Brevet FR2813301A1 — publié le 20020301

PROCEDE DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS ALCOOLISES ET/OU SUCRES ET INSTALLATION POUR LA MISE EN CEUVRE DU PROCEDE L'invention se rapporte à un procédé de traitement des effluents alcoolisés et/ou sucrés. Elle se rapporte également à l'installation pour la mise en ceuvre du procédé. Dans les caves vinicoles, les brasseries ou les sucreries, les effluents résultant des procédés d'élaboration ou de fabrication contiennent outre des résidus minéraux et organiques de l'alcool et/ou du sucre. Ces effluents ne peuvent être rejetés sans traitement sous peine d'aggraver fortement la pollution. Pour l'épuration de tels effluents, il est connu différentes méthodes. On connaît les traitements biologiques de dégradation qui consistent à utiliser des bactéries pour réduire la pollution. Ces traitements nécessitent malheureusement de grandes surfaces pour le lagunage et les résultats obtenus sont encore insuffisants. Ce type de traitement ne permet pas de valoriser l'alcool contenu dans ces effluents. On connaît un autre procédé (FR-A-2.777.271 ; FR-A-2.222.321) qui consiste à faire subir aux effluents une première étape de distillation puis une deuxième étape d'évaporation suivie d'une troisième étape biologique. Lors de la distillation, on récupère l'alcool contenu dans ces effluents puis lors de l'évaporation, on sépare l'eau des composants solides de manière à obtenir une boue. Ce type de procédé permet d'extraire l'alcool contenu dans les effluents mais présente malheureusement encore des inconvénients. En effet, pour permettre cette séparation de l'alcool directement de l'effluent, il faut faire appel à des colonnes à distiller d'un type particulier dites colonnes à plateaux qui sont plus coûteuses que les dispositifs classiques de distillation à garnissage. Outre le coût différent des colonnes, ces dispositifs à plateaux sont moins efficaces. Les effluents étant des eaux chargés en différentes matières, cela provoque l'encrassement des colonnes à distiller. L'invention se propose donc de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement des effluents sucrés et/ou alcoolisés pour séparer l'effluent en trois produits que sont, l'alcool, l'eau et la matière sèche à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur à flots tombants et une colonne à distiller, ce procédé étant caractérisé en ce que - on concentre l'effluent dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool. Elle a également pour objet l'installation pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une installation de traitement. En se reportant au dessin, on voit une installation 1 pour traiter des effluents 2 sucrés et/ou alcoolisés à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur 3 à flots tombants ou à tubes et une colonne 4 à distiller. En effet, cet effluent étant sous forme liquide mais chargé en matière sèche tel que des matières organiques. Cet effluent ne peut être rejeté sous cette forme dans les rivières ou autres. La matière organique ainsi que le sucre contenus dans cet effluent présentent un intérêt économique car pouvant servir d'apport nutritif pour les animaux ou pour l'alcool, une valeur non négligeable. II s'agit donc d'un procédé de traitement des effluents sucrés et/ou alcoolisés pour séparer de l'effluent, l'alcool et les matières sèches . Selon l'invention - on concentre l'effluent 3 dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool. L'évaporation se fait par flots tombants ou par évaporateur à tubes. Cette évaporation des effluents permet donc de concentrer les matières sèches et d'extraire un mélange d'eau et d'alcool. D'autres solvants peuvent également être contenus dans cet effluent. Lors de l'opération d'évaporation, la teneur en alcool modifie le fonctionnement de l'évaporateur et donc l'opération d'évaporation. C'est notamment le cas lorsque la teneur en alcool de l'effluent est assez importante car cela peut provoquer une baisse de la température de condensation lorsque l'on utilise un dispositif 5 de compression de la vapeur, tel un dispositif de compression mécanique ou de thermo-compression. Ce phénomène résulte de la température d'ébullition de l'alcool qui est plus faible que celle de l'eau. Selon une caractéristique de l'invention, après avoir équipé l'évaporateur 3 d'un dispositif 5 de compression de vapeur - on récupère en partie la vapeur chargée en alcool, - on compresse celle-ci pour l'injecter dans l'évaporateur comme vapeur de chauffe des tubes d'échange, - on surveille la température et la pression desdites vapeurs de chauffe dans l'évaporateur et, - si la température et la pression sont telles que cela conduit à une baisse de la température de condensation dans l'évaporateur, on extrait en partie les vapeurs de chauffe alors chargées en alcool dans la zone 6 de prélèvement dite des incondensables. Egalement lorsque le pourcentage d'alcool dans l'effluent avant traitement est encore plus