PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE DISTILLATION POUR NOTAMMENT LE DESSALEMENT DE L'EAU DE MER OU POUR LA CONCENTRATION DE LIQUIDES ALIMENTAIRES.DISTILLATION METHOD AND DEVICE FOR PARTICULARLY DESALINATION OF SEA WATER OR FOR THE CONCENTRATION OF FOOD LIQUIDS.
La présente invention concerne un dispositif améliorant la distillation de liquides, tout particulièrement pour le dessalement de l'eau de mer et de la concentration de liquides alimentaires comme les jus de fruits. Les principaux inconvénients des systèmes de distillation en vigueur actuellement tels que les procédés MSF, MED et TVC sont :The present invention relates to a device improving the distillation of liquids, especially for the desalination of seawater and the concentration of edible liquids such as fruit juices. The main drawbacks of the distillation systems currently in force such as the MSF, MED and TVC processes are:
L'obligation d'utiliser pour cause de corrosion et d'entartrage des échangeurs thermiques réalisés en matériaux ou 0 alliages dits nobles et donc chers.The obligation to use, due to corrosion and scaling, heat exchangers made of so-called noble and therefore expensive materials or 0 alloys.
L'obligation de traiter cet entartrage par l'injection permanente d'inhibiteurs de tartre grevant le coût du traitement, provoquant une pollution dans le rejet des distillats et risquant de diminuer la qualité alimentaire du produit distillé.The obligation to treat this scaling by the permanent injection of tartar inhibitors encumbering the cost of the treatment, causing pollution in the rejection of distillates and risking reducing the food quality of the distilled product.
L'obligation de limiter la température de distillation à un maximum d'environ 105°C pour le dessalement de l'eau de mer Ce qui entraîne l'impossibilité d'améliorer le rendement énergétique dans des systèmes comportant plusieurs étages de distillation.The obligation to limit the distillation temperature to a maximum of around 105 ° C for the desalination of seawater. This leads to the impossibility of improving the energy efficiency in systems comprising several stages of distillation.
Le dispositif de distillation selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte une enceinte constituant le réchauffeur du liquide à distiller, ce réchauffeur est alimenté par de la vapeur d'eau transmettant sa chaleur directement au liquide à distiller qui s'écoule verticalement le long de plusieurs feuilles minces en matériau métallique ou plastique, le rôle de ces feuilles est de guider et ralentir l'écoulement du liquide à distiller ainsi que permettre de grandes surfaces au contact de la vapeur. II comporte de deux à plusieurs étages dans lesquels s'effectue la distillation avec récupération de la chaleur de condensation qui est transmise au liquide à distiller remontant les étages jusqu'au réchauffeur.The distillation device according to the invention overcomes these drawbacks. It has an enclosure constituting the heater of the liquid to be distilled, this heater is supplied by water vapor transmitting its heat directly to the liquid to be distilled which flows vertically along several thin sheets of metallic or plastic material, the role of these sheets is to guide and slow down the flow of the liquid to be distilled as well as allowing large areas in contact with the vapor. It comprises from two to several stages in which the distillation is carried out with recovery of the heat of condensation which is transmitted to the liquid to be distilled going up the stages to the heater.
Un étage de distillation comporte une chambre de distillation
dans laquelle s'effectue 1 'evaporation et la condensation et une chambre dans laquelle s'effectue l'échange de chaleur entre le condensé et le liquide à distiller.A distillation stage includes a distillation chamber in which evaporation and condensation takes place and a chamber in which heat exchange takes place between the condensate and the liquid to be distilled.
La chambre de distillation est une enceinte mise en dépression et contenant deux rangées de feuilles verticales. Sur l'une des rangées s'écoule et s'évapore le liquide à distiller provenant du réchauffeur s'il s'agit du premier étage ou de l'étage précédent.The distillation chamber is an enclosure placed under vacuum and containing two rows of vertical sheets. On one of the rows flows and evaporates the liquid to be distilled from the heater if it is the first stage or the previous stage.
Sur l'autre rangées de feuilles s'écoule de l'eau pure sur laquelle se condense directement l'eau d' evaporation. Une paroi étanche au fond de l'enceinte sépare le liquide à distiller et l'eau condensée.On the other rows of leaves flows pure water on which the evaporation water condenses directly. A sealed wall at the bottom of the enclosure separates the liquid to be distilled and the condensed water.
