Brevet FR2758276A1 — publié le 19980717

L'invention se rapporte à un dispositif de séparation d'au moins un produit dissous dans un fluide, tel un gaz ou un solvant, par entraînement à la vapeur. Elle se rapporte également à l'installation comprenant un évaporateur et un tel dispositif de séparation. Classiquement, pour séparer un gaz ou un solvant contenu dans un liquide, on fait appel à des dispositifs de séparation par entraînement à la vapeur. Classiquement, un dispositif de séparation par entraînement de vapeur comprend: - une chambre de traitement sensiblement verticale, - en partie supérieure de la chambre, un moyen pour introduire le liquide a traiter et au moins le faire ruisseler au long de surfaces présentées par des éléments occupant le volume de la chambre, et - à la base de la chambre de traitement, un moyen d'introduction d'une vapeur, dite de transport, qui se déplace vers le haut de la chambre et dont la quantité introduite est largement inférieure au volume de liquide introduit en partie haute. Sous l'effet des différentes pressions partielles des produits contenus dans le liquide et des conditions de pression/température dans l'enceinte de traitement, il se produit un dégazage et le gaz ou le solvant contenu dans le fluide qui ruisselle est entraîné par la vapeur de transport ce qui nettoie le fluide introduit en partie supérieure. En partie basse, on retrouve alors un produit propre et, en partie haute, une vapeur concentrant les gaz ou les solvants extraits du fluide introduit en partie supérieure. Cette vapeur concentrant ces produits extraits est évacuée de la chambre de traitement lorsqu'elle arrive en partie supérieure. La durée pendant laquelle le fluide est en contact avec la vapeur de transport est un facteur important car, dans ces dispositifs, le fluide à nettoyer ne circule généralement qu'une fois. Egalement, la température du liquide introduit est identique à la température de vapeur pour que l'opération soit adiabatique. Pour cette opération, on connaît les colonnes à garnissage ou à plateaux. Ces dispositifs sont souvent disposés en aval d'un évaporateur de grande capacité ou d'une pluralité d'évaporateurs de plus petites tailles. L'objectif de ces installations, dites d'évaporation, est de concentrer un produit liquide contenant une forte proportion d'eau par élimination de l'eau. Classiquement, un évaporateur est constitué par une pluralité de tubes verticaux qui, placés dans une enceinte mise en pression, sont chauffés de l'extérieur par de la vapeur. Le liquide a concentrer par évaporation est introduit en partie supérieure de la chambre et ce, à l'intérieur des tubes et coule à l'intérieur de ceux-ci. Sous l'effet de la chaleur, l'eau s'évapore et le liquide récupéré en partie basse des tubes se trouve alors plus concentré que celui introduit en partie haute. Sauf à prévoir des tubes de longueur démesurée, dans un évaporateur, le liquide récupéré en partie basse n'étant pas suffisamment concentré, il est réintroduit en partie haute pour recommencer un cycle et/ou est introduit dans un autre évaporateur. En reprenant le liquide partiellement concentré et en lui faisant subir la même opération, on parvient à augmenter progressivement la concentration du liquide introduit au départ. On obtient ainsi un liquide concentré, encore appelé liqueur, et de la vapeur d'eau qui peut être ensuite condensée pour former les condensats. Cette technique d'évaporation est utilisée pour concentrer notamment la pollution contenue dans les effluents afin notamment d'en réduire le volume et de traiter ultérieurement les éléments polluants. Si l'évaporation concentre alors la majorité des éléments polluants dans la liqueur, certains composants polluants et notamment, les plus volatiles, se retrouvent dans la vapeur d'eau puis les condensats. Le volume de ces condensats étant relativement important, on les introduit dans un dispositif de séparation par entraînement par vapeur permettant de concentrer les gaz ou solvants polluants dans un faible volume. Les dispositifs de séparation sont malheureusement de relativement grande taille pour fonctionner avec des installations d'évaporation relativement importantes. Concevoir un dispositif de séparation plus petit est possible mais le coût de fabrication devient alors démesuré. En conséquence, on ne traite pas les condensats et simplement on les rejette. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est notamment, de remédier aux inconvénients précités et, à cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de séparation d'un gaz ou solvant contenu dans un fluide du type précité comprenant: - une chambre de traitement sensiblement verticale, - en partie supérieure de la chambre, un moyen pour introduire le liquide à traiter et au moins le faire ruisseler au long de surfaces présentées par des éléments occupant le volume de la chambre, - à la base de la chambre de traitement, d'une part un moyen d'introduction d'une vapeur dite de transport qui se déplace vers le haut de la chambre et dont la quantité introduite est largement inférieure au volume de liquide introduit en partie haute et, d'autre part, un moyen pour évacuer le liquide nettoyé, ce dispositif est caractérisé en ce que les surfaces, au long desquelles s'écoule le liquide, sont constituées par les surfaces internes de tubes sensiblement verticaux dits de dégazage disposés dans une enceinte dans laquelle est introduite de la vapeur dite de chauffage dont la température est supérieure à la température d'introduction du liquide à dégazer de sorte que, tout au long du déplacement du liquide par gravité, il se forme de petites bulles de gaz qui remontent les tubes à contre courant du liquide et qui sont ensuite extraites de la chambre en partie supérieure. L'invention a également pour objet une installation comprenant un évaporateur et un dispositif de séparation par entraînement à la vapeur selon l'invention. L'invention sera comprise à l'aide de la description ci- aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci- annexé qui représente schématiquement: - figure 1: une installation comprenant un