Brevet FR2939051A1 — publié le 20100604

L'invention est relative à une installation de traitement de liquides comprenant au moins une colonne de distillation, un dispositif de génération d'une vapeur de transport destinée à alimenter la colonne et des moyens pour condenser en un condensat la vapeur de transport sortant de ladite colonne. Cette installation trouvera une application particulière pour le traitement d'effluents contenant des solvants dissous, tels que par exemple l'ammoniaque, ou encore le traitement de liquides pétroliers. Dans le domaine du traitement des effluents, il est connu d'extraire l'ammoniaque de l'eau en effectuant une distillation. Le produit souillé est introduit continûment en partie supérieure d'une colonne de distillation (encore appelée colonne de stripping) et se répand sous l'effet de la gravité en s'écoulant sur un support, tel que par exemple un garnissage type paille métallique, ou encore une série de plateaux superposés. Un flux de transport, tel que de la vapeur d'eau propre, est introduit à la partie inférieure de la colonne. En remontant, cette vapeur de transport échange et se charge en solvant volatile contenu dans le produit, qui se purifie donc. Le produit traité est purifié et récupéré en partie basse de la 20 colonne, tandis que la vapeur de transport sortant est condensée en un condensat fortement chargé en solvant. Classiquement, la consommation de vapeur de transport est de l'ordre de 10 à 20 % du débit du produit à traiter, ce qui implique un coût important de traitement. Le défaut de ces installations à colonne de distillation 25 est donc sa consommation excessive en énergie. Le but de la présente invention est de pallier l'inconvénient précité en proposant une installation de traitement dont le rendement énergétique est amélioré. D'autres buts et avantages apparaîtront dans la description qui 30 va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La présente invention concerne une installation de traitement de liquides, tels que notamment effluents, contenant des solvants dissous ou encore produits pétroliers, comprenant au moins une colonne de distillation, un dispositif de génération d'une vapeur de transport destinée à alimenter ladite colonne de distillation, et des moyens pour condenser en un condensat la vapeur de transport sortant de ladite colonne de distillation, et dans laquelle ladite colonne de distillation forme au moins une chambre de traitement verticale, ladite installation présentant : - des moyens d'introduction de la vapeur de transport, en partie basse de la colonne de distillation, - des moyens d'introduction d'un liquide à traiter, en hauteur, dans ladite colonne de distillation, - des moyens support de ruissellement, à l'intérieur de ladite au moins une chambre de traitement verticale pour ralentir la chute de liquide et augmenter la surface d'échange gaz/liquide dans ladite chambre, - des moyens pour récupérer le liquide traité ayant chuté en partie basse de la colonne de distillation. Selon l'invention, le rendement énergétique amélioré est obtenu par les caractéristiques suivantes, à savoir le fait que le dispositif de génération de ladite vapeur de transport présente des moyens pour récupérer la chaleur de la vapeur de transport sortant de ladite colonne de distillation afin de vaporiser un liquide à vaporiser, le dispositif comprenant : - un échangeur-évaporateur comprenant une entrée pour le liquide à vaporiser, une entrée pour un flux chaud constitué de ladite vapeur de transport sortant de la colonne de distillation et une sortie pour la vapeur engendrée destinée à alimenter ladite colonne de distillation, - des moyens compresseurs afin de compresser soit la vapeur engendrée par l'échangeur-évaporateur, en aval dudit échangeur-évaporateur, soit la vapeur de transport sortant de ladite colonne de distillation, en amont dudit échangeur-évaporateur. Selon des caractéristiques optionnelles, ladite installation peut présenter en tout ou partie les caractéristiques suivantes : - le liquide à vaporiser dans ledit échangeur-évaporateur est le liquide récupéré en partie basse de la colonne de distillation, - ledit échangeur-évaporateur constitue également, au moins 5 en