Brevet FR3148381A1 — publié le 20241108

Le système de distillation a recirculation d’air de la présente invention concerne un système totalement alimenté par l’énergie solaire renouvelable, il comprend un circuit de chauffage (1,2,3,4,5,6) qui chauffe le mélange liquide dans le bassin du bloc d’évaporation (7), ainsi qu’il alimente un système de réchauffage et de recirculation d’air (8,9,10,11) qui favorise l’évaporation a l’intérieure du bloc de condensation (12,13,14,15,18) équipé d’un système de refroidissement a évaporation adiabatique, et un circuit électrique de commande et de contrôle (16,17). Système de Distillation a Recirculation d’Air, Solaire, Modulaire et Intelligent. Le présent procédé de distillation a recirculation d’air, solaire, modulaire et intelligent, prend ‘’SDRA-SMI’’ comme acronyme dans cette description, en effet la distillation permet de séparer une substance spécifique ayant une certaine température d’évaporation d’un mélange liquide, essentiellement en transformant cette substance de liquide en vapeur, et la condenser de nouveau sous sa forme liquide et recueillir le distillat. La plupart des unités de distillation d’aujourd’hui brulent du combustible à base de fossile soit solide, liquide ou gazeux, pour fournir l’énergie thermique requise pour le procès, en plus ces unités augmentent la température du mélange liquide au-dessus de celle nécessaire à la distillation du produit spécifique, en perdant ainsi de l'énergie en vain. Suite au diligence des préoccupations énergétiques actuelles concernant le coût, la pollution et les émissions de CO2 qui sont devenues un grave problème en ce moment-là, pour toutes ces raisons, le système SDRA-SMI lié au domaine technique du procédé de distillation a l’énergie renouvelable solaire, convenant à la distillation ciblée en précisant la température de l'appareil avec celle qui convient à l'évaporation de la substance en recherche, produisant des distillats précis comme le méthanol (64.7 °C), l’éthanol (78.4 °C), les huiles, les arômes, les saveurs etc., dans n’importe quel type de mélange liquide, tel que (fruits fermentés, légumes fermentés, pétales de fleurs, bois aromatique, etc.). L’appareil SDRA-SMI est également une solution innovante dans les zones isolées et désertiques, afin de produire de l’eau potable en ajoutant les minéraux nécessaires à l’eau distillée principalement produite à partir de toute eau non potable (saumâtre, boueuse, saline, étang, rivière etc.). Le dispositif dépend principalement de 2 types d’énergies solaires disponibles, le réseau de capteurs solaires et le panneau photovoltaïque . L'appareil SDRA-SMI utilise un programme intelligent qui collecte des données (température, pression, humidité) à partir de différents capteurs à des endroits spécifiques de l’appareil pour le faire fonctionner de la manière la plus efficace en utilisant l'énergie solaire disponible. Le système conçu est modulaire chaque unité est totalement indépendante et dispose d’une autonomie totale pour fonctionner ou s’arrêter sans interrompre l’ensemble de production de l’industrie, permettant ainsi l’installation de plusieurs unités selon la demande. Par conséquent, le modèle d’unité ''SDRA-SMI’ ‘comprend : Circuit de chauffage et : La chaleur est l’une des facteurs essentiels pour une évaporation efficace de nombreuses substances, pour cela un réseau de capteurs solaires (1) inclinés similaire au collecteur caloducs tubes sous vide, convertit le rayonnement solaire en chaleur thermique à l’intérieur d’un collecteur de chauffage (2) fournissant la chaleur appropriée pour créer un circuit fermé de chauffage, composé de fluide caloporteur, Circulateur de chauffage (3), convecteur de chauffage d’air (4), échangeur de chaleur immergé (5), soupape de sécurité et vase d’expansion (6), tuyaux, raccords et accessoires sont nécessaires pour le bon fonctionnement du circuit. Bloc d’évaporation : Le bloc d’évaporation (7) comprend un bassin d’évaporation a isolation thermique qui contient le mélange liquide, il est équipé de tuyaux d’entrée, de sortie et de drainage, dans