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SOC. ING. G. MASCARINI, résidant à MILAN ( Italie ).
INSTALLATION DE DISTILLATION A THERMOCOMPRESSION POUR SOLUTIONS MEME
CHARGEES ET MOUSSEUSES.
Dans les installations ordinaires de distillation à thermocompres- sion, où l'évaporateur est placé au-dessus d'un échangeur de chaleur fonction- nant également comme condenseur de la vapeur distillée et comprimée, on enre- gistre généralement un dépôt salin continu sur les surfaces actives des ap- pareils, dépôt qui diminue progressivement leur capacité d'échange thermique jusqu'à l'annuler complètement, ou presque,
L'inconvénient est particulièrement grave lorsque, dans le cycle à thermocompression, l'échange thermique est réalisé par des différences lé- gères de température ou encore lorsque les solutions à distiller ou à con- centrer sont très chargées en sels ou simplement visqueuses.
Pour réduire au maximum la formation de tels dépôts, on a souvent recours au traitement préliminaire des solutions à distiller ou à concentrer en utilisant des procédés connus, soit d'échange de bases, par exemple chaux et soude, soit électroniques et similaires.
Mais, à part le fait qu'un traitement préliminaire de cette nature n'est pas applicable à tous les liquides à distiller, il convient d'observer que les sels sont toujours présents dans les solutions traitées, ce qui fait qu'après le traitement, surtout avec le procédé d'échange de bases, elles deviennent très mousseuses.
Dans toutes les installations ordinaires, il est donc nécessaire de procéder, à brefs intervalles, au nettoyage des appareils par des procédés mécaniques ou chimiques, toujours coûteux, délicats et préjudiciables à la durée même des appareils nettoyés.
Le problème de garder les appareils exempts de dépôts ou d'incrus-
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tations est parfaitement résolu dans l'installation de distillation à ther- mocompression qui fait l'objet de la présente invention.
Cette installation est caractérisée par le fait que l'évaporateur est situé en position surélevée par rapport au condenseur de telle manière que la surface d'évaporation soit donnée par la somme des sections du conden- seur et de l'évaporateur, dont le fond est relié par une conduite appropriée au collecteur inférieur du condenseur.
De cette façon la grande surface d'évaporation, outre qu'elle augmente sensiblement la production de l'installation dans l'unité de temps offre l'avantage considérable d'assurer une circulation très rapide du liqui- de à distiller ou à concentrer, circulation qui évite l'entartrage des sur- faces d'échange tout en améliorant les conditions d'échange thermique en proportion de la vitesse des fluides.
Enfin, dans le fond de l'évaporateur, il se produit un mouvement tourbillonnant qui aspire la mousse éventuelle de la surface.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le récupérateur des calories du distillé et du concentré, dont est munie l'installation, com- porte deux faisceaux tubulaires distincts aptes à la circulation en contre- courant du concentré d'une part et du liquide allant à l'évaporateur d'autre part, en réservant l'espace compris entre les tubes des deux faisceaux à la circulation du distillé lequel sert de support de transmission de la chaleur entre les deux liquides circulant dans les deux faisceaux tubulaires.
Cette disposition offre l'avantage de faire circuler les liquides denses ou entartrants à l'intérieur des tubes et comme ceux-ci sont facile- ment accessibles l'inconvénient de l'entartrage est très réduit. A l'exté- rieur des tubes,au contraire, il ne peut y avoir de dépôt quelconque puis- que le liquide distillé n'en forme aucun.
De cette manière, l'installation réalisée. d'après l'invention répond parfaitement à son but qui est d'éviter pendant très longtemps toute manutention onéreuse, même dans le cas où les solutions à traiter s'avèrent denses et mousseuses.
En particulier, elle se prête parfaitement à la distillation de l'eau de mer, surtout si elle est complétée par une installation auxiliaire destinée à salinifier et aérer l'eau distillée pour la rendre potable.
Dans le dessin annexé, se trouve précisément reproduit, à titre d'exemple, le schéma d'une installation suivant l'invention pour la distil- lation d'eau de mer,complétée par l'appareillage de salinification et d'aé- ration de l'eau distillée obtenue.
