Brevet FR2634667A1 — publié le 19900202

PROCEDE DE DESHUMIDIFICATION DES GAZ La presente invention concerne un procede de deshumidification des gaz en une ou plusieurs étapes, au moyen dun liquide absorbeur qui est mis en contact avec le gaz et qui consiste en une solution d'un ou de plusieurs sels dans le liquide se condensant pendant l'absorption. La demande suedoise 790t2979-9 decrit un procede pour extraire par absorption de la vapeur du gaz. selon lequel le gaz est soumis à contrecourant a une action d'absorption adiabatique par un liquide qui, comme seul composant volatil, comprend la matiere qui se condense dans l'absorption et aussi des composants non volatils ayant comme caracteristique, a des concentrations élevées, de réduire substantiellement la pression de vapeur de la matière volatile au-dessus du liquide. Si le liquide d'absorption est une solution aqueuse, alors on peut utiliser par exemple l'acétate de potassium, l'acetate de sodium, le carbonate de potassium, le chlorure 4e calcium, le chlorure de lithium ou le bromure de lithium Un inconvénient du procédé d'absorption décrit est que la concentration du liquide absorbeur decroit en raison de la dilution, qui est provoquee par l'absorption de vapeur, et qui entraine un accroissement de la pression de vapeur du composant volatil au-dessus du liquide. Lorsque la concentration de la solution de sel s'est réduite à un certain niveau, auquel règne l'équilibre entre la pression partielle de la vapeur dans le gaz et la pression partielle du liquide au-dessus de la solution. l'absorption de la vapeur s'arrête Dans une certaine mesure. ce phénomène peut être modifié avantageusement par l'utilisation de quantités importantes de liquide absorbeur, mais par ailleurs, il produit un effet negatif sur les conditions thermiques et sur I economie totale du systeme. Afin d eviter ledit effet negatif le gaz est deshumidifie a une teneur en humidite telle qu'il soit en équilibre avec le liquide absorbeur dilue Le principal objet de la présente invention est la déshumidification des gaza une faible humidite relative. Un autre objet de la presente invention est la deshumidification des gaz a une faible humidité relative par utilisation d'une seule étape d'absorption Encore un autre objet de la presente invention est la deshumidification des gaz a une faible humidite relative avec une faible consommation d'energie 1 0 specifique Le procede selon l'invention est caractérise en ce que, dans au moins une étape d'absorption, le gaz est mis en contact direct avec un liquide, qui consiste en une solution saturee de sel comprenant des cristaux de ladite solution saline. Ainsi. dans ladite etape d absorption la solution est saturee pendant toute I operation d'absorption, et la pression partielle du liquide au-dessus de la solution est constante pendant le procédeé. par ce qu'il y a des cristaux dans la solution. La solution saline peut etre introduite en amont. lateralement ou en aval par rapport au gaz Des solutions salines saturées comprenant des cristaux de sels ont été utilisées antérieurement dans un systeme d'absorption par pompe a chaleur. decrit dans le brevet US 4 413 48 La solution saline de ce systeme absorbe la vapeur qui est produite par la diminution de pression du liquide en circulation lequel liquide est utilisé comme milieu d'échange thermique indirect dans un symstéme fermé. Toutefois, dans le procédé selon la présente invention, la solution saline saturee est mise en contact directement avec un gaz pour le deshumidifier dans un systeme ouvert L'invention est consideree essentiellement comme un perfectionnement du procédé décrit dans SE 7902979-9. Le procédé selon l'invention s'applique principalement à, l'absorption de vapeur d'eau a partir de l'air, le liquide absorbeur etant une solution aqueuse. mais il peut également s'appliquer a d'autres vapeurs et gaz, Le choix du liquide absorbeur est bien entendu fonction de la vapeur à absorber La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description detaillee ci-apres, en regard des dessins annexes dans lesquels les figures representent. figure I 'un schéma-bloc d'un mode de réalisation dans lequel l'invention est appliquée à un systeme de conditionnement d'air, et figure 2: un schema-bloc d'un mode de realisation dans lequel l'invention est appliquee a un systeme. de séchage. Dans le mode de réalisation de la figure 1, de l'air chaud et humide s'écoulant à travers le conduit I est amené en contact direct avec un milieu absorbant comprenant des cristaux de sel, qui est alimente a travers le conduit 2 dans le dispositif d'absorption 3 L'air est refroidi indirectement dans le liquide aborbeur au moyen d'une recirculation de liquide de refroidissement dans un circuit fermé 4. Pour ajuster la température de l'air effluent et pour ajuster l'humidite relative de l'air, l'air qui est deshumidifie dans le dispositif d'absorption est rehumidifie par injection d'eau, qui est fournie a travers un conduit 5, l'air étant refroidi simultanement par évaporation de l'eau Le liquide absorbeur dont les cristaux se sont partiellement ou totalement fondus lors de l'absorption de la vapeur, est evacue du dispositif d'absorption et amene a travers un conduit 6, dans un dispositif d evaporation a effets multiples 11, dans lequel l'eau s'est évaporée du liquide absorbeur par évaporation, d'une manière connue en soi. Le liquide absorbeur régénére, qui sort de l'étape d'évaporation I a une temperature elevee et avec une concentration elevee en sel, est soumis a une diminution en deux etapes de la pression dans des vases d'expansion 7 et 8. la température du liquide absorbeur diminuant et les cristaux de sel étant séparés de la solution. La vapeur expansée est amenée dans le dispositif d'évaporation. La solution saline est separee et recirculee a travers un conduit 9 vers le dispositif d'évaporation La plus grande partie des cristaux de sel éventuellement en commun avec la solution saline, est amenée à travers le refroidisseur 10 dans le dispositif d'absorption 3. 