Cette eau pure à laquelle s'ajoute le condensé passe dans la chambre d'échange thermique en circulant dans une tubulure ailettée sur laquelle un flux d'air forcé échange la chaleur avec le liquide à distiller remontant les étages et s 'écoulant sur plusieurs feuilles verticales.This pure water to which is added the condensate passes into the heat exchange chamber by circulating in a finned tube on which a forced air flow exchanges heat with the liquid to be distilled going up the stages and s' flowing on several sheets vertical.
Cette eau pure retourne par circulation permanente dans la chambre de distillation et l'excédent est récupérée pour utilisation en traversant les autres chambres en aval. De par ces caractéristiques, le système de distillation ne peut subir ni corrosion ni entartrage dans l'échange thermique.This pure water returns by permanent circulation in the distillation chamber and the excess is recovered for use by crossing the other chambers downstream. Due to these characteristics, the distillation system cannot undergo any corrosion or scaling in the heat exchange.
Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le réchauffeur en coupe de face. La figure 2 représente le réchauffeur en coupe de côté. En référence à ces dessins, le liquide à distiller entre par (101) et est distribué (102) sur une série de plaques (103) et (203) sur lesquelles il s'écoule sur les deux faces. Le liquide chauffé est recueilli au fond du réchauffeur et passe par (104) pour entrer dans la chambre de distillation. Une soupape (105) limite la pression dans le réchauffeur et une fuite calibrée (106) ou réglée par un robinet permet un échappement de vapeur avec faible débit, permettant l'évacuation d'air et des incondensables dissous dans le liquide à distiller et libérés dans le réchauffeur.
L'échappement par la soupape et par la fuite calibrée est dirigé vers la chambre de distillation (108) .The accompanying drawings illustrate the invention: Figure 1 shows the heater in front section. Figure 2 shows the heater in side section. With reference to these drawings, the liquid to be distilled enters through (101) and is distributed (102) on a series of plates (103) and (203) on which it flows on both sides. The heated liquid is collected at the bottom of the heater and passes through (104) to enter the distillation chamber. A valve (105) limits the pressure in the heater and a calibrated leak (106) or regulated by a tap allows a steam exhaust with low flow rate, allowing the evacuation of air and non-condensables dissolved in the liquid to be distilled and released in the heater. The exhaust through the valve and through the calibrated leak is directed to the distillation chamber (108).
Ce dispositif permet d'obtenir de grandes surfaces de liquide à chauffer et permet d'appliquer des températures élevées sans l'inconvénient de l'entartrage, ce qui est particulièrement intéressant dans le dessalement de l'eau de mer.This device makes it possible to obtain large areas of liquid to be heated and makes it possible to apply high temperatures without the drawback of scaling, which is particularly advantageous in the desalination of sea water.
Le réchauffeur peut avoir une forme parallèlipédique pour une utilisation à des pressions proches de la pression atmosphérique ou cylindrique à des pressions plus élevées. Les plaques ou feuilles (103) et (203) ont pour rôle de guider et ralentir l'écoulement vertical du liquide à réchauffer avant distillation.The heater can have a parallelepedic shape for use at pressures close to atmospheric pressure or cylindrical at higher pressures. The role of the plates or sheets (103) and (203) is to guide and slow down the vertical flow of the liquid to be heated before distillation.
Elles peuvent avoir toutes formes géométriques et fait de tout matériau résistant et faiblement déformable à la température appliquée, feuilles ou tissus de verre, de plastique, métalliques, voire de textile pour les températures modérées.They can have any geometric shape and made of any material that is resistant and slightly deformable at the applied temperature, sheets or fabrics of glass, plastic, metal, or even textiles for moderate temperatures.
La figure 3 représente 2 étages de distillation d'un ensemble pouvant en comporter plusieurs dizaines.FIG. 3 represents 2 stages of distillation of an assembly which may include several tens.
Le liquide à distiller préalablement chauffé dans le réchauffeur pénètre par (307) dans l'espace évaporateur de la chambre de distillation (301) en s 'écoulant sur de multiples feuilles (303) similaires à celles du réchauffeur. Le liquide non évaporé passe à la chambre de distillation suivante par (308) .The liquid to be distilled previously heated in the heater enters (307) into the evaporator space of the distillation chamber (301) by flowing over multiple sheets (303) similar to those of the heater. The non-evaporated liquid passes to the next distillation chamber by (308).
