Brevet FR2609722A1 — publié le 19880722

Installation pour le soutirage d'un mélange d'alcool et d'eau à partir d'un moût contenant de l'alcool. L'invention concerne une installation de soutirage d'un mélange d'alcool et d'eau à partir d'un moût contenant de l'alcool au moyen d'une colonne de distillation comprenant au moins une enceinte de tête, une enceinte de pied et plusieurs plateaux, avec une conduite d'amenée pour le moût qui débouche sur le plateau supérieur de la colonne de distillation, avec une conduite de décharge pour le moût (bouillie) au moins partiellement désalcoolisé qui est soutiré de l'enceinte de pied de la colonne de distillation, et avec une conduite de décharge contenant un condenseur pour les vapeurs contenant de l'alcool, qui sont soutirées de l'enceinte de tête de la colonne de distillation. Il est connu de faire passer un moût contenant de l'alcool dans une installation de distillation et de soutirer de l'installation de distillation d'une part un mélange d'eau et d'alcool et d'autre part un moût désalcoolisé (appelé résidu de distillation dans ce qui suit). Le résidu de distillation est alors concentré dans une installation de concentration séparée. Le besoin en énergie d'un tel procédé est relativement important. Le but de l'invention est de réduire ce besoin d'énergie. Le concept de base de l'invention consiste à réaliser la distillation du moût contenant de l'alcool et la concentration du résidu de distillation dans la même installation pour réduire le besoin d'énergie. Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'une conduite de dérivation forcée contenant une pompe et un organe de chauffage et destinée au résidu de distillation qui s'accumule dans l'enceinte de pied part de la région inférieure de l'enceinte de pied et débouche dans une région supérieure de cette enceinte de pied. La conduite de dérivation forcée passe par une enceinte de séparation située en aval de l'organe de chauffage, enceinte à partir de laquelle partent une conduite de décharge de vapeur débouchant dans l'enceinte de pied de la colonne de distillation et une conduite de décharge de résidu de distillation. La conduite de dérivation forcée débouche de préférence dans l'enceinte de pied de la colonne de distillation par l'intermédiaire d'une vanne de détente. Selon l'invention, plusieurs colonnes de distillation peuvent être montées à la suite les unes des autres de manière qu'au moyen de vapeur provenant d'une colonne de distillation, l'organe de chauffage de la seconde conduite de dérivation forcée d'une colonne de distillation suivante soit chauffé par la vapeur. En variante, plusieurs conduites de dérivation peuvent être montées en parallèle de manière que leur soient apportées des fractions provenant d'une conduite d'amenée de moût par l'intermédiaire de conduites de dérivation. Une seconde conduite de décharge du résidu de distillation peut partir entre les plateaux de la colonne de distillation. Avantageusement, l'installation comprend une colonne de distillation dans laquelle une conduite d'amenée destinée au moût débouche au-dessus d'un plateau supérieur, une conduite de décharge du résidu de distillation - comprenant de préférence une pompe - part de son enceinte de pied, conduite qui débouche au-dessus d'un plateau inférieur dans une colonne de distillation suivante et une conduite de décharge destinée à la vapeur part de son enceinte de tête, conduite qui débouche dans une enceinte chauffante de l'organe de chauffage dans une conduite de dérivation forcée de la colonne de distillation suivante. L'installation peut comprendre une colonne de distillation dans laquelle débouche une conduite d'amenée de moût au-dessus d'un plateau supérieur, et de l'enceinte de pied de laquelle part une conduite de décharge de résidu de distillation - comprenant de préférence une pompe-, qui débouche dans l'enceinte de pied d'une colonne de distillation suivante, tandis qu'une conduite de décharge destinée à la vapeur part de son enceinte de tête, conduite qui débouche dans une enceinte chauffante d'un évaporateur à tirage par le bas servant également d'organe de chauffage dans une conduite de dérivation forcée de la colonne de distillation suivante, cette conduite de dérivation forcée débouchant en aval de la pompe contenue dans cette dernière dans une enceinte de tête de l'évaporateur à tirage par le bas, et une conduite de décharge des vapeurs partant d'une enceinte de pied de l'évaporateur à tirage par le bas débouche dans l'enceinte de pied de la colonne de distillation