important, avant l'introduction de l'effluent dans le dispositif 3 d'évaporation, on soumet cet effluent à un réchauffement rapide à l'aide de vapeur jusqu'au point d'ébullition de l'alcool pour extraire dudit effluent les vapeurs fortement chargées en alcool et l'effluent alors dépourvu en partie de l'alcool est introduit dans l'évaporateur pour y subir le traitement précité â savoir une séparation par évaporation et une séparation par distillation. Les vapeurs chargées en alcool qui sont extraites lors de cette étape de réchauffement rapide sont alors condensées sur un échangeur 7, par exemple, celui situé après la colonne à distiller. Dans une variante de réalisation, préalablement à la phase d'évaporation, on introduit l'effluent dans une cuve 8 de fermentation pour transformer les sucres en alcool et on fait fermenter ces effluents. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend successivement un évaporateur 3 et une colonne 4 à distiller. Bien évidemment, l'installation comprend des pompes pour la circulation des effluents et des moyens de surveillances des conditions de traitement. Dans une forme préférée de réalisation, l'évaporateur est un évaporateur à flot tombant comprenant un ensemble de tubes verticaux logés dans une chambre verticale. L'effluent est introduit en partie supérieure pour qu'il s'écoule au long des parois internes des tubes qui sont chauffés avec de la vapeur. Des pompes de circulation permettent la recirculation de l'effluent dans l'évaporateur pour une optimisation de l'échange thermique. Lorsque l'on fait appel à une compression 5 mécanique de vapeur, l'évaporateur comprend une boucle de compression qui prélève en partie les vapeurs chargées en alcool évaporées dans les tubes et les comprime pour les introduire à nouveau dans l'évaporateur dans l'espace qui entoure les tubes afin de les chauffer extérieurement. Cette vapeur se propage dans l'évaporateur en réchauffant les tubes. Une partie de celle-ci devient alors les incondensables qui, dans le cas d'un effluent fortement chargé, sont fortement chargés en alcool. Comme indiqué plus haut, en amont de l'évaporation, l'installation comprend un dispositif 9 de dégazage thermique. Celui-ci est - soit réalisé par un appareil distinct de l'évaporateur, - soit intégré dans la cuve de l'évaporateur pour être chauffé avec la même vapeur que celle utilisée pour les tubes d'échange. L'installation comprendra éventuellement une cuve 8 de fermentation. La colonne à distiller est de préférence une colonne à garnissage . On peut toutefois remplacer celle-ci par une colonne à plateaux ou à anneaux de Raschig. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des effluents alcoolisés et/ou sucrés pour séparer l'effluent en trois produits que sont, l'alcool, l'eau et la matière sèche à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur à flots tombants et une colonne à distiller, ce procédé étant CARACTERISE en ce que - on concentre l'effluent (3) dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'après avoir équipé l'évaporateur (3) d'un dispositif (5) de compression de vapeur - on récupère en partie la vapeur chargée en alcool, - on compresse celle-ci pour l'injecter dans l'évaporateur comme vapeur de chauffe des tubes d'échange, - on surveille la température et la pression desdites vapeurs de chauffe dans l'évaporateur et, - si la température et la pression sont telles que cela conduit à une baisse de la température de condensation dans l'évaporateur, on extrait en partie les vapeurs de chauffe alors chargées en alcool dans la zone (6) de prélèvement dite des incondensables. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'avant l'introduction de l'effluent dans le dispositif (3) d'évaporation, on soumet cet effluent à un réchauffement rapide à l'aide de vapeur jusqu'au point d'ébullition de l'alcool pour extraire dudit effluent les vapeurs fortement chargées en alcool et l'effluent alors dépourvu en partie de l'alcool est introduit dans l'évaporateur pour y subir le traitement précité à savoir une séparation par évaporation et une séparation par distillation. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, préalablement à la phase d'évaporation, on introduit l'effluent dans une cuve (8) de fermentation pour transformer les sucres en alcool et on fait fermenter ces effluents. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comprend successivement un évaporateur (3) et une colonne (4) à distiller. 6. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'évaporateur comprend une boucle de compression qui prélève en partie les vapeurs chargées en alcool évaporées dans les tubes et les comprime pour les introduire à nouveau dans l'évaporateur dans l'espace qui entoure les tubes afin de les chauffer extérieurement. 7. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont de l'évaporation, un dispositif (9) de dégazage thermique. 8. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve (8) de fermentation.