certaines applications le mélange liquide doit être régénéré perpétuellement en fonction de sa concentration, le mélange liquide pourrait être assuré par un tuyau principal alimentant plusieurs unités SDRA-SMI, cela s’applique également à la ligne de collecte du distillat. La température du mélange liquide est atteinte par l’énergie thermique solaire fournie par le circuit de chauffage à travers un échangeur de chaleur immergé (5) dans le bassin, de plus cette température est contrôlée par une vanne à 3 voies reliée à une sonde de température submergée à l’intérieur du mélange liquide. Le bloc d’évaporation comprend également un système de réchauffage et de recirculation de l’air, qui sera décrit ci-dessous séparément due à son rôle dynamique dans notre système de distillation. Selon la fonction et l’application le matériau de fabrication du bloc d’évaporation peut être du cuivre, de l’acier revêtu, de l’acier inoxydable ou tout matériau résistant aux hautes températures et l’agressivité du mélange liquide. Système de réchauffage et de recirculation de l’air et : Le système de réchauffage et de recirculation de l’air est l’acteur le plus énergétique dans le cycle d’évaporation et de condensation de l’appareil SDRA-SMI, la capacité de l’air à transporter de la vapeur est plus élevée lorsque nous augmentons sa température, cela ainsi nous permettra de contrôler la productivité et la pureté du distillat. Le ventilateur (10) a variateur de vitesse aspire l’air provenant des points bas du bloc de condensation, le souffle pour le réchauffer à travers un convecteur de chauffage d’air (4) et contrôle sa température à l’aide d’une vanne à 3 voies commandé par une sonde de température installée à la sortie de l’air du convecteur. L’air chaud et sec est maintenant diffusé à l’intérieur du bassin de l’évaporateur par des diffuseurs d’air rotatifs (8) et des flotteurs hydrophobes (9), qui permet à l’air de quitter le mélange liquide complètement saturé de vapeur et se déplace certainement du bassin d'évaporation au bloc de condensation emmené par la différence de pression crée surtout par le phénomène de condensation et la recirculation forcée de l’air déjà crée par le ventilateur (10), l’air recyclé complète ainsi un cycle entier de réchauffage, de saturation, de refroidissement et de condensation. L’économiseur d’air frais (11) est une vanne d’air à 3 voies permettant de mélanger ou de remplacer jusqu’à 100% l’air recyclé avec de l’air frais pour améliorer ses paramètres dans le cas où les paramètres de l’air ambiants de l’extérieur sont plus favorables que l’air refroidi sortant du bloc de condensation, une soupape de décharge d’air (19) s’ouvre et se ferme pour maintenir la basse pression à l’intérieur de l’appareil. Bloc de condensation : Le bloc de condensation (12) comprend à son entrée une trappe de déflecteurs (18) pour isoler les solides lourds en suspension, et les décharger sous forme d’impureté sur un bac intermédiaire (20), cette trappe est nécessaire lorsque le débit d’air de recirculation est élevé, cela est souvent pour améliorer la productivité de l'appareil, ce qui sollicite le risque de matière en suspension dans l’air. Le bloc de condensation est conçu pour effectuer efficacement sa fonction, il intègre de nombreux gaines de ventilation verticales, qui sont ouvertes du haut et du bas, ces gaines sont équipées a l’extérieure de pulvérisateurs d’eau (13), d’une pompe d’eau (15) et d’un ventilateur axial (14) sur le toit, permettant au refroidissement par évaporation adiabatique de se produire et d’extraire la chaleur du bloc de condensation à travers des ailettes soudées des deux côtés du bloc de condensation. La source de l’eau consommée dans le refroidissement par évaporation adiabatique pourrait être n’importe quel type d’eau (saline, saumâtre, brute, eau de rivière, etc.). Un flux d’air créé par l’effet thermosiphon généré par le gradient de températures entre le haut et le bas des gaines de ventilation du condenseur aidera le ventilateur axial sur le toit, fournissant le flux nécessaire sans aucune