Brevet FR2561124A1 — publié le 19850920

L'invention concerne un procédé pour évaporer des liquides utilisant de longs tubes et selon le principe de ruissellement, ainsi qu'une unité d'évaporation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'évaporation à ruissellement utilisant de longs tubes est applique depuis de longues années déjà. Une construction selon la figure 1 est connue par la notice "APPAREILS et EVAPORATEURS KESTNER", Lille, 1976. La même publication décrit une construction selon la figure 2. Dans ces constructions connues, le liquide 102,202 à évaporer est introduit dans un espace à liquide séparé 106, 206 où le liquide, par différents systèmes connus, habituellement au moyen de plateaux perforés, est distribué aussi uniformément que possible sur un certain nombre de tubes d'échange de chaleur 101, 201. Le liquide s'écoule sous forme d'une pellicule de ruissellement le long des parois internes des tubes jusque# dans un espace à liquide et vapeur 104, 105, 204.La vapeur, formée par ébullition dans les tubes 101, 201, et le liquide en écoulement sont séparés dans une section séparatrice distincte 105 ou 204. Avec les dispositifs connus, il est difficile d'évaporer des liquides contenant des substances qui sont "brûlées" ou déposées sur la surface des tubes, de sorte que les surfaces internes des tubes se salissent et que les tubes perdent leur capacité d'évaporation. De plus, des changements de pression p2 qui se produisent dans la section séparatrice pendant le processus d'évaporation agissent à travers les tubes 101, 201 sur l'espace à liquide 106, 206. Les variations de pression empêchent de ce fait ltécoulement régulier continu#du liquide de l'espace à liquide en haut dans l'espace de séparation en bas. Or, une pellicule liquide excessivement mince ou discontinue séchera ("brûlera") sur la surface interne des tubes, ce qui produit des incrustations. Pour cette raison, on n'a pas réussi, par exemple, à concentrer la liqueur noire d'installations de production de sulfate à la cellulose à une concentration de 65 à 70% de substance sèche au moyen de dispositifs à ruissellement connus. L'invention vise à éviter les inconvénients décrits ci-dessus. La figure 3 représente une unité d'évaporation selon l'invention, comprenant en haut un espace à liquide 6 formant en même temps un espace de séparation supérieur 5, où la pression est donc la même que celle du liquide de l'espace 6. Un tube de communication 3 relie l'espace de séparation supérieur 5 à un espace de séparation inférieur 4, de sorte que la pression dans les deux espaces de séparation 4 et 5 est pratiquement la même. Les avantages du dispositif et du procédé selon l'invention proviennent de ce que seule une très faible résistance à ltécoulement produite par la vapeur dans le tube de communication 3 est susceptible de provoquer des variations de pression. L1égalisation de différences de pression à travers les tubes d'échange thermique est ainsi évitée, de même que la perturbation de l'écoulement de liquide dans les tubes d'échange thermique 1. La disposition d'un espace de séparation 5 dans la partie supérieure de l'évaporateur et l'acheminement de la vapeur entrant dans l'espace de séparation inférieur 4 à travers le tube de communication 3 dans l'espace 5 permettent de réduire la hauteur de pompage ou de refoulement de lévaporateur, où le liquide est recyclé par une pompe de l'espace 4 a l'espace à liquide 6, ctest-à-dire de la réduire à la hauteur minimale correspondant à la différence de niveau entre le liquide dans l'espace de séparation 4 et le liquide dans l'espace 6. Un autre avantage de la construction selon l'invention est que la distribution du liquide dans l'espace à liquide 6 s'effectue dans de meilleures conditions en ce sens que (a) le liquide peut etre réparti uniformément sur le plateau perforé à partir de tout le pourtour; et (b) le liquide venant de la périphérie du plateau doit parcourir une plus faible distance pour atteindre les perforations du plateau situées le plus au centre qu'en l'absence du tube de communica tion 3. La construction et le procédé selon l'invention permettent une séparation de gouttes efficace dans l'espace de sépara tion 4 (pour séparer le liquide de la vapeur). Du fait qu'il est plus lourd, le composant liquide du mélange de vapeur et de liquide sortant des tubes d'échange de chaleur a tendance à conserver son mouvement vers la surface du liquide, tandis que la vapeur est déviée de 1800 pour être envoyée à travers le tube de communication 3 dans l'espace de séparation 5. Dans l'espace 5, la séparation de gouttes de liquide de la vapeur se poursuit. Pour conclure, il est encore a noter que l'évaporateur à à tubes verticaux selon l'invention, fonctionnant suivant le principe du ruissellement, permet de maintenir la pression aux extrémités supérieures et inférieures des tubes sensiblement au meme niveau, grâce à un seul ou à plusieurs tubes de communication, si bien que le ruissellement est maintenu uniformément dans chaque tube et sur toute la longueur des tubes, ce qui assure que le liquide à évaporer ne risque pas d'être "brûlé" ou d'être bloqué sur la surface des tubes sous l'effet d'un surchauffage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour évaporer des liquides au moyen d'un évaporateur à longs tubes fonctionnant suivant le principe du ruissellement et comprenant un espace à liquide, des tubes d'échange de chaleur et un espace de séparation, caractérisé en ce que lton dirige la vapeur formée lors de l'évaporation du liquide à partir d'un espace de séparation (4) de la partie inférieure de l'éva- porateur dans un espace de séparation (5) de la partie supérieure de l'évaporateur à travers un ou plusieurs tubes de communication (3) et on produit le recyclage du liquide de l'espace de séparation inférieur t4) dans l'espace à liquide (6) par pompage. 2. Unité d'évaporàtion pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un espace de séparation vapeur/liquide (4) dans la partie inférieure de l'unité et un espace de séparation vapeur/liquide (5) dans la partie supérieure de l'unité, l'espace de séparation supérieur (5) étant formé dans l'espace à liquide (6) et présentant la même pression, et en ce qu'un tube de communication (3) ou plusieurs tubes de communication (3) est ou sont prévus) entre les espaces de séparation (4) et (5), de sorte que la pression des deux espaces de séparation (4, 5) est sensiblement la même.