Brevet FR2874604A1 — publié le 20060303

La demande de brevet antérieure FR 0308147 est sur un système de distillation à vide pour compenser les pressions d'entrée et sortie des liquides, en faisant au même temps l'entrée et sortie des liquides par une turbine et une pompe, en permettant des très basses pressions. Une autre manière pour compenser les pressions d'entrée et sortie est employer d'un espace commun d'échange (réservoir d'échange) par la basse compression des liquides, selon le suivant: -le réservoir d'échange est à la pression du système (basse pression), -le réservoir d'échange est complètement rempli d'eau distillée à partir du réservoir de condensation, -le réservoir d'échange est isolé avec le reste du système par des valves, étant ouvert à l'atmosphère par une autre valve, -l'eau distillée est facilement éliminée du réservoir d'échange, -le réservoir d'échange est complètement rempli d'eau de mer, étant isolé avec l'atmosphère et ouvert au système, -le réservoir d'évaporation est alimenté avec d'eau de mer du réservoir d'échange. Mais employer le réservoir d'échange est seulement possible si la pollution des résidus de d'eau de mer dans le réservoir d'échange est acceptable. Des autres caractéristiques sont ajoutées: -le système peut être alimenté d'eau sel saturée ou près au point de saturation, en accélérant l'évaporation par la chaleur de cristallisation du sel, -il peut également être alimenté avec de vapeur d'eau atmosphérique en utilisant d'un produit déliquescent, comme chlorure de calcium ou chlorure d'aluminium pour condenser la vapeur d'eau atmosphérique jusqu'à créer d'un liquide, -amélioration de la condensation de vapeur d'eau évaporée en pulvérisant d'eau douce, augmentant la surface de condensation. Naturellement le système est possible d'être appliqué à un autre produit. Particulièrement le système peut être employé pour épurer les eaux polluées si le réservoir d'échange n'est pas employé. Les dessins annexés illustrent l'invention: Fig. 1. Système de distillation, schéma général. Fig. 2. Commande du système de distillation. Fig. 3. Le système de distillation pour l'eau de mer. Fig. 4. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer en utilisant un réservoir d'échange. Fig. 5. La commande du système de distillation avec le réservoir d'échange. Fig. 6. Alimenter le système de distillation d'eau sel saturée. Fig.7. Alimentation du système de distillation de vapeur d'eau atmosphérique. Fig. 8. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer en employant les forces de vide du système et la chaleur de cristallisation du sel. Fig. 9. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer en soulevant l'eau douce, en utilisant un réservoir d'échange. Fig. 10.Le système de distillation avec la zone d'évaporation en haute, étant refroidi par d'eau de mer. Fig. 11. Refroidir la zone de condensation en employant d'eau pulvérisée. La fig.l 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 plusieurs 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 (3 la, 31b), 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 première 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 équipées 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 capacité 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 (Sa, 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 première subzone de résidus) et depuis ladite fonction mesure la densité au moyen du premier densimètre de la subzone de résidus (20a). L'ordinateur de commande 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 première 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. L'ordinateur de commande au moyen d'une fonction de transfert de résidus (9c) active les soupapes d'entrée (lOb) 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 quantité 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 part de cette invention, en étant bien connus de la technique. La fig. 3 montre un système de distillation d'eau de mer. La zone d'évaporation, coincidant avec la première 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 le conduit a aussi une soupape d'isolement (19a). La soupape d'isolement (19a) est fermé quand le réservoir d'évaporation est ouvert, pour préserver le vide du réservoir de condensation. Fig. 4. