Brevet FR2575742A1 — publié le 19860711

Procédé de posttraitement de l'eau distillée, par dissolution de calcium et de dioxyde de carbone dans l'eau distillée obtenue dans une installation de déssalement par évaporation. L'invention concerne un procédé de posttraitement pour la conversion de l'eau distillée obtenue par évaporation au moyen d'une installation de dessalement de Veau de mer en une qualité convenant comme eau de distribution. Classiquement, l'eau distillée obtenue par un procédé d'évaporation ne contient guère de minéraux, elle cause une corrosion des tuyauteries du système d'alimentation d'eau et n'a pas le goût d'une eau potable. En conséquence, on mélange l'eau distillée, fabriquée par évaporation d'eau salée, à du carbonate de calcium ou à de l'hydroxyde de calcium et à du dioxyde de carbone. A cet effet, on utili- sait le dioxyde de carbone formé par la combustion d'huile ou de gaz mais les énormes dépenses d'installations et de fonctionnement pour la fabrication de dioxyde de carbone étaient un grand inconvénient. Selon la demande de brevet japonais publiée sous le no 55-35 971 qui concerne la fabrication d'eau distillée par évaporation dans une installation de dessalement d'eau salée, afin d'empêcher la corrosion et la formation de tartre dans l'installation de dessalement, en tirant parti du fait qu'il se forme du dioxyde de carbone lorsqu'on ajoute à l'eau salée un acide tel que l'acide chlorhydrique avant de l'amener à l'installation de dessalage, on amène lteau salée additionnée d'acide à un appareil de décar- bonatation avant de l'amener à l'installation de dessale- ment, pour engendrer du dioxyde de carbone qui est extrait par l'éjecteur à évent actionné par la vapeur d'eau à haute pression venant de la chaudière et après avoir condensé la vapeur d'eau à haute pression dans le condenseur, on mélange le condensat à l'eau distillée venant de l'instal- lation de dessalement. Dans cette proposition, étant donné qu'on ne fabrique pas de dioxyde de carbone en un processus séparé, on -2- économise sur les frais de fonctionnement et on peut ré- duire considérablement la grandeur de l'installation en comparaison du procédé classique mais pour-obtenir dans ce procédé une quantité suffisante de dioxyde de carbone, la description indique qu'il faut faire le vide à l'in- térieur de l'appareil de décarbonatation jusqu'à une pression de 203 mbar au moyen de l'éjecteur, donc établir un vide poussé qui signifie une grande consommation de vapeur d'eau à haute pression,nécessaire pour faire fonc- tionner l'éjecteur à évent et une énorme quantité d'eau de refroidissement pour condenser la vapeur d'eau utilisée dans l'éjection, augmentant ainsi la dépense de fonction- nement. En outre, il faut augmenter aussi la grandeur de l'éjecteur et la grosseur des tuyaux, de sorte que la dimension de l'installation ne peut pas être réduite suffisamment. En outre, étant donné que l'appareil de décarbonatation doit être construit dans une structure fermée, la dépense d'installation est accrue. Pourtant, la vapeur de la chaudière utilisée pour l'actionnement de l'éjecteur contient de- l'ammoniac résultant de la pyrolyse de l'hydrazine, généralement utilisée comme réducteur dans le traitement de l'eau d'alimentation de la chaudière et quand on utilise la vapeur d'eau en grandes quantités, le volume d'ammoniac contenu dans la vapeur qui se dissout dans l'eau distillée en même temps que le dioxyde de car- bone, augmente, ce qui peut avoir pour effet de dépasser la limite d'azote ammoniacal qui est la norme de qualité de l'eau de distribution. Cela n'est pas avantageux. Dans la présente invention, par contre, on peut empêcher la formation de tartre, dans l'installation de dessalement de l'eau de mer par évaporation en utilisant un agent antitartre tel qu'un polyphosphate étant donné que l'eau de mer contient de l'acide carbonique à raison d'environ 140 ppm sous forme d'ions bicarbonate (HCO3) qui, lorsqu'on les chauffe, se déposent comme suit: 2HC03 C03 + H20 + C2 C03- + H20 - 20H +C02t C3 +H en donnant du dioxyde de carbone (CO2). Compte tenu du fait que la formation de ce dioxyde de carbone augmente en proportion de la température de l'eau salée, le dioxyde de carbone engendré par évaporation en plusieurs stades dans les parties à haute température de l'eau de mer dans l'ins- tallation de dessalement se sépare en même temps que d'au- tres gaz non condensables