Brevet FR2526669A1 — publié le 19831118

La présente invention a pour objet un nouveau dispositif pour la séparation de tout ou partie du liquide entraîné par de la vapeur produite notamment dans une installation d'évaporation à compression mécanique de vapeur, et l'extraction simultanée du liquide séparé et de tout autre liquide présent dans une ou plusieurs zones quelconques d'une installation, comprenant un séparateur vapeur-liquide pourvu d'une arrivée de vapeur contenant un liquide entraîné, une sortie de vapeur débarrassée en tout ou partie du liquide entraîné et un moyen d'extraction. Les dispositifs connus de ce type ont l'inconvénient de nécessiter l'utilisation d'un moyen d'extraction distinct du moyen d'extraction du sépara- teur, pour extraire le liquide présent ou se formant dans une zone quelconque de l'installation dont i:sfont partie ou d'une autre installation. Cet inconvénient se rencontre en particulier dans les installations d'évaporation dans lesquelles la vapeur produite est débarrassée, dans un sépa- rateur app prié, du liquide concentré entratné, avant d'être recomprimée dans un compress-ur mécanique de vapeur o elle est ramenée à son niveau de tempé- rature et de pression initiales En effet, dans ce type d'installations, il est important, pour obtenir une bonne compression ou pour éviter toutedétériora- tion du ocmpresseur, qu'il n'y ait ni entraînement de liquide vers le caopresseur ni stagnation de liquides (condensats ou liquide entrainé par la vapeur) au niveau des points bas dudit compresseur. Une telle stagnation est actuellement empêchée en soutirant ces liquides à l'aide d'un moyen d'extraction tel qu'une pompe d'extraction; il s'ensuit que la bonne marche d'une telle installation nécessite, en plus du moyen d'extrac- tion du liquide séparé dans le séparateur, un second moyen d'extraction distinct pour l'élimination des liquides se rassemblant au niveau des points bas du com- presseur. Ainsi, il n'existe pas à ce jour de moyen permettant de résoudre de manière particulièrement avantageuse sur le plan économique le double pro- blème qui se pose dans de nombreuses installations qui est celui de la sépara- tion et de l'extraction du liquide entraîné par la vapeur produite par évapo- ration et de l'extraction de liquides produits en un point quelconque d'une installation. Le but de la présente invention est précisément de résoudre ce problème et pour ce faire, elle propose un dispositif du type spécifié en préambule qui se caractérise en ce que des moyens sont prévus pour établir une colonne de liquide entre le séparateur et la zone o est présent le liquide à extraire, le séparateur étant de préférence disposé de telle manière que le point d'extraction soit situé à un niveau inférieur à celui de ladite zone. On conçoit tout d'abord que du fait de la présence de cette colonne de liquide, il n'y a pas communication directe entre le séparateur et la zone en cause, ce qui est essentiel lorsque la pression régnant dans cette dernière est différente et doit rester différente de celle régnant dans le séparateur. Ensuite, le liquide,au fur et à mesure de sa formation dans ladite zone, est évacué par déversement pour venir alimenter la colonne de liquide dont la hau- teur est maintenue constante de par le principe de l'équilibre des pressions, un volume de liquide correspondant à celui du liquide déversé venant progres- sivement prendre place dans le séparateur d'o il est immédiatement évacué par le moyen d'extraction prévu sur ledit séparateur, simultanément avec le liquide entraîné séparé dans ce dernier Ainsi, il apparaît que grâce au dispositif selon l'invention, il suffit d'un moyen d'extraction unique là o les techni- ques de l'art antérieur nécessitaient la mise en oeuvre de deux moyens d'ex- traction distincts. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens prévus pour établir la colonne de liquide sont constitués par une colonne baro- métrique dont l'extrémité supérieure communique avec la zone o est présent le liquide à extraire, son extrémité inférieure débouchant dans le séparateur au-dessous du niveau du point d'extraction. Dans ce cas, il convient bien entendu, lorsque ladite zone est à une pression inférieure à celle du séparateur, que la hauteur de la colonne barométrique corresponde au moins à la différence de pression entre cette zone et le séparateur. De même, dans le cas o ladite zone est à une pression supérieure à celle du séparateur, il convient que la colonne barométrique soit immergée dans le liquide présent dans le séparateur sur une hauteur correspondant au moins à la différence de pression entre la zone et le séparateur. Le séparateur sera avantageusement constitué par une enceinte qui se prolonge vers le bas sur une partie de sa section de manière à définir une cavité dans laquelle vient se loger la colonne barométrique Ainsi, la section de cette cavité pouvant être choisie très faible, il sera possible de mettre en oeuvre une colonne immergée sur une hauteur importante sans que cela ne nécessite la présence d'une grande quantité de liquide au fond du séparateur. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les moyens prévus pour établir la colonne de liquide sont constitués par un tube en U dont l'une des branches débouche dans le séparateur au-dessous du niveau du point d'extraction, l'autre branchedébouchant dans la zone o est présent le liquide à extraire Ici encore, la hauteur des branches du tube en U sera choisie de manière à tenir compte de la différence de pression existant entre le séparateur et la zone. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, au moins l'une des zones au niveau desquelles est présent un liquide à extraire est constituée par l'un des points bas d'un compresseur mécanique de vapeur, ce dernier pouvant en particulier être du type centrifuge, le point bas étant alors celui de la volute. Enfin, le dispositif selon l'invention est d'un intérêt particu- lièrement évident quand il est associé à un compresseur mécanique de vapeur, le séparateur étant situé soit à l'aspiration dudit compresseur, soit au point le plus bas de la canalisation d'aspiration de ce compresseur. Un mode d'exécution de la présente invention est représenté à titre d'exemple sur le dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schéma- tique d'un séparateur vapeur-liquide associé à un compresseur mécanique de vapeur disposé en aval, cet ensemble comportant une pompe unique pour l'extrac- tion du liquide séparé dans le séparateur et des condensats et/ou liquide entraîné rassemblés au point bas de la volute dudit compresseur. Le dispositif représenté sur le dessin comprend un séparateur vapeurliquide 1 constitué par une enceinte cylindrique 2 dont l'une des extrémités se termine par une partie tronconique 3 reliée à l'aspiration 4 d'un compresseur mécanique de vapeur 5 du type centrifuge représenté très sché- matiquement, la volute de ce copresseur étant référencée 6 Cette enceinte cylindrique 2 comporte par ailleurs une arrivée 7 de vapeur contenant du liquide entratné Cette vapeur peut par exemple être celle produite dans une installa- tion d'évaporation et qui est destinée, après recompression mécanique, à être utilisée comme source de calories pour cette installation d'évaporation Le séparateur 1 peut être d'un type quelconque, par exemple du type à chicanes. La vapeur pénètre donc par l'arrivée 7 dans l'enceinte 2 o elle est débarras- sée en tout ou partie du liquide entraîné avant d'être comprimée dans le compresseur 5 Le liquide séparé, quant à lui, s'écoule par gravité dans une chambre 8 dont la partie haute communique avec la base de l'enceinte 2, chambre 8 qui se prolonge vers le bas sur une partie de sa section de manière à définir une cavité 9, le liquide étant maintenu à niveau constant dans cette chambre 8 grâce à un moyen d'extraction tel qu'une pompe d'extraction 10 dont l'aspira- tion est reliée à un conduit 11 débouchant dans ladite chambre 8 Par ailleurs, une tuyauterie verticale 12 est logée dans la cavité 9, l'extrémité supérieure de cette tuyauterie 12 étant mise en communication avec la partie basse de la volute 6 par un conduit incliné 13, la partie basse de la volute étant située à un niveau supérieur à celui de ladite extrémité supérieure de la tuyauterie 12 et à celui du liquide dans la chambre 8 La partie basse de la volute 6 étant à une pression supérieure à celle régnant dans l'enceinte 2 et la chambre 8, le niveau du liquide dans la tuyauterie 12 est situé au-dessous du niveau du liquide dans la chambre 8, cette différence de niveau correspondant à la dif- férence existant entre la pression régnant dans la volute et celle régnant dans l'enceinte 2 ou la chamtre 8 Il s'ensuit que la hauteur de la partie immergée de la tuyauterie 12 devra correspondre au mcins à cette différence de pression Le produit liquide présent dans la partie basse de la volute 6, et il pourra s'agir notamment du liquide entraîné subsistant dans la vapeur à comprimer et des condensats formés dars le compresseur, se déverse par gravité dans la tuyauterie 12, via le conduit 13, un volume de liquide correspondant à celui du liquide ainsi déversé étant évacué de la chambre 8 par la pompe d'ex- traction 10 Il apparaît ainsi que, conformément à la présente invention, un seul et même moyen d'extraction assure l'évacuation du liquide séparé dans le séparateur 1 et de celui qui se rassemble dans la partie basse de la volute 6 du compresseur 5. Il est à noter que conformément à l'invention, la cavité 9 peut contenir au mcins une autre tuyauterie verticale dont l'extrémité supérieure est reliée à une zone quelconque de l'installation dont fait partie le dispo- sitif qui vient d'être décrit ou de toute autre installation, cette zone étant (a) le siège d'une pression supérieure, égale ou