LU81573A1 - Procede pour prechauffer l'air en circulation dans une installation constituee par un evaporateur couple a une unite de sechage - Google Patents

Procede pour prechauffer l'air en circulation dans une installation constituee par un evaporateur couple a une unite de sechage Download PDF

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Description

....... . 1 * La presente invention a pour objet un procédé pour préchauffer l'air circulant et utilisé dans une installation comportant d’une part un évapora-' teur à multiple effet destiné à concentrer un produit liquide, notamment un produit alimentaire tel qu'.un produit laitier, et d'autre part une unité de 5 séchage dans laquelle est traité le concentré issu dudit évaporateur ou tout autre concentré.
•L’air-à préchauffer sera de préférence l'air nécessaire dans l’unité de séchage constituée essentiellement par un secheur à air chaud tel qu'un sécheur-atomiseur.
- 10 Les procédés connus de ce type consistent généralement à extraire les condensats du dernier effet de 1'évaporateur et à amener ces condensats dans un échangeur de chaleur où ils préchauffent de l'air qui est ensuite amené à la température finale désirée dans un réchauffeur. Toutefois, ces condensats sont à une température relativement hasse et ne permettent donc qu'un prê-15 chauffage peu important et la température finale désirée ne peut alors être atteinte dans le réchauffeur final qu'au prix d'une forte dépense d'énergie 'peu économique.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et pour ce faire, elle propose un procédé qui se caractérise en ce qu'il consiste à 20 réchauffer des condensats de 1'évaporateur à multiple effet par un fluide provenant dudit évaporateur et plus chaud que-lesdits condensats, puis à amener les condensats ainsi réchauffés dans un échangeur de chaleur où ils préchauffent de l'air.
Les condensats que l'on réchauffe sont constitués par tout ou partie 2? iss condensats d'un effet de 1 'évaporateur ou par un mélange de condensats issus de plusieurs effets.
Il est ainsi possible, par mise en oeuvre de calories économiques provenant de l'évaporateur, d'obtenir des condensats et donc une eau qui possède une température supérieure à celle des condensats issus du dernier effet 2Z de 11évaporateur. La dépense d'énergie dans le rechauffeur final en sera d'autant moindre.
Le fluide à l'aide duquel est réalisé le réchauffage est constitue par des condensats plus chauds provenant de 1'évaporateur. Le réchauffage peut alors être réalisé au sein de 1'évaporateur, c'est-à-dire au sein d'un effet.
35 Mais le réchauffage peut également être réalisé à l'extérieur de 1'évaporateur, par exemple dans un hac de mélange où les condensats les plus froids sont mis en présence des condensats les plus chauds.
Selon une variante, les condensats réchauffes sont, avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, mélangés à de la vapeur provenant de l'éva-i|0 norateur et plus chaude que lesdits condensats réchauffés. Les condensats / 2 finalement obtenus selon cette variante ou· les condensats obtenus simplement par réchauffage à l'aide de condensats plus chauds, peuvent ensuite, si on le désire et avant d'être amenés dans l'échangeur de chaleur, à nouveau être mélangés à d'autres condensats plus chauds, tj II a été indiqué ci-dessus que le fluide de réchauffage était consti- tùe par des condensats provenant de l'évaporateur. Toutefois, ce fluide peut également être constitué par de la vapeur plus chaude et provenant de l'évaporateur .
Cette opération peut être réalisée dans l’évaporateur lui-même. Dans » 10 ce cas, les condensats à réchauffer seront amenés dans un effet plus chaud où ils seront mis en présence de vapeur d'évaporation créée dans un effet précédent. Cette opération peut également être réalisée à l’extérieur de l'êvapora-teur, par exemple dans un condenseur où il y a mélange intime entre les condensats à réchauffer et de la vapeur d'évaporation créée dans un effet de 1 cj l’évaporateur.
Les condensats ainsi réchauffés par de la vapeur peuvent ensuite, si *on le désire et avant d'être amènes dans l’échangeur de chaleur, être mélangés avec d'autres condensats plus chauds ou de meme température.