consommation d'énergie, en effet lorsque la température de l’air ambiant est basse le flux d’air est capable de refroidir le bloc de condensation effectivement sans la pulvérisation d’eau. Le matériau de fabrication du bloc de condensation pourrait être similaire au bloc d’évaporation à revêtir de l’intérieur par un matériau hydrophobe tel que la céramique pour catalyser la condensation et de l’extérieur avec un revêtement hydrophile pour favoriser l’échange de chaleur avec l’environnement. Panneau électrique et de contrôle : Le panneau photovoltaïque (16) est installé près du capteur solaire (1), il produit un courant électrique continu qui sera converti en courant alternatif grâce à un convertisseur adéquat pour alimenter le panneau électrique (17) qui contrôle et alimente tous les composants électriques de l’unité SDRA-SMI. Le contrôle des températures est essentiel pour une distillation efficace, en particulier lorsque nous ciblons une substance spécifique, ayant une température d’évaporation bien déterminer à la pression atmosphérique, c’est bien nécessaire de maintenir le mélange liquide et l’air recyclé a une température constante plus élevé que la température d’évaporation du distillat. La température du mélange liquide est surveillée par un capteur de température immergé et elle est contrôlée par une vanne à 3 voies installée sur l’échangeur de chaleur immergé (5). La température de l’air réchauffé et recyclé entrant dans le mélange liquide est également surveillée et contrôlée à l’aide d’une vanne à 3 voies installée sur les raccords du convecteur de chauffage de l’air (4). La température et l’humidité du bloc de condensation (12) sont surveillées par un capteur intégré pour activer le système de refroidissement par évaporation adiabatique en commandant le ventilateur axial de toit (14) et la pompe d’eau (15) de refroidissement par pulvérisation. Le collecteur chauffant (2) est équipé d’une sonde de température pour faire fonctionner le circulateur de chauffage (3) et démarrer le circuit de chauffage. : Système de distillation caractérisé en ce qu’il comprend un circuit de chauffage (1,2,3,4,5,6), un bloc d’évaporation (7), un système de réchauffage et de recirculation d’air (8,9,10,11), un bloc de condensation (12,13,14,15,18) équipé d’un système de refroidissement a évaporation adiabatique et un système de commande et de contrôle électrique (17). : Système de distillation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de chauffage comprend un réseau de capteurs solaires (1), un collecteur de chauffage (2) qui chauffe le fluide caloporteur et le circule par un circulateur de chauffage (3) pour délivrer la chaleur au convecteur de chauffage d’air (4) ainsi qu’au échangeur de chaleur immergé (5) qui contrôle à l’aide d’une vanne a 3 voie la température du mélange liquide dans le bassin du bloc d’évaporation (7). : Système de distillation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de réchauffage et de recirculation de l’air comprend un ventilateur (10) qui aspire l’air du bloc de condensation, le chauffe à l’aide d’un convecteur de chauffage d’air (4), contrôle sa température à l’aide d’une vanne a 3 voie et le souffle dans le bloc d’évaporation (7) à travers de diffuseurs d’air rotatifs (8) et de flotteurs hydrophobes (9). : Système de distillation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc de condensation (12) est équipé a l’intérieure par une trappe de déflecteurs (18) pour isoler les impuretés, et de l’extérieur par des pulvérisateurs d’eau (13), d’une pompe d’eau (15) et d’un ventilateur axial (14) pour compléter le refroidissement par évaporation adiabatique. : Système de distillation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de réchauffage et de recirculation d’air est équipé d’un économiseur d’air frais (11). : Système de distillation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système électrique est équipé d’un panneau photovoltaïque (16) et d’un panneau électrique (17) de commande et d’alimentation électrique des différents components de l’unité de distillation.