Brevet FR2812559A1 — publié le 20020208

La présente invention concerne un dispositif améliorant la distillation de liquides, tout particulièrement pour le dessalement de l'eau de mer et de la concentration de liquides alimentaires comme les jus de fruits. Les principaux inconvénients des systèmes de distillation en vigueur actuellement tels que les procédés MSF, MED et TVC sont: L'obligation d'utiliser pour cause de corrosion et d'entartrage des échangeurs thermiques réalisés en matériaux ou alliages dits nobles et donc chers. L'obligation de traiter cet entartrage par l'injection permanente d'inhibiteurs de tartre grevant le coût du traitement, provoquant une pollution dans le rejet des distillats et risquant de diminuer la qualité alimentaire du produit distillé. L'obligation de limiter la température de distillation à un maximum d'environ 105 C pour le dessalement de l'eau de mer Ce qui entraîne l'impossibilité d'améliorer le rendement énergétique dans des systèmes comportant plusieurs étages de distillation. Le dispositif de distillation selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte une enceinte constituant le réchauffeur du liquide à distiller, ce réchauffeur est alimenté par de la vapeur d'eau transmettant sa chaleur directement au liquide à distiller qui s'écoule verticalement le long de plusieurs feuilles minces en matériau métallique ou plastique, le rôle de ces feuilles est de guider et ralentir l'écoulement du liquide à distiller ainsi que permettre de grandes surfaces au contact de la vapeur. Il comporte de deux à plusieurs étages dans lesquels s'effectue la distillation avec récupération de la chaleur de condensation qui est transmise au liquide à distiller remontant les étages jusqu'au réchauffeur. Un étage de distillation comporte une chambre de distillation -2- dans laquelle s'effectue l'évaporation et la condensation et une chambre dans laquelle s'effectue l'échange de chaleur entre le condensé et le liquide à distiller. La chambre de distillation est une enceinte mise en dépression et contenant deux rangées de feuilles verticales. Sur l'une des rangées s'écoule et s'évapore le liquide à distiller provenant du réchauffeur s'il s'agit du premier étage ou de l'étage précédent. Sur l'autre rangées de feuilles s'écoule de l'eau pure sur laquelle se condense directement l'eau d'évaporation. Une paroi étanche au fond de l'enceinte sépare le liquide à distiller et l'eau condensée. Cette eau pure à laquelle s'ajoute le condensé passe dans la chambre d'échange thermique en circulant dans une tubulure ailettée sur laquelle un flux d'air forcé échange la chaleur avec le liquide à distiller remontant les étages et s'écoulant sur plusieurs feuilles verticales. Cette eau pure retourne par circulation permanente dans la chambre de distillation et l'excédent est récupérée pour utilisation en traversant les autres chambres en aval. De par ces caractéristiques, le système de distillation ne peut subir ni corrosion ni entartrage dans l'échange thermique. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente le réchauffeur en coupe de face. La figure 2 représente le réchauffeur en coupe de côté. En référence à ces dessins, le liquide à distiller entre par (101)et est distribué (102) sur une série de plaques (103) et (203) sur lesquelles il s'écoule sur les deux faces. Le liquide chauffé est recueilli au fond du réchauffeur et passe par (104)pour entrer dans la chambre de distillation. Une soupape (105) limite la pression dans le réchauffeur et une fuite calibrée (106) ou réglée par un robinet permet un échappement de vapeur avec faible débit, permettant l'évacuation d'air et des incondensables dissous dans le liquide à distiller et libérés dans le réchauffeur. 3 - L'échappement par la soupape et par la fuite calibrée est dirigé vers la chambre de distillation (108). Ce dispositif permet d'obtenir de grandes surfaces de liquide à chauffer et permet d'appliquer des températures élevées sans l'inconvénient de l'entartrage, ce qui est particulièrement intéressant dans le dessalement de l'eau de mer. Le réchauffeur peut avoir une forme parallèlipédique pour une utilisation à des pressions proches de la pression atmosphérique ou cylindrique à des pressions plus élevées. Les plaques ou feuilles (103) et (203) ont pour rôle de guider et ralentir l'écoulement vertical du liquide à réchauffer avant distillation. Elles peuvent avoir toutes formes géométriques et fait de tout matériau résistant et