EP4688231A1 - Dispositif et procédé pour purifier un fluide en phase liquide - Google Patents

Dispositif et procédé pour purifier un fluide en phase liquide

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Publication number
EP4688231A1
EP4688231A1 EP24711578.5A EP24711578A EP4688231A1 EP 4688231 A1 EP4688231 A1 EP 4688231A1 EP 24711578 A EP24711578 A EP 24711578A EP 4688231 A1 EP4688231 A1 EP 4688231A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
condenser
nozzle
liquid
membrane
Prior art date
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Pending
Application number
EP24711578.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Assaad Zoughaib
Rolando ARGANDONA
David POIZAT
Frederic WALLAND
Rasha MUSTAPHA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technologique D'echangeurs Membranaires Ste
Original Assignee
Technologique D'echangeurs Membranaires Ste
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technologique D'echangeurs Membranaires Ste filed Critical Technologique D'echangeurs Membranaires Ste
Publication of EP4688231A1 publication Critical patent/EP4688231A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/366—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/364—Membrane distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/447—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by membrane distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/06—Specific process operations in the permeate stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2674—Condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/10—Specific supply elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/22—Cooling or heating elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination

Definitions

  • TITLE Device and method for purifying a fluid in liquid phase
  • the technical field of the invention is that of the purification of a liquid.
  • the invention relates to the production and collection of purified fluid in the liquid state from the same unpurified fluid (e.g. containing a solute), by thermal distillation.
  • the invention relates to the production and collection of purified water from water containing a solute (e.g. salt water or water loaded with minerals or polluted water).
  • membranes defined as porous membranes, permeable to gases and impermeable to liquids. These membranes are used between two environments of different temperatures, the environment at the highest temperature being referred to as the “hot environment” and the environment at the lowest temperature being referred to as the “cold environment”, conventionally.
  • the temperature difference between the hot medium and the cold medium induces a difference in vapor pressure between these two mediums, and this results in an exchange between the two mediums, which through, or perpendicular to a semi-permeable membrane takes place in the vapor phase, from the hot medium to the cold medium.
  • This vapor after passing through a semi-permeable membrane, condenses in the cold medium and this results in a dilution of the liquid cold medium by the condensate of this vapor, which has become liquid.
  • a flow of cold fluid is added to the cold medium and a flow of hot fluid to the hot medium, making it possible to produce, from a hot liquid at a first concentration of a first solute, a cooled hot liquid that is more concentrated in the hot hydraulic circuit after having passed through the hot medium delimited by the membrane and a reheated and diluted cold liquid.
  • This structure constitutes a heat and purified fluid exchanger between the hot medium and the cold medium considered, known from the prior art.
  • a first pressure reducer or hot pressure reducer such as for example a first nozzle or hot nozzle
  • a second pressure reducer or cold pressure reducer such as for example a second nozzle or cold nozzle
  • the invention offers a solution to the problems mentioned above, by proposing a device for purifying fluids in a simple and effective manner, while consuming little energy.
  • One aspect of the invention thus relates to a device for purifying a fluid in liquid phase.
  • the device comprises: a nozzle for distributing said fluid in the form of drops in an atmosphere; a wall of a condenser; and a membrane permeable to said fluid in the gas phase and impermeable to said fluid distributed in the form of drops in the atmosphere, the membrane being arranged between the nozzle and the wall of the condenser;
  • the condenser wall and the membrane define a first space
  • the membrane separates the first space from a second space comprising the nozzle
  • the condenser comprises a circuit for circulating a refrigerant fluid
  • the condenser wall separating the circuit for circulating the refrigerant fluid and said first space
  • the condenser wall being impermeable to the fluid in liquid phase and in gas phase and being configured to condense the fluid in gas phase passed through the membrane into a liquid phase of purified fluid.
  • nozzle is meant an element capable of dividing a liquid into drops and of expelling the drops into an atmosphere (in other words, of distributing the liquid in the form of drops into an atmosphere or a medium).
  • condenser is meant an apparatus capable of condensing (or liquefying) vapor.
  • refrigerant fluid is meant a fluid capable of cooling, typically having a temperature lower than the dew point temperature of the vapor circulating in the space between the membrane and the condenser.
  • Such a device makes it possible to implement thermal distillation, i.e. an evaporation-condensation cycle of a fluid containing a solute or a non-volatile component or less volatile than the fluid, the concentration of the solute increasing in the part of the fluid that does not evaporate during the cycle and decreasing (or even being completely eliminated) in the part of the fluid that evaporates and then condenses.
  • the term “purified fluid” or “pure fluid” designates the fluid obtained by evaporation-condensation during thermal distillation.
  • the part of the fluid that does not evaporate is a fluid that is more concentrated in solute, in other words even less purified.
  • the fluid that we want to purify is called “unpurified fluid” or “non-pure fluid” and can be, for example, water containing minerals such as calcium, magnesium or salt (hereinafter referred to in a simplified manner as “salts”), for example water from a distribution network, sea water or polluted water.
  • unpurified fluid water containing minerals such as calcium, magnesium or salt (hereinafter referred to in a simplified manner as “salts”), for example water from a distribution network, sea water or polluted water.
  • fluid is meant a fluid in liquid phase (also simply called “liquid”) or in gas phase (also called “gas” or “vapor”).
  • liquid phase also simply called “liquid”
  • gas phase also called “gas” or “vapor”.
  • drops of unpurified liquid placed at a first temperature can be distributed via the nozzle into an atmosphere between a pressurized inlet and an outlet at atmospheric pressure of the nozzle, which causes a formation of vapor in the atmosphere in addition to the drops.
  • the vapor corresponds to a gaseous phase of the purified fluid.
  • a portion of the vapor naturally migrates to the condenser (or cold trap) which is placed at a second temperature lower than the first temperature, to be condensed at atmospheric pressure into drops of purified liquid on a cold impermeable wall of the condenser.
  • the semi-permeable membrane arranged between the nozzle and the wall of the condenser makes it possible to separate the vapor of purified fluid from the drops of unpurified fluid, so that only a purified portion of the fluid distributed in the form of drops reaches the space delimited between the wall of the condenser and the membrane, so that the purified portion of the fluid is not "contaminated” with the unpurified fluid which circulates on the other side of the membrane (on the side where the nozzle).
  • This membrane operates at equal pressure (for example, at atmospheric pressure) on both sides, and is therefore mechanically under little stress. Thus, it does not require any particular mechanical properties, which reduces its production cost.
  • the term “impermeable to fluid distributed in the form of drops” corresponds, in the context of the invention, to a property of the membrane according to which the drops of liquid do not pass through the membrane when the device is in operation (and in particular when fluid is distributed in the form of drops by the nozzle).
  • a non-absorbent membrane for drops of liquid a membrane in a water-repellent material or covered with a water-repellent material, which do not allow drops of liquid to pass through, fall within the scope of the present invention.
  • the membrane is not necessarily impermeable to liquid: for example, if it is subjected to a high liquid pressure (sending a jet of liquid against the membrane for example), it can become permeable and allow the liquid to pass through.
  • the membrane is impermeable to drops of liquid, to allow only pure liquid vapor to pass through the space between the condenser and the membrane, and not to allow unpurified liquid to pass through this space.
  • the device may comprise a plurality of the above elements, as described with reference to Figure 1. It is thus possible to increase the exchange surface in a modular manner by adding as many channels and nozzles as are necessary to achieve the heat and mass exchanges.
  • first space and the second space may also be called “channels”, or “fluidic channels”.
  • channel or “fluidic channel” it is meant an element or a set of elements capable of allowing a circulation of a fluid in the gas phase or a flow or circulation of a fluid in the liquid phase.
  • a fluidic channel is capable of transporting a vapor of a fluid in the gas phase and/or of collecting drops of a liquid by trickling along said channel.
  • a fluidic channel may in particular be of a thickness less than or much less than its length and its width, when it is produced by mounting two membranes or two walls similar to canvases mounted on frames parallel to each other and spaced apart by the thickness of the channel, in the manner of the frames or shelves of a beehive, a seal is also obtained between the frames, by elements connecting the frames together, depending on the thickness of the channel.
  • the nozzle may be a spray nozzle.
  • the fluid is sprayed by the spray nozzle in fine droplets, in particular in a direction parallel to the membrane.
  • the fine droplets promote the evaporation of the liquid, while limiting the pressure on the membrane.
  • the nozzle may be a jet nozzle.
  • the fluid is sprayed by the jet spray nozzle, particularly in a direction parallel to the membrane.
  • the nozzle may be a hollow rod (or cane) (or pipe) pierced with small holes along its length through which the liquid is dispensed in the form of drops.
  • the membrane comprises a first face facing the first space and a second face facing the second space, and the membrane is configured to operate at equal pressure on its first face and on its second face.
  • said pressure may be atmospheric pressure.
  • the membrane and the condenser wall extend in substantially vertical planes.
  • the membrane and the wall of the condenser are planar (it is noted that undulations on the surface of the membrane are possible, as are patterns on the wall of the condenser).
  • substantially vertical it is understood that the membrane and the wall of the condenser can each form with the ground an angle of between 70° and 110°.
  • the device further comprises a first fluid distributor for supplying the nozzle with said fluid in liquid phase and a second fluid distributor for supplying the refrigerant circulation circuit with the refrigerant.
  • the first distributor also called “hot liquid distributor” or “hot water distributor” hereinafter
  • the second distributor also called “cold liquid/refrigerant distributor” or “cold water distributor” hereinafter
  • these two distributors can be connected (possibly via other elements) so that the same fluid can be both the fluid distributed in the form of drops and the refrigerant fluid.
  • the device comprises a collector configured to collect at least a portion of the fluid dispensed in the form of drops by the nozzle and circulating in the second space.
  • This collector also called a “hot liquid collector” or “hot water collector” hereinafter, advantageously makes it possible to recover the portion of the fluid distributed in the form of drops by the nozzle that has not passed through the membrane in the form of vapor.
  • This recovery can have several uses.
  • the fluid thus collected can be thrown out of the device when it becomes too “impure” (for example too loaded with salts).
  • the collected fluid can also be reused as a refrigerant liquid after cooling, as detailed below. It is noted that the liquid collected by the hot liquid collector is less hot than the liquid at the nozzle outlet, because this liquid is cooled by evaporation during its passage through the second space.
  • the refrigerant circulation circuit, the nozzle and the second space belong to the same fluid circuit.
  • fluid circuit is meant a circuit for circulating a fluid or, in other words, a circuit allowing a fluid exchange between the elements.
  • the fluid circulating in the second space may then circulate in the refrigerant circulation circuit (possibly after passing through other elements of the device, for example a cooling system) and/or the fluid circulating in the refrigerant circulation circuit can then be distributed into the second space by the nozzle.
  • the fluid circuit may be a “closed fluid circuit” (or “circuit looped on itself from a fluidic point of view”), that is to say a fluid circuit in which at least part of the fluid at the outlet of the circuit is reinjected into an inlet of the circuit.
  • the term “closed circuit” does not exclude the possibility that the circuit comprises means for supplying and/or withdrawing fluid.
  • part of the fluid circulating in the closed circuit may be withdrawn (for example liquid highly loaded with salts) and/or fluid coming from outside the circuit (for example liquid less loaded with salts) may be added to the closed circuit.
  • the fluid circulating in the second space can be reinjected into the refrigerant circulation circuit at the outlet of which it can be evacuated.
  • the fluid circulating in the refrigerant circulation circuit can then be distributed in the second space by the nozzle, and the remaining part of the liquid in the second space can then be evacuated.
  • the refrigerant circulation circuit may comprise an inlet and an outlet, and the device may further comprise a first connection circuit between the outlet of the refrigerant circulation circuit and the first fluid distributor.
  • connection circuit between two entities is meant an element or a set of elements allowing a fluid to flow from one of the entities to the other entity.
  • a connection circuit may comprise for example one or more pipes, as well as one or more intermediate systems, an intermediate system comprising for example an inlet through which the fluid can enter the system, a circulation circuit in which the fluid circulates and a outlet through which the fluid leaves the system and an outlet into which the fluid can enter - such a system may be for example a fluid heating or cooling system.
