Brevet FR2738499A1 — publié le 19970314

La présente invention concerne les appareils de cristallisation à marche continue, ou discontinue, constitués par une cuve cylindrique, disposée horizontalement et dans la partie inférieure de laquelle est placé un faisceau de chauffage disposé dans le milieu de la cuve de façon à ménager, entre le faisceau et la paroi et le fond de la cuve, des passages par lesquels le produit en cours de cristallisation, qui est soumis à un mouvement ascendant à l'intérieur du faisceau, retourne sous le faisceau pour y pénétrer à nouveau. Plus particulièrement, I'invention a trait aux appareils de ce type dans lesquels le faisceau de chauffage est formé de plaques creuses, disposées verticalement et perpendiculairement au plan de symétrie longitudinal de la cuve, ces plaques étant alimentées en vapeur ou autre fluide chauffant par au moins une nourrice longitudinale à laquelle elles sont raccordées. Lorsque ces appareils sont utilisés pour traiter des produits incrustants, comme c'est le cas par exemple en sucrerie, il faut éviter de placer sur le trajet du produit soumis à la cristallisation des pièces qui gênent sa circulation et sur lesquels les cristaux pourraient se déposer, ce qui pose des problèmes pour supporter les éléments du faisceau de chauffage et les alimenter en vapeur. Dans un appareil connu (FR 1 326 801) les plaques chauffantes sont fixées sur des cloisons transversales, qui reposent sur le fond de la cuve, et sont alimentées par un tuyau horizontal de gros diamétre traversant la cuve. Cette solution oblige à multiplier le nombre de cloisons et, par conséquent, les risques d'encrassement de ces dernières, notamment de leur partie non immergée. Par ailleurs, la circulation naturelle du produit en cours de cristallisation est perturbée par les tuyaux d'alimentation en vapeur et d'évacuation des condensats. Dans un autre appareil connu à marche discontinue (FR 1 232 985), les plaques chauffantes sont raccordées à deux collecteurs longitudinaux disposés sur les côtés du faisceau, à sa partie supérieure. Ces collecteurs, où circule la vapeur alimentant les plaques, contrarient le retour du produit en cours de cristallisation sous le faisceau. L'invention apporte une solution nouvelle au problème exposé ci-dessus qui ne présente pas les inconvénients des solutions connues. L'appareil de cristallisation objet de l'invention est caractérisé en ce que la nourrice alimentant les plaques du faisceau de chauffage est constituée par un caisson plat vertical, disposé dans le plan de symétrie longitudinal de la cuve et fixé sur le fond de la cuve, et en ce que les plaques sont fixées sur les flans dudit caisson, de part et d'autre de celui-ci, et supportées par ce dernier. De préférence, les plaques sont aussi supportées par des éléments longitudinaux disposés sur les flans du faisceau et fixés sur les parois d'extrémité de la cuve et/ou sur des cloisons transversales divisant la cuve en plusieurs cellules ou compartiments. Ces éléments de support peuvent être constitués par des tôles définissant, avec la paroi de la cuve, les passages de retour du produit en cours de cristallisation. Suivant une forme de réalisation préférée ledit caisson est divisé en deux longitudinalement, la partie supérieure constituant la nourrice d'alimentation en vapeur et la partie inférieure constituant un collecteur de condensats et/ou de gaz incondensables lourds. Les gaz incondensables légers pourront être collectés par un tube placé dans le caisson.. Suivant une forme de réalisation particulière, le fond de la cuve comporte une partie surélevée, dans son plan médian longitudinal, et le caisson formant nourrice est fixé sur cette partie surélevée. Les plaques pourront être formées de deux tôles assemblées par leurs bords et soudées l'une à l'autre en plusieurs points et/ou suivant plusieurs lignes de façon à créer des passage optimisant la circulation de la vapeur. De préférence, les plaques admettront un plan de symétrie transversal, de façon qu'elles puissent être formées par assemblages de deux tôles identiques. La description qui suit se réfere aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe horizontale d'un appareil de cristallisation à marche continue conforme à l'invention; La figure 2 est une coupe transversale de l'appareil de la figure 1 représenté à plus grande échelle; La figure 3 est une vue en élévation d'une plaque du faisceau de chauffage de l'appareil de cristallisation des figures 1 