et se dissout dans l'eau distil- lée fabriquée par l'installation de dessalement. Par suite, la grandeur de l'installation est réduite et la dépense de fonctionnement est diminuée en même temps. On décrit davantage l'invention à propos des dessins annexés. L'installation de dessalement d'eau salée par évaporation en plusieurs stades selon l'invention comprend l'installation de dessalage à plusieurs stades du type instantané et l'installation de dessalement du type à effets multiples. La figure 1 montre un organigramme de l'un des modes d'exécution appliqué à une installation de dessalage classiquement connue à plusieurs stades du type instantané. Cet équipement se compose du dispositif de chauffage de saumure 1, de multiples chambres d'évaporation 2 et d'un dispositif d'amenée d'agent antitartre 3 et un étage d'évaporation 4 et un condenseur 5 sont rattachés à chacune des chambres d'évaporation 2. Lteau salée est amenée au système par un tuyau 6 et un agent antitartre est ajouté par le dispositif d'amenée d'agent antitartre 3, puis l'eau s'écoule successivement de l'étage à basse température à l'étage à haute température, à l'intérieur du tube, dans le condenseur 5 de chaque chambre d'évaporation, tout en étant chauffée graduellement par la vapeur engendrée par l'étage d'évaporation et encore chauffée dans le dispositif de chauffage de saumure 1 par la vapeur d'eau à haute température envoyée par exemple d'une chaudière par le tuyau 7. Puis l'eau salée est amenée à l'étage d'évaporation à haute température des chambres d'évaporation 2 et l'évaporation instantanée se répète ensuite jusqu'à ce qu'elle soit évacuée du système par un tuyau 8 partant de l'étage final d'évaporation à basse température tandis que la vapeur engendrée dans chaque étage d'évaporation se condense à l'extérieur du tube du condenseur 5 pour devenir de l'eau distillée qui est évacuée à l'extérieur du système par un équipement de dissolution de carbonate de calcium en passant par un tuyau 9. Ainsi, ltintérieur de chaque chambre d'évaporation 2 est maintenu à un degré spécifié de vide par l'équipement de dépression tel qu'un éjecteur de vapeur 17 relié à la chambre d'évaporation à basse température tandis que la pression de la chambre d'évaporation à haute température est proche de la pression atmosphérique ou supérieure à celle- ci. Lors de ltévaporation dans ces chambres d'évaporation, un énorme volume de dioxyde de carbone est engendré par suite de la haute température de l'eau salée dans les chambres d'évaporation à haute température et est extrait, en même temps que d'autres gaz non condensables, d'un tube il et, après élimination du condensat dans le condenseur 12, il est comprimé dans un compresseur à joint d'eau 13 et envoyé à un séparateur 14 dans lequel le mélange se sépare en eau d'étanchéité dans lequel est dissous du dioxyde de carbone, pour utilisation dans le joint d'eau du compresseur 13 et en gaz contenant du dioxyde de carbone, et l'eau d'étanchéité dans laquelle est dissous le dioxyde de carbone et les gaz contenant du dioxyde de carbone sont amenés à un tuyau d'amenée 9 de l'eau distillée, en passant par les -tuyaux 15, 16. Entre temps, étant donné que l'eau d'étanchéité du compresseur à joint d'eau 13, lorsqu'une partie de l'eau distillée avant dissolution du dioxyde de carbone venant des tuyaux 15,16 est dissoute, est utilisée au moyen du tuyau 32 et de la pompe 33, on peut économiser sur la con- sommation d'eau douce. Mais bien entendu, on peut utiliser de l'eau douce comme eau d'étanchéité et l'amener par commutation en passant par un tuyau 34. Dans ce cas, la pression dans les chambres dtévapora- tion à haute température est proche de la pression -5- atmosphérique ou supérieure à celle-ci comme mentionné plus haut et la concentration du dioxyde de carbone engen- dré dans les chambres d'évaporation à haute température est élevée et une nouvelle décompression ntest pas néces- saire. Donc l'éjecteur à évent servant à engendrer un vide poussé n'est pas particulièrement nécessaire dans l'ex- traction de gaz non condensables y compris le dioxyde de carbone venant des chambres d'évaporation. Ou, si l'on utilise l'téjecteur à évent, il suffit qu'il soit petit et la consommation de vapeur est réduite aussi. Incidemment, étant donné que le volume du dioxyde de carbone formé par chauffage de l'eau de mer a augmenté soudainement lorsqu'on a dépassé 600C, il