  • the first connection circuit may comprise a heating system configured to heat a fluid circulating in said first connection circuit, a connection pipe connecting the outlet of the refrigerant circulation circuit to said heating system and a connection pipe connecting said heating system to the first fluid distributor.
  • Such a heating system advantageously makes it possible to heat a fluid leaving the circulation circuit of the condenser to a first temperature, and the fluid thus heated can supply the nozzle.
  • the collector can be connected to the second fluid distributor.
  • the fluid collected in the collector can be reinjected into the second fluid distributor, to be used as refrigerant liquid in the circulation circuit of the condenser.
  • the collector may be connected to the second fluid distributor by a second connection circuit, the second connection circuit comprising a cooling system configured to cool a fluid circulating in said second connection circuit, a connection pipe connecting the cooling system to the inlet of the refrigerant circulation circuit and a connection pipe connecting said cooling system to the collector.
  • Such a cooling system advantageously makes it possible to cool the part of the unpurified fluid distributed in the form of drops by the nozzle and which has not passed through the membrane in the form of vapor, to use it as a refrigerant liquid.
  • the refrigerant circulation circuit and the second space belong to the same closed fluid circuit.
  • the refrigerant circulation circuit and the second space belong to two independent fluid circuits. [0052] In other words, according to these embodiments, there is no exchange of fluid between the second space and the refrigerant circulation circuit. It is thus not necessarily the same fluid which circulates in the condenser and which is distributed by the nozzle.
  • the device may further comprise a gutter for collecting condensate formed on the wall of the condenser.
  • the gutter is meant any element allowing the collection of the condensate (here, purified liquid) formed on the wall of the condenser.
  • the gutter can be a channel attached to the wall of the condenser (as in the example shown in Figure 1) and having a certain slope to convey the condensate to a collector of purified liquid.
  • the gutter can also be one or more raised patterns on the wall of the condenser having the same function as the previous example.
  • the gutter allows on the one hand to recover the condensate (the purified liquid), and on the other hand to prevent the condensate from coming into contact with the collector, which contains the part of the fluid distributed by the nozzle that has not evaporated and has not passed through the membrane (and which is therefore a fluid even less pure than that distributed by the nozzle).
  • the gutter allows to collect the condensate without it having come into contact with unpurified fluid, and to convey it into a circuit or into a purified water tank.
  • Another aspect of the invention relates to a method for purifying a fluid in liquid phase using a device described above, comprising: dispensing, through the nozzle, the fluid in the form of drops, the fluid dispensed in the form of drops being at a first temperature; supplying the circulation circuit of the condenser with the refrigerant fluid at a second temperature, the second temperature being strictly lower than the first temperature; and collecting purified fluid in liquid phase resulting from condensation of a purified fluid in gas phase along the wall of the condenser, said purified fluid in gas phase resulting from passage of a gaseous portion of the fluid dispensed in the form of drops through the membrane.
  • the fluid dispensed in the form of drops is water loaded with salts, and in which the purified fluid in the liquid phase is pure water.
  • the fluid is dispensed in the form of drops by the nozzle in a first direction, and in which the refrigerant fluid circulates in the circulation circuit of the condenser in a second direction opposite to the first direction.
  • the refrigerant fluid and the fluid distributed in the form of drops by the nozzle circulate in opposite directions, which makes it possible to increase the efficiency of heat exchanges.
  • the method further comprises: collecting a portion of the fluid dispensed in the form of drops by the nozzle and flowing in an area delimited by the membrane and comprising the nozzle; cooling said portion of the collected fluid to the second temperature;
  • the cooled portion of the fluid is used to supply, at least partially, the circulation circuit of the condenser.
  • the remaining portion of the unpurified liquid distributed in the form of drops which has not passed through the membrane in the form of vapor is recovered to be cooled and reinjected as refrigerant liquid.
  • the method may comprise: heating the refrigerant fluid at the outlet of the condenser circulation circuit to the first temperature;
  • the heated refrigerant fluid is used, at least partially, as fluid to be dispensed in the form of drops through the nozzle.
  • the refrigerant liquid after passing through the condenser, is heated to supply the nozzle.
  • Figure 1 shows an example device for purifying a fluid in liquid phase, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1 represents an example device for purifying a fluid in liquid phase, according to an embodiment of the invention.
  • the device of Figure 1 comprises a plurality of semi-permeable membranes 5, i.e. permeable to the fluid in the gas phase, but impermeable to the fluid in the liquid phase. More precisely, the membranes 5 are impermeable to the fluid in the liquid phase, when the latter is, for example, projected against the membranes 5 in the form of drops, the aim being that, in the context of the invention, only gaseous particles of the liquid can pass through the membranes 5.
  • the device also comprises a plurality of condensers (or cold traps) 9.
  • condenser is meant a device configured to condense (or liquefy) vapor.
  • each condenser can be a flat condenser comprising two walls 9a, 9b between which is a circuit for circulating a refrigerant fluid.
  • the walls 9a, 9b of the condenser 9 are advantageously impermeable to fluids (in both the liquid and gas phases).
  • the membranes 5 do not allow drops of liquid distributed by the nozzles 3 to pass through.
  • the membranes 5 may be impermeable to drops of liquid.
  • the membranes 5 may be, for example, membranes made of one or more of the following materials: Teflon or PTFE, Polyvinyl Diene Fluoride or PVDF, Polypropylene or PP and Polyethylene or PE.
  • the thickness of the pores of the membranes 5 may be determined by routine testing by a person skilled in the art, and in particular pore sizes ranging from 60 micrometers to 60 nanometers may be used.
  • the membranes 5 may be composed of a fabric coated with a treatment to make it waterproof.
  • the material used to make a wall of a condenser or a cold trap may be a metal or a heat-conducting material.
  • Stainless steel, for example, or a plastic, may be used, especially if the cold liquid circulating in the condenser is salty or corrosive water.
  • pairs of membranes 5 and condensers 9 are arranged alternately, such that exactly two membranes 5 are arranged between two condensers 9.
  • Two membranes 5 arranged between two consecutive condensers 9 delimit a space 4 overlooked by a nozzle 3 configured to distribute a fluid in liquid phase in the form of drops or droplets.
  • This space constitutes a “first fluidic channel” 4 in which the fluid distributed by the nozzle 3 circulates.
  • fluidic channel it is meant a volume in which a fluid can flow or circulate, in liquid or gas phase.
  • a fluidic channel can advantageously be delimited by two separators (for example membranes 5 and/or condenser walls 9), which makes it possible to maximize the heat exchange surfaces or the exchanges of matter, as for the passage of steam.
  • the space 13 between a condenser 9 and the membrane 3 closest to the condenser 9 is called the “second fluid channel” 13.
  • Each second fluid channel 13 may comprise a gutter 11 or any other means of recovering a liquid formed by condensation on the condenser 9.
  • the gutter 11 may be connected to a collector of purified or pure water 12.
  • the channel 4 and the condenser 9 are separated by a small tank or gutter 11 for collecting drops of water in liquid water from the surface of the wall 9a, 9b of the condenser 9.
  • the first channel 4, the nozzle 3, the gutter 1 1 and the condenser 9 form a periodic pattern repeated in Figure 1, between a hot water distributor 2 and a hot water collector 6 connected via the channel 4 containing the nozzle 3 and between a cold water distributor 8 and a cold water collector 10 connected via the condenser 9.
  • the invention can be implemented when the device comprises a nozzle 3, a membrane 5 and a condenser 9, the membrane 5 being located between the nozzle 3 and the condenser 9.
  • the invention is not limited to a plurality of nozzles 3, condensers 9 and membranes 5.
  • the volume of purified liquid collected is greater, since purified liquid can be collected in parallel in several channels each bordered by a membrane 5 and a wall 9a, 9b of the condenser 9, for example via several gutters such as the gutter 11.
  • Figure 1 thus shows a hot water supply 1 connected, in the fluidic direction, via a hot water distributor 2 to the nozzle 3 arranged internally to the membrane of the channel 4 as well as a hot water collector 6 extending the channel 4.
  • Figure 1 also shows a cold water supply 7 connected to the condenser 9 via a cold water distributor 8 which is connected, in the fluidic sense, to a cold water collector 10 via the condenser 9.
  • the membranes 5 and the walls 9a, 9b of the condensers 9 are vertical and parallel surfaces. It is understood that the degree of parallelism of these elements may, without departing from the teaching of the present application, be imperfect. In particular, it is especially important that a fluid in the vapor phase can reach a wall of the condenser 9 via the channel 4.
  • the verticality of the membranes 5 and the walls 9a, 9b of the condensers 9 are therefore to be understood in the present application as a characteristic making it possible to maximize the conversion of vapor into liquid, between the interior of the membrane of the first channel 4 and the surface of the wall 9a, 9b of the condenser 9, while facilitating the collection of condensates by the gutter and minimizing the size of the entire device.
  • the “vertical” characteristic in the geometric sense, can be understood within the meaning of the present invention and in all its embodiments as forming an angle for example between 70° and 110° relative to the ground.
  • an unpurified hot liquid (the liquid may be a mixture, for example, of water and minerals or water and salt or solutes) is introduced by a feed 1, then distributed by a hot liquid distributor 2 to nozzles 3 which disperse it vertically in the form of drops inside the channels 4.
  • the unpurified hot liquid may be water from a water reserve, for example a sea or a lake or a wastewater reserve, possibly heated to a first temperature called "hot".
  • a second liquid, called refrigerant liquid, which is colder than the hot liquid, is introduced by a supply 7, then distributed by a cold liquid distributor 8 which distributes it in the condensers 9 arranged in parallel in Figure 1.
  • hot liquid is meant a liquid having a higher temperature than the maximum temperature of the refrigerant circulating in the condenser 9.
  • the difference between the temperature of the hot liquid (when it is distributed in the form of drops by the nozzles 3) and the maximum temperature of the refrigerant circulating in the condenser 9 may be greater than 30°C.
  • the hot liquid may be distributed in the form of drops at a temperature between 60°C and 90°C, and the refrigerant may have a temperature between 10°C and 30°C.
  • the above temperatures are provided as examples and other temperatures or temperature differences may be used.
  • the unpurified and hot liquid circulates in the channel 4 delimited by two membranes 5, and a portion of this unpurified and hot liquid passes, in the form of purified fluid vapor, through the membranes 5.
  • the unpurified and hot liquid is salt water
  • a portion of this liquid passes in the form of pure water vapor and passes through the membranes 5.
  • the role of the membranes 5 or of the membrane 5 is to prevent the liquid distributed in the form of drops in the channel 4 from passing partially or totally into the zone 13 delimited by a condenser 9 and a membrane 5. Only vapor of the liquid can pass through, thus avoiding any contact between the hot liquid present in the channel 4 and the condensates of the vapor formed in the zone 13 on the wall of the condenser 9.
  • a temperature difference is created between the two sides of the membrane 5
  • a difference in partial vapor pressure appears, constituting the engine of the process. This causes the evaporation of liquid from the surface of the liquid on the hot side, generating vapor that passes through the membrane 5 and condenses on the colder side where the condenser 9 is located.
  • the space between a condenser 9 and a membrane 5 forms a channel 13 in which the vapor of the hot liquid coming from the nozzle 3 and having passed through the membrane 5 diffuses.
  • the role of the condensers 9 is to condense this vapor on one of its walls 9a, 9b to form purified liquid.
  • This purified liquid is colder than the vapor from which it comes, while conversely, the refrigerant liquid heats up on contact - via the wall 9a, 9b of the condenser 9 - with the hotter vapor.
  • the refrigerant liquid can be collected at the outlet of the circulation circuit of the condenser 9 in a cold liquid collector 10, at a temperature higher than that which it had at the inlet of the circulation circuit of the condenser 9.
  • the condensate (purified water for example) slides along the wall of the condenser 9 and can be collected in the gutter 11 placed for example on the wall (several gutters in the direction of the height of the condenser 9 can also be provided). The condensate can then be transported laterally to be collected in a pure water tank or collector 12.
  • the gutter or gutters 11 can either be attached to the condensers by mechanically fixing the material making up this gutter or these gutters, or delimited by the external shape of the condenser(s) by molding, i.e. delimited by the wall of a condenser, i.e. by the shape of its external surface on which the condensation is obtained.