faiblement déformable à la température appliquée, feuilles ou tissus de verre, de plastique, métalliques, voire de textile pour les températures modérées. La figure 3 représente 2 étages de distillation d'un ensemble pouvant en comporter plusieurs dizaines. Le liquide à distiller préalablement chauffé dans le réchauffeur pénètre par (307) dans l'espace évaporateur de la chambre de distillation (301) en s'écoulant sur de multiples feuilles (303) similaires à celles du réchauffeur. Le liquide non évaporé passe à la chambre de distillation suivante par (308). La chambre de distillation est mise en dépression (vide). De l'eau douce s'écoule de la même façon sur de multiples feuilles (304)constituant le condenseur. Une paroi (305) sépare le liquide à distiller et l'eau condensée. l'excédent d'eau, produit par condensation passe par (311) dans le compartiment eau douce de l'étage suivant. Cette eau douce circule en permanence dans une tubulure ailettée (313)dans un échangeur (302) séparé de la chambre de distillation. Une pompe (P1) assure cette circulation, l'eau douce entrant par (309) et sortant en (310) dans la chambre de distillation. Il y échange thermique entre le liquide à distiller remontant les étages (314) par l'intermédiaire d'un flux d'air forcé réalisé par un ventilateur centrifuge (312). - 4- Le liquide à distiller venant de l'étage plus bas (314)s'écoule dans l'échangeur (302)sur des feuilles (306) ayant les mêmes caractéristiques que celles du réchauffeur ou de la chambre de distillation. Une pompe (P2) envoie le liquide à distiller à l'étage plus haut (315) pour récupérer encore de la chaleur. La figure 4 représente une vue perspective partielle de la chambre de distillation. L'évaporateur (401) est constitué de multiples feuilles, ainsi que le condenseur (402). La paroi (403) sépare les deux liquides. La figure 5 représente une vue en coupe de l'évaporateur dans la chambre de distillation, le condenseur ayant les mêmes caractéristiques. Le liquide à distiller entre par la tubulure (501), se déverse sur le distributeur (502) pouvant être un récipient comportant des ouvertures longitudinales par lequel le liquide passe pour s'écouler sur les feuilles (503). La paroi (504) sépare les deux liquides, la soupape (505)limite la pression dans la chambre. Le liquide à distiller passe à la chambre suivante par (506). La figure 6 représente l'échangeur, le liquide à distiller entre en (601) s'écoule le long des feuilles (602) et sort en (603). L'échangeur (606) est une tubulure ailettée dans laquelle ne circule que de l'eau douce provenant du condenseur de la chambre de distillation. Le ventilateur (605) assure la circulation d'air permettant l'échange thermique. Une gaine (604) canalise le flux d'air. Cet échangeur est maintenu à la pression atmosphérique ou très proche. La figure 7 représente une coupe de l'échangeur. -- 5 -- REVENDICATIONS 1) Procédé de distillation de liquides caractérisé en ce que le préchauffage du liquide à distiller s'effectue dans la chambre d'échange thermique (302) par l'intermédiaire d'une circulation d'air au moyen d'un ventilateur (312), la chambre d'échange thermique (302) comportant des feuilles verticales (306) sur les deux faces desquelles s'écoule le liquide à distiller et une tubulure ailettée (313) dans laquelle circule le liquide condensé provenant de la chambre de distillation (301). 2) Procédé de distillation selon la revendication 1 carac- térisé en ce que la chambre de distillation (301) comporte une série de feuilles (303) sur les deux faces desquelles s'écoule et s'évapore le liquide à distiller. 3) Procédé de distillation selon la revendication 1 carac- térisé en ce que la chambre de distillation (301) comporte une une série de feuilles (304) sur les deux faces desquelles s'écoule par circulation permanente le condensé. 4) Procédé de distillation selon la revendication 3 caracté- sé en ce que le condensé circule en permanence dans une tubulure ailettée (313) o l'échange thermique permettant le préchauffage du liquide à distiller entrant dans la chambre d'échange thermique (302) s'effectue par l'intermédiaire d'un flux d'air à la pression atmosphérique au moyen d'un ventilateur (312). ) Procédé de distillation selon la revendication 2 caracté- risé en ce que le liquide à distiller est chauffé directement au contact de la vapeur dans une chambre de chauffage en s'écoulant sur les deux faces de feuilles (103) avant de pénétrer dans la chambre de distillation (301).