suivante, tandis qu'une conduite de décharge destinée au résidu de distillation part de cette enceinte de pied. La conduite de décharge destinée au résidu de distillation peut déboucher dans une conduite de décharge de résidu de distillation - de préférence en amont d'une pompe contenue dans cette dernière - qui va de l'enceinte de pied de la colonne de distillation suivante à une autre colonne de distillation suivante. L'installation selon l'invention peut comprendre une conduite de décharge de résidu de distillation contenant une pompe partant de l'enceinte de pied d'une colonne de distillation et débouchant dans une enceinte de tête d'un évaporateur à tirage par le bas chauffé par de la vapeur fraîche, et une conduite de décharge pour la vapeur qui part d'une enceinte de pied de cet évaporateur à tirage par le bas et qui débouche dans l'enceinte de pied de la colonne de distillation, une conduite de décharge pour le résidu de distillation partant également de l'enceinte de pied. Cette conduite de décharge peut déboucher dans une conduite de décharge - de préférence en amont d'une pompe contenue dans cette dernière - dans une conduite de décharge partant de l'enceinte de pied de la colonne de distillation et allant à une colonne de distillation suivante. La conduite d'amenée destinée au moût allant au moins à une colonne de distillation peut partir d'un plateau situé sous le plateau le plus haut d'une colonne de distillation suivante. Finalement, l'invention prévoit qu'une conduite de dérivation d'au moins une conduite de décharge pour un condensat de vapeurs contenant de l'alcool peut partir de l'enceinte de tête d'une colonne de distillation précédente. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide de modes de réalisation non limitatifs et en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un premier mode de réalisation, la figure 2 représente un second mode de réalisation, la figure 3 représente un troisième mode de réalisation. Les caractéristiques qui sont communes à toutes les formes de réalisation ne sont décrites qu'une fois en en référant à la figure 1. La figure 1 représente une installation destinée à l'extraction ou soutirage d'un mélange d'alcool et d'eau, contenant environ 20 à 40: d'alcool, à partir d'un moût contenant environ de 4 à 6% d'alcool. Le moût est introduit dans l'installation par une conduite 14 et parvient par l'intermédiaire de conduites de dérivation 20, 21 et 22 dans les enceintes de tête 1R, 2K et 3K des colonnes de distillation 1, 2 et 3. Dans les colonnes de distillation 1, 2 et 3 règnent les pression pl, P2 p3, avec p1 > p2 > p3 En amont de la colonne de distillation 1 est monté un évaporateur à tirage par le bas 9 qui fournit la vapeur pour chauffer la colonne de distillation 1. Mais la colonne de distillation 1 peut etre également chauffée directement par amenée de vapeur franche. Par une enceinte de pied 1S de la colonne de distillation 1 est soutiré le résidu de distillation par l'intermédiaire d'une conduite 24 qui contient une pompe 4, et il est dirigé vers une enceinte de tete 9R de l'évaporateur à tirage par le bas 9. L'évaporateur à tirage par le bas 9 est chauffé par de la vapeur franche qui est amenée par une conduite 13 et qui est évacuée sous forme de condensat par une conduite 42. Dans l'enceinte de pied 9B de l'évaporateur à tirage par le bas 9 part une conduite 23 qui débouche dans l'enceinte de pied 1S de la colonne de distillation, par laquelle la vapeur parvient dans la colonne de distillation 1 et monte dans son enceinte de tête 1K en traversant ses plateaux 1 , 1 1 ... 12 et 11, où elle désalcoolise le moût qui coule du haut vers le bas dans la colonne de distillation 1. La vapeur contenant de l'alcool est évacuée de l'enceinte de tete 1K par une conduite 31. Le résidu de distillation est évacué de l'enceinte de pied 9B de l'évaporateur à tirage par le bas 9 par une conduite 25 qui débouche dans une conduite de décharge de résidu de distillation 26 provenant de l'enceinte de pied 1S. Dans la conduite 26 est prévue une pompe 5 qui refoule le résidu de distillation dans une enceinte de pied 2S de la colonne de distillation 2. La conduite 31 débouche dans une enceinte chauffante 10H d'un évaporateur à tirage par le bas 10. La vapeur qui est évacuée par la conduite 31 de la colonne de distillation 1 chauffe l'évaporateur à tirage par le bas 10 et est évacuée dans la région inférieure de l'évaporateur à tirage par le bas 10 en tant que condensat sous forme d'un mélange d'alcool et d'eau en passant par la