  • the elements of the device are arranged in the following order, in a direction parallel to the membranes 5 and oriented from the cold water collector 10 and the refrigerant liquid distributor 8: the cold water collector 10, the hot water distributor 2, the hot water collector 6 and the refrigerant distributor 8.
  • Such an arrangement allows circulation of the liquids in the channel 4 and the refrigerant circulation circuit in the condenser 9 in the opposite direction or counter-current.
  • Such counter-current circulation advantageously allows a particularly efficient exchange of heat between the hot drops produced by the nozzle 3 and the cold liquid via the membrane 5 and the wall 9a, 9b of the condenser 9.
  • the elements of the device can be arranged in the following order, in the direction parallel to the membranes 5 and oriented from the cold water collector 10 and the refrigerant distributor 8: the cold water collector 10, the hot water collector 6, the hot water distributor 2 and the refrigerant distributor 8.
  • the circulation of the liquids in the channel 4 and the refrigerant circulation circuit in the condenser 9 is carried out in the same direction, and the invention is still functional, even if the heat exchanges are less efficient than in the embodiments where the circulation of the liquids is done in the opposite direction.
  • the invention can be implemented by means of a supply 1 of hot water or hot fluid at a first temperature, distributed in the form of drops by a nozzle 3 and creating a vapor of the (purified) fluid and drops of the fluid (even less pure than the hot fluid distributed by the nozzle 3), the vapor of the fluid passing through the membrane 5 permeable to vapor and impermeable to drops, to reach a wall 9a, 9b impermeable to the fluid, the wall 9a, 9b being supplied with a refrigerant fluid via a cold water supply 7, the refrigerant fluid being injected between the walls of the condenser 9 at a second temperature lower than the first temperature.
  • a condensation of the fluid occurs in drops of purified water on a surface of the wall 9a, 9b, in contact with which flows cold water or a purified cold fluid at a temperature lower than the first temperature.
  • the hot and cold supplies are possible.
  • the hot fluid and the cold fluid are not reused and are both lost: there is then an open-circuit hot fluid supply and an open-circuit cold fluid supply, independent of the hot fluid supply.
  • the portion of the hot liquid that has not evaporated portion of the liquid that arrives at the bottom of the channel 4, which is less hot and saltier than the liquid distributed in the form of drops by the nozzle 3 is purged out of the device, for example evacuated to a wastewater circuit.
  • a new refrigerant is injected into the condenser 9 via the cold water supply 7 and a new hot liquid supplies the nozzle 3 via the hot liquid distributor 2.
  • the hot fluid is reused to be purified again.
  • the portion of the hot and salty liquid dispensed in the form of drops by the nozzle 3 that has not passed through the membrane 5 in the form of vapor is collected at the bottom of the channel 4.
  • the liquid collector 6 can be connected to the inlet of the heating system, for example via a connecting pipe, and the heating system can be connected at its outlet to the hot liquid distributor 2, for example via a connecting pipe.
  • the hot fluid supply is said to be in a "closed circuit", even if this term does not exclude that additional liquid can be injected into the circuit via the hot water supply 1 .
  • the remaining liquid is highly salty, which requires it to be discarded after a certain number of cycles.
  • the hot liquid distributor 2 is advantageously connected, via the heating system, to a source of unpurified liquid, to regularly dilute the hot liquid distributed in the form of drops by the nozzles 3.
  • the refrigerant fluid can be discarded as in the first embodiment, or reused as in the third embodiment described below.
  • the hot fluid and refrigerant fluid supplies are independent.
  • the refrigerant fluid leaving the condenser 9 is reinjected into an inlet thereof.
  • the cold liquid collector 10 is connected to the cold liquid distributor 8 so that the refrigerant fluid leaving the condenser 9 and arriving in the cold liquid collector 10 is reinjected into the inlet of the condenser 9 via the cold liquid distributor 8.
  • the refrigerant fluid flows from the inlet of the condenser (connected to the cold liquid distributor 8) to the outlet of the condenser 9 (to reach the cold liquid collector 10), it heats up due to the contact between the hot liquid vapor and the wall 9a, 9b of the condenser.
  • the refrigerant fluid at the outlet of the condenser 9 is advantageously cooled in a cooling system before being reinjected into the condenser 9.
  • the cold liquid collector 10 can be connected, via a connection pipe, to an inlet of the cooling system, and an outlet of the cooling system can be connected, via another connection pipe, to the cold liquid distributor.
  • the refrigerant fluid supply is in a “closed circuit” (and it is not necessary to provide a supply of additional refrigerant fluid, since the latter does not undergo a priori any transformation or loss).
  • the hot fluid can be discarded as in the first embodiment, or reused as in the second embodiment.
  • the supplies of hot fluid and refrigerant fluid are always independent.
  • the hot fluid and refrigerant fluid supplies are not independent: the remaining portion of the hot liquid is cooled to the second temperature to be used as a refrigerant liquid, then reheated at the outlet of the condenser 9 to the first temperature to be distributed in the form of drops by the nozzles 3, and so on. It is noted that at the outlet of the condenser 9, the refrigerant liquid has warmed up, which reduces the amount of energy to be provided to bring it to the first temperature. Also, at the outlet of the channel 4, the remaining portion of hot fluid has cooled down, which also reduces the amount of energy to be provided to bring it to the second temperature.
  • this fourth embodiment it is possible for example to attach the collector of hot liquid 6 to the inlet of the cooling system and to connect the outlet of the cooling system to the cold liquid distributor 8 to feed the condenser 9.
  • the cold liquid collector 10 can be connected to the inlet of the heating system, and the outlet of the heating system can be connected to the hot liquid distributor 2 to be distributed in the form of drops by the nozzles 3.
  • the term "closed circuit” does not exclude that additional liquid can be injected into the fluid circulation circuit.
  • the remaining liquid may be highly salty, and it is possible to reinject, regularly or when it is detected that the concentration of salts in the circulating liquid exceeds a threshold value, less salty liquid (for example sea water) into the fluid circulation circuit.
  • less salty liquid for example sea water
  • the cooling system and/or the heating system may comprise an inlet for receiving less salty liquid.
  • the less salty liquid may be added upstream of the cooling system or the heating system.
  • the liquid circulation circuit may advantageously be connected to a source of unpurified liquid, to regularly dilute the circulating liquid and supply both the condensers 9 and the nozzles 3.
  • This fourth embodiment makes it possible to improve the thermodynamic efficiency of the liquid purification process: in fact, a latent heat exchange takes place between the vapor of the fluid used and the drops of this fluid distributed in the form of recycled drops in undivided liquid phase, in contact with the wall. This characteristic improves condensation and simultaneously heats the recycled liquid by reducing the power required to heat this liquid to the distribution temperature by the nozzle 3. A saving of 50% in heating power can thus be observed compared to the other embodiments, this figure being able to vary depending on the sizing.
  • the device comprises an initial hot water supply, distributed in the form of drops by a nozzle and separated by a membrane permeable to water vapor, impermeable to water drops distributed in the form of drops and non-absorbent for water, from a fluid-impermeable condenser, in contact with cold water on one side and on the other side with the water vapor collected after condensation, in drops of purified water resulting from the condensation of the water vapor transported between the nozzle and the condenser via the membrane.
  • the purified liquid can be collected by means of one or more gutters placed on the surface of the condenser.
  • the heating system may comprise, for example, an electrical resistor or may be a system for placing the fluid in thermal contact with a hot source, i.e. at a higher temperature than the fluid.
  • the heating system may use waste heat from an industrial process.
  • the cooling system may be a system for placing the fluid in thermal contact with a cold source, i.e. at a lower temperature than the fluid.
  • a compression of a liquid can be carried out after a distribution in the form of drops by nozzle by collecting or gathering the liquid in “divided” form (i.e. in the form of drops) present at the outlet of the channel 4 to make it return to a “non-divided” liquid form.
  • divided >> ie in the form of a collected liquid and not in the form of drops
  • a sizing of the characteristics of the device according to one embodiment, to obtain a purified water condensate of 30 tonnes per day in an installation using sea water, is detailed below as an example.
  • a reserve of cold, salty seawater, for example taken from an ocean, can be used as a cold source and as a means of dilution, as well as a source of heat, for example obtained by solar heating or by recovering energy lost in an engine.
  • Cold, salty seawater can be introduced into a closed fluid circuit and circulated by means of a pump.
  • the seawater can, in this closed fluid circuit, be preheated by the condensation of the water vapor by passing through the condenser 9, in a direction opposite to that of the hot drops (counter-current configuration), then reheated by the heat source by means of a first exchanger with separate fluids. It can then pass through a nozzle immersed in an atmosphere, then be distributed in the form of drops (for example, sprayed) in the atmosphere by losing water vapor, to be collected, in concentrated salt form, in a tank.
  • the water concentrated in salt can be pumped from the tank, then cooled by the reserve of cold seawater in a second exchanger with separate fluids, and finally be diluted by water from the reserve of cold seawater in a mixer.
  • a membrane 5 permeable to water vapor and impermeable to liquid water can separate the nozzle 3 and the condenser 9, and make it possible to obtain condensation with separate fluids, between the liquid emitted by the nozzle 3 and the condensate.
  • the condensate and the liquid circulating in the condenser 9, made of a material impermeable to fluids, are separated by the material of the condenser 9.
  • the mixer makes it possible to dilute the seawater, concentrated by evaporation, with seawater from the cold water reserve.
  • the seawater from the reserve here plays a first role as a material reservoir, namely a seawater reservoir with a constant salt concentration.
  • the mixer can be connected to the circuit intermittently or continuously, depending on a desirable salinity range for the seawater circulating in the closed circuit.
  • the seawater reserve can also be used to additionally cool the water concentrated by evaporation leaving the hot water collector, to bring it to a temperature close to that of the cold, salty seawater reserve, here playing a second role as a thermal reservoir.
  • the resulting device is particularly favorable to heat recovery and condensation. Tests were conducted on such a device with two condenser and membrane heights (the condensers and membranes having the same heights): 3 m for the first test and 2 m for the second test. These dimensions make it possible to obtain a heat expenditure of 300 (first case) to 450 (second case) kWh per m 3 . These figures can be compared to a heat expenditure for a device not having this heat recovery, which is of the order of 700 kWh per m 3 of condensate. This therefore represents an energy gain of 57% in the first test and 35% in the second test.
  • the flow rate of cold seawater for the additional cooling by sensible heat loss can be adjusted to obtain a temperature 3 K higher than the temperature of the cold reserve in order to obtain at the mixer outlet and at the nozzle inlet, a temperature 2.5 K higher than the temperature of the cold seawater reserve.
  • the temperature of the hot source can be 58 K higher than that of the cold water reserve, in permanent purified water production mode.
  • a temperature of the cold seawater reserve can in particular be for these performances 305 K and the temperature of the hot seawater reserve 363 K.
  • the present application extends its teaching to a solvent containing a solute to obtain the purified (or pure) or ultra-purified (or ultra-pure) solvent.
  • the membrane and the wall of the condenser must not be in mechanical contact, which guarantees optimum purity of the purified fluid.
  • contact points between the membrane and the wall exist, degraded operation of the device and the method according to the invention is obtained.
  • the purification of water loaded with minerals initially at 500 Micro Siemens/cm results without mechanical contact in purified water having a conductivity of less than 9 Micro Siemens/cm while the presence of contact points leads to purified water having a conductivity of the order of 50 Micro Siemens/cm.

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne un dispositif pour purifier un fluide en phase liquide, comprenant : - une buse pour distribuer ledit fluide sous forme de gouttes dans une atmosphère; - une paroi d'un condenseur; et - une membrane perméable audit fluide en phase gazeuse et imperméable audit fluide distribué sous forme de gouttes dans l'atmosphère, la membrane étant disposée entre la buse et la paroi du condenseur; dans lequel la paroi du condenseur et la membrane délimitent un premier espace, et dans lequel le condenseur comprend un circuit de circulation d'un fluide réfrigérant, la paroi du condenseur séparant le circuit de circulation du fluide réfrigérant et ledit premier espace, la paroi du condenseur étant imperméable au fluide en phase liquide et en phase gazeuse et étant configurée pour condenser le fluide en phase gazeuse passé à travers la membrane en une phase liquide de fluide purifié.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif et procédé pour purifier un fluide en phase liquide
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] Le domaine technique de l’invention est celui de la purification d’un liquide.