L'invention sera illustrée ci-après en référence au dessin annexé 20 dans lequel les figures 1 à ^ sont la représentation schématique d'une instal-- lation comportant un évaporateur à quatre effets, et où l>'air à préchauffer est destiné à être utilisé dans un sécheur par air chaud, du type sécheur-atomiseur, ce prechauffage étant réalise à l'aide d'eau chaude obtenue : - dans le cas de la figure 1, par mélange des condensats des trois 25 derniers effets de l'évaporateur, ce mélange étant réalisé à l'extérieur de l'évaporateur ; - dans le cas de la figure 2, par réchauffage des condensats du dernier effet au moyen de la vapeur d'évaporation créée dans le premier effet, ce réchauffage étant réalise à l'extérieur de 1 'éx^aporateur ; t30 - dans le cas de la figure 3, par réchauffage des condensats du dernier effet au moyen de la vapeur d'évaporation créée dans le premier effet, ce réchauffage étant réalisé dans le deuxième effet, et - dans le cas de la figure U, par réchauffage des condensats d'un effet au moyen de vapeur, ce réchauffage étant réalisé dans l'effet précédent.
35 ü;a figure 5 est quant à elle la représentation schématique d'une installation comportant un évaporateur a cinq effets où l’air à préchauffer est destiné à être utilisé dans un sécheur par air chaud, du type sécheur-atomiseur, ce préchauffage étant réalisé à l'aide d'eau chaude obtenue par réchauffage des condensats d'un effet au moyen de vapeur qui est à la même 1^0 température que les condensats de l'effet précédent, ce réchauffage-étant Γ' 3 I , réalise à l'extérieur de 1*évanorateur.
pj " I Plus précisément, la figure 1 décrit un evaporateur à quatre effets I 1,2, 3, U du type à flot tombant. A ces quatre effets sont respectivement asso cies des séparateurs vapeur-liquide 5» 6,T»8. Le produit liquide à concentrer, 5 qui est dans le cas présent du lait écrémé, est amené par un conduit 9 en tête du premier effet 1, puis de la base de ce premier effet 1 en tête A du second effet 2, de la base de ce second effet 2 en tête B du troisième effet 3 et de la base de cet effet 3 en tête C du dernier effet respectivement par un con duit 10, 11, 12 comportant respectivement une pompe de circulation 13, 1H, 15-10 Enfin, le lait écrémé concentré issu de la base du dernier effet U est amené par un conduit l6 comportant une pompe de circulation 17 à la partie supérieure d'un sécheur-atomiseur 17', le conduit 16 étant pourvu à son extrémité libre d’un dispositif convenable de pulvérisation (non représenté).
La vapeur d'évaporation créée dans le premier effet 1 traverse le 15 séparateur 5 et arrive par le conduit 18 dans le corps de chauffe 19 de l'effet 2. De même, la vapeur d'évaporation créée dans l'effet 2, celle créée j t dans l'effet 3 et celle créée dans l'effet H traversent respectivement les j séparateurs 6, 7, 8 et arrivent par les conduits 20, 21, 22 respectivement dans le corps de chauffe 23 de l'effet 3, dans le corps de chauffe 2k de l'effet U 20 et dans un condenseur (non représenté). Le conduit 20 porte en dérivation le conduit d'aspiration 25 d'un thermocompresseur 26 dont le conduit de refoulement 27 aboutit dans le corps de chauffe 28 de l'effet 1. Il est à noter que la pression dans les corps de chauffe est décroissante du premier au dernier effet. A la base du corps de chauffe 28 est prévu un conduit d’extraction 25 29 comportant une pompe d'extraction 30 en relation avec une chaudière (non représentée) où est produite la vapeur nécessaire au fonctionnement du thermocompresseur 26. Il est. bien clair que l'esprit de l'invention n'aurait en rien été modifié si une fraction seulement des condensats de l'effet 1 avait été extraite du corps de chauffe 28, la fraction restante étant amenée dans 30 le corps de chauffe 19 de l'effet 2. -
Les condensats produits dans les corps de chauffe 19, 23 et 2k sont quant à eux extraits respectivement par un conduit 31 portant une pompe d'extraction 32, par un conduit 33 portant une pompe d'extraction 3^ et par un conduit 35.portant une pompe d'extraction 36. Les conduits 31, 33 et 35 35 aboutissent à un conduit 37 qui porte en dérivation un conduit 38 lui-même raccordé sur le conduit 29· Ce conduit 37 débouche dans un échangeur de chaleur indirect 39 où le mélange des condensats issus des conduits 31, 33, 35 et 38 cède ses calories à de l'air amené dans cet échangeur par un conduit Πθ, les condensats refroidis étant éliminés de cet échangeur par un conduit 1*1.