et 2; La figure 4 montre une autre forme de réalisation des plaques; La figure 5 est une coupe suivant 5-5 de la plaque de la figure 3 ; et La figure 6 est une coupe suivant 6-6de la plaque de la figure 4. L'appareil de cristallisation à marche continue représenté sur les dessins est constitué par une cuve cylindrique 10, disposée horizontalement et à l'intérieur de laquelle est placé un faisceau de chauffage 12. La cuve admet un plan de symétrie vertical longitudinal. Elle est fermée et reliée à une source de vide. L'intérieur de la cuve est divisé par des cloisons verticales transversales 14 et par une cloison verticale longitudinale 16 en plusieurs compartiments. Ces cloisons n'atteignent pas le sommet de la cuve de sorte que tous les compartiments communiquent avec l'espace supérieur de la cuve. Par ailleurs, les compartiments voisins communiquent entre eux par des ouvertures ménagées dans les cloisons. Le faisceau de chauffage 12 est constitué par des plaques creuses 18 disposées verticalement et perpendiculairement au plan de symétrie longitudinal de la cuve, dans la moitié inférieure de celle-ci. Les plaques sont fixées sur les flans d'un caisson plat 20, disposé verticalement, dont le plan médian coïncide avec celui de la cuve et qui s'étend sur toute la longueur de cette dernière. L'intérieur du caisson 20 est divisé en deux par une cloison horizontale longitudinale 22 ; la partie supérieure constitue une nourrice 24 pour l'alimentation en vapeur des plaques et la partie inférieure un collecteur 26 pour les eaux condensées et les gaz incondensables lourds. La nourrice 24 est raccordée à des boites à vapeur 27 prévues aux extrémités de la cuve.Le caisson 20 pourrait aussi être divisé en deux par une cloison transversale située environ à mi-longueur, chaque moitié étant alimentée par une boîte à vapeur. Le caisson 20 est fixé sur une partie surélevée du fond de la cuve qu'il traverse de telle sorte que sa partie inférieure se trouve à l'extérieur de la cuve. Cette disposition facilite l'évacuation des condensats et évite la création d'une zone froide dans le bas de la cuve. Le caisson 20 constitue la partie inférieure de la cloison longitudinale 16 divisant l'intérieur de la cuve en deux volumes symétriques. Les plaques 18 sont supportées par le caisson et par des tôles verticales 34 disposées entre les cloisons transversales 14 et fixées sur celles-ci, ces tôles formant, avec la paroi de la cuve, un passage de retour 36 pour le produit en cours de cristallisation. Les plaques peuvent être soudées directement sur les tôles 34, par leur bord vertical, ou fixées à celles-ci par des pattes, ou reposer sur des berceaux fixés sur les tôles. Les plaques 18 sont formées de deux tôles embouties qui sont soudées l'une à l'autre sur leurs bords. Pour augmenter leur rigidité et créer des canaux de circulation de vapeur, elles sont également soudées l'une à l'autre en plusieurs points, tels que 19, et le long de lignes approximativement horizontales, telles que 21 (figure 3). Des chicanes 28, constituées en partie par des profilés en U fixés sur l'une des parois de la plaque, obligent la vapeur à suivre un parcours sinueux dans les plaques. (figures 3 et 5). En variante, les lignes de soudage peuvent être verticales (figure 4). Les plaques admettent un plan de symétrie horizontal ce qui permet de les fabriquer par assemblage de deux tôles identiques. Chaque plaque est raccordée au caisson par plusieurs bouts de tubes insérés dans le bord de la plaque lors de l'assemblage des deux tôles dont elle est formée et fixés sur le caisson par soudage ou dudgeonnage. Les bouts de tube 30, 31 et 32 servent, respectivement, à l'alimentation en vapeur de la plaque, à l'évacuation des gaz incondensables légers et à l'évacuation des eaux condensées et des gaz incondensables lourds. En variante, on pourrait former à la partie supérieure du bord de la plaque un manchon de raccordement (30', partie gauche de la figure 2) qui serait emmanché dans une ouverture oblongue du caisson et fixé par soudure sur ce dernier. Dans les plaques, les gaz incondensables légers peuvent être captés par un tube de petit diamètre 33, percé de petits trous régulièrement répartis sur sa longueur et débouchant dans le bout de tube 31 (figures 4 et 6).Pour l'évacuation des gaz incondensables légers on pourra prévoir dans la partie supérieure du caisson 20 un tube collecteur 35 dans lequel déboucheront les bouts de tube 31 ou les tubes 33. Le bord inférieur des plaques