[0002] En particulier, l’invention concerne la production et la collecte de fluide purifié à l’état liquide à partir du même fluide non purifié (par exemple contenant un soluté), par distillation thermique. Par exemple, l’invention concerne la production et la collecte d’eau purifiée à partir d’eau contenant un soluté (par exemple eau salée ou eau chargée de minéraux ou eau polluée).
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] Il existe des membranes dites « semi-perméables », définies comme des membranes poreuses, perméables aux gaz et imperméables aux liquides. Ces membranes sont utilisées entre deux milieux de température différente, le milieu à la température la plus élevée étant désigné par « milieu chaud >> et le milieu à la température la plus basse étant désigné par « milieu froid >>, conventionnellement.
[0004] La différence de température entre le milieu chaud et le milieu froid induit une différence de pression de vapeur entre ces deux milieux, et il en résulte un échange entre les deux milieux, ce qui à travers, ou perpendiculairement à une membrane semi-perméable a lieu en phase vapeur, du milieu chaud vers le milieu froid. Cette vapeur, après traversée d’une membrane semi-perméable, se condense dans le milieu froid et il en résulte une dilution du milieu froid liquide par le condensât de cette vapeur, devenue liquide.
[0005] Pour utiliser industriellement cette propriété, on ajoute dans le milieu froid un écoulement du fluide froid et dans le milieu chaud un écoulement du fluide chaud permettant de produire à partir d’un liquide chaud à une première concentration d’un premier soluté, un liquide chaud refroidi et plus concentré dans le circuit hydraulique chaud après avoir traversé le milieu chaud délimité par la membrane et un liquide froid réchauffé et dilué. Cette structure constitue un échangeur de chaleur et de fluide purifié entre le milieu chaud et le milieu froid considérés, connue de l’art antérieur.
[0006] De façon connue, il existe des dispositifs comprenant une buse et une membrane peu résistante mécaniquement, plongées dans un gaz, pour déshumidifier ou humidifier le gaz mais ils sont inadaptés à être utilisés pour un générateur d’eau purifiée.
[0007] De façon connue, il est aussi possible d’utiliser dans le circuit hydraulique chaud, un premier détendeur ou détendeur chaud, comme par exemple une première buse ou buse chaude, et dans le circuit hydraulique froid un deuxième détendeur ou détendeur froid, comme par exemple une deuxième buse ou buse froide, pour opérer à pression identique, par exemple à la pression atmosphérique, de chaque côté de la membrane de façon à permettre l’utilisation de toute membrane semi-perméable, notamment des membranes peu épaisses, produites aisément en quantité industrielle mais fragiles et supportant seulement une faible différence de pression entre les milieux qu’elles séparent.
[0008] En pratique toutefois, dans les dispositifs à buses, qui opèrent par dilution du milieu froid via un ajout de condensât de vapeur de liquide, notamment d’eau, la production de liquide purifié n’est possible que si l’on fait circuler dans le circuit hydraulique froid, du liquide purifié, ce qui nécessite de disposer d’un volume initial de liquide purifié. Ces systèmes ne sont donc pas adaptés à la production d’un liquide purifié, notamment de l’eau purifiée, mais seulement à l’ajout de liquide purifié, notamment d’eau purifiée dans un circuit hydraulique qui en contient déjà.
[0009] Il existe donc un besoin pour produire et collecter un liquide purifié, par exemple de l’eau purifiée.
RESUME DE L’INVENTION
[0010] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un dispositif permettant de purifier des fluides de manière simple et efficace, tout en consommant peu d’énergie.
[0011] Un aspect de l’invention concerne ainsi un dispositif pour purifier un fluide en phase liquide. Le dispositif comprend : une buse pour distribuer ledit fluide sous forme de gouttes dans une atmosphère ; une paroi d’un condenseur ; et une membrane perméable audit fluide en phase gazeuse et imperméable audit fluide distribué sous forme de gouttes dans l’atmosphère, la membrane étant disposée entre la buse et la paroi du condenseur ;
[0012] dans lequel la paroi du condenseur et la membrane délimitent un premier espace, la membrane sépare le premier espace d’un deuxième espace comprenant la buse, et dans lequel le condenseur comprend un circuit de circulation d’un fluide réfrigérant, la paroi du condenseur séparant le circuit de circulation du fluide réfrigérant et ledit premier espace, la paroi du condenseur étant imperméable au fluide en phase liquide et en phase gazeuse et étant configurée pour condenser le fluide en phase gazeuse passé à travers la membrane en une phase liquide de fluide purifié.
[0013] Par « buse >>, il est entendu un élément apte à diviser en gouttes un liquide et à expulser les gouttes dans une atmosphère (en d’autres termes, à distribuer le liquide sous forme de gouttes dans une atmosphère ou un milieu). Par condenseur, il est entendu un appareil apte à condenser (ou liquéfier) de la vapeur. Par « fluide réfrigérant >>, il est entendu un fluide apte à refroidir, ayant typiquement une température plus basse que la température de rosée de la vapeur qui circule dans l’espace entre la membrane et le condenseur.
[0014] Un tel dispositif permet de mettre en oeuvre une distillation thermique, c’est- à-dire un cycle d’évaporation-condensation d’un fluide contenant un soluté ou un composant non volatil ou moins volatil que le fluide, la concentration du soluté augmentant dans la partie du fluide qui ne s’évapore pas lors du cycle et diminuant (voire étant complètement supprimée) dans la partie du fluide qui s’évapore puis se condense. Ainsi, le terme « fluide purifié >> ou « fluide pur >> désigne le fluide obtenu par évaporation-condensation au cours de la distillation thermique. La partie du fluide qui ne s’évapore pas est un fluide plus concentré en soluté, autrement dit encore moins purifié.
[0015] Le fluide que l’on veut purifier est appelé « fluide non purifié >> ou « fluide non pur >> et peut être par exemple de l’eau contenant des minéraux comme du calcium, du magnésium ou du sel (appelés par la suite de manière simplifiée « sels >>), par exemple de l’eau d’un réseau de distribution, de l’eau de mer ou de l’eau polluée.
[0016] Par fluide, il est entendu un fluide en phase liquide (appelé aussi simplement « liquide ») ou en phase gazeuse (appelé aussi « gaz >> ou « vapeur »). [0017] Un tel dispositif, lorsqu’il est alimenté par le fluide non purifié et par le fluide réfrigérant, permet avantageusement de purifier le fluide non purifié et de récupérer du fluide purifié à partir du fluide non purifié, de manière simple et efficace.
[0018] En effet, des gouttes de liquide non purifié mis à une première température (fluide non purifié « chaud >>, dans le sens de « plus chaud que la paroi du condenseur) peuvent être distribuées via la buse dans une atmosphère entre une entrée sous pression et une sortie à pression atmosphérique de la buse, ce qui provoque dans l’atmosphère une formation de vapeur en plus des gouttes. La vapeur correspond à une phase gazeuse du fluide purifié. Une partie de la vapeur migre naturellement vers le condenseur (ou piège froid) qui est mis à une deuxième température plus faible que la première température, pour être condensée à pression atmosphérique en gouttes de liquide purifié sur une paroi imperméable froide du condenseur.
[0019] En effet, lorsqu'une différence de température est créée entre un liquide chaud (mélange de composants ou non) et un liquide ou une surface plus froide que ce liquide et plus froide que la température de rosée de l’atmosphère à proximité de la surface plus froide ou du liquide plus froid, une différence de pression partielle de vapeur apparaît, constituant le moteur d’un processus d’évaporation et de condensation. Ainsi de la vapeur du liquide formée à la surface du liquide chaud migre vers le liquide ou la surface plus froide que sa température de condensation et se condense. Ce phénomène refroidit le liquide chaud car la chaleur nécessaire à l’évaporation y est prélevée et fournit de la chaleur au liquide froid ou à la paroi froide car la chaleur libérée par la condensation lui est cédée.
[0020] La mise en oeuvre pratique de ce principe physique se heurte à plusieurs difficultés techniques et fonctionnelles. Le risque de projection du liquide chaud qui peut atteindre le liquide froid ou la surface froide et se mélanger aux condensats est un risque connu de contamination ou de la perte de pureté des condensats.
[0021] Dans le dispositif ci-dessus, la membrane semi-perméable disposée entre la buse et la paroi du condenseur permet de séparer la vapeur de fluide purifié des gouttes de fluide non purifié, de sorte que seule une partie purifiée du fluide distribué sous forme de gouttes atteint l’espace délimité entre la paroi du condenseur et la membrane, de sorte que la partie purifiée du fluide n'est pas « contaminée >> avec le fluide non purifié qui circule de l’autre côté de la membrane (du côté où se situe la buse). Cette membrane opère à pression égale (par exemple, à pression atmosphérique) sur ses deux faces, et est donc mécaniquement peu sollicitée. Ainsi, elle ne nécessite pas de propriétés mécaniques particulières, ce qui en diminue le coût de production.
[0022] Il est ainsi entendu que le terme « imperméable au fluide distribué sous formes de gouttes >> correspond, dans le contexte de l’invention, à une propriété de la membrane selon laquelle les gouttes de liquide ne passent pas à travers la membrane lorsque le dispositif est en fonctionnement (et notamment lorsque du fluide est distribué sous forme de gouttes par la buse). Par exemple, une membrane non absorbante pour les gouttes de liquide, une membrane dans un matériau déperlant ou recouverte d’une matière déperlante, qui ne laissent pas traverser les gouttes de liquide, entrent dans le cadre de la présente invention. En particulier, il est noté que la membrane n’est pas forcément imperméable au liquide : par exemple, si elle est soumise à une pression de liquide importante (envoi d’un jet de liquide contre la membrane par exemple), elle peut devenir perméable et laisser passer le liquide. En revanche, il importe que la membrane soit imperméable aux gouttes de liquide, pour ne laisser passer que de la vapeur de liquide pur dans l’espace entre le condenseur et la membrane, et ne pas laisser passer dans cet espace du liquide non purifié.
[0023] Bien entendu, le dispositif peut comprendre une pluralité d’éléments ci- dessus, comme décrit en référence à la Figure 1. Il est ainsi possible d’augmenter la surface d’échange d’une façon modulaire en ajoutant autant de canaux et de buses qu’il est nécessaire pour réaliser les échanges de chaleur et de masse.
[0024] Dans la suite, le premier espace et le deuxième espace peuvent aussi être appelés « canaux », ou « canaux fluidiques >>. Par « canal >> ou « canal fluidique >>, il est entendu un élément ou un ensemble d’éléments apte à permettre une circulation d’un fluide en phase gazeuse ou un écoulement ou une circulation d’un fluide en phase liquide. Un canal fluidique est apte à transporter une vapeur d’un fluide en phase gazeuse et/ou à collecter des gouttes d’un liquide par ruissellement le long dudit canal. Un canal fluidique peut notamment être d’une épaisseur inférieure voire très inférieure à sa longueur et à sa largeur, lorsqu’il est réalisé par montage de deux membranes ou de deux parois analogues à des toiles montées sur des cadres parallèles entre eux et distants de l’épaisseur du canal, à la manière des cadres ou rayonnages d’une ruche, une étanchéité étant par ailleurs obtenue entre les cadres, par des éléments de connexion des cadres entre eux, selon l’épaisseur du canal.
[0025] Par exemple, la buse peut être une buse de pulvérisation. Dans ce mode de réalisation, le fluide est projeté par la buse de pulvérisation en fines gouttelettes, notamment dans une direction parallèle à la membrane. Les fines gouttelettes favorisent l’évaporation du liquide, tout en limitant la pression sur la membrane.
[0026] Par exemple, la buse peut être une buse à jet. Dans ce mode de réalisation, le fluide est projeté par la buse de pulvérisation en jet, notamment dans une direction parallèle à la membrane.
[0027] D’autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, la buse peut être une tige (ou canne) creuse (ou un tuyau) percée de petits trous sur sa longueur au travers desquels le liquide est distribué sous forme de gouttes.
[0028] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la membrane comprend une première face tournée vers le premier espace et une deuxième face tournée vers le deuxième espace, et la membrane est configurée pour opérer à pression égale sur sa première face et sur sa deuxième face.
