utilisé dans l'industrie chimique, dans l'industrie agro-alimentaire,et partout où la concentration et la distillation consomme baucoup d'énergie. Ce procédé peut être utilisé pour la distillation fractionnée de différents liquldes;la chambre de vaporisation C étant alors celle de la tour. Les distillats sont dans ce cas récupérés respectivement dans des réservoirs F et G aussi nombreux que nécessaires. REVENDICATIONS 1. Procédé de distillation sous vide à faible tempéra ture caractérisé en ce que les différentes phases de la distillation sont réalisées dans une installation comprenant un condenseur (D) relié par des tubulures à deux réservoirs supérieurs (C,F) situés à environ dix mètres au dessus de deux autres réservoirs inférieurs (A,G). Le premier réservoir inférieur (A) est alimenté en livide à distiller (saumure par exemple) par l'intermédiaire d'un système régulateur de niveau classique (rézulateur de niveau R flotteur,par exem ple) Le liquide contenu dans ce réservoir est normalement soumis la pression atmosphérique.La pression dans ce réservoir peut cependant être modifiée pour palier l'incidence des variations de pression de l'at...osphère au moment et au cours de l'opération de distillation. La concentration du liquide a distiller contenu dans ce réservoir est maintenue constante- par extraction au moyen du robinet (4) situé sous ce meme réservoîr.J'autre part,le dit réservoir inférieur (A) est relié au réservoir supérieur (C) par deux jeux de tubulures, dont l'un passe par un chaleur de chaleur (B). Ses jeux de tubulures assurent la circulation du liquide à distiller par effet thermosiphon.La vaporisation du liquide à distiller s'effectue essentiellement dans le réservoir supérieur (^) maintenu sous vide relatif par sa mise en communication avec le condenseur D) lui-meme contenu sous vide relatif Dr réfrigération et extraction des çraz issus du liquide à dis tiller. Les vapeurs condensées s'écoulent dans le réservoir supérieur (F) dont le rôle est d'assurer une séparation entre la partie sous vide de l'installation et le deuxième réserv- inférieur (G) soumis à la pression atmosphériqueS joint hydraulique).Le réServoir supérieur (F) et le réservoir inférieur (G) sont en communication par un jeu de tubulures assurant le transfert des distillats vers le réservoir (G). Les distillats sont prélevés dans le réservoir (G) par le robinet (16) ou par un orifice de "trop plein" situé au niveau du plan d'eau soumis à la simple pression atmosphéri- que Le prélèvement s'effectue par gravité. que 2. Procédé caractéris melon la revendication 1 en ce que le vide est établi naturellement par a@ustement d'une différence d'altitudes,voisine de dix mètres,entre les plans d'eau des réservoirs supérieurs d'une part et les plans d'eau des réservoirs inférieurs d'autre part. Cette différer çe d'altitudes est ajustée en fonction de la pression atmosphe- rique qui règne sur le lieu ou est installé l'appareil au moment où a lieu l'opération de distillation.Cette mee difference d'altitudes dépend également de la densité du liui- de distillé. j. Procédé caractérisé en ce que les réservoirs supér ieurs et les réservoirs inférieurs sont situés à des niveaux relatifs modifiables et ajustables.Les liaisons entre ces réservoirs sont assurees,â cet effet,par des tubulures et des colonnes équipées de parties flexibles,ou à rotules,ou télèscopiques.