partie, les moyens pour condenser les vapeurs de transport sortant de la colonne de distillation, - l'échangeur-évaporateur présente en outre, une sortie d'exhaure pour la vapeur de transport ayant apporté sa chaleur audit échangeur-évaporateur, et dans laquelle un dispositif, distinct dudit échangeur- 10 évaporateur, permet de condenser la vapeur issue de la sortie d'exhaure, - l'échangeur-évaporateur prend la forme de tubes d'évaporation sensiblement verticaux dans une chambre de chauffage et présente des moyens assurant l'introduction de la vapeur de transport récupérée et chauffant la paroi externe desdits tubes d'évaporation, ainsi que 15 des moyens pour introduire le liquide à vaporiser dans les tubes de vaporisation à leur partie supérieure, - la colonne de distillation consiste en une colonne d'épuisement formant une (première) chambre de traitement, suivie ou non d'une colonne d'enrichissement formant une deuxième chambre de traitement. 20 Le liquide à traiter est introduit à la partie supérieure de la colonne d'épuisement, les vapeurs de transport à la partie inférieure de la colonne d'épuisement. Dans le cas d'une colonne d'enrichissement, cette dernère présente : - des moyens d'introduction de la vapeur de transport sortant de la colonne d'épuisement à la partie basse de la colonne d'enrichissement, - des moyens d'introduction dudit condensat de la vapeur de transport à la partie supérieure de la colonne d'enrichissement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe et parmi lesquels : 25 30 - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de traitement de liquide conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation, la figure 2 est une vue schématique d'une installation de 5 traitement de liquide conforme à l'invention selon un second mode de réalisation. L'invention concerne une installation 1 de traitement de liquides, tels que notamment effluents, contenant des solvants dissous ou encore produits pétroliers. Cette installation comprend au moins une colonne 10 de distillation 2, un dispositif 3 de génération d'une vapeur de transport VT destinée à alimenter ladite colonne de distillation, et des moyens 4, 5 pour condenser en un condensat Cd la vapeur de transport sortant de la colonne de distillation. La colonne de distillation 2 forme au moins une chambre de 15 traitement verticale. Ladite installation 1 présente : - des moyens d'introduction 6 de la vapeur de transport, en partie basse de la colonne de distillation 2, - des moyens d'introduction 7 d'un liquide à traiter Lt, en hauteur, dans ladite colonne de distillation 2, 20 - des moyens 8 support de ruissellement, à l'intérieur de ladite au moins une chambre de traitement verticale pour ralentir la chute de liquide et augmenter la surface d'échange gaz/liquide dans ladite chambre, - des moyens 9 pour récupérer le liquide LI traité chuté en partie basse de la colonne de distillation. 25 Selon l'invention, le dispositif 3 de génération de ladite vapeur de transport présente des moyens pour récupérer la chaleur de la vapeur de transport VTs sortant de ladite colonne de distillation afin de vaporiser un liquide Lv. Ce dispositif 3 comprend : 30 - un échangeur-évaporateur 10 comprenant une entrée 11 pour le liquide à vaporiser Lv, une entrée 12 pour un flux chaud constitué de la vapeur de transport VTs sortant de la colonne de distillation et une sortie 13 pour la vapeur engendrée destinée à alimenter ladite colonne de distillation, - des moyens compresseurs 141 ;142 afin de compresser soit la vapeur engendrée par l'échangeur-évaporateur 10, en aval dudit échangeur-5 évaporateur, soit la vapeur de transport VTs sortant de la colonne de distillation, en amont dudit échangeur-évaporateur 10. Lesdits moyens 8 support de ruissellement peuvent être de manière connue en soi sous la forme de plateaux superposés ou encore sous la forme d'un garnissage de type paille métallique. 