[0029] Par exemple, ladite pression peut être une pression atmosphérique.
[0030] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la membrane et la paroi du condenseur s’étendent dans des plans sensiblement verticaux.
[0031] Selon ces modes de réalisation, la membrane et la paroi du condenseur sont plans (il est noté que des ondulations à la surface de la membrane sont possibles, de même que des motifs sur la paroi du condenseur). Par « sensiblement verticales >>, il est entendu que la membrane et la paroi du condenseur peuvent former chacune avec le sol un angle compris entre 70° et 1 10°.
[0032] Une telle configuration permet avantageusement de maximiser les surfaces d’échanges thermiques et de condensation, tout en minimisant les contraintes sur la membrane.
[0033] Dans ces modes de réalisation, si la buse est une tige percée de petits trous, la tige peut s’étendre de manière sensiblement horizontale de manière à distribuer des gouttes de fluide dans le deuxième espace. [0034] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre un premier distributeur de fluide pour alimenter la buse avec ledit fluide en phase liquide et un deuxième distributeur de fluide pour alimenter le circuit de circulation du fluide réfrigérant avec le fluide réfrigérant.
[0035] Le premier distributeur (aussi appelé « distributeur de liquide chaud >> ou « distributeur d’eau chaude >> par la suite) et le deuxième distributeur (aussi appelé « distributeur de liquide froid/réfrigérant >> ou « distributeur d’eau froide >> par la suite) permettent d’alimenter le dispositif avec le fluide distribué par la buse et le fluide réfrigérant. Comme détaillé plus loin, ces deux distributeurs peuvent être connectés (éventuellement via d’autres éléments) pour que le même fluide puisse à la fois être le fluide distribué sous forme de gouttes et le fluide réfrigérant.
[0036] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend un collecteur configuré pour collecter au moins une partie du fluide distribué sous forme de gouttes par la buse et circulant dans le deuxième espace.
[0037] Ce collecteur, appelé aussi « collecteur de liquide chaud >> ou « collecteur d’eau chaude >> par la suite, permet avantageusement de récupérer la partie du fluide distribué sous forme de gouttes par la buse qui n’est pas passée par la membrane sous forme de vapeur. Cette récupération peut avoir plusieurs utilisations. Par exemple, le fluide ainsi collecté peut être jeté hors du dispositif lorsqu’il devient trop « impur >> (par exemple trop chargé en sels). Le fluide collecté peut aussi être réutilisé comme liquide réfrigérant après refroidissement, comme détaillé ci-après. Il est noté que le liquide collecté par le collecteur de liquide chaud est moins chaud que le liquide en sortie de buse, car ce liquide est refroidi par évaporation lors de son passage dans le deuxième espace.
[0038] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit de circulation du fluide réfrigérant, la buse et le deuxième espace appartiennent à un même circuit fluidique.
[0039] Par « circuit fluidique >>, il est entendu un circuit de circulation d’un fluide ou, en d’autres termes, un circuit permettant un échange fluidique entre les éléments. Ainsi, selon ces modes de réalisation, il peut y avoir une circulation d’un même fluide dans le circuit de circulation du fluide réfrigérant et le deuxième espace. En d’autres termes, le fluide circulant dans le deuxième espace peut ensuite circuler dans le circuit de circulation du fluide réfrigérant (éventuellement après être passé par d’autres éléments du dispositif, par exemple un système de refroidissement) et/ou le fluide circulant dans le circuit de circulation du fluide réfrigérant peut ensuite être distribué dans le deuxième espace par la buse.
[0040] En particulier, le circuit fluidique peut être un « circuit fluidique fermé >> (ou « circuit bouclé sur lui-même d’un point de vue fluidique »), c’est-à-dire un circuit fluidique dans lequel au moins une partie du fluide en sortie du circuit est réinjectée dans une entrée du circuit. Il est noté que le terme « circuit fermé >> n’exclut pas la possibilité que le circuit comporte des moyens pour apporter et/ou prélever du fluide. En d’autres termes, une partie du fluide circulant dans le circuit fermé peut être prélevée (par exemple du liquide très chargé en sels) et/ou du fluide provenant de l’extérieur du circuit (par exemple du liquide moins chargé en sels) peut être ajouté au circuit fermé.
[0041] D’autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, le fluide circulant dans le deuxième espace peut être réinjecté dans le circuit de circulation du fluide réfrigérant à la sortie duquel il peut être évacué. Selon un autre exemple, le fluide circulant dans le circuit de circulation du fluide réfrigérant peut ensuite être distribué dans le deuxième espace par la buse, et la partie restante du liquide dans le deuxième espace peut ensuite être évacuée. Ces exemples ne correspondent pas à des circuits fluidiques fermés, dans le sens où le circuit n’est pas bouclé sur lui-même, mais il y a bien un échange fluidique entre le circuit de circulation du fluide réfrigérant, la buse et le deuxième espace, qui appartiennent donc à un même circuit fluidique au sens de l’invention.
[0042] Pour mettre en oeuvre un tel circuit fluidique, le circuit de circulation du fluide réfrigérant peut comprendre une entrée et une sortie, et le dispositif peut en outre comprendre un premier circuit de raccordement entre la sortie du circuit de circulation du fluide réfrigérant et le premier distributeur de fluide.
[0043] Par « circuit de raccordement >> entre deux entités, il est entendu un élément ou un ensemble d’éléments permettant à un fluide de circuler depuis l’une des entités vers l’autre entité. Un circuit de raccordement peut comprendre par exemple une ou plusieurs canalisations, ainsi qu’un ou plusieurs systèmes intermédiaires, un système intermédiaire comprenant par exemple une entrée par laquelle le fluide peut pénétrer dans le système, un circuit de circulation dans lequel le fluide circule et une sortie par laquelle le fluide sort du système et une sortie et dans lequel le fluide peut entrer - un tel système peut être par exemple un système de chauffage ou de refroidissement du fluide.
[0044] Ainsi, selon un mode de réalisation, le premier circuit de raccordement peut comprendre un système de chauffage configuré pour chauffer un fluide circulant dans ledit premier circuit de raccordement, un tuyau de raccordement raccordant la sortie du circuit de circulation du fluide réfrigérant audit système de chauffage et un tuyau de raccordement raccordant ledit système de chauffage au premier distributeur de fluide.
[0045] Un tel système de chauffage permet avantageusement de chauffer un fluide sortant du circuit de circulation du condenseur jusqu’à une première température, et le fluide ainsi chauffé peut alimenter la buse.
[0046] En outre, le collecteur peut être relié au deuxième distributeur de fluide.
[0047] Ainsi, le fluide collecté dans le collecteur peut être réinjecté dans le deuxième distributeur de fluide, pour être utilisé comme liquide réfrigérant dans le circuit de circulation du condenseur.
[0048] Dans ce mode de réalisation, le collecteur peut être relié au deuxième distributeur de fluide par un deuxième circuit de raccordement, le deuxième circuit de raccordement comprenant un système de refroidissement configuré pour refroidir un fluide circulant dans ledit deuxième circuit de raccordement, un tuyau de raccordement raccordant le système de refroidissement à l’entrée du circuit de circulation du fluide réfrigérant et un tuyau de raccordement raccordant ledit système de refroidissement au collecteur.
[0049] Un tel système de refroidissement permet avantageusement de refroidir la partie du fluide non purifié distribué sous forme de gouttes par la buse et qui n’a pas traversé la membrane sous forme de vapeur, pour l’utiliser comme liquide réfrigérant.
[0050] Comme mentionné ci-dessus, dans certains modes de réalisation, le circuit de circulation du fluide réfrigérant et le deuxième espace appartiennent à un même circuit fluidique fermé.
[0051] Dans un ou plusieurs modes de réalisation alternatifs, le circuit de circulation du fluide réfrigérant et le deuxième espace appartiennent à deux circuits fluidiques indépendants. [0052] En d’autres termes, selon ces modes de réalisation, il n’y a aucun échange de fluide entre le deuxième espace et le circuit de circulation du fluide réfrigérant. Ce n’est ainsi pas obligatoirement le même fluide qui circule dans le condenseur et qui est distribué par la buse.
[0053] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif peut en outre comprendre une gouttière pour collecter un condensât formé sur la paroi du condenseur.
[0054] Par « gouttière >>, il est entendu tout élément permettant de collecter le condensât (ici, du liquide purifié) formé sur la paroi du condenseur. Par exemple, la gouttière peut être une rigole accolée à la paroi du condenseur (comme sur l’exemple représenté sur la Figure 1 ) et ayant une certaine pente pour acheminer le condensât vers un collecteur de liquide purifié. La gouttière peut aussi être un ou plusieurs motifs en relief sur la paroi du condenseur ayant la même fonction que l’exemple précédent.
[0055] La gouttière permet d’une part de récupérer le condensât (le liquide purifié), et d’autre part d’éviter que le condensât n’entre en contact avec le collecteur, qui contient la partie du fluide distribué par la buse qui ne s’est pas évaporée et n’est pas passée au travers de la membrane (et qui est donc un fluide encore moins pur que celui distribué par la buse). Ainsi, la gouttière permet de collecter le condensât sans qu’il ne soit entré en contact avec du fluide non purifié, et de l’acheminer dans un circuit ou dans un réservoir d’eau purifiée.
[0056] Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de purification d’un fluide en phase liquide utilisant un dispositif décrit précédemment, comprenant : distribuer, par la buse, le fluide sous forme de gouttes, le fluide distribué sous forme de gouttes étant à une première température ; alimenter le circuit de circulation du condenseur avec le fluide réfrigérant à une deuxième température, la deuxième température étant strictement inférieure à la première température ; et collecter du fluide purifié en phase liquide issu d’une condensation d’un fluide purifié en phase gazeuse le long de la paroi du condenseur, ledit fluide purifié en phase gazeuse étant issu d’un passage d’une partie gazeuse du fluide distribué sous forme de gouttes à travers la membrane. [0057] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le fluide distribué sous forme de gouttes est de l’eau chargée en sels, et dans lequel le fluide purifié en phase liquide est de l’eau pure.
[0058] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le fluide est distribué sous forme de gouttes par la buse selon une première direction, et dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le circuit de circulation du condenseur selon une deuxième direction opposée à la première direction.
[0059] Selon ces modes de réalisation, le fluide réfrigérant et le fluide distribué sous forme de gouttes par la buse circulent en sens inverse, ce qui permet d’augmenter l’efficacité des échanges thermiques.
[0060] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé comprend en outre : collecter une partie du fluide distribué sous forme de gouttes par la buse et circulant dans une zone délimitée par la membrane et comprenant la buse ; refroidir ladite partie du fluide collectée jusqu’à la deuxième température ;
[0061] dans lequel la partie du fluide refroidie est utilisée pour alimenter, au moins partiellement, le circuit de circulation du condenseur.
[0062] Selon ces modes de réalisation, la partie restante du liquide non purifié distribué sous forme de gouttes qui n’a pas traversé la membrane sous forme de vapeur est récupérée pour être refroidie et réinjectée comme liquide réfrigérant.
[0063] En outre le procédé peut comprendre : chauffer le fluide réfrigérant en sortie du circuit de circulation du condenseur jusqu’à la première température ;
[0064] dans lequel le fluide réfrigérant réchauffé est utilisé, au moins partiellement, comme fluide à distribuer sous forme de gouttes par la buse.
[0065] Dans ce cas, le liquide réfrigérant, après avoir traversé le condenseur, est chauffé pour alimenter la buse.
[0066] Ces étapes additionnelles permettent avantageusement de mettre en oeuvre un circuit fermé, dans lequel le fluide est réutilisé, tantôt comme liquide chaud alimentant la buse, tantôt comme liquide réfrigérant. Comme détaillé ci-après, le liquide réfrigérant se réchauffe lors de son passage dans le condenseur, tandis que la partie non évaporée du fluide distribué sous forme de gouttes par la buse se refroidit entre le moment où il est distribué sous forme de gouttes et le moment où il est collecté. Ainsi, le fluide à réchauffer a déjà été partiellement réchauffé, ce qui limite la consommation énergétique nécessaire pour chauffer le fluide sortant du condenseur à la première température. Autrement dit, la chaleur de condensation est avantageusement utilisée pour limiter les besoins en énergie pour faire fonctionner le dispositif.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0067] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description, qui peut être lue en regard des figures. Ces figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0068] [Fig. 1 ] La Figure 1 représente un exemple dispositif pour purifier un fluide en phase liquide, selon un mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0069] Dans ce qui suit, l’eau est utilisée comme exemple de fluide pour décrire les phénomènes, mais il est entendu que l’invention s’applique à tout fluide
[0070] [Fig. 1 ] La Figure 1 représente un exemple dispositif pour purifier un fluide en phase liquide, selon un mode de réalisation de l’invention.
