Brevet FR2857005A1 — publié le 20050107

Ils sont bien connus les systèmes de distillation sous vide. Pour la distillation de l'eau de mer, ledit vide est entre 0,6 et 0,9 at. de pression de travail, parce que des très basses pressions signifient beaucoup de dépenses d'énergie pour enlever de l'eau douce du distillateur. Le précédent implique que la température de travail est lontaine selon les possibilités de la chaleur solaire, de sorte que, pour bouillir de l'eau de mer en utilisant la chaleur solaire, la pression de travail est entre 0,03 et 0,07 at.. 1 0 Cette invention propose un système qui permet de très basses pressions et pour ceci l'utilisation efficiente de la chaleur solaire et outres sources de chaleur de basses températures, selon le suivant. L'eau de mer est évaporée dans un réservoir d'évaporation par la chaleur solaire. La vapeur est condensée dans un réservoir de condensation par eau de mer qui est relativement fraîche. Lesdits réservoirs sont reliés par un conduit de vapeur. L'ensemble des réservoirs et du conduit est fermé. L'eau de mer est bouilli à la température du réservoir d'évaporation et elle est condensée à la température de l'eau de mer. Pour ceci la pression de travail est abaissée par une pompe à vide. Pour enlever de l'eau douce hors du réservoir de condensation, une pompe d'extraction est fournie. Ladite pompe dépense beaucoup d'énergie parce que l'eau douce passe d'une pression de 0,05 at. (par exemple), à une pression de 1 at. Pour entrer de l'eau de mer au réservoir d'évaporation, l'eau de mer passe d'une pression de 1 at. à une pression de 0,05 at. Si l'eau de mer va au réservoir d'évaporation par une turbine de capacité semblable à la pompe d'extraction, et les axes des turbine et pompe d'extraction sont reliés, d'importantes quantités d'énergie seront économisées. Naturellement le système peut être appliqué à plusieurs types de produits. Les dessins annexés illustrent l'invention: Fig. 1. Système de distillation, schéme général. Fig. 2. Commande du système de distillation. Fig. 3. Le système de distillation pour l'eau de mer. Fig. 4. Vue transversale d'un réservoir d'évaporation. Fig. 5. La vue transversale d'un réservoir d'évaporation seulement pour obtenir de l'eau douce. Fig. 6. Vue transversale de deux réservoirs d'évaporation pour obtenir de différents sels. Fig. 7. Le système de distillation sur une plateforme flottante. Fig. 8. Vue transversale d'un réservoir d'évaporation avec récipient pour le sel. La fig.1 illustre un système très général de distillation ayant une zone d' évaporation (1) et une zone de condensation (2). La zone (1) a une ou plussieurs subzones de résidus solides ou haut viscosité (23a, 23b), tandis que la zone (2) a une ou plusieurs subzones de condensation (2a, 2b). Chaque subzone de condensation ou de résidus est équipée d'un thermomètre (3a, 3b, 5a, 5b), d'un densimètre (20a, 20b, 16a, 16b), d'un mesureur de produit (4a, 4b, 6a, 6b) et d'une soupape d' isolement (19a, 19b, 17a, 17b), tandis que chaque subzone de résidus est équipée d'une soupape d'entrée (10a, 10b) et d'un mesureur de flux d'entrée (31a, 3 lb), et tandis que chaque subzone de condensation est équipée d'une soupape de sortie (12a, 12b), d'un mesureur de flux de sortie (32a, 32b) et d'une pompe d'extraction (13a, 13b). Le produit hors le système entre sur le premier subzone de résidus (2a) en passant par une turbine d'entrée (11) et en mesurant la densité du produit par un densimètre d'entrée (30). Le produit entre sur la deuxième subzone de résidus et suivants, en passant la précédent subzone de résidus. Le système entier de distillation est munie d'un manomètre (7) et d'une pompe à vide (8). La turbine et toutes les pompes d'extraction sont equipées d'un axe commun (14) et d'un moteur commun (15) (le moteur électrique par l'exemple). La turbine et les pompes d'extraction sont commandées par le moteur (15). La proportion entre la capàcité de la turbine d'entrée et chaque pompe d'extraction est identique aux produits reliés. La fig. 2 illustre un ordinateur de commande (9) et un réseau local (17). Les thermomètres, mesureurs de produit, mesureurs de flux, densimètres et manomètres sont équipés avec convertisseurs analogique/numériques et ils sont connectés à l'ordinateur de commande (9) par le réseau local (17). En outre, les soupapes, moteur et pompe à vide sont équipés avec dispositifs de commande reliés à l'ordinateur de commande (9) par le réseau local (17). L'ordinateur de commande (9) au moyen d'une fonction de pressiontempérature-densité (9a) active la pompe à vide (8) jusqu'à ce que la température d'ébullition du produit à la pression interne du manomètre du système (7) soit intermédiaire entre les températures des thermomètres dans las subzones de résidus (23a, 23b) et les températures des thermomètres dans las subzones de condensation (5a, 5b). La fonction de pression-température-densité premièrement mesure la densité du produit au moyen du densimètre d'entrée (30) (initiallement sans produit à destiller dans le premier subzone de résidus) et depuis ladite fonction mesure la densité au moyen du premier densimètre de la subzone de résidus (20a). L'ordinateur de comande au moyen d'une fonction d'alimentation récuperation (9b) active le moteur (15) et soupapes d'entrée et sortie (10a, 12a, 12b) quand la valeur du mesureur de produit de la premier subzone de résidus (4a) est sous une capacité minimale et les valeurs des mesureurs de produit des subzones de condensation (6a, 6b) sont sur une capacité maximale, jusqu'à ce que lesdits mesureurs de produit soient équilibrés. 