conduite 15. Le résidu de distillation est soutiré de l'enceinte de pied 2S de la colonne de distillation 2 par une conduite 29 dans laquelle est prévue une pompe 6, et est envoyé à une enceinte de tete 10K de l'évaporateur à tirage par le bas 10.Partant d'une enceinte de pied 10B de l'évaporateur à tirage par le bas 10, la vapeur parvient par une conduite 28 dans l'enceinte de pied 2S de la colonne de distillation 2 et monte vers son enceinte de tete 2K en traversant les plateaux 2 2 1 2 22 et 21, où elle désalcoolise le mout qui coule vers le bas dans la colonne de distillation 2. Les conduites 28 et 29 forment avec la pompe 6 et l'évaporateur à tirage par le bas 10 un circuit de dérivation forcé. Le résidu de distillation est soutiré par une conduite 40 de l'enceinte de pied 10B de l'évaporateur à tirage par le bas 10. Cette conduite 40 débouche dans une conduite 30 par laquelle le résidu de distillation est soutiré de l'enceinte de pied 2S de la colonne de distillation 2, en amont d'une pompe 7 montée dans la conduite 30. La conduite 30 débouche au-dessus d'un plateau 3n 1 qui est le second à partir du bas dans la colonne de distillation 3. Le résidu de distillation est soutiré d'une enceinte de pied 35 de la colonne de distillation 3 par une conduite 34 dans laquelle est montée une pompe 8, est envoyé dans un organe de chauffage 11 et renvoyé dans l'enceinte de pied 3S par une conduite 35 dans laquelle est montée une vanne de détente 36. La vanne de détente 36 peut etre évitée en constituant la conduite 35 de façon appropriée. La conduite 35 forme également un circuit de dérivation forcée avec la pompe 8, l'organe de chauffage 11 et la vanne de détente 36. L'organe de chauffage 11 est chauffé par la vapeur provenant de enceinte de tete 2K de la colonne de distillation 2 par l'intermédiaire de la conduite 32, cette vapeur traversant une enceinte de chauffage 11H de l'organe de chauffage 11 et étant évacuée en tant que condensat sous forme d'un mélange d'alcool et d'eau par l'intermédiaire d'une conduite 16. La vapeur qui pénètre dans l'enceinte de pied 35 en provenance de la vanne de détente 36 traverse les plateaux 3 3 3 ... 3 31 de la n n-I 2' 1 colonne de distillation 1 et parvient dans l'enceinte de tete 3K en désalcoolisant le mout coulant vers le bas dans la colonne de distillation 3. La vapeur alcoolisée est prélevée par une conduite 33 de l'enceinte de tete 3K et traverse un condenseur 12 duquel elle est soutirée en tant que condensat, à savoir un mélange d'alcool et d'eau, par une conduite 17. En outre, le résidu de distillation est soutiré de la colonne de distillation 3 entre ses plateaux 3 et 3n-1 parla n n-1 par la conduite 18. Un résidu de distillation de forte concentration est évacué de l'enceinte de pied 3S de la colonne de distillation 3 par la conduite 19. Dans l'installation décrite, les colonnes de distillation 1, 2 et 3 sont montées à la suite les unes des autres de manière que les organes de chauffage 10 ou 11 (l'organe 10 étant constitué en tant qu'évaporateur à tirage par le bas) qui sont associés aux colonnes de distillation suivantes 2 ou 3 soient chauffés par la vapeur venant des colonnes de distillation 1 ou 2. L'évaporateur à tirage par le bas 9 est dans ce cas chauffé par de la vapeur franche. Si on élimine l'évaporateur à tirage par le bas 9, la colonne de distillation 1 est alors chauffée directement par de la vapeur fraîche - d'une façon connue et qui n'est pas représentée. Le mout à traiter est envoyé dans les colonnes de distillation 1, 2, 3 en parallèle par des conduites de dérivation 20, 21 et 22 à partir d'une conduite collectrice 14. Le soutirage du mélange d'alcool et d'eau a lieu par les conduites 15, 16, 17. Le soutirage du résidu de distillation fortement concentré a lieu par la conduite 19 à partir de l'enceinte de pied 3S de la dernière colonne de distillation 3. Le mode de réalisation de la figure 2 se différencie du mode de réalisation de la figure 1 du fait que le mout qui est amené par la conduite 14 parvient en totalité dans l'enceinte de tête 3K de la colonne de distillation 3 et que par exemple les 2/3 de ce moût sont envoyés dans l'enceinte de tete 2K de la colonne de distillation 2 à partir de la colonne de distillation 3 par une conduite 37 partant entre son premier plateau 31 et son second plateau 32. Ainsi, seul le 1/3 du moût qui est introduit dans l'enceinte de tete 3K traverse le plateau 32. La moitié environ du moût qui parvient dans l'enceinte de tete 2K est soutiré entre le plateau 21 et le plateau 22 de la