est préférable de maintenir au-dessus de 600C la température des chambres d'évaporation desquelles on extrait du dioxyde de carbone et pour amener l'eau d'étanchéité venant du séparateur 14 et les gaz contenant du dioxyde de carbone au tuyau d'amenée 9 de l'eau distillée, il est préférable de placer l'eau d'étanchéité du séparateur 14, venant du tuyau, au côté d'aval de la position d'amenée des gaz contenant du dioxyde de carbone et venant du tuyau 16. Cela est dû au fait que si l'on règle en sens inverse, autrement dit si l'on dissout du dioxyde de carbone dans l'eau distillée qui fournit l'eau d'étanchéité dans laquelle du dioxyde de carbone est dissous, le volume de dissolution de dioxyde de carbone est diminué par suite de la présence de dioxyde de carbone déjà dissous dans cette eau d'étanchéité. Ou, en disolvant le sel principalement composé de calcium, lorsqu'on utilise de la chaux éteinte, on peut l'amener au tuyau d'amenée d'eau distillée 9 ou, lorsqu'on utilise l'équipement de dissolution de calcaire 10, on peut aug- menter la quantité de carbonate de calcium qui se dissout en prévoyant l'équipement de dissolution de calcaire au côté d'aval du point d'amenée de l'eau d'étanchéité venant du séparateur 14 et du dioxyde de carbone. La figure 2 concerne un autre mode d'exécution appliqué à une installation classique de dessalement d'eau salée du -6- type à effet multiple dans laquelle de l'eau salée est amenée au système par le tuyau 18 et un agent antitartre est ajouté par le dispositif d'amenée d'agent antitartre 3, puis l'eau salée s'écoule successivement, de l'étage à basse température à l'étage à haute température, à l'intérieur des tubes du préchauffeur 20 de la chambre d'évaporation tout en étant chauffée et l'eau salée chauffée est pulvérisée sur la surface extérieure d'un tube de chauffage 22 d'un évaporateur de premier effet 21. Elle est alors évaporée par la vapeur amenée au tube de chauf- fage 22 par un tuyau 23 et l'eau salée non évaporée est pulvérisée sur la surface extérieure d'un tube de chauf- fage 25 d'un évaporateur de deuxième effet 24. Successi- vement, l'eau salée est amenée à des étages inférieurs de l'évaporateur d'effet pour être finalement évacuée hors du système par un tuyau 27 venant de l'évaporateur d'effet final, tandis que la vapeur engendrée dans l'évaporateur de premier effet 21 est amenée au tube de chauffage de l'évaporateur de deuxième effet 24 pour être condensée et évapore en même temps l'eau salée pulvérisée sur sa sur- face extérieure. Ensuite, la même action se répète succes- sivement dans chaque évaporateur d'effet et la vapeur engendrée dans l'évaporateur d'effet final 26 est refroi- die et condensée dans un condenseur 28 par l'eau salée s'écoulant dans un tube de chauffage 29 du condenseur 28 et est réunie au condensat venant des tubes de chauffage des évaporateurs d'effets précédents et est évacuée hors du système, en tant qu'eau distillée voulue, par le tuyau d'amenée 30, en passant par l'équipement de dissolution de carbonate de calcium 10. Dans ce cas, le dioxyde de carbone extrait par le tube 11, en même temps que des gaz non condensables venant des évaporateurs d'effet o la température de l'eau salée est supérieure à 600C, tels que les évaporateurs de premier et deuxième effets 21, 24, est comprimé, après condensa- tion et élimination d'humidité par le condenseur 12, par un compresseur 13 du même type à joint d'eau et il est -7 amené des tubes 15, 16 au tuyau d'amenée d'eau distillée en passant par le séparateur 14. Ce mode d'exécution est destiné à extraire le dioxyde de carbone engendré dans les évaporateurs à haute tempéra- ture, de l'installation de dessalement, par un procédé d'évaporation, en même temps que d'autres gaz non conden- sables. Par contre, dans l'installation de dessalement du type à plusieurs étages représentée par la figure 1, un séparateur de gaz 31 indiqué en trait mixte peut être disposé au côté d'aval du dispositif de chauffage de saumure dans l'tinstallation de dessalage du type à plu- sieurs étages à évaporation instantanée représentée par la figure 1, ou au côté d'aval du préchauffeur de l'ins- tallation de dessalement du type à effet multiple repré- sentée par la figure 2 et le dioxyde de carbone peut être séparé directement de l'eau salée à haute température dans ce séparateur de vapeur 31, en même temps que d'autres gaz non condensables, pour être amené de