[0071] Le dispositif de la Figure 1 comprend une pluralité de membranes 5 semi- perméables, i.e. perméables au fluide en phase gazeuse, mais imperméables au fluide en phase liquide. Plus précisément, les membranes 5 sont imperméables au fluide en phase liquide, lorsque celui-ci est, par exemple, projeté contre les membranes 5 sous forme de gouttes, le but étant que, dans le contexte de l’invention, seules des particules gazeuses du liquide puissent passer à travers les membranes 5. Le dispositif comprend aussi une pluralité de condenseurs (ou de pièges froids) 9. Par « condenseur >>, il est entendu un dispositif configuré pour condenser (ou liquéfier) de la vapeur. Par exemple, chaque condenseur peut être un condenseur plan comprenant deux parois 9a, 9b entre lesquelles se trouve un circuit de circulation d’un fluide réfrigérant. Les parois 9a, 9b du condenseur 9 sont avantageusement imperméables aux fluides (en phase liquide comme en phase gazeuse).
[0072] Les membranes 5 ne laissent pas traverser des gouttes du liquide distribué par les buses 3. Par exemple, les membranes 5 peuvent être imperméables aux gouttes de liquide. Les membranes 5 peuvent être, par exemple, des membranes dans un ou plusieurs des matériaux suivants : le téflon ou PTFE, le Fluorure de PolyVinyliDiène ou PVDF, le PolyPropylène ou PP et le PolyEthylène ou PE. L’épaisseur des pores des membranes 5 peut être déterminée par des essais de routine par un homme du métier, et notamment des tailles de pores allant de 60 micromètres à 60 nanomètres peuvent être utilisées. Dans certains modes de réalisation, les membranes 5 peuvent être composées d’un tissu recouvert d’un traitement pour le rendre imperméable.
[0073] Le matériau utilisé pour réaliser une paroi d’un condenseur ou d’un piège froid peut être un métal ou un matériau conducteur pour la chaleur. L’acier inoxydable par exemple, ou un plastique, peuvent être utilisés, notamment si le liquide froid qui circule dans le condenseur est de l’eau salée ou corrosive.
[0074] En faisant à nouveau référence à la Figure 1 , des couples de membranes 5 et des condenseurs 9 sont disposés de manière alternée, de sorte qu’exactement deux membranes 5 sont disposées entre deux condenseurs 9.
[0075] Deux membranes 5 disposées entre deux condenseurs 9 consécutifs délimitent un espace 4 surplombé d’une buse 3 configurée pour distribuer un fluide en phase liquide sous forme de gouttes ou de gouttelettes. Cet espace constitue un « premier canal fluidique >> 4 dans lequel circule le fluide distribué par la buse 3. Par « canal fluidique >>, il est entendu un volume dans lequel un fluide peut s’écouler ou circuler, en phase liquide ou gazeuse. Un canal fluidique peut avantageusement être délimité par deux séparateurs (par exemple des membranes 5 et/ou des parois de condenseurs 9), ce qui permet de maximiser les surfaces d’échanges thermiques ou des échanges de matière, comme pour la traversée de vapeur.
[0076] L’espace 13 entre un condenseur 9 et la membrane 3 la plus proche du condenseur 9 est appelé « deuxième canal fluidique >> 13. Chaque deuxième canal fluidique 13 peut comprendre une gouttière 1 1 ou tout autre moyen de récupération d’un liquide formé par condensation sur le condenseur 9. La gouttière 1 1 peut être reliée à un collecteur d’eau purifiée ou pure 12.
[0077] Ainsi, sur la Figure 1 , le canal 4 et le condenseur 9 sont séparés par une petite cuve ou gouttière 11 permettant de collecter des gouttes d’eau en eau liquide depuis la surface de la paroi 9a, 9b du condenseur 9. Le premier canal 4, la buse 3, la gouttière 1 1 et le condenseur 9 forment un motif périodique répété sur la Figure 1 , entre un distributeur d’eau chaude 2 et un collecteur d’eau chaude 6 reliés via le canal 4 contenant la buse 3 et entre un distributeur d’eau froide 8 et un collecteur d’eau froide 10 reliés via le condenseur 9.
[0078] Il apparaît de la suite de la description que l’invention peut être mise en oeuvre dès lors que le dispositif comprend une buse 3, une membrane 5 et un condenseur 9, la membrane 5 étant située entre la buse 3 et le condenseur 9. Ainsi, l’invention n’est pas limitée à une pluralité de buses 3, de condenseurs 9 et de membranes 5. Lorsque le dispositif comprend une pluralité de ces éléments, le volume de liquide purifié collecté est plus important, puisque du liquide purifié peut être collecté en parallèle dans plusieurs canaux bordés chacun par une membrane 5 et une paroi 9a, 9b de condenseur 9, par exemple via plusieurs gouttières comme la gouttière 1 1 .
[0079] La Figure 1 montre ainsi une alimentation d’eau chaude 1 reliée, au sens fluidique, via un distributeur d’eau chaude 2 à la buse 3 disposée intérieurement à la membrane du canal 4 ainsi qu’un collecteur d’eau chaude 6 prolongeant le canal 4.
[0080] La Figure 1 montre aussi une alimentation d’eau froide 7 reliée au condenseur 9 via un distributeur d’eau froide 8 qui est relié, au sens fluidique, à un collecteur d’eau froide 10 via le condenseur 9.
[0081] Sur la Figure 1 , les membranes 5 et les parois 9a, 9b des condenseurs 9 sont des surfaces verticales et parallèles. Il est entendu que le degré de parallélisme de ces éléments peut, sans sortir de l’enseignement de la présente demande, être imparfait. En particulier, il importe surtout qu’un fluide en phase vapeur puisse atteindre une paroi du condenseur 9 via le canal 4. La verticalité des membranes 5 et des parois 9a, 9b des condenseurs 9 sont donc à entendre dans la présente demande comme une caractéristique permettant de maximiser la conversion de vapeur en liquide, entre l’intérieur de la membrane du premier canal 4 et la surface de la paroi 9a, 9b du condenseur 9, tout en facilitant la collecte des condensats par la gouttière et minimisant l’encombrement de l’ensemble du dispositif. De ce point de vue, la caractéristique « verticale >>, au sens géométrique, peut être entendue au sens de la présente invention et dans tous ses modes de réalisation comme formant un angle par exemple compris entre 70° et 110° par rapport au sol. [0082] Selon l’invention, un liquide chaud non purifié (le liquide peut être un mélange par exemple d’eau et de minéraux ou d’eau et de sel ou de solutés) est introduit par une alimentation 1 , puis distribué par un distributeur de liquide chaud 2 à des buses 3 qui le dispersent verticalement sous forme de gouttes à l'intérieur des canaux 4. Par exemple, le liquide chaud non purifié peut être de l’eau issue d’une réserve d’eau, par exemple une mer ou un lac ou une réserve d’eaux usées, éventuellement chauffée à une première température dite « chaude ».
[0083] Un deuxième liquide, appelé liquide réfrigérant, qui est plus froid que le liquide chaud, est introduit par une alimentation 7, puis distribué par un distributeur de liquide froid 8 qui le distribue dans les condenseurs 9 disposés en parallèle sur la Figure 1 .
[0084] Par « liquide chaud >>, on entend un liquide ayant une température plus élevée que la température maximale du liquide réfrigérant circulant dans le condenseur 9. Par exemple, la différence entre la température le liquide chaud (lorsqu’il est distribué sous forme de gouttes par les buses 3) et la température maximale du liquide réfrigérant circulant dans le condenseur 9 peut être supérieure à 30°C. Par exemple, le liquide chaud peut être distribué sous forme de gouttes à une température comprise entre 60°C et 90°C, et le liquide réfrigérant peut avoir une température comprise entre 10°C et 30°C. Bien entendu, les températures précédentes sont fournies à titre d’exemple et d’autres températures ou écarts de température peuvent être utilisés.
[0085] Après avoir été distribué sous forme de gouttes par la buse 3, le liquide non purifié et chaud circule dans le canal 4 délimité par deux membranes 5, et une partie de ce liquide non purifié et chaud passe, sous forme de vapeur de fluide purifié, à travers les membranes 5. Par exemple, si le liquide non purifié et chaud est de l’eau salée, une partie de ce liquide passe sous forme de vapeur d’eau pure et traverse les membranes 5. Il reste alors dans le canal 4 délimité par les deux membranes 5 du liquide encore moins purifié (i.e. plus concentré pour au moins l’un de ses composants, par exemple de l’eau encore plus chargée en sel, puisqu’une partie d’eau pure s’est évaporée) et plus froid qu’à la sortie de la buse 3. Ce liquide plus salé et moins chaud qu’en sortie de buse peut être ensuite récupéré dans un collecteur 6. [0086] En effet, le rôle des membranes 5 ou de la membrane 5 est d’empêcher le liquide distribué sous forme de gouttes dans le canal 4 de passer partiellement ou totalement dans la zone 13 délimitée par un condenseur 9 et une membrane 5. Seule de la vapeur du liquide peut traverser, évitant ainsi tout contact entre le liquide chaud présent dans le canal 4 et les condensats de la vapeur formés dans la zone 13 sur la paroi du condenseur 9. Lorsqu'une différence de température est créée entre les deux côtés de la membrane 5, une différence de pression partielle de vapeur apparaît, constituant le moteur du processus. Ceci provoque l'évaporation de liquide de la surface du liquide du côté chaud, générant de la vapeur qui passe à travers la membrane 5 et se condense du côté le plus froid où se situe le condenseur 9.
[0087] L’espace entre un condenseur 9 et une membrane 5 forme un canal 13 dans lequel la vapeur du liquide chaud issu de la buse 3 et ayant traversé la membrane 5 se diffuse. Le rôle des condenseurs 9 est de condenser cette vapeur sur l’une de ses parois 9a, 9b pour former du liquide purifié. Ce liquide purifié est plus froid que la vapeur dont il est issu, tandis qu’à l’inverse, le liquide réfrigérant s’échauffe au contact - via la paroi 9a, 9b du condenseur 9 - de la vapeur plus chaude.
[0088] Le liquide réfrigérant peut être collecté en sortie du circuit de circulation du condenseur 9 dans un collecteur de liquide froid 10, à une température supérieure à celle qu’il avait en entrée du circuit de circulation du condenseur 9.
[0089] Le condensât (l’eau purifiée par exemple) glisse le long de la paroi du condenseur 9 et peut être collecté dans la gouttière 1 1 placée par exemple sur la paroi (plusieurs gouttières dans le sens de la hauteur du condenseur 9 peuvent être également prévues). Le condensât peut ensuite être transporté latéralement pour être collecté dans un bac ou collecteur d’eau pure 12.
[0090] Selon des modes alternatifs, la gouttière ou les gouttières 1 1 peuvent être soit rapportées aux condenseurs par la fixation mécanique de la matière composant cette gouttière ou ces gouttières, soit délimitées par la forme extérieure du ou des condenseurs par moulage, c’est-à-dire délimitées par la paroi d’un condenseur, i.e. par la forme de sa surface extérieure sur laquelle est obtenue la condensation.
[0091] Il est noté que dans l’exemple de la Figure 1 , les éléments du dispositif sont disposés selon l’ordre suivant, selon une direction parallèle aux membranes 5 et orientée depuis le collecteur d’eau froide 10 et le distributeur de liquide réfrigérant 8 : le collecteur d’eau froide 10, le distributeur d’eau chaude 2, le collecteur d’eau chaude 6 et le distributeur de liquide réfrigérant 8. Une telle disposition permet une circulation des liquides dans le canal 4 et le circuit de circulation du fluide réfrigérant dans le condenseur 9 en sens inverse ou à contre-courant. Une telle circulation à contre- courant permet avantageusement un échange particulièrement efficace de la chaleur entre les gouttes chaudes produites par la buse 3 et le liquide froid via la membrane 5 et la paroi 9a, 9b du condenseur 9.