HO L 'air ainsi réchauffé et issu dudit échangeur 39 est ensuite amené par un
! U
π conduit Π2 dans un second échangeur de chaleur indirect Π3 où il est porté à la a température finale désirée, ce second échangeur étant alimenté en vapeur vive par un conduit HH et les condensats issus dudit second échangeur étant évacués par un conduit Π5. L’air chaud sortant de l’échangeur Π3 est amené par un con-5 duit Hé au sommet du sécheur-atomiseur 17* · Le lait écrémé concentré amené par le conduit 16 et pulvérisé dans le sécheur-atomiseur 17* est séché par cet air chou>1* ce qui conduit à l'obtention de poudre de lait. Cette dernière et l'air s i .-.^jjfjppent à la hase du sécheur-atomiseur 17' respectivement par les conduits ^ rt Π8. Il est à remarquer que ce sécheur-atomiseur peut, si on le désire, un concentré autre que celui issu de l'effet H.
u I v
La figure 2 décrit une installation qui comporte des éléments 1 à 2Π, 28 à 30 et 39 à H8, identiques à ceux de la figure 1. Par ailleurs, le conduit 18 porte en dérivation le conduit d'aspiration Π9 d'un thermocompresseur 50 dont le conduit de refoulement 51 débouche dans le corps de chauffe 1528 de l'effet 1. Les condensats présents à la partie basse du corps de chauffe 19 sont amenés dans le corps de chauffe 23 par un conduit 52. De même, les condensats rassemblés à la hase du corps de chauffe 23 sont amenés dans le corps de chauffe 2H par un conduit 53- Enfin, les condensats rassemblés à la hase du corps de chauffe 2H sont amenés par un conduit 5Π portant une pompe 20de circulation 55 à la partie haute d'un condenseur 56 alimenté en vapeur, à _ sa partie hasse, par un conduit 57 placé en dérivation sur le conduit H9-Ainsi, les condensats du dernier effet H qui sont à 55° C sont réchauffés dans ce condenseur 56, c'est-à-dire à l'extérieur de l’évaporateur, par de la vapeur à 69° C créée dans l'effet 1. Ces condensats qui atteignent ainsi la tempéra- 25ture de 69° C sont extraits à la hase dudit condenseur par un conduit 58 por tant une pompe d'extraction 59 et dirigés dans l'échangeur 39-
Des variantes de l'installation qui vient d'être décrite consisteraient par exemple à réchauffer les condensats amenés dans le condenseur 56 par le conduit 5Π, au moyen de la vapeur d'évaporation à 65° C créée dans l'ef-3Cfet 2 au lieu de celle créée dans l'effet 1, ou encore à réchauffer les con-densats à 65° C présents dans l'effet 3 en dirigeant ces derniers dans le condenseur 5é où leur température est amenée à 69° C par la vapeur circulant dans le conduit 57- L'installation de la figure 3 comporte des éléments 1 à 2Π, 17', 28 à 3530, 39-----:----à 51 et 53 à 55 identiques à ceux de la figure 2 et agencés de la même manière que dans cette figure 2, exception faite du conduit 5Π qui débouche non pas dans un condenseur maïs à la partie haute du corps de chauffe 19 de l'effet 2. Ainsi, on assiste à un réchauffage des condensats du dernier effet H qui sont à 55° C par la vapeur à 69° C présente dans le corps de chauf-H0 fe 19, condensats qui prennent finalement la température de cette vapeur. Ces
L
1-. _ 5 « condensais rechauffes sont extraits à la hase du corps de chauffe 19 par un conduit 60 portant une pompe d'extraction 6l et aboutissant dans l'échangeur de chaleur 39· Une variante de cette installation consisterait par exemple à _ amener les condensats à 55° C du dernier effet 4 non pas à la partie haute du 5 corps de chauffe 19 mais à sa partie hasse, c'est-à-dire directement en contact avec les condensats qui y sont déjà présents. Dans ces conditions, les eonden-