inférieure à celle régnant dans le séparateur 1 et (b) le point de rassemblement d'un liquide à extraire. Cette zone peut correspondre notamment à la partie basse du corps de chauffe d'un évaporateur, partie basse o se rassemblent les condensats dont l'extrac- tion est nécessaire Elle peut correspondre également aux points bas d'un compresseur comportant plusieurs sections de compression fonctionnant en parallèle ou en série. Il apparaît ainsi, que par mise en oeuvre d'une seule pompe d'extrac- tion, il est possible d'évacuer le liquide séparé dans le séparateur, le pro- duit liquide qui se dépose aux points bas d'un compresseur et notamment dans la partie basse de la volute d'un compresseur centrifuge et le liquide à extraire présent en un ou plusieurs points quelconques d'une installation. Il est à remarquer qu'un résultat identique à celui fourni par le dispositif qui vient d'être décrit, peut être obtenu en supprimant la cavité 9, la tuyauterie 12 et le conduit 13 et en mettant en oeuvre un tube en U dont l'une des branches débouche dans la chambre 8 au-dessous du niveau du liquide dans cette chambre, l'autre branche étant mise en communication avec la partie basse de la volute 6, toute chose restant égale par ailleurs Il est en outre possible de mettre en oeuvre au moins un autre tube en U dont l'une des branches débouche également dans la chambre 8 au-dessous du niveau du liquide dans cette chambre, l'autre branche étant en communication avec une zone quelconque qui, comme précédemment, (a) est le siège d'une pression supé- rieure, inférieure ou égale à celle régnant dans la chambre 8 et (b) est le point de rassemblement d'un liquide à extraire. Dans l'installation décrite ci-dessus, le séparateur 1 est disposé directement à l'aspiration 4 du compresseur 5, mais il est bien certain que l'on ne sort pas du cadre de la présente invention si l'aspiration 4 dudit compresseur 5 se prolonge vers le bas, le séparateur 1 étant dans ce cas situé au point le plus bas de cette canalisation. Enfin, dans ce qui précède, la moyen d'extraction prévu sur l'en- ceinte 2 est constitué par une pompe d'extraction 10 et un conduit d'extrac- tion 11; ce moyen peut toutefois 6 tre différent et consister par exemple en un dispositif de surverse tel un trop-plein notamment en forme de tube en U si la pression régnant dans le séparateur est différente de la pression régnant en aval de ce trop-plein. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la séparation de tout ou partie du liquide entraîné par de la vapeur produite notamment dans une installation d'évaporation à com- pression mécanique de vapeur, et l'extraction simultanée du liquide séparé et de tout autre liquide présent dans une ou plusieurs zones quelconques d'une installation, comprenant un séparateur vapeur-liquide ( 1, 8) pourvu d'une arrivée ( 7) de vapeur contenant un liquide entraîné, une sortie de vapeur ( 3) débarrassée en tout ou partie du liquide entraîné et un mcyen d'extraction ( 10, 11), caracté- risé en ce que des mcyens ( 12, 13) sont prévus pour établir une colonne de liquide entre le séparateur ( 1, 8) et la zone ( 6) o est présent le liquide à extraire. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur ( 1, 8) est disposé de telle manière que le point d'extraction ( 11) soit situé à un niveau inférieur à celui de ladite zone ( 6). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens prévus pour établir la colonne de liquide sont constitués par une colonne barométrique ( 12) dont l'extrémité supérieure communique avec la zone ( 6) o est présent le liquide à extraire, son extrémité inférieure débouchant dans le séparateur ( 1, 8) au-dessous du niveau du point d'extraction. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le séparateur est constitué par une enceinte ( 1, 8) qui se prolonge vers le bas sur une partie de sa section de manière à définir une cavité ( 9) dans laquelle vient se loger la colonne barométrique ( 12). Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens prévus pour établir la colonne de liquide sont constitués par un tube en U dont l'une des branches débouche dans le séparateur au-dessous du niveau du point d'extraction, l'autre branche débouchant dans la zone o est présent le liquide à extraire. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au mcins l'une des zones au niveau desquelles est présent un liquide à extraire est constituée par l'un des points bas d'un compresseur mécanique de vapeur ( 5). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compresseur est du type centrifuge, le point bas étant celui de la volute ( 6). 8 Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le séparateur ( 1, 8) est situé à l'aspiration ( 4) dudit compresseur mécanique de vapeur ( 5). 9 Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le sqprateur est situé au point le plus bas de la canalisation d'aspiratior du campresseur ( 5).