[0092] D’autres configurations sont possibles, et selon un mode de réalisation alternatif de l’invention, les éléments du dispositif peuvent être disposés selon l’ordre suivant, selon la direction parallèle aux membranes 5 et orientée depuis le collecteur d’eau froide 10 et le distributeur de liquide réfrigérant 8 : le collecteur d’eau froide 10, le collecteur d’eau chaude 6, le distributeur d’eau chaude 2 et le distributeur de liquide réfrigérant 8. Dans ce cas, la circulation des liquides dans le canal 4 et le circuit de circulation du fluide réfrigérant dans le condenseur 9 est effectuée dans le même sens, et l’invention est toujours fonctionnelle, même si les échanges de chaleurs sont moins efficaces que dans les modes de réalisation où la circulation des liquides se fait en sens inverse.
[0093] Comme mentionné ci-dessus, l’invention peut être mise en oeuvre au moyen d’une alimentation 1 en eau chaude ou en fluide chaud à une première température, distribué sous forme de gouttes par une buse 3 et créant une vapeur du fluide (purifié) et des gouttes du fluide (encore moins pur que le fluide chaud distribué par la buse 3), la vapeur du fluide traversant la membrane 5 perméable à la vapeur et imperméable aux gouttes, pour atteindre une paroi 9a, 9b imperméable au fluide, la paroi 9a, 9b étant alimentée par un fluide réfrigérant via une alimentation d’eau froide 7, le fluide réfrigérant étant injecté entre les parois du condenseur 9 à une deuxième température inférieure à la première température. Ainsi, il se produit une condensation du fluide en gouttes d’eau purifiée sur une surface de la paroi 9a, 9b, au contact de laquelle s’écoule une eau froide ou un fluide froid purifié à une température plus faible que la première température.
[0094] Plusieurs modes de réalisation des alimentations chaude et froide sont possibles. [0095] Dans un premier mode de réalisation, le fluide chaud et le fluide froid ne sont pas réutilisés et sont perdus tous les deux : il y a alors une alimentation de fluide chaud en circuit ouvert et une alimentation de fluide froid en circuit ouvert, indépendante de l’alimentation de fluide chaud. En d’autres termes, une fois que le liquide réfrigérant est passé dans le condenseur 9, il est purgé hors du dispositif. De même, la partie du liquide chaud qui ne s’est pas évaporée (partie du liquide qui arrive en bas du canal 4, qui est moins chaud et plus salé que le liquide distribué sous forme de gouttes par la buse 3) est purgée hors du dispositif, par exemple évacuée vers un circuit d’eaux usées. Un nouveau fluide réfrigérant est injecté dans le condenseur 9 via l’alimentation d’eau froide 7 et un nouveau liquide chaud alimente la buse 3 via le distributeur de liquide chaud 2.
[0096] Dans un deuxième mode de réalisation, le fluide chaud est réutilisé pour être à nouveau purifié. En d’autres termes, la partie du liquide chaud et salée distribué sous forme de gouttes par la buse 3 qui n’est pas passée par la membrane 5 sous forme de vapeur est collectée en bas du canal 4. Comme ce liquide restant s’est refroidi lors de son passage dans le canal 4, il est possible de le chauffer jusqu’à la première température en utilisant un système de chauffage puis de le réinjecter dans le distributeur de liquide chaud 2, pour être distribué sous forme de gouttes par la buse 3. Par exemple, le collecteur de liquide 6 peut être relié à l’entrée du système de chauffage, par exemple via un tuyau de raccordement, et le système de chauffage peut être relié à sa sortie au distributeur de liquide chaud 2, par exemple via un tuyau de raccordement. Dans ce cas, l’alimentation de fluide chaud est dite en « circuit fermé >>, même si ce terme n’exclut pas que du liquide additionnel puisse être injecté dans le circuit via l’alimentation d’eau chaude 1 . Dans ce mode de réalisation, au bout de quelques passages dans le dispositif, le liquide restant est fortement salé, ce qui nécessite de le jeter après un certain nombre de cycles. Alternativement, il est possible de réinjecter, soit après chaque passage soit après un nombre prédéfini de passages dans le dispositif, du liquide moins salé (par exemple de l’eau de mer chauffée à la première température). Ainsi, dans ce mode de réalisation, le distributeur de liquide chaud 2 est avantageusement relié, via le système de chauffage, à une source de liquide non purifié, pour diluer régulièrement le liquide chaud distribué sous forme de gouttes par les buses 3. Dans ce deuxième mode de réalisation, le fluide réfrigérant peut être jeté comme dans le premier mode de réalisation, ou réutilisé comme dans le troisième mode de réalisation décrit ci-après. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les alimentations en fluide chaud et en fluide réfrigérant sont indépendantes.
[0097] Dans un troisième mode de réalisation compatible avec le deuxième mode de réalisation, le fluide réfrigérant en sortie du condenseur 9 est réinjecté à une entrée de celui-ci. En d’autres termes, le collecteur de liquide froid 10 est relié au distributeur de liquide froid 8 pour que le liquide réfrigérant sortant du condenseur 9 et arrivant dans le collecteur de liquide froid 10 soit réinjecté en entrée du condenseur 9 via le distributeur de liquide froid 8. Lorsque le fluide réfrigérant circule depuis l’entrée du condenseur (reliée au distributeur de liquide froid 8) vers la sortie du condenseur 9 (pour atteindre le collecteur de liquide froid 10), il se réchauffe du fait du contact entre la vapeur de liquide chaud et de la paroi 9a, 9b du condenseur. Aussi, le fluide réfrigérant en sortie du condenseur 9 est avantageusement refroidi dans un système de refroidissement avant d’être réinjecté dans le condenseur 9. Par exemple, le collecteur de liquide froid 10 peut être relié, via un tuyau de raccordement, à une entrée du système de refroidissement, et une sortie du système de refroidissement peut être reliée, via un autre tuyau de raccordement, au distributeur de liquide froid. Selon ce mode de réalisation, l’alimentation de fluide réfrigérant est en « circuit fermé >> (et il n’est pas nécessaire de prévoir un apport de fluide réfrigérant complémentaire, car celui-ci ne subit a priori pas de transformation ni de perte). Dans ce troisième mode de réalisation, le fluide chaud peut être jeté comme dans le premier mode de réalisation, ou réutilisé comme dans le deuxième mode de réalisation. Toutefois, dans ce troisième mode de réalisation, les alimentations en fluide chaud et en fluide réfrigérant sont toujours indépendantes.
[0098] Dans un quatrième mode de réalisation, les alimentations en fluide chaud et en fluide réfrigérant ne sont pas indépendantes : la partie restante du liquide chaud est refroidie à la deuxième température pour être utilisée comme liquide réfrigérant, puis réchauffée en sortie du condenseur 9 jusqu’à la première température pour être distribuée sous forme de gouttes par les buses 3, et ainsi de suite. Il est noté qu’en sortie du condenseur 9, le liquide réfrigérant s’est réchauffé, ce qui réduit la quantité d’énergie à fournir pour l’amener à la première température. Aussi, en sortie du canal 4, la partie restant de fluide chaud s’est refroidie, ce qui réduit aussi la quantité d’énergie à fournir pour l’amener à la deuxième température. Pour mettre en oeuvre ce quatrième mode de réalisation, il est possible par exemple de rattacher le collecteur de liquide chaud 6 à l’entrée du système de refroidissement et de rattacher la sortie du système de refroidissement au distributeur de liquide froid 8 pour alimenter le condenseur 9. Le collecteur de liquide froid 10 peut être rattaché à l’entrée du système de chauffage, et la sortie du système de chauffage peut être rattachée au distributeur de liquide chaud 2 pour être distribué sous forme de gouttes par les buses 3. Dans ce quatrième mode de réalisation, il y a une seule alimentation de fluide en circuit fermé, parcourue par le fluide chaud puis par le même fluide (éventuellement plus salé) refroidi. Ici encore, même si le terme « circuit fermé >> n’exclut pas que du liquide additionnel puisse être injecté dans le circuit de circulation du fluide. En effet, au bout de plusieurs passages dans le dispositif, le liquide restant peut être fortement salé, et il est possible de réinjecter, régulièrement ou lorsqu’il est détecté que la concentration du liquide circulant en sels dépasse une valeur seuil, du liquide moins salé (par exemple de l’eau de mer) dans le circuit de circulation du fluide. Par exemple, le système de refroidissement et/ou le système de chauffage peuvent comprendre une entrée pour recevoir du liquide moins salé. Alternativement, le liquide moins salé peut être ajouté en amont du système de refroidissement ou du système de chauffage. Ainsi, dans ce quatrième mode de réalisation, le circuit de circulation du liquide peut être avantageusement relié à une source de liquide non purifié, pour diluer régulièrement le liquide circulant et alimentant à la fois les condenseurs 9 et les buses 3.
[0099] Ce quatrième mode de réalisation permet d’améliorer le rendement thermodynamique du procédé de purification du liquide : en effet, un échange de chaleur latente a lieu entre la vapeur du fluide utilisé et les gouttes de ce fluide distribué sous forme de gouttes recyclé en phase liquide non-divisée, en contact avec la paroi. Cette caractéristique améliore la condensation et réchauffe simultanément le liquide recyclé en diminuant la puissance nécessaire au chauffage de ce liquide à la température de distribution par la buse 3. Une économie de 50% en puissance de chauffage peut ainsi être observée par rapport aux autres modes de réalisation, ce chiffre pouvant varier en fonction du dimensionnement.
[00100] Dans ce quatrième mode de réalisation, il est possible d’utiliser une seule pompe pour aspirer le liquide issu des gouttes distribué sous forme de gouttes réchauffé et le liquide d’une source d’eau chaude pour réaliser l’alimentation en eau chaude initiale de la buse du circuit fluidique fermé ci-dessus et obtenir un générateur d’eau purifiée ou de fluide à l’état liquide purifié au moyen du dispositif de la présente demande. En d’autres termes, dans ce mode de réalisation, le dispositif comprend une alimentation d’eau chaude initiale, distribuée sous forme de gouttes par une buse et séparée par une membrane perméable pour la vapeur d’eau, imperméable aux gouttes d’eau distribuées sous forme de gouttes et non absorbante pour l’eau, d’un condenseur imperméable aux fluides, en contact avec de l’eau froide d’un côté et de l’autre côté avec la vapeur d’eau collectée après condensation, en gouttes d’eau purifiée issues de la condensation de la vapeur d’eau transportée entre la buse et le condenseur via la membrane. Le liquide purifié peut être collecté grâce à une ou plusieurs gouttières placées à la surface du condenseur.
[00101] En référence à la figure 1 , il est possible d’établir une première connexion fluidique entre le collecteur d’eau chaude 6 et l’alimentation d’eau froide 7 puis d’établir une deuxième connexion fluidique entre le collecteur d’eau froide 10 et l’alimentation en eau chaude 1 de la buse 3 pour réaliser le circuit fluidique fermé du quatrième mode de réalisation. De plus, un moyen de refroidissement, notamment via un échangeur de chaleur, peut être inséré sur la première connexion. Enfin, un moyen de chauffage comme un échangeur de chaleur avec une source chaude peut être inséré sur la deuxième connexion et une pompe peut aussi être insérée en série sur cette deuxième connexion pour obtenir un dispositif complet de production de fluide purifié et notamment d’eau purifiée.
[00102] Dans tous les modes de réalisation, le système de chauffage peut comprendre par exemple une résistance électrique ou peut être un système permettant de mettre en contact thermique le fluide avec une source chaude, i.e. à plus haute température que le fluide. De manière particulièrement avantageuse, le système de chauffage peut utiliser de la chaleur fatale issue d’un procédé industriel.
[00103] Le système de refroidissement peut être un système permettant de mettre en contact thermique le fluide avec une source froide, i.e. à plus basse température que le fluide.