30 L'ordinateur de commande au moyen d'une fonction de transfert de résidus (9c) active les soupapes d'entrée (leb) de la deuxième subzones de résidus et suivants quand la valeur du densimètre de la précédente subzone de résidus (20a) est sur une densité maximale et la valeur du mesureur de produit de la deuxième subzone de résidus ou suivants (4b) ne sont pas sur autre capacité maximale. L'ordinateur de commande au moyen d'une fonction de calcul de résidus (9d) détermine les valeurs des résidus dans chaque subzone de résidus en ayant compte les valeurs des densimètres, mesureurs de flux, mesureurs de produit et la loi de conservation de masse. Quand les résidus d'un subzone de résidus est sur une cantité maximale de résidus, ladite fonction de calcul de résidus ferme la soupape d'entrée jusqu'à ce que tout le produit de ledit subzone de résidus soit évaporé, depuis les soupapes d'isolement et sortie de ledit subzone de résidus seront fermées et l'opérateur du système sera informé par un écran ou alarme (34) pour récupérer les résidus. La commande des soupapes d'isolement des subzones de condensation (17a, 17b) n'est pas de cette invention, en étant bien connus pour la technique. La fig. 3 montre un système de distillation de l'eau de mer. La zone d'évaporation est coïncidente avec la premiere subzone de résidus, elle est un réservoir d'évaporation qui est placé au soleil (23a) et elle est alimenté par l'eau de mer. La zone de condensation est un réservoir de condensation qui est submergé dans l'eau de mer et ses murs sont thermiquement conducteurs. Les mesureurs de produit sont des bouées La capacité de la turbine (11) et pompe d'extraction (13a) sont sensiblement identiques. Un conduit de vapeur (18) lie le réservoir d'évaporation (23a) et le réservoir de condensation. La pompe à vide (8) est sur ledit conduit, et ledit conduit a aussi d'une soupape d'isolement (19a). Ladite soupape d'isolement (19a) est fermé quand le réservoir d'évaporation est ouvert, pour preserver le vide du réservoir de condensation. La fig. 4 représente une vue transversale du réservoir d'évaporation (23a) , en montrant une couverture transparente (21), murs d'isolement (22) et sel précipité (23) comme résidu. La fig. 5 illustre le réservoir d'évaporation (23a) quand le sel n'est pas désiré. Une soupape marine (10b) est placée entre le réservoir d'évaporation et la mer. Quand la valeur du densimètre (20a) est sur une valeur maximal, l'ordinateur de commande (9, fig.2) ferme la soupape d'isolement (19a) et ouvre ladite soupape marine (1 Oa), depuis l'eau de mer pénètre dans le réservoir de d'évaporation jusqu'à ce que la valeur du densimètre (20a) soit sou une valeur minimal, depuis l'ordinateur de commande (9, fig.2) ferme la soupape marine et ouvre la soupape d'isolement (19a). La fig. 6 montre qu' il est possible d'obtenir plusieurs types de sel en mettant consécutivement de plusieurs réservoirs d'évaporation (chaque réservoir d'evaporation est une subzone de résidus de la fig. 1), lesdits réservoirs d'évaporation sont reliés au conduit de vapeur (18) par les soupapes d'isolement (19a, 19b). En ce cas-ci, le plus approprié emplacement du manomètre (7) est sur ledit conduit de vapeur (18). La fig. 7 représente le système de distillation pour l'eau de mer étant assemblé sur une plateforme marine, en montrant le réservoir d'évaporation (23a), réservoir de condensation (2a), flottants (25), dispositif pour engendrer d'énergie des vagues de la mer (26) et ancrage sur le fond de la mer (27). La fig. 8 montre le réservoir d'évaporation (23a) avec un récipient mobile (28) pour enlever le sel. Selon cette invention, une turbine est un dispositif qui transforme différences de pression en énergie mécanique et une pompe est un dispositif qui transforme d'énergie mécanique en différences de pression. Il y a beaucoup sortes de turbines et pompes, mais l'ensemble turbinepompe- axe commun- axe moteur - moteur doit être compatible. Ainsi, ils sont possibles: -une turbine tournante, une pompe tournante, un axe commun tournant, un axe moteur tournant et un moteur tournant -une turbine à piston, une pompe à piston, un axe commun d'oscillation, un mécanisme à tige-manivelle et un moteur tournant, -une turbine tournante, une pompe tournante, un axe commun tournant, un mécanisme à tige-manivelle et un moteur tournant, -une turbine à piston, une pompe tournante, un axe commun étant un mécanisme de tige-manivelle, un axe moteur tournant et un moteur tournant, Les paragraphes précédent ne sont pas représentés en étant bien connus pour la technique. Pour abréger, le système fonctionne selon le suivant: -abaisser la pression de travail au point d'ébullition du produit à distiller (par la pompe à vide), -entrer et enlever le produit à distiller et les produits distillés en même temps, en compensant les différences de pression (par l'ensemble turbine-pompe- axe commun), -récupérer les résidus solides quand le volume de lesdits résidus est sur une valeur maximale, en maintenant le vide du système (par les soupapes d'isolement). 