colonne de distillation 2 et parvient dans l'enceinte de tete 1K de la colonne de distillation 1 par une conduite 38. La moitié restante du moût introduit dans l'enceinte de tête 2K traverse le plateau 2. Dans le mode de réalisation de l'installation selon la figure 2, il est tenu particulièrement compte du fait que le moût qui est envoyé par la conduite 14 contient des gaz inertes tels que du dioxyde de carbone ou de l'air, qui sont libérés pendant la distillation et gênent la transmission de la chaleur pendant la condensation. Dans le mode de réalisation de la figure 2, pratiquement la totalité des gaz inertes se trouvant dans la colonne de distillation 3 est libérée et parvient dans la vapeur qui est évacuée par la conduite 33. Le condenseur 12 peut etre réalisé sans difficultés de manière à condenser complètement la vapeur sans etre gené de façon notable par les gaz inertes. Le moût qui parvient par la conduite 37 dans la colonne de distillation 2 ne contient qu'une faible quantité de gaz inerte résiduel. Ce gaz inerte-résiduel parvient avec la vapeur et par la conduite 32 dans l'organe de chauffage 11 et n'y gêne pratiquement pas la condensation de la vapeur. Le moût qui est envoyé dans la colonne de distillation 1 par la conduite 38 est pratiquement exempt de gaz inertes, la conséquence étant que la construction de l'évaporateur à tirage par le bas 10 est particulièrement simple du fait que la vapeur qui est envoyée dans l'évaporateur à tirage par le bas 10 par la conduite 31 et qui est condensée dans l'évaporateur à tirage par le bas 10 ne contient pratiquement aucun gaz inerte. Le mode de réalisation de l'installation selon la figure 3 se différencie du mode de réalisation de la figure 1 par le fait que les conduites de dérivation 20, 21, 22 ne débouchent pas dans des enceintes de tête 1K, 2K, 3K des conduites de dérivation 1, 2, 3 mais entre leurs plateaux, en des emplacements symbolisés par li, 2ks 31. D'autre part, un mélange d'alcool et d'eau est soutiré des conduites 15, 16, 17 par les conduites 39, 40, 41 et envoyé dans les enceintes de tete 1K, 2K et 3K. On obtient ainsi une concentration en alcool plus poussée dans le mélange d'alcool et d'eau soutiré par les conduites 15, 16, 17. Le fait particulièrement marquant de toutes ces formes de réalisation est que le soutirage du résidu de distillation a lieu par la colonne de distillation, soit la colonne de distillation 3J dans laquelle règne la pression la plus basse p3, et de ce fait la température la plus basse. On peut ainsi maintenir le dépôt se formant dans l'organe de chauffage 11 à un niveau particulièrement bas. REVENDICATIONS 1. Installation de soutirage d'un mélange d'alcool et d'eau d eau partir d'un moût contenant de l'alcool au moyen de colonnes de distillation (2, 3) comprenant chacune au moins une enceinte de tête (2K, 3K), une enceinte de pied (2S; 3S) et plusieurs plateaux (21 ... 2 31 ... 3n)' avec une conduite d'amenée (21; 22) pour le moût qui débouche sur le plateau supérieur (2i; 3k) des colonnes de distillation (2; 3), avec une conduite de décharge (19; 30) pour le moût (bouillie) au moins partiellement désalcoolisé qui est soutiré de l'enceinte de pied (25, 3S) des colonnes de distillation (2; 3), et avec une conduite de décharge (32; 33) contenant un condenseur (11; 12) pour la vapeur contenant de l'alcool, qui est soutirée de l'enceinte de tête (2K, 3K) des colonnes de distillation, caractérisée en ce qu'une conduite de dérivation forcée (28, 29; 34, 35) contenant une pompe (6; 8) et un organe de chauffage (10; 11) et destinée au résidu de distillation qui s'accumule dans l'enceinte de pied (2S; 3S) part de la région inférieure de l'enceinte de pied (25; 3S) et débouche dans une région supérieure de l'enceinte de pied (2S; 3S). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conduite de dérivation forcée (28, 29) passe par une enceinte de séparation (lOB) située en aval de l'organe de chauffage (10), enceinte à partir de laquelle partent une conduite de décharge (28) de vapeur débouchant dans l'enceinte de pied (2S) de la colonne de distillation (2) et une conduite de décharge (40) de résidu de distillation. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conduite de dérivation forcée (34, 35) débouche dans 1' enceinte de pied (3S) de la colonne de distillation (3) par l'intermédiaire d'une vanne de détente (36). 