Dans l'installation illustrée, l'ensemble des appareils et machi- nes aptes au cycle de distillation par thermocompression comprend : l'évapo- rateur 1, le compresseur 2 actionné par le moteur à combustion 3, le conden- seur 4, le récupérateur 5 de chaleur des gaz incondensables, le récupérateur 6 de chaleur du concentré et du distillé, la chaudière à vapeur 7 avec brû- leurs 8 pour son propre chauffage et la chaudière à vapeur auxiliaire 9 chauf- fée par les gaz d'échappement du moteur 3 captés dans le serpentin 10. L'é- vaporateur 1 est disposé en position latérale surélevée par rapport au con- denseur 4 et son fond est relié par le tube 11 au collecteur inférieur 12 du condenseur, lequel communique par un faisceau tubulaire 13 avec le collec- teur supérieur 14 dudit condenseur.
Dans celui-ci, l'espace 15, extérieur aux tubes 13, est muni de diaphragmes 16 lesquels obligent le fluide en cir- culation à effectuer un parcours tortueux et par suite à lécher parfaitement les tubes en question. Dans le récupérateur de chaleur 6 se trouvent d'une part un faisceau tubulaire central 17, communiquant avec le colle cteur infé- rieur central. 18 et avec le collecteur supérieur central 19, et d'autre part un faisceau de tubes 20 disposés autour du faisceau central et en communica- tion avec les deux collecteurs annulaires, supérieur 21 et inférieur 22.
Là également, dans l'espace 23 extérieur aux tubes se trouvent des diaphrag-
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mes 24 propres à assurer un contact intime entre tubes et fluide en circula- tion.
L'eau de mer à distiller, apportée par la conduite 25, entre dans le bac 26 de réglage de niveau d'où, par le tube 27, elle passe dans le ser- pentin 28 du récupérateur 5 de chaleur des gaz incondensables. Par la con- duite 29, elle entre dans le collecteur inférieur central 18 du récupérateur
6 et ensuite, par le faisceau tubulaire central 17 dans le collecteur supé- rieur central 19 dudit récupérateur. Par le tube 30, ensuite, elle passe dans le collecteur inférieur 12 du condenseur 4 et successivement, par le faisceau tubulaire 13, dans le collecteur supérieur 14 du condenseur et dans l'évaporateur 1.
Un flotteur, placé dans le bac 26 comme régulateur de niveau, arrête de façon connue, non représentée dans le dessin, l'arrivée de l'eau de mer dans le bac considéré dès que le niveau dans le condenseur 4 dépasse une limite déterminée et la rétablit lorsque le niveau diminue.
Pour annuler l'influence des différences de pression le bac étanche 26 est relié à l'intérieur du condenseur par le tube 32.
Partant de la partie supérieure de l'évaporateur 1, qui n'est autre qu'un dôme de vapeur séparé de la partie inférieure par le diaphragme 33, la vapeur produite en 1 traverse le tube 34 pour entrer dans le compresseur 2, d'où elle est comprimée à travers le tube 35 dans l'espace 15 aménagé autour des tubes 13 du condenseur 4.
Et dans cet espace 15 la vapeur se condense. D'où la formation de distillé qui par le tube 36 passe dans l'espace 23 existant autour des faisceaux tubulaires du récupérateur de chaleur 6, tandis que le concentré, recueilli dans le collecteur 12 du condenseur 4, passe, par le tube 37, dans le collecteur 21 du récupérateur 6 et ensuite, par les tubes 20, dans le col- lecteur 22 dudit récupérateur d'où il est facile de l'évacuer par le tube 38. Les gaz incondensables restant dans le liquide distillé passent par le tube 39 dans le récupérateur de chaleur 5 d'où ils s'échappent par le tube 40. Provenant de l'espace 23 du récupérateur de chaleur 6, le distillé passe par le tube 41 dans le réservoir 42 muni d'un robinet de prélèvement 43.
Dans ce réservoir le distillé peut également être prélevé, à travers la canalisa- tion 44 et 45, par une pompe 46 qui le renvoie par le tube 47 dans un réser- voir surélevé 48 servant à l'alimentation des chaudières 7 - 9 et au refroi- dissement du moteur 3.
