Chapitre III Procédés de Distillation
Chapitre III Procédés de Distillation
Chapitre III Procédés de Distillation
Betatache
et saumâtres ENSH
Introduction
Les principaux procédés de distillation sont :
Les procédés de distillation les plus commercialisés sont:
- Distillation à simples ou multiples effets (MED)
- Distillation par détentes successives (MSF)
- Distillation par compression de vapeur (VC)
I. Distillation à faisceaux noyés
I.1. Distillation à simple effet :
Ce procédé est mis en œuvre depuis longtemps sur les navires, où les
moteurs diesel émettent une quantité significative de chaleur récupérable. Son
principe est simple : il reproduit le cycle naturel de l’eau.
Son principe est le suivant : une enceinte étanche, contenant dans sa partie
basse de l’eau de mer à distiller. Un serpentin de réchauffage, alimenté en fluide
chauffant traverse cette eau de mer et en provoque l’ébullition. La partie haute de
l’enceinte est traversée par un serpentin de refroidissement parcouru par de l’eau de
mer froide, sur lequel se condense la vapeur formée. L’eau distillée qui s’en écoule est
recueillie dans des goulottes.
1
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
𝑄 𝐾. 𝑃. 𝐶𝑝 . ∆𝑇 + 𝐿. 𝑃
𝑌= = = 𝐾𝐶𝑝 . ∆𝑇 + 𝐿
𝑃 𝑃
Le bilan thermique est d’autant meilleur que le nombre d’effets est plus grand,
mais c’est au prix d’une augmentation du coût de premier investissement. Pour fixer
le nombre d’effets, on tient compte de la différence globale de température disponible
3
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
Le nombre d’effet dépend aussi du prix du combustible utilisé. S’il est cher, il y a intérêt
à multiplier celui-ci.
Si n est le nombre d’effets, on disposera d’un ΔT1 = 30/n °C par effet. Si on double le
nombre d’effets : ΔT2 = ΔT1/2.
K : coefficient de transfert,
S : surfaces de transfert,
Pour les maintenir au même niveau, la surface des échangeurs qui correspond à ΔT2
doit être le double de celle correspondant à ΔT1.
a- Échangeur immergé
4
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
Dans cette configuration, l’eau de mer coule à l’intérieur des tubes tandis que
la vapeur est admise à l’extérieur. L’eau de mer est récupérée à la base du faisceau
de tubes, puis transférée par pompe à la partie supérieure du faisceau de la cellule
suivante. Cette méthode a l’inconvénient financier d’imposer un pompage à l’aplomb
de chaque cellule et d’augmenter la consommation d’énergie électrique.
Par ailleurs, cette méthode produit une vaporisation douce : les entraînements
de sels sont moins importants que dans le procédé par détente. On peut même obtenir
une eau condensée très pure (jusqu’à 1 mg/L de sels) à l’aide de dispositifs spéciaux
dans la zone de vaporisation.
5
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
Ce procédé dit Flash consiste à maintenir l'eau sous pression pendant toute la
durée du chauffage, lorsqu'elle atteint une température de l'ordre de 120°C, elle est
introduite dans une enceinte (ou étage) où règne une pression réduite. Il en résulte
une vaporisation instantanée par détente appelée Flash. Une fraction de l'eau
s'évapore (fig.4) puis va se condenser sur les tubes condenseurs placés en haut de
l'enceinte, et l'eau liquide est recueillie dans des réceptacles en dessous des tubes.
C'est l'eau de mer chaude qui se refroidit pour fournir la chaleur de vaporisation,
l'ébullition s'arrête quand l'eau de mer a atteint la température d'ébullition
correspondant à la pression régnant dans l'étage considéré. Le phénomène de flash
est reproduit ensuite dans un deuxième étage où règne une pression encore plus
faible. La vaporisation de l'eau est ainsi réalisée par détentes successives dans une
série d'étages où règnent des pressions de plus en plus réduites. On peut trouver
jusqu'à 40 étages successifs dans une unité MSF industrielle.
Pour chauffer l'eau de mer jusqu'à 120°C, l'eau de mer circule d'abord dans les
tubes des condenseurs des différents étages en commençant d'abord par le dernier
étage où la température est la plus faible, elle est alors préchauffée en récupérant la
chaleur de condensation de la vapeur d'eau. Elle est finalement portée à 120 °C grâce
à de la vapeur à une température supérieure à 120°C produite par une chaudière ou
provenant d'une centrale de production d'électricité.
6
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
Le rendement en eau douce à partir de l'eau de mer salée initiale est d'environ
70 %. Ces Installations peuvent produire jusqu'à 600 000 mètres cubes d'eau par
jour.
7
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
Supposons que c’est au point A (pression 0,7 bar, température 90°C) sur le diagramme
de Mollier. (Fig6). La vapeur produite est aspirée par le compresseur qui élève sa
température à 138°C et sa pression à 1 bar absolu (point B). Cette vapeur est ensuite
envoyée dans le faisceau tubulaire en bas de l’enceinte où elle se refroidit à pression
constante (point C), puis se condense en cédant sa chaleur à l’eau de mer, ce qui
produit son ébullition.
8
Dessalement des eaux usées Chapitre III : Procédés de distillation Dr H. Betatache
et saumâtres ENSH
inférieure à 10 mg/L, qui peut servir d’appoint à une chaudière basse pression sans
déminéralisation complémentaire.
V. Contraintes de la distillation