[00104] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, une compression d’un liquide peut être effectuée après une distribution sous forme de gouttes par buse en collectant ou en rassemblant le liquide sous forme « divisée >> (i.e. sous forme de gouttes) présent dans en sortie du canal 4 pour lui faire retrouver une forme liquide « non divisée >> (i.e. sous forme de liquide rassemblé et non sous forme de gouttes), puis en aspirant ce liquide avec une pompe et en compressant la forme liquide au moyen de la pompe.
[00105] Un dimensionnement des caractéristiques du dispositif selon un mode de réalisation, pour obtenir un condensât d’eau purifiée de 30 tonnes par jour dans une installation utilisant de l’eau de mer, est détaillé ci-après à titre d’exemple.
[00106] Une réserve d’eau de mer froide et salée, par exemple prélevée dans un océan, peut être utilisée comme source froide et comme moyen de dilution, ainsi qu’une source de chaleur, par exemple obtenue par chauffage solaire ou par récupération d’énergie perdue dans un moteur.
[00107] L’eau de mer froide et salée peut être introduite dans un circuit fluidique fermé et mise en circulation au moyen d’une pompe.
[00108] L’eau de mer peut, dans ce circuit fluidique fermé, être préchauffée par la condensation de la vapeur d’eau en traversant le condenseur 9, dans une direction opposée à celle des gouttes chaudes (configuration à contre-courant), puis réchauffée par la source de chaleur au moyen d’un premier échangeur à fluides séparés. Elle peut ensuite traverser une buse baignant dans une atmosphère, puis être distribuée sous forme de gouttes (par exemple, pulvérisée) dans l’atmosphère en perdant de la vapeur d’eau, pour être collectée, sous forme concentrée en sel, dans un bac. L’eau concentrée en sel peut être pompée depuis le bac, puis refroidie par la réserve d’eau de mer froide dans un deuxième échangeur à fluides séparés, et enfin être diluée par de l’eau de la réserve d’eau de mer froide dans un mélangeur. Dans l’atmosphère, une membrane 5 perméable à la vapeur d’eau et imperméable à l’eau liquide peut séparer la buse 3 et le condenseur 9, et permettre d’obtenir une condensation à fluides séparés, entre le liquide émis par la buse 3 et le condensât. Le condensât et le liquide circulant dans le condenseur 9, réalisé dans un matériau imperméable aux fluides, sont séparés par le matériau du condenseur 9.
[00109] De cette façon, on obtient un circuit fermé d’eau de mer apte à produire, sur la paroi extérieure du condenseur, un condensât de la vapeur d’eau prélevée aux gouttes et ayant migré via la membrane. On obtient ainsi une eau purifiée sans contact avec l’eau de mer, ni dans sa forme distribuée par la buse, ni dans sa forme transportée à l’intérieur du condenseur, ni dans sa forme contenue dans la réserve d’eau chaude.
[00110] De la matière étant prélevée sous forme de vapeur d’eau au circuit, le mélangeur permet de diluer l’eau de mer, concentrée par l’évaporation, avec de l’eau de mer de la réserve d’eau froide. L’eau de mer de la réserve joue ici un premier rôle de réservoir de matière, à savoir de réservoir d’eau de mer à concentration en sel constante. Le mélangeur peut être relié au circuit de façon intermittente ou continue, en fonction d’une plage de salinité souhaitable pour l’eau de mer circulant dans le circuit fermé.
[00111] De plus, de façon avantageuse, la réserve d’eau de mer peut aussi servir à refroidir complémentairement l’eau concentrée par l’évaporation sortant du collecteur d’eau chaude, pour l’amener à une température proche de celle de la réserve d’eau de mer froide et salée, jouant ici un deuxième rôle de réservoir thermique.
[00112] Le dispositif résultant est particulièrement favorable à la récupération de chaleur et de condensation. Des essais ont été mené sur un tel dispositif avec deux hauteurs de condenseur et de membrane (les condenseurs et les membranes ayant les mêmes hauteurs) : 3 m pour le premier essai et 2 m pour le deuxième essai. Ces dimensionnements permettent d’obtenir une dépense de chaleur de 300 (premier cas) à 450 (deuxième cas) kWh par m3. Ces chiffres peuvent être comparés à une dépense de chaleur pour un dispositif n’ayant pas cette récupération de chaleur, qui est de l’ordre de 700 kWh par m3 de condensât. Cela représente donc un gain énergétique de 57% dans le premier essai et 35% dans le deuxième essai.
[00113] Compte-tenu de cette performance énergétique, on pourra obtenir 30 tonnes d’eau purifiée par jour avec un débit de 6,55 kg/s dans la buse, un débit d’entrée du mélangeur réparti selon 5,51 kg/s pour l’eau collectée via les gouttes émises par la buse et 1 ,04 kg/s pour l’eau prélevée de la réserve d’eau de mer froide.
[00114] Le débit d’eau de mer froide pour le refroidissement complémentaire par perte de chaleur sensible peut être ajusté pour obtenir une température de 3 K supérieure à la température de la réserve froide afin d’obtenir en sortie de mélangeur et en entrée de buse, une température de 2,5 K supérieure à la température de la réserve d’eau de mer froide. De même, la température de la source chaude peut être de 58 K supérieure à celle de la réserve d’eau froide, en régime permanent de production d’eau purifiée.
[00115] Une température de la réserve d’eau de mer froide peut notamment être pour ces performances de 305 K et la température de la réserve d’eau de mer chaude de 363 K.
[00116] L’homme du métier pourra, par de simples essais de routine, adapter les dimensions de la réalisation ci-dessus pour obtenir des productions d’eau purifiée différentes ou des rendements énergétiques différents en fonction de la chaleur récupérée ou issue d’énergie solaire disponible et du climat, sans sortir de l’enseignement de la présente demande.
[00117] La présente demande étend son enseignement à un solvant contenant un soluté pour obtenir le solvant purifié (ou pur) ou ultra-purifié (ou ultra-pur).
[00118] Dans tous les modes de réalisation de la présente demande, la membrane et la paroi du condenseur ne doivent pas être en contact mécanique, ce qui garantit une pureté optimum du fluide purifié. Cependant, si des points de contact entre la membrane et la paroi existent, un fonctionnement dégradé du dispositif et du procédé selon l’invention est obtenu. Par exemple, la purification d’une eau chargée de minéraux initialement à 500 Micro Siemens/cm aboutit sans contact mécanique à une eau purifiée ayant une conductivité inférieure à 9 Micro Siemens/cm alors que la présence de points contact conduit à une eau purifiée ayant une conductivité de l’ordre de 50 Micro Siemens/cm.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 ] Dispositif pour purifier un fluide en phase liquide, comprenant :
- une buse (3) pour distribuer ledit fluide sous forme de gouttes dans une atmosphère ;
- une paroi (9a, 9b) d’un condenseur (9) ; et
- une membrane (5) perméable audit fluide en phase gazeuse et imperméable audit fluide distribué sous forme de gouttes dans l’atmosphère, la membrane (5) étant disposée entre la buse (3) et la paroi du condenseur (9) ; dans lequel la paroi du condenseur (9) et la membrane (5) délimitent un premier espace (13), la membrane (5) sépare le premier espace (13) d’un deuxième espace (4) comprenant la buse (3), et dans lequel le condenseur (9) comprend un circuit de circulation d’un fluide réfrigérant, la paroi du condenseur (9) séparant le circuit de circulation du fluide réfrigérant et ledit premier espace (13), la paroi du condenseur (9) étant imperméable au fluide en phase liquide et en phase gazeuse et étant configurée pour condenser le fluide en phase gazeuse passé à travers la membrane en une phase liquide de fluide purifié.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel la membrane (5) comprend une première face tournée vers le premier espace (13) et une deuxième face tournée vers le deuxième espace (4), dans lequel la membrane (5) est configurée pour opérer à pression égale sur sa première face et sur sa deuxième face.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ladite pression est une pression atmosphérique.
[Revendication 4] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la membrane (5) et la paroi du condenseur (9) s’étendent dans des plans sensiblement verticaux.
[Revendication 5] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un premier distributeur de fluide (2) pour alimenter la buse (3) avec ledit fluide en phase liquide et un deuxième distributeur de fluide (8) pour alimenter le circuit de circulation du fluide réfrigérant avec le fluide réfrigérant. [Revendication 6] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comprend un collecteur
(6) configuré pour collecter au moins une partie du fluide distribué par la buse (3) sous forme de gouttes et circulant dans le deuxième espace (4).
[Revendication 7] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de circulation du fluide réfrigérant, la buse (3) et le deuxième espace (4) appartiennent à un même circuit fluidique.
[Revendication 8] Dispositif selon la revendication 7 en combinaison avec la revendication 5, dans lequel le circuit de circulation du fluide réfrigérant comprend une entrée et une sortie, le dispositif comprenant en outre un premier circuit de raccordement entre la sortie du circuit de circulation du fluide réfrigérant et le premier distributeur de fluide (2).
[Revendication 9] Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le premier circuit de raccordement comprend un système de chauffage configuré pour chauffer un fluide circulant dans ledit premier circuit de raccordement, un tuyau de raccordement raccordant la sortie du circuit de circulation du fluide réfrigérant audit système de chauffage et un tuyau de raccordement raccordant ledit système de chauffage au premier distributeur de fluide (2).
[Revendication 10] Dispositif selon la revendication 9 en combinaison avec la revendication 6, dans lequel le collecteur (6) est relié au deuxième distributeur de fluide (8).
[Revendication 1 1 ] Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le collecteur est relié au deuxième distributeur de fluide (8) par un deuxième circuit de raccordement, le deuxième circuit de raccordement comprenant un système de refroidissement configuré pour refroidir un fluide circulant dans ledit deuxième circuit de raccordement, un tuyau de raccordement raccordant le système de refroidissement à l’entrée du circuit de circulation du fluide réfrigérant et un tuyau de raccordement raccordant ledit système de refroidissement au collecteur (6).
[Revendication 12] Dispositif selon l’une des revendications 7 à 1 1 , dans lequel le circuit de circulation du fluide réfrigérant, la buse (3) et le deuxième espace (4) appartiennent à un même circuit fluidique fermé. Tl
[Revendication 13] Dispositif selon l’une des revendication 1 à 6, dans lequel le circuit de circulation du fluide réfrigérant et le deuxième espace (4) appartiennent à deux circuits fluidiques indépendants.
[Revendication 14] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une gouttière (1 1 ) pour collecter un condensât formé sur la paroi du condenseur (9).
[Revendication 15] Procédé de purification d’un fluide en phase liquide utilisant un dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, comprenant :
- distribuer, par la buse (3), le fluide sous forme de gouttes, le fluide distribué sous forme de gouttes étant à une première température ;
- alimenter le circuit de circulation du condenseur (9) avec le fluide réfrigérant à une deuxième température, la deuxième température étant strictement inférieure à la première température ; et
- collecter du fluide purifié en phase liquide issu d’une condensation d’un fluide purifié en phase gazeuse le long de la paroi du condenseur (9), ledit fluide purifié en phase gazeuse étant issu d’un passage d’une partie gazeuse du fluide distribué sous forme de gouttes à travers la membrane (5).
[Revendication 16] Procédé selon la revendication 15, dans lequel le fluide distribué sous forme de gouttes est de l’eau chargée en sels, et dans lequel le fluide purifié en phase liquide est de l’eau pure.
[Revendication 17] Procédé selon l’une des revendications 15 et 16, dans lequel le fluide est distribué sous forme de gouttes par la buse (3) selon une première direction, et dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le circuit de circulation du condenseur (9) selon une deuxième direction opposée à la première direction.
[Revendication 18] Procédé selon l’une des revendications 15 à 17, comprenant en outre :
- collecter une partie du fluide distribué par la buse (3) sous forme de gouttes et circulant dans une zone délimitée par la membrane (5) et comprenant la buse (3) ;
- refroidir ladite partie du fluide collectée jusqu’à la deuxième température ; dans lequel la partie du fluide refroidie est utilisée pour alimenter, au moins partiellement, le circuit de circulation du condenseur (9).
[Revendication 19] Procédé selon la revendication 18, comprenant en outre :
- chauffer le fluide réfrigérant en sortie du circuit de circulation du condenseur (9) jusqu’à la première température ; dans lequel le fluide réfrigérant réchauffé est utilisé, au moins partiellement, comme fluide à distribuer sous forme de gouttes par la buse (3).
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