Les conduites 34 et 35, servant respectivement à l'amenée de la vapeur produite en 1 dans le compresseur 2 et au renvoi de la vapeur compri- mée dans le condenseur 4 sont reliées entre elles par le tube de by-pass 49 avec vanne de fermeture 50 qui permet au besoin de faire passer la vapeur directement de l'évaporateur au condenseur, le compresseur étant alors mis hors circuit.
Le réchauffement de l'eau de mer, pour sa vaporisation durant la phase préliminaire du cycle de distillation, est assuré par la chaudière à vapeur 7 qui est alimentée par gravité par le réservoir d'eau distillée 48 à travers le tube de descente 51 et le régulateur 52 du'ni veau d'eau dans la chaudière. La vapeur produite dans la chaudière passe par le tube 53, muni d'une vanne de fermeture 54, et arrive à la prise 55 existant dans la conduite 35 laquelle refoule la vapeur comprimée par le compresseur 2 dans le condenseur 4.
Après le démarrage, on ferme la vanne 54 et, pour suppléer aux pertes de régime, on introduit d'une part la vapeur produite dans la chaudière auxiliaire 9, également alimentée par le réservoir d'eau distil- lée 48 à travers les tubes 51, 55, 56 et le régulateur de niveau 57, et d' autre part la vapeur produite dans la chemise de refroidissement 3' du mo- teur 3, refroidie par l'eau distillée provenant du même réservoir 48 à tra- vers les tubes 51, 55 et le régulateur 58 du niveau de l'eau dans la chemi- se. La vapeur de la chaudière 9 arrive à la prise 59 aménagée dans la con- duite 34 par le tube 60 muni de la vanne de fermeture 6l; la vapeur de la chemise de refroidissement du moteur passe à travers une canalisation 62
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dans la conduite 60.
Un tube 63 avec vanne de fermeture 64 relie la cana- lisation 60 à la canalisation 53.
Comme il a dite la circulation des divers fluides se produit dans l'install tion avec une grande rapidité accentuée également par l'em- placement particulier de l'évaporateur par rapport au condenseur. A la sur- face d'évaporation S de l'évaporateur, on note la formation d'un tourbillon S' qui entraîne vers le fond les mousses éventuelles.
Le fonctionnement de la pompe 46 est commandé automatiquement par le relai 48' commandé lui-même par le flotteur du réservoir 48. Sui- vant une variante, on pourrait prévoir un relai pour chacun des flotteurs des réservoirs 52, 57 et 58 pour la commande de pompes correspondantes, ana- logues à la 46 et placées en parallèle sur la canalisation 45; et dans ce cas le réservoir 48 serait éliminé.
L'installation de distillation décrite est complétée par un appa- reillage secondaire destiné à salinifier et aérer l'eau distillée pour la rendre potable.
Cet appareillage comporte un réservoir 65 pour la solution saline, muni d'éprouvette volumétrique 66 et de robinet 67 d'essai et de purge, un injecteur 68 de la solution saline et un injecteur 69 d'air. Une pompe 70 prélève l'eau distillée dans le réservoir 42 à travers la conduite 71 et l'envoie dans une conduite 72 où elle passe en grande partie par l'injecteur d'air 69 et par la canalisation de sortie 73, une petite partie toutefois est déviée à travers la conduite 74 pour recevoir la solution saline de 1' injecteur 63 qui aspire celle-ci du réservoir 65 et retourner ensuite à la pompe 70 où elle se mélange à l'eau distillée provenant de la canalisation 71,
eau distillée qui de cette façon est salinifiée avant d'être aérée par l'injecteur 69. Un robinet 75 permet de régler le débit de la canalisation 74 et par conséquent le degré de salinification de l'eau arrivant en 72 soit pour égaler progressivement la concentration de la solution 65 soit au contraire pour supprimer la salinité, dans le cas où l'on désirerait aérer l'eau distillée, sans la salinifier.
Bien entendu, la disposition des différentes parties de l'instal- lation peut varier dans les détails par rapport à celle qui est reproduite dans le schéma et décrite ci-dessus, sans pour cela que l'installation sorte du cadre de l'invention.