La chambre de distillation est mise en dépression (vide) . De l'eau douce s'écoule de la même façon sur de multiples feuillesThe distillation chamber is placed under vacuum (empty). Fresh water flows similarly over multiple leaves
(304) constituant le condenseur.(304) constituting the condenser.
Une paroi (305) sépare le liquide à distiller et l'eau condensée. l'excédent d'eau, produit par condensation passe par (311) dans le compartiment eau douce de l'étage suivant. Cette eau douce circule en permanence dans une tubulure ailettéeA wall (305) separates the liquid to be distilled and the condensed water. the excess water produced by condensation passes through (311) into the fresh water compartment of the next floor. This fresh water is constantly circulating in finned tubing
(313) dans un échangeur (302) séparé de la chambre de distillation.(313) in an exchanger (302) separate from the distillation chamber.
Une pompe (Pi) assure cette circulation, l'eau douce entrant parA pump (Pi) ensures this circulation, the fresh water entering through
(309) et sortant en (310) dans la chambre de distillation.(309) and leaving at (310) in the distillation chamber.
Il y échange thermique entre le liquide à distiller remontant les étages (314) par l'intermédiaire d'un flux d'air forcé réalisé par un ventilateur centrifuge (312) .
Le liquide à distiller venant de l'étage plus bas (314) s 'écoule dans l' échangeur (302) sur des feuilles (306) ayant les mêmes caractéristiques que celles du réchauffeur ou de la chambre de distillation. Une pompe (P2) envoie le liquide à distiller à l'étage plus haut (315) pour récupérer encore de la chaleur.There is heat exchange between the liquid to be distilled up the stages (314) via a forced air flow produced by a centrifugal fan (312). The liquid to be distilled coming from the lower stage (314) flows in the exchanger (302) on sheets (306) having the same characteristics as those of the heater or the distillation chamber. A pump (P2) sends the liquid to be distilled to the higher stage (315) to further recover heat.
La figure 4 représente une vue perspective partielle de la chambre de distillation.Figure 4 shows a partial perspective view of the distillation chamber.
L' évaporateur (401) est constitué de multiples feuilles, ainsi que le condenseur (402). La paroi (403) sépare les deux liquides. La figure 5 représente une vue en coupe de 1 'évaporateur dans la chambre de distillation, le condenseur ayant les mêmes caractéristiques. Le liquide à distiller entre par la tubulure (501), se déverse sur le distributeur (502) pouvant être un récipient comportant des ouvertures longitudinales par lequel le liquide passe pour s'écouler sur les feuilles (503).The evaporator (401) consists of multiple sheets, as well as the condenser (402). The wall (403) separates the two liquids. Figure 5 shows a sectional view of one evaporator in the distillation chamber, the condenser having the same characteristics. The liquid to be distilled enters through the tubing (501), pours onto the distributor (502) which can be a container having longitudinal openings through which the liquid passes to flow on the sheets (503).
La paroi (504) sépare les deux liquides, la soupape (505) limite la pression dans la chambre. Le liquide à distiller passe à la chambre suivante par (506) .The wall (504) separates the two liquids, the valve (505) limits the pressure in the chamber. The liquid to be distilled goes to the next chamber through (506).
La figure 6 représente l' échangeur, le liquide à distiller entre en (601) s'écoule le long des feuilles (602) et sort enFIG. 6 represents the exchanger, the liquid to be distilled enters at (601) flows along the sheets (602) and leaves at
(603). L'échangeur (606) est une tubulure ailettée dans laquelle ne circule que de l'eau douce provenant du condenseur de la chambre de distillation.(603). The exchanger (606) is a finned tube in which only fresh water flows from the condenser of the distillation chamber.
Le ventilateur (605) assure la circulation d'air permettant l'échange thermique.The fan (605) provides air circulation for heat exchange.
Une gaine (604) canalise le flux d'air.A sheath (604) channels the air flow.
Cet échangeur est maintenu à la pression atmosphérique ou très proche.This exchanger is maintained at atmospheric pressure or very close to it.
La figure 7 représente une coupe de l'échangeur.
Figure 7 shows a section of the exchanger.