est à l'écart du fond de la cuve et ce dernier est profilé de telle sorte que la section de passage offerte au produit en cours de cristallisation diminue progressivement des bords vers le milieu de la cuve. Des agitateurs rotatifs 38 peuvent être placés sous le faisceau pour intensifier la circulation du produit en cours de cristallisation, comme on le voit sur la partie droite de la figure 2. Les plaques 18 sont régulièrement espacées entre les cloisons 14 et, à titre d'exemple, I'épaisseur des plaques est d'environ 12 à 30 mm et le pas compris entre 60 et 100 mm. Lorsque l'appareil est en marche, le faisceau est noyé dans le produit en cours de cristallisation et la chaleur produite par le condensation de la vapeur admise dans les plaques 18 est transmise au produit et provoque l'évaporation d'une partie du solvant, généralement de l'eau. Cette ébullition provoque un mouvement ascendant du produit en cours de cristallisation, entre les plaques du faisceau, avec retour sous le faisceau par les passages 36. Dans les appareils à marche continue, tel que celui décrit ci-dessus, ce mouvement transversal de la masse en cours de cristallisation se superpose, dans chaque compartiment, au mouvement général du produit, de l'entrée vers la sortie du compartiment. Les agitateurs 38 permettent d'intensifier la circulation transversale de la masse en cours de cristallisation et, par conséquent, d'augmenter le coefficient d'échange thermique. De nombreuses modifications, notamment en ce qui concerne la forme de la cuve et des plaques du faisceau, peuvent être apportées à la forme de réalisation décrite sans sortir du cadre de l'invention. I1 est par ailleurs rappelé que l'invention s'applique aussi aux appareils de cristallisation à marche continue. REVENDICATIONS 1. Appareil de cristallisation constitué par une cuve cylindrique disposée horizontalement et par un faisceau de chauffage placé dans la partie inférieure de la cuve et formé de plaques creuses disposées verticalement et perpendiculairement au plan de symétrie longitudinal de la cuve et alimentées en vapeur par au moins une nourrice longitudinale à laquelle elles sont raccordées, caractérisé en ce que ladite nourrice est constituée par un caisson plat (20) disposé verticalement dans le plan de symétrie longitudinal de la cuve (10) et fixé sur le fond de la cuve, et en ce que les plaques (18) du faisceau sont fixées sur les flans dudit caisson, de part et d'autre de celui-ci, et supportées par ce dernier. 2. Appareil de cristallisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques (18) sont également supportées par des éléments longitudinaux (34) disposés sur les flans du fàisceau et fixés sur les parois d'extrémité et/ou sur des cloisons transversales (14) de la cuve. 3. Appareil de cristallisation selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits éléments longitudinaux sont constitués par des tôles (34) définissant, avec la paroi de la cuve, des passages de retour sous le faisceau du produit en cours de cristallisation. 4. Appareil de cristallisation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit caisson (20) est divisé en deux longitudinalement et sa partie supérieure constitue ladite nourrice (24) tandis que sa partie inférieure constitue un collecteur de condensats et/ou de gaz incondensables (26). 5. Appareil de cristallisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un tube collecteur de gaz incondensables légers (35) est placé dans la partie supérieure dudit caisson (20). 6. Appareil de cristallisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit caisson (20) constitue une cloison longitudinale divisant l'intérieur de la cuve en deux volumes symétriques. 7. Appareil de cristallisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit caisson (20) est fixé sur une partie surélevée du fond de la cuve. 8. Appareil de cristallisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit caisson (20) traverse le fond de la cuve (10) de sorte qu'une partie inférieure du caisson se trouve à l'extérieur de la cuve. 9. Appareil de cristallisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (18) sont formées de deux tôles assemblées par leurs bords et soudées l'une à l'autre en plusieurs points et/ou suivant plusieurs lignes. 10. Appareil de cristallisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plaques (18) admettent un plan se symétrie transversal de façon qu'elles puissent être formées par assemblage de deux tôles identiques.