10 Nous décrivons par la suite les deux exemples de réalisation illustrés respectivement à la figure 1 et à la figure 2. Ces deux modes de réalisation se distinguent substantiellement par la position des moyens compresseurs dans l'installation. La colonne de distillation 2, illustrée à la figure 1, consiste en 15 une colonne d'épuisement 18 formant une première chambre de traitement suivie d'une colonne d'enrichissement 19 formant une deuxième chambre de traitement. Le liquide à traiter Lt est introduit par les moyens d'introduction 7, en hauteur, à la partie supérieure de la colonne d'épuisement 18 tandis que 20 les vapeurs de transport Vt sont introduites par les moyens d'introduction 6 à la partie inférieure de la colonne d'épuisement 18. La vapeur sortant de la colonne d'épuisement 18 est introduite à la partie inférieure de la colonne d'enrichissement 19 par des moyens d'introduction 20 tandis qu'une partie du condensat Cd produit par les moyens 25 4, 5 est introduite à la partie supérieure de la colonne d'enrichissement 19 par des moyens 21. Elle trouve une application particulière pour retirer de l'eau faiblement souillée des solvants, tels que l'ammoniaque. Cette colonne fonctionne de la manière suivante. 30 Le liquide à traiter, à savoir l'eau souillée, est introduite continûment par les moyens 7 à la partie supérieure de la colonne d'épuisement 18 et se répand sous l'effet de la gravité sur les moyens 8 support de ruissellement notamment garnissage de type paille métallique. La vapeur de transport Vt est introduite à la partie inférieure de la colonne d'épuisement 18. En remontant cette vapeur de transport Vt échange avec l'eau souillée et se charge en solvants. En partie haute de la colonne d'épuisement la concentration en solvants dans la vapeur de transport peut être d'environ, à titre d'exemple non limitatif, de 1%. En partie basse de la colonne d'épuisement on récupère dans les moyens 9 de l'eau purifiée qui ne contient des solvants qu'en quantité négligeable. La vapeur de transport en sortie de la colonne d'épuisement 18 est introduite à la partie basse de la colonne d'enrichissement 19. En partie haute de cette colonne d'enrichissement de l'eau fortement souillée en ammoniaque (environ 5%), obtenue par condensation des vapeurs de transport Vt est introduite continûment et se répand dans la colonne sous l'effet de la gravité sur les moyens support de ruissellement 8. La vapeur de transport remontant dans la colonne d'enrichissement 19 continue donc à se charger en solvants dissous pour atteindre, en partie haute de la colonne d'enrichissement 19, à titre d'exemple non limitatif, une concentration d'environ 10 %. Selon l'invention, cette installation de la figure 1 présente en outre un dispositif 3 de génération vapeur de transport présentant des moyens pour récupérer la chaleur de la vapeur de transport VTs sortant de ladite colonne de distillation 2, afin de vaporiser un liquide. Tel qu'illustré à la figure 1, ce dispositif comprend un échangeur-évaporateur 10 comprenant une entrée 11 pour le liquide à vaporiser LV, une entrée 12 pour un flux chaud constitué de la vapeur de transport VTs sortant de la colonne de distillation et une sortie 13 pour la vapeur engendrée par ledit échangeur-évaporateur 10 et destiné à alimenter ladite colonne de distillation. Ce dispositif 3 présente, en outre, des moyens compresseurs 141 pour compresser la vapeur engendrée par l'échangeur-évaporateur 10 en aval dudit échangeur-évaporateur. Dans l'exemple de la figure 1, le liquide à vaporiser Lv dans ledit échangeur-évaporateur 10 est le liquide L1 purifié récupéré en partie basse de la colonne de distillation 2 et qui est acheminé grâce à des moyens 91 jusqu'à l'entrée 11 dudit échangeur-évaporateur 10. Cet échangeur-évaporateur 10 présente une sortie d'exhaure 15 pour la vapeur de transport VTs ayant apporté sa chaleur audit échangeur-évaporateur 10 qui est ensuite acheminée jusqu'à un dispositif 5 de condensation, distinct dudit échangeur-évaportateur 10. Dans ce dispositif 5, les condensats enrichis en solvant sont en tout ou partie recyclés ou extraits, notamment en subissant une condensation fractionnée. Il est à noter que selon cet exemple une partie de la condensation des vapeurs de transport VTs s'effectue dans ledit échangeur- évaporateur 10 qui présente des moyens pour récupérer le condensat produit 15 dans ledit échangeur-évaporateur 10. Plus précisément, l'échangeur-évaporateur 10 prend la forme de tubes d'évaporation 16 sensiblement verticaux