7 REVENDICATIONS 1. Procédé de distillation sous vide à basse température comportant les étapes suivantes -entrer et enlever le produit à distiller et les produits distillés en même temps, en compensant les différences de pression au moyen d'un ensemble de turbine-pompe-axe commun, -récupérer les résidus solides quand le volume de lesdits résidus est sur une valeur maximale, en maintenant le vide du système au moyen des soupapes d'isolement. 2. Le procédé pour la distillation sous vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que -le produit à distiller est l'eau de mer, -le produit distillé est l'eau douce, -la source de chaleur est le soleil, -la source de froid est l'eau de mer -et le sel est périodiquement enlevé. 3. Le procédé pour la distillation de l'eau de mer de la revendication 2 pour obtenir de l'eau douce, comportant enlever du sel pour entrer de l'eau de mer dans le système. 4. Système de distillation sous vide à basse différence de température entre la zone d'évaporation et la zone de condensation, avec une ou plusieurs subzones de condensation, le système est commandé par un ordinateur de commande avec un réseau local, caractérisé en ce qu'il comporte -une ou plusieurs subzones de résidus dans la zone d'évaporation, -chaque subzone de condensation ou résidus est equipée d'un thermomètre, d'un densimètre, d'un mesureur de capacité et d'une soupape d'isolement, -chaque subzone de résidus est equipée d'une soupape d'entrée et d'un mesureur de flux d'entrée, 30 -chaque subzone de condensation est equipée d'une soupape de sortie, d'un mesureur de flux de sortie et d'une pompe d'extraction, -la premiere subzone de résidus est equipée d'une turbine d'entrée et d'un densimètre d'entrée, -la turbine et la pompe d'extraction sont equipées d'un axe et d'un moteur communs, -la proportion entre la capàcité de la turbine d'entrée et chaque pompe d'extraction est identique aux produits reliés, - un manomètre et une pompe à vide, -les thermomètres, les densimètres, les mesureurs de flux, les manomètres et les mesureurs de produit sont numeriques ou fournies avec convertisseurs analogique/numériques, en étant reliés à l'ordinateur de commande par le réseau local, -les soupapes l'isolement, les soupapes d'entrée et sortie et le moteur sont fournies avec dispositifs de commande, en étant reliés à l'ordinateur de commande par le réseau local, -une fonction d'ordinateur de pression température - densité pour la pompe à vide, -une fonction d'ordinateur d'alimentation-récupération pour la soupape d'entrée, les soupapes de sortie et le moteur, -une fonction d'ordinateur de transfert de résidus, - une fonction d'ordinateur de calcul de résidus. 5. Le système de distillation sous vide selon la revendication 4, pour 25 distiller l'eau de mer, en étant le soleil la source de chaleur et en étant l'eau de mer la source de froid, caractérisé en ce que -la zone d'évaporation est un réservoir d'évaporation, avec une couverture transparente, et avec murs et plancher thermiquement isolés, - la zone de condensation est un réservoir de condensation qui est 30 submergé, et avec murs thermiquement conducteurs, 10 15 20 2857005 9 -un conduit de vapeur avec une soupape d'isolement lie le réservoir d'évaporation et le réservoir de condensation, -la pompe à vide est placée sur ledit conduit de vapeur, entre la soupape d'isolement et le réservoir de condensation, -les mesureurs de produit sont des bouées. 6. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5, pour obtenir seulement de l'eau douce, caractérisé en ce que -le réservoir d'évaporation est equipé d'une soupape marine, -ladite soupape marine et la soupape d'isolement sont commandées par la valeur du densimètre du réservoir d'évaporation. ?. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5, pour obtenir plusieurs types de sels, comportant de plusieurs réservoirs d'évaporation consécutifs, chaque réservoir d'évaporation est une subzone de résidu, en étant liés lesdits réservoirs d'évaporation au conduit de vapeur au moyen des soupapes d'isolement. 8. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit système est assemblé sur une plateforme marine, en ayant un dispositif pour reprendre d'énergie des vagues de la mer. 9. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réservoir d'évaporation est equipé d'un récipient mobile pour enlever le sel.