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que plusieurs colonnes de distillation (1, 2, 3) sont montées à la suite les unes des autres de manière qu'au moyen de vapeur provenant d'une colonne de distillation (1 ou 2), l'organe de chauffage (10 ou 11) contenu dans la conduite de dérivation forcée (34, 35 ou 28, 29) d'une colonne de distillation suivante (2 ou 3) soit chauffé par la vapeur. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que plusieurs colonnes de distillation (1, 2, 3) sont montées en parallèle de manière que leur soient apportées des fractions provenant d'une conduite d'amenée (14) commune de moût par l'intermédiaire de conduites de dérivation (20, 21, 22; 37, 38). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une seconde conduite de décharge (18) du résidu de distillation'est montée entre les plateaux (3,, 3 1) de la colonne de distillation (3). 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une colonne de distillation (2) dans laquelle une conduite d'amenée (21) destinée au moût débouche au-dessus d'un plateau supérieur (21, 2k) une conduite de déchàrge (30) du résidu de distillation - comprenant de préférence une pompe (7) - partant de son enceinte de pied (2S), conduite qui débouche au-dessus d'un plateau inférieur (3n 1) dans une colonne de distillation (3) suivante et une conduite de décharge (32) destinée à la vapeur part de son enceinte de tête (2K), conduite qui débouche dans une enceinte chauffante (11H) de l'organe de chauffage (11) dans une conduite de dérivation forcée (34, 35) de la colonne de distillation (3) suivante. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une colonne de distillation (1) dans laquelle débouche une conduite d'amenée (20) de moût au-dessus d'un plateau supérieur (11), et de l'enceinte de pied (1S) de laquelle part une conduite de décharge (26) de résidu de distillation - comprenant de préférence une pompe (5) -, qui débouche dans l'enceinte de pied (2S) d'une colonne de distillation (2) suivante, tandis qu'une conduite de décharge (31) destinée à la vapeur part de son enceinte de tête (1K), conduite qui débouche dans une enceinte chauffante (10H) d'un évaporateur à tirage par le bas (10) servant également d'organe de chauffage (10) dans une conduite de dérivation forcée (28, 29) de la colonne de distillation (2) suivante, cette conduite de dérivation forcée (29) débouchant en aval de la pompe (6) contenue dans cette dernière dans une enceinte de tête (10K) de l'évaporateur à tirage par le bas (10), et une conduite de décharge (28) de vapeur partant d'une enceinte de pied (10B) de l'évaporateur à tirage par le bas (10) débouche dans l'enceinte de pied (25) de la colonne de distillation (2) suivante, tandis qu'une conduite de décharge (40) destinée au résidu de distillation part de cette enceinte de pied (lOB). 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la conduite de décharge (40) destinée au résidu de distillation débouche dans une conduite de décharge (30) de résidu de distillation de préférence en amont d'une pompe (7) contenue dans cette dernière qui va de l'enceinte de pied (2S) de la colonne de distillation (2) suivante à une autre colonne de distillation (3) suivante. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une conduite de décharge (24) de résidu de distillation contenant une pompe (4) part de l'enceinte de pied (1S) d'une colonne de distillation (1) et débouche dans une enceinte de tête (9K) d'un évaporateur à tirage par le bas (9) chauffé par de la vapeur fraîche, et en ce qu'une conduite de décharge (23) pour la vapeur part d'une enceinte de pied (9B) de cet évaporateur à tirage par le bas (9) et débouche dans l'enceinte de pied (1S) de la colonne de distillation (1), une conduite de décharge (25) pour le résidu de distillation partant également de l'enceinte de pied (9B). 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la conduite de décharge (25) débouche dans une conduite de décharge (26) - de préférence en amont d'une pompe (5) contenue dans cette dernière - partant de l'enceinte de pied (15) de la colonne de distillation (1) et allant à une colonne de distillation (2) suivante. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite d'amenée (37 ou 38) destinée au moût allant au moins à une colonne de distillation (1, 2) part d'un plateau 32 ou 22) situé sous le plateau le plus haut (31 ou 21) d'une colonne de distillation (2 ou 3) suivante. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une conduite de dérivation (39, 40, 41) d'au moins une conduite de décharge (15, 16, 17) pour le condensat de vapeur contenant de l'alcool part de l'enceinte de tête (1K, 2K, 3K) d'une colonne de distillation (1, 2, 3) précédente.