dans une chambre de chauffage 17. Il présente des moyens pour l'introduction de la vapeur de transport VTs dans la chambre 17 et chauffant la paroi externe desdits tubes 20 d'évaporation 16, des moyens pour introduire le liquide à vaporiser dans les tubes de vaporisation 16 à leur partie supérieure, et des moyens 22 pour récupérer le liquide Lv ayant traversé les tubes d'évaporation 16, sous la gravité, sans avoir été vaporisé. Cet échangeur-évaporateur 10 fonctionne de la manière 25 suivante. L'eau purifiée ayant chuté à la partie basse de la colonne de distillation 2 est récupérée et introduite par les moyens 91, 11 dans les tubes d'évaporation 16 à leur partie supérieure. Cette eau, sous l'action combinée de la capillarité et de la gravité ruisselle à l'intérieur des tubes d'évaporation, et est 30 vaporisée partiellement grâce à la chaleur transmise par la paroi des tubes 16. La vapeur produite remonte dans les tubes 16 et s'évacue par la sortie 13 tandis qu'une partie du liquide traverse les tubes 16 et s'évacue à leur partie inférieure pour être récupérée dans les moyens 22 ; c'est l'eau traitée purifiée. La vapeur propre générée par l'échangeur-évaporateur 10 est compressée par les moyens 141 pour être acheminée jusqu'aux dits moyens d'introduction 6 de la colonne de distillation. En partie basse de la chambre de chauffage, une sortie 23 peut être prévue pour évacuer le condensat de la vapeur de transport VTs. Tel qu'illustré selon l'exemple de la figure 1 ce condensat issu de l'échangeur-évaporateur 10 est acheminé conjointement ou non avec le condensat du dispositif 5 jusqu'aux moyens d'introduction 21 à la partie supérieure de la colonne d'enrichissement. L'exemple de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 par la position des moyens compresseurs qui sont situés, non plus entre la sortie 13 de l'échangeur-évaporateur 10 et les moyens d'introduction 6, mais entre la sortie 31 de la colonne d'enrichissement 19 et l'entrée 12 dudit échangeur-évaporateur. Les moyens compresseurs 142 ne compriment donc pas la vapeur de transport propre tel qu'illustré dans l'exemple de la figure 1, mais la vapeur de transport VTs chargée en solvants. Mise à part cette différence l'exemple de la figure 2 est sensiblement identique à l'exemple de la figure 1 et ne sera donc pas redéveloppé. II est à noter que dans les exemples décrits et illustrés aux figures 1 et 2, la colonne de distillation 2 consiste en une colonne d'épuisement 18 suivie d'une colonne d'enrichissement 19. Toutefois, la colonne d'enrichissement 19 n'est pas obligatoire et peut être absente de l'installation. De même dans les exemples décrits et illustrés aux figures 1 et 2, l'installation 1 présente un dispositif 5 de condensation, distinct dudit échangeur-évaporateur 10. Toutefois, ce dispositif 5 n'est pas obligatoire et peut être absent de l'installation. L'installation conforme à l'invention trouvera une application particulière notamment pour : 5 10 - le traitement de lisier d'animaux (qui contient outre la matière sèche, de l'eau et de l'ammoniaque), - le traitement de lixiviats de décharge (qui contient outre la matière sèche, de l'eau et de l'ammoniaque) ou encore, - le traitement de liquide pétrolier (qui contient différents solvants à différents points d'ébullition) dont le raffinage des essences. L'invention trouvera également une utilisation particulière couplée à un évaporateur afin de séparer l'eau du ou des autres solvants des condensats d'évaporation créés dans ledit évaporateur. D'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Installation (1) de traitement de liquides, tels que notamment effluents contenant des solvants dissous ou encore produits pétroliers, comprenant au moins une colonne de distillation (2), un dispositif (3) de génération d'une vapeur de transport (VT) destinée à alimenter ladite colonne de distillation, et des moyens (4, 5) pour condenser en un condensat (Cd) la vapeur de transport sortant de ladite colonne de distillation, et dans laquelle ladite colonne de distillation (2) forme au moins une chambre de traitement verticale, ladite installation présentant : - des moyens d'introduction (6) de ladite vapeur de transport, en partie basse de