évaporateur et un dispositif de séparation selon l'invention, - figure 2: une variante d'installation. En se reportant au dessin, on voit un dispositif 1 de séparation par entraînement à la vapeur permettant de séparer un gaz contenu dans un liquide. Le dispositif comprend: - une chambre 2 de traitement sensiblement verticale, - en partie supérieure de la chambre un moyen 3 pour introduire le liquide à traiter et le faire ruisseler au long de surfaces 4 présentées par des éléments occupant partiellement le volume de la chambre et - à la base de la chambre de traitement, d'une part un moyen 5 d'introduction d'une vapeur dite de transport qui se déplace vers le haut de la chambre et d'autre part un moyen 6 pour évacuer le liquide nettoyé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les surfaces 4, au long desquelles s'écoule le liquide, sont constituées par les surfaces internes de tubes 7 sensiblement verticaux dits tubes de dégazage disposés dans une enceinte 8 dans laquelle est introduite de la vapeur 9 dite de chauffage dont la température est supérieure à la température d'introduction du liquide à dégazer de sorte que, tout au long du déplacement du liquide par gravité, il se forme de petites bulles de gaz qui remontent les tubes à contre courant du liquide et qui sont ensuite extraites de la chambre en partie supérieure. De préférence, le dispositif comprend une pompe 11 à chaleur qui comprime la vapeur de transport porteuse du gaz ou solvant et extraite en partie supérieure et l'introduit ensuite dans l'enceinte 8 précitée pour constituer une fraction de la vapeur de chauffage. Cette pompe à chaleur peut être un thermo-compresseur ou un compresseur de vapeur. Cette vapeur de chauffage se condense partiellement dans l'enceinte et l'ensemble constitué par les tubes 7 et l'enceinte 8 constitue un condenseur. Cette méthode évite notamment de faire appel à un condenseur qui, dans les procédés connus, est placé directement en sortie du dispositif de séparation. Le dispositif de séparation de gaz par entraînement à la vapeur est disposé en aval d'un évaporateur 12 comprenant des tubes 13 dits d'évaporation disposés verticalement dans une chambre 15 dite de chauffage dans laquelle est introduite une vapeur 14 chauffant la paroi externe desdits tubes d'évaporation. Selon une caractéristique de l'invention (figure 2): - d'une part, la chambre de chauffage de l'évaporateur loge également les tubes 7 dits de dégazage constituant les surfaces de ruissellement du dispositif de séparation de sorte que c'est la même vapeur qui baigne l'ensemble des tubes et, - d'autre part l'installation comprend en partie haute et basse au moins des parois 15, 16 de séparation isolant: la zone 18 d'introduction du liquide à concentrer de la zone 19 du séparateur o les condensats sont introduits dans les tubes de dégazage et la vapeur chargée de gaz extraite et la zone 20 de récupération de la liqueur concentrée de la zone 21 d'évacuation du liquide nettoyé. Cette dernière solution est extrêmement intéressante car en modifiant très peu une partie d'un évaporateur surdimensionné par rapport aux quantités de liquide à évaporer on peut obtenir une installation constituée à la fois d'un évaporateur et d'un dispositif de traitement par vapeur. Egalement, on peut faire l'économie d'une pompe à chaleur en introduisant la vapeur de transport extraite en partie haute du dispositif de séparation dans l'évaporateur pour servir d'appareil thermique. C'est également une installation à faible coût en énergie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation d'au moins un produit tel un gaz ou solvant contenu dans un fluide par entrainement à la vapeur comprenant: - une chambre (2) de traitement sensiblement verticale, - en partie supérieure de la chambre un moyen (3) pour introduire le liquide à traiter et le faire ruisseler au long de surfaces (4) présentées par des éléments occupant partiellement le volume de la chambre et - à la base de la chambre de traitement, d'une part un moyen (5) d'introduction d'une vapeur dite de transport qui se déplace vers le haut de la chambre et d'autre part un moyen (6) pour évacuer le liquide nettoyé, ce dispositif étant CARACTERISE en ce que les surfaces (4), au long desquelles s'écoule le liquide, sont constituées par les surfaces internes de tubes (7) sensiblement verticaux dits tubes de dégazage disposés dans une enceinte (8) dans laquelle est introduite de la vapeur (9) dite de chauffage dont la température est supérieure à la température d'introduction du liquide à dégazer de sorte que, tout au long du déplacement du liquide par gravité, il se forme de petites bulles de gaz qui remontent les tubes à contre courant du liquide et qui sont ensuite extraites de la chambre en partie supérieure. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (11) à chaleur qui comprime la vapeur de transport porteuse du gaz ou du solvant et extraite en partie supérieure et l'introduit ensuite dans l'enceinte (8) pour constituer une fraction de la vapeur de chauffage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'ensemble constitué par les tubes (7) et l'enceinte (8) constitue un condenseur. 4. Installation comprenant un dispositif de séparation (1) et un évaporateur comprenant lui-même des tubes (13) dits d'évaporation disposés verticalement dans une chambre (15) dite de chauffage dans laquelle est introduite une vapeur (14) chauffant la paroi externe desdits tubes d'évaporation, caractérisée en ce que: - d'une part, la chambre de chauffage de l'évaporateur loge également les tubes (7) dits de dégazage constituant les surfaces de ruissellement du dispositif de séparation de sorte que c'est la même vapeur qui baigne l'ensemble des tubes et, d'autre part, l'installation comprend en partie haute et basse au moins des parois (15, 16) de séparation isolant: la zone (18) d'introduction du liquide à concentrer de la zone (19) du séparateur o les condensats sont introduits dans les tubes de dégazage et la vapeur chargée de gaz extraite et la zone (20) de récupération de la liqueur concentrée de la zone (21) d'évacuation du liquide nettoyé.