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer employant un réservoir d'échange. Le système a l'habituelle réservoirs d'évaporation (23a) et condensation (2a), soupape d'entrée (10a), sortie (12a) et isolement (19a), pompe à vide (8), conduit de vapeur (18), et sondes comme mesureuses de flux, thermomètres, densimètres... Particulièrement le système de distillation a un réservoir d'échange (32) alimenté par la soupape (35) et la pompe (37), alternativement d'eau douce quand la soupape (12a) est ouverte et la soupape (36) est fermée, ou d'eau de mer quand le cas opposé. Ledit réservoir d'échange est vidé : -quand il contient d'eau douce, par la valve (33), à dehors, -quand il contient d'eau de mer, par la valve (lOa), dans le réservoir d'évaporation. Pour remplir le réservoir d'échange (32) d'eau de mer, la soupape de balancement de la pression atmosphérique (34e) serait ouverte et la soupape de balancement de la pression de système (34i) serait fermée, alors pour remplir le réservoir d'échange d'eau douce serait ouvert la soupape (34i) et fermait la soupape (34e). Naturellement dans les deux cas les soupapes d'échappement (33, 10a) du réservoir d'échange seraient fermées et la soupape d'entrée (35) du réservoir d'échange (32) serait fermée. Pour vider le réservoir d'échange d'eau douce par la soupape (33), la soupape (34i) serait fermée et la soupape (34e) ouverte, alors pour vider le réservoir d'échange d'eau de mer serait l'opposé. Évidemment dans les deux cas la soupape (35) serait fermée. Le réservoir d'échange est complètement plein ou complètement vidé, par ceci une sonde de capacité (38) est fournie. La capacité liquide du réservoir de condensation (2a) doit être supérieure à la capacité du réservoir d'échange (32), pour le plein remplissage du réservoir d'échange à partir du réservoir de condensation. Fig. 5. La commande du système de distillation avec le réservoir d'échange est effectuée par l'ordinateur de commande au moyen d'une fonction de récupération (9b) de ladite figure. Au commencement, les sondes de capacité des réservoirs d'évaporation, de condensation et d'échange (4a, 6a, 38) doivent être démarrées et toutes les valves du réservoir d'échange doivent être fermées (34e, 34i, 33, 35 et 10a). Les exécutions de la fonction de récupération (9b) ont lieu : -si la lecture de la sonde de capacité du réservoir de condensation est sous la capacité du réservoir d'échange et la lecture de la sonde de capacité du réservoir d'échange (38) est zéro, les soupapes (34e), (36) et (35) sont ouvertes et les soupapes (12a) et (34i) sont fermées, activant la pompe (37) jusqu'à la lecture maximale de la sonde (38), -puis les soupapes (34e), (36) et (35) sont ouvertes et la soupape (34i) est fermée, -si la lecture de la sonde de capacité du réservoir d'évaporation est basse, on ouvre la soupape (lOa) jusqu'à ladite sonde de capacité du réservoir d'évaporation soit au-dessus, -si la lecture de la sonde de capacité du réservoir de condensation est sous la capacité du réservoir d'échange et la lecture de la sonde de capacité du réservoir (38) d'échange est zéro,la valve (10a) est fermée et les valves (12a) et (35) sont ouvertes, activant la pompe (37) jusqu'à la lecture maximale de la sonde (38), -puis les valves (12a), (35) et (34i) sont fermées, et les valves (34e) et (33) sont ouvertes jusqua ladite lecture de la sonde (38) est zéro. Fig. 6. Alimenter le système de distillation de'eau sel saturée. Quand le liquide au distillat est l'eau de mer, le réservoir d'évaporation (23a) peut être alimenté d'un réservoir de preevaporation (50) avec d'eau sel saturée ou près au point de saturation. La saturation est atteinte en évaporant l'eau par la chaleur du soleil. Quand ledit point de saturation est atteint, le réservoir de preevaporation est alimenté de la mer, en évitant la cristallisation de sel (sur le réservoir de preevaporation). La concentration en sel du réservoir de preevaporation, la température ambiante, la pression atmosphérique et l'humidité sont mesurées respectivement par un densimètre, (51), thermomètre (52), manomètre (53) et hygromètre (54) de preevaporation. Lesdites sondes commandent un dispositif d'alimentation à preevaporation (55) que est relié quand la densité de saturation est atteinte, en étant déconnecté quand la densité est sous une valeur mise en tête. Le précédent est pour abaisser la taille de l'espace à vide, parce que l'évaporation est accélérée par la chaleur de cristallisation du sel. Le dispositif d'alimentation à preevaporation peut être une valve ou une pompe selon le niveau de la mer concernant le réservoir de preevaporation. Le réservoir de preevaporation peut être une zone marine comme une calanche fourni d'un digue pour fermer ladite zone marine. Fig. 7. Alimenter le système de distillation de vapeur d'eau atmosphérique. Un réservoir ouvert de précipitation (60) est fourni, ledit réservoir de précipitation a d'un produit déliquescent, comme chlorure de calcium ou chlorure d'aluminium (61). Lesdits déliquescents produits condensant la vapeur d'eau atmosphérique jusque créant d'un liquide (62). Ce liquide (62) peut être distillé en reliant le réservoir de précipitation au réservoir d'évaporation (23a). Pour éviter transporter le produit déliquescent du réservoir de condensation (23a) au réservoir de précipitation (60), ledit dispositif peut avoir une structure semblable le réservoir de condensation, tous les deux en ayant d'une couverture transparente mobile. Ainsi, les deux dispositifs seraient échangés. Fig. 8. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer en employant les forces de vide du système et la chaleur de cristallisation du sel. Cette figure est très semblable au fig.3, avec les différences suivantes : -le réservoir d'évaporation (23a) n'a pas des résidus, en étant lié à un deuxième réservoir d'évaporation (23b) avec un récipient de résidus (28) et d'écoutilles d'isolement (30), -la turbine (11) est (H) élevée selon le niveau de la mer, -l'eau de mer alimente le réservoir d'évaporation par un conduit (29), en s'élevant jusqu'à la turbine (11), -le conduit (29) est équipée de pompe amorcée (31) et de soupapes de commande (32) et (33) de ladite pompe amorcée, à supposer que le conduit (29) entre les deux valves (32) et (33) est complètement remplis d'eau, -le réservoir de condensation (2a) est refroidi par l'eau du conduit (29) et par un interchanger de chaleur (3 1), -l'eau du premier réservoir d'évaporation (23a) va au deuxième réservoir d'évaporation (23b)quand la lecture du densimètre de ledit premier réservoir d'évaporation est près de la saturation du sel, par ceci, aucun résidu est dans le premier réservoir d'évaporation, -quand le récipient (28) est rempli du sel, les écoutilles d'isolement (30) sont fermées, étant le récipient (28) récupéré, vidé et retourné rempli avec d'eau sel saturée pour maintenir le vide du système. H=(l at.- pression du système ) x 10,33 m. / (la densité de l'eau de mer) Par précédent : -l'eau de mer serait élevée par l'aspiration de vide du système le maximale taille -mais H peut être H>(1 at.- pression du système ) x 10,33 m. / (la densité de l'eau de mer) si le courant d'eau dans le conduit (29) est commencé par la pompe amorcée (31), -1 at.=10,33 m.d'eau douce, -ladite taille de l'eau de mer implique qu'aussi la turbine (11) et la pompe (13a) peuvent être augmentées, et par ceci, le réservoir (2a), et par ceci, l'eau douce d'évaporation de ledit réservoir d'évaporation, -l'eau douce peut être élevée une taille additionnelle fournissant le axe commun (14) de la turbine (11) et de la pompe (13a) sur un sens vertical, -l'eau de mer du conduit (29) est chauffée en partie en passant par le réservoir de condensation, -l'eau saturée du sel du deuxième réservoir d'évaporation peut être évaporée avec une basse chaleur externe, -le précédente peut permettre le fonctionnement du système par la nuit avec une basse chaleur externe. Fig. 9. Le système de distillation pour obtenir d'eau douce et sel de l'eau de mer en soulevant l'eau douce, en utilisant un réservoir d'échange.Cette figure contient les dispositifs des schémas 4 et 8 avec les additions suivantes: -le réservoir d'échange (32) est en haut, près du réservoir de condensation (2a), aussi en haut, -le réservoir d'échange (32) est relié à des réservoirs d'attente (32a) et (32b), par unes valves de règlement (lOal) et (10a3) et la turbine (11) qui est liée avec la pompe d'alimentation du réservoir d'échange (37) par l'axe commun (14), -les réservoirs d'attente (32a) et (32b) sont à la pression de système, -l'eau de mer du réservoir d'échange (32) est stockée dans le premier réservoir d'attente (32a) pour stocker sa énergie de gravité, -quand le réservoir d'échange (32) est alimenté par la pompe (37), l'énergie de gravité de l'eau de mer du premier réservoir d'attente (32a) aide la turbine (11) par la pompe (37), -l'eau de mer du premier réservoir d'attente (32a)est stockée dans le deuxième réservoir d'attente (32b), pour alimenter le réservoir d'évaporation (23a) à temps. Fig. 10. Le système de distillation avec la zone d'évaporation en aute, en étant refroidi par l'eau de mer. Le réservoir de condesation (2a) peut être refroidi par un circuit fermé de refroidissement comportant un conduit (29b), une pompe d'entraînement (31b), un premier interchanger de chaleur dans la zone de condensation (39a) et un deuxième interchanger de chaleur dans la mer (39b). Seulement le pompe d'entraînement (31b) dépense d'énergie. Fig. 11. Refroidissement de la zone de condensation en employant d'eau pulvérisée. Pour condenser dans le réservoir de condensation (2a) un atomiseur d'eau douce (70) est arrangé dans le réservoir de condensation (2a). L'atomiseur peut être alimenté par un refroidisseur (71).L'eau douce est du réservoir de condensation. Par précédent, la surface de condensation est augmentée au prix d'une petite énergie. REVENDICATIONS 1. Procédé de distillation sous vide à basse température pour un liquide à distiller avec liquides et solides dissous, compensant différences de pression, comportant entrer et enlever le produit à distiller et les produits distillés aux temps alternatifs en employant alternativement la pression externe ou la pression de travail, au moyen d'un réservoir d' échange, en se servant de la basse compression des liquides. 2. Le procédé pour la distillation sous vide selon la revendication 1 quand les solides dissous sont sels comme chlorure de sodium ayant une chaleur de cristallisation, comportant -étant la source de chaleur au moins en partie la chaleur de cristallisation du sel, -obtenir d'eau sel saturée et alimenter le système de distillation avec ladite eau sel saturée. 