25. Le mode de realisation selon la figure 1 est applique typiquement pour le traitement de l'air ayant une température de t - 30'C et une humidité relative Y - %. L'air étant évacué du dispositif d'absorption à t = 30'C et Y - 15% est réhumidifé et refroidi à t - 20 C. Les cristaux de la solution aqueuse de l'acétate de sodium sont alimentes dans une proportion telle que les cristaux soient essentiellement consommés, mais que la concentration de la solution saline dans le dispositif d'absorption ne se modifie pas dans une mesure notable. et en conséquence, le liquide absorbeur qui est évacué du dispositif d'absorption est essentiellement constitue d'une solution saturee de ce sel. La solution saline est regenerée dans l'évaporateur 1l 1 a trois etages. dans lequel le liquide absorbeur sortant de l'étage d'évaporation I présente une température de 250'C. Après l'expansion en deux étapes II. III, la température descend a lO('C Les cristaux de sel et la solution saline qui est amenee dans le dispositif d absorption 3. est refroidie a une temperature de 50 C maximum La chaleur qui est libérée par l'absorption de la vapeur d'eau dans le dispositif d'absorption 3 est évacuée au moyen d'un circuit de refroidissement 4 de sorte que l'absorption realisee est essentiellement isotherme. Dans le mode de réalisation représente a la figure 2. de l'air humide 21 est amené depuis un dispositif de séchage à travers un dispositif d'absortion à trois étages Z2, à contre-courant du liquide absorbeur, qui est alimenté à travers un conduit 23 dans le dernier etage d'absorption III. sous la forme d'une solution saline saturee comprenant des cristaux du même sel ou simplement sous la forme de cristaux de sel Le liquide absorbeur est recircule dans les etages d'absorption au moyen des pompes 24, 25 et 26, et des conduits de recirculation 2'. 28 et 29. Le liquide absorbeur est amene de l etage III a l'étage Il a travers le conduit 30, de letage Il a 1 etage I a travers le conduit 31 et de leétage I a leévaporateur (non 1 5 représenté) à travers le conduit 32, pour être concentré et cristallise Le mode de réalisation selon la figure 2 est applique typiquement au traitement de l'air de rejet d un procede de sechage a une temperature de t = 30'C et a une humidite relative Y = l1O C L'air est humidifie et chauffe simultanement en raison de l'absorption a la température de t = 50'C et àa l'humidite relative Y = 15% par mise en contact direct de l'air dans le dernier etage d'absorption III avec un liquide absorbeur comprenant une proportion de cristaux de sel telle que le liquide absorbeur qui sort de l'étage d absorption soit essentiellement constitue de solution saturée Dans l'étage d'absorption suivant IL. la solution est diluée et la dilu'tion est poursuivie danrs le troisième étage. Leliqlide 'dilué est régénéré et recirculé vers le dispositif d'absorption. L'air humidifie, dont la température a éte elevee par la chaleur liberee par l'absorption d'eau, est reutilise pour le séchage Les modes de réalisation décrits ne sont pas destinés à limiter le domaine de l'invention mais seulement à l'illustrer. Il est tout à fait possible, par exemple dans un dispositif d'absorption multi-étages, d'alimenter le liquide absorbeur comprenant des cristaux de sel dans l'un des étages et d'évaporer et faire cristalliser ledit liquide absorbeur séparément du liquide absorbeur qui est alimenté dans les autres étages. Il est clair pour le spécialiste que l'évaporation ne doit pas être necessairement effectuee en trois etapes. L'operation de cristallisation peut étre effectuee par refroidissement au moyen d'echange thermique La température de l'air deshumidifie peut être ajustée par refroidissement indirect ou par refroidissement avec un liquide absorbeur. REVENDICATIONS 1. Procéde de déshumidification des gaz en une ou plusieurs étapes d'absorption, caractérise en ce que dans au moins une étape d'absorption. le gaz est amene au contact direct d'une solution saline saturee comprenant des cristaux du sel 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution saline comprend une proportion de cristaux telle que la concentration de la solution saline ne diminue pas dans une mesure notable dans l'etape d'absorption 3 Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le liquide absorbeur est introduit essentiellement sous la forme de cristaux de sel. 4. Procede selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que le gaz est constitue d'air et que le liquide absorbeur comprend une solution aqueuse dun ou plusieurs sels ' 5. Procéde selon la revendication 4. caractérisé en ce que le liquide absorbeur est constitue d une solution aqueuse d'acetate de potassium 6 Procede selon la revendication 1. caractérise en ce que la teneur en humidité et la température de l'air déshumidifié sont ajustées par injection d'eau dans celui-ci. 7. Procede selon la revendication 1, caractérise en, ce que la temperature de l'air deshumidifie est ajustee par refroidissement indirect 8 Procede selon la revendication I. caractérise en ce que la température de l'air déshumidifié est ajustée par refroidissement du liquide absorbeur. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caracterise en ce que le liquide absorbeur est concentre par évaporation apres l'absorption et cristallisé par abaissement de la pression 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le liquide absorbeur comprenant des cristaux de sel est alimenté dans un des étages d'un dispositif d'absorption multi-étages et évapore et cristallise separément de la solution d'absorption qui est alimentée subséquemment dans les autres étages.