façon similaire aux tuyaux d'amenée d'eau distillée 9, 30. Ainsi, lorsqu'on sépare du dioxyde de carbone de l'eau salée à haute température avant son entrée dans la chambre d'évaporation de l'étage à haute température, on peut diminuer avantageusement la charge de l'équipement à vide servant à maintenir sous vide la chambre d'évaporation. En somme, l'invention, dans le procédé de posttraite- ment d'eau distillée contenant en solution du calcium et du carbonate de calcium et obtenue par une installation de dessalement par un procédé d'évaporation, vise à uti- liser le dioxyde de carbone engendré dans les parties à haute température de l'eau salée dans l'installation de dessalement par un procédé d'évaporation. Par suite, étant donné que l'on peut extraire du dioxyde de carbone de forte concentration à un degré de vide qui n'est pas très élevé en extrayant le dioxyde de carbone des parties à haute température de l'eau salée dans-l'installation de dessa- lement par un procédé d'évaporation à étages multiples, le diamètre de la tuyauterie d'amenée du dioxyde de carbone -8- dans l'eau distillée peut être réduit et tl'éjecteur à évent utilisé dans la technique antérieure, qui consomme un énorme volume de vapeur pour ltextraction, n'est pas particulièrement nécessaire et on n'a pas besoin de l'appareil de décarbonatation de type fermé tel qu'il est utilisé dans une autre technique antérieure. Par suite, la grandeur de l'installation peut être réduite à bas prix et la dépense de fonctionnement peut être fortement réduite en même temps. Si lion utilise un tel éjecteur à évent, toutefois, il suffit qu'il soit petit et la consommation de vapeur est réduite de sorte que la quantité de gaz ammoniac dans la vapeur d'eau qui se dissout dans l'eau distillée est insignifiante. Dans un autre mode d'exécution de l'invention, le dioxyde de carbone engendré dans les parties à haute tem- pérature de l'eau salée est comprimé par un compresseur à joint d'eau et est amené à l'eau distillée en même temps que l'eau d'étanchéité. Dans ce cas, lorsqu'on comprime dans le compresseur à joint d'eau, étant donné que le dioxyde de carbone peut se dissoudre suffisamment dans l'eau d'étanchéité de ce compresseur, le volume de dis- solution du dioxyde de carbone dans l'eau distillée peut être accru et en outre, étant donné qu'on n'utilise pas de vapeur de chaudière dans l'extraction, le gaz ammoniac ne se mélange pas du tout à l'eau distillée, ce qui est avantageux. -9 REVENDICATIONS 1.- Procédé de posttraitement de l'eau distillée par dissolution de calcium et de dioxyde de carbone dans l'eau distillée obtenue dans une installation de dessalement par évaporation, caractérisé par le fait que l'on utilise le dioxyde de carbone engendré dans des parties à haute tem- pérature de l'eau salée dans linstallation de dessale- ment pour le dissoudre dans l'eau distillée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dioxyde de carbone à dissoudre dans l'eau distilée est celui qui a été séparé de l'eau salée à haute température avant son amenée aux chambres d'évapo- ration (2), dans des étages à haute température de l'ins- tallation de dessalement. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dioxyde de carbone à dissoudre dans l'eau distillée est celui qui a été engendré dans les chambres d'évaporation (2) des étages à haute température de l'installation de dessalement. 4.- Procédé de posttraitement de l'eau distillée par dissolution de calcium et de dioxyde de carbone dans l'eau distillée obtenue dans une installation de dessalement par évaporation, caractérisé par le fait que l'on comprime au moyen d'un compresseur à joint d'eau (13) le dioxyde de carbone engendré dans des parties à haute température de l'eau salée dans l'installation de dessalement et qu'on l'amène à l'eau distillée provenant de l'installation de dessalement, en même temps que l'eau d'étanchéité du compresseur. 5.- Procédé de posttraitement de l'eau distillée selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on utilise l'eau distillée provenant de l'installation de dessalement comme eau d'étanchéité du compresseur à joint d'eau (13). 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que l'installation de dessalement - 10 - comprend un évaporateur instantané à plusieurs étages. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que l'installation de dessalement comprend un évaporateur à effet multiple.