la colonne de distillation (2), - des moyens d'introduction (7) d'un liquide à traiter (Lt), en hauteur, dans ladite colonne de distillation (2), - des moyens (8) support de ruissellement, à l'intérieur de ladite au moins une chambre de traitement verticale, pour ralentir la chute de liquide et augmenter la surface d'échange gaz/liquide dans ladite chambre, - des moyens (9) pour récupérer le liquide (L1) traité ayant chuté en partie basse de ladite colonne de distillation, caractérisée en ce que ledit dispositif (3) de génération de ladite vapeur de transport présente des moyens pour récupérer la chaleur de la vapeur de transport (VTs) sortant de ladite colonne de distillation afin de vaporiser un liquide à vaporiser (Lv), ledit dispositif (3) comprenant : - un échangeur-évaporateur (10) comprenant une entrée (11) pour le liquide à vaporiser (Lv) , une entrée (12) pour un flux chaud constitué de ladite vapeur de transport (VTs) sortant de la colonne de distillation et une sortie (13) pour la vapeur engendrée destinée à alimenter ladite colonne de distillation, - des moyens compresseurs (141,142), pour compresser, soit la vapeur engendrée par l'échangeur-évaporateur (10), en aval dudit échangeur- évaporateur, soit la vapeur de transport sortant (VTs) de ladite colonne de distillation, en amont dudit échangeur-évaporateur (10). 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle le liquide à vaporiser (Lv) dans ledit échangeur-évaporateur (10) est le liquide (L1) récupéré en partie basse de la colonne de distillation (2). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit 5 échangeur-évaporateur (10) constitue également, au moins en partie, lesdits moyens (4) pour condenser les vapeurs de transport sortant de ladite colonne de distillation. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'échangeur-évaporateur présente, en outre, une sortie d'exhaure (15) 10 pour la vapeur de transport (VTs) ayant apporté sa chaleur audit échangeur-évaporateur (10), et dans laquelle un dispositif (5) de condensation, distinct dudit échangeur-évaporateur (10), permet de condenser la vapeur issue de ladite sortie d'exhaure (15). 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, dans 15 laquelle l'échangeur-évaporateur (10) prend la forme de tubes d'évaporation (16) sensiblement verticaux dans une chambre de chauffage (17), et présente des moyens assurant l'introduction de la vapeur de transport (VTs) récupérée dans la chambre (17) et chauffant la paroi externe desdits tubes d'évaporation (16), des moyens pour introduire le liquide à vaporiser dans les tubes de 20 vaporisation (16) à leur partie supérieure, ainsi que des moyens (22) pour récupérer le liquide ayant traversé les tubes d'évaporation (16). 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle ladite colonne de distillation consiste en une colonne d'épuisement (18) formant une chambre de traitement, et dans laquelle le liquide à traiter (Lt) 25 est introduit à la partie supérieure de la colonne d'épuisement (18), les vapeurs de transport (VT) à la partie inférieure de ladite colonne d'épuisement (18). 7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle la colonne de distillation présente, outre la colonne d'épuisement (18) formant une première chambre de traitement, une colonne d'enrichissement (19) 30 suivant la colonne d'épuisement (18) formant une deuxième chambre de traitement, ladite colonne d'enrichissement (19) présentant :- des moyens (20) d'introduction de vapeur de transport sortant de la colonne d'épuisement (18) à la partie basse de la colonne d'enrichissement (19), - des moyens (21) d'introduction d'une partie du condensat (Cd) de la vapeur de transport (VTs) à la partie supérieure de la colonne d'enrichissement. 8. Utilisation de l'installation selon l'une des revendications 1 à 7 pour le traitement d'effluents contenant des solvants dissous tels que l'ammoniac. 9. Utilisation de l'installation selon l'une des revendications 1 à 7, dans le traitement de liquide pétrolier. 10. Utilisation d'une installation selon l'une des revendications 1 à 7 couplée à un évaporateur afin de séparer l'eau du ou des autre(s) solvant(s) des condensats d'évaporation créés dans ledit évaporateur.