3.Le procédé de distillation sous vide selon la revendication 1, comportant -obtenir le liquide pour distiller en recueillant la vapeur d'eau atmosphérique sur un produit déliquescent comme chlorure de calcium ou chlorure d'aluminium sur une zone de déliquescence, -échanger la zone déliquescence et la zone de condensation. 4. La méthode pour la distillation sous vide selon la revendication 1, comportant -employer les forces de vide du système pour soulever l'eau douce, -refroidir par convection, -refroidir le liquide distillé en haut par l'eau de mer par un circuit de refroidissement fermé. 6. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand les différences de pression sont compensées au moyen de l'ensemble de turbine-pompe d'extraction-axe commun, caractérisée en ce que l'axe commun entre la turbine et la pompe d'extraction est verticalement arrangé. 7. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand les différences de pression sont compensées au moyen du réservoir d'échange, caractérisée en ce que -le réservoir d'échange est commun pour entrer l'eau de mer et récupérer l'eau douce, -une valve de balancement de pression atmosphérique, -une valve de balancement de pression de système -une sonde de capacité du réservoir d'échange, -une fonction d'ordinateur d' alimenter-récupération pour commander les mouvements des liquides du réservoir d'échange, selon les mesures des sondes de capacité du réservoir d'échange, le première subzone des résidus et la zone de condensation. 8. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand les différences de pression sont compensées au moyen du réservoir d'échange, caractérisé en ayant le réservoir d'échange en haut et comportant -un premier réservoir d'attente près du réservoir d'échange, -un deuxième réservoir d'attente près de la zone d'évaporation, -une turbine entre le premier et deuxième réservoir d'attente, -les réservoirs d'échange à la pression de travail, -ladite turbine est reliée à une pompe d'alimentation de la zone d'évaporation. 9. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 caractérisée en ce que -la zone de condensation est en haute, -la zone de condensation est refroidi par convection, -la zone de condensation est aussi refroidi par l'eau de mer par un circuit fermé de refroidissement ayant un premier interchanger de chaleur dans la zone de condensation et un deuxième interchanger de chaleur dans l'eau de mer -le liquide pour distiller est déplacé au commencement par une pompe amorcée. 10. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand le liquide pour distiller est d'eau de mer en étant la zone d'évaporation un réservoir d'évaporation avec une couverture transparente et en étant la zone de condensation un réservoir de condensation comportant un deuxième réservoir d'évaporation qui est rempli avec de l'eau sel saturée du premier réservoir d'évaporation, ledit deuxième réservoir d'évaporation est chauffé au moins en partie par cristallisation d'eau sel saturée. 11. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5, chaque subzone de résidu comportant un récipient mobile pour enlever le résidu, et également écoutilles d'isolement. 12. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand le liquide pour distiller est d'eau de mer en étant la zone d'évaporation un réservoir d'évaporation avec une couverture transparente et en étant la zone de condensation un réservoir de condensation comportant un réservoir de preevaporation pour alimenter le réservoir d'évaporation d'eau sel saturée, particulièrement le réservoir de preevaporation étant une zone marine comme une calanche fermé par un digue, ledit réservoir de preevaporation étant ouvert et ayant un thermomètre, un densimètre, un manomètre et un hygromètre pour commander un dispositif d'alimentation à preevaporation, en étant le dispositif d'alimentation une valve ou une pompe selon le niveau de la mer concernant le réservoir de preevaporation. 13. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 comportant un réservoir de précipitation ayant un produit déliquescent pour recueillir de vapeur d'eau de l'atmosphère, ledit réservoir de précipitation ouvert et pour alimenter la zone d'évaporation, particulièrement le réservoir de précipitation en ayant d'une structure semblable que la première subzone d'évaporation avec une couverture transparente mobile et en échangeant le fonctionnement. 14. Le système de distillation sous vide selon la revendication 5 quand le liquide pour distiller est d'eau de mer, en étant la zone d'évaporation un réservoir d'évaporation et en étant la zone de condensation un réservoir de condensation, le réservoir de condensation comportant un atomiseur d'eau douce, et l'atomiseur peut être alimenté par un refroidisseur, l'eau douce est du réservoir de condensation.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.