Isats à 55° C ne séjournent généralement pas suffisamment longtemps dans le corps de chauffe 19 pour atteindre la température de ce corps (69° C). Une autre variante consisterait à amener les condensats du dernier effet b non pas „ iq à la partie haute du corps de chauffe 19, mais à la partie haute (ou hasse) du corps de chauffe 23- j - L'installation de la figure U comporte des éléments 1 à 30, 17' et 39 ! à h8 identiques à ceux de la figure 1 et agencés de la meme manière, Par.ail-·1 leurs, un conduit d'extraction 62 en relation avec la hase du corps de chauffe 15 2b et portant une pompe d'extraction 63 amène les condensats à 55° C présents dans ce corps de chauffe 2b à la partie supérieure du' corps de chauffe 23 où • ils sont réchauffés jusqu'à atteindre 6¼° C. De même, un conduit d'extraction 6b en relation avec la hase du corps de chauffe 23 et portant une pompe d'extraction 65 amène les condensats à 6b° C présents dans ce corps de chauffe 23 20 à la partie supérieure du corps de chauffe 19 où ils sont réchauffés jusqu'à atteindre 68° C, avant d’être évacués de ce même corps par un conduit d'extraction 66 portant une pompe d'extraction 6 7 et aboutissant dans l'échangeur de chaleur 39· L'installation de la figure 5 comporte des éléments 1 à 30, 17' et 39 25 à bB identiques à ceux de la figure 1. Toutefois, le conduit 22 au lieu d'aboutir dans un condenseur comme c'est le cas dans l'installation'de la figure 1, aboutit dans le corps de chauffe 68 d'un cinquième effet 69, corps de chauffe où la pression est inférieure à celle régnant dans le corps de chauffe 2b. La vapeur d'évaporation créée dans ce cinquième effet passe par un séparateur 30 vapeur-liquide 70 associé à cet effet avant d’être dirigée par un conduit 71 vers un condenseur (non représenté). Par ailleurs, le conduit 16 n'amène pas le lait écrémé concentré, issu de l'effet U, vers le sêcheur-atomiseur 17' comme c'est le cas-dans l'installation de la figure 1, mais en tête D du dernier effet 69 et c'est le lait écrémé concentré issu de la base de cet effet 69 qui 35 est amené-au moyen d'un conduit 72 comportant une pompe 73, en tête du sécheur-atomiseur 17'· -Les condensais rassemblés à la partie basse du corps de chauffe 68 sont amenés par un conduit 7^· comportant une pompe de circulation 75 dans la partie haute d'un condenseur 76 dans lequel aboutit également un conduit 77 raccordé au conduit 21. Ainsi, les condensats (à 52° C) du dernier effet 69 sont h0 réchauffés dans ce condenseur 76 par de la vapeur à 59° C créée dans l'effet 31 m 6 ψ »
Les condensats ainsi réchauffés sont évacués a La. "base du condenseur J6 par un conduit 78 aboutissant à la partie-haute d'un second condenseur' 79 dans la partie haute duquel débouche également un conduis 80 comportant orne pompe de circulation 8l et amenant les condensats ras senties à la partie basse du corps 5 de chauffe 2k. Dans ce condenseur 79 aboutit également un conduit 82 raccordé au conduit 20. Les condensats (à 59° C) issus des conduits 78 et 80 sont donc rechauffés dans ce condenseur 79 Par de la .vapeur à 65° C criée dans l'effet 2. Ces condensats sont ensuite évacués à la base du condenseur 79 par^uû conduit 83 aboutissant à la partie haute d'un troisième condenseur 8U dans la par- 10 tie haute duquel débouché également un conduit £5 comportant une pompe de circulation 86 et amenant les condensats rassemblés a. la base du’ corps de chauffe 23 - Dans ce condenseur 8H aboutit en outre un conduit 87 raccordé au conduit 18. Les condensats’ à 65° C issus des conduits 83 et 85 sont donc réchauffés dans le condenseur 8^ par de la vapeur à 70° C créée dans l'effet 1. Ces con- 15 densats ainsi réchauffés à 70° C sont ensuite évacués à la base de ce condenseur 8U par un conduit 88 comportant une pompe d'extraction 89». conduit 88 dans .lequel débouche un conduit 90.comportant une pompe de circulation 91 èt amenant les condensats (à J0° C) rassembles à la base au corps de chauffe 19· Enfin, ce conduit 88 débouche dans 1’éç.hangeur de chaleur 39.
20 h 1

Claims (6)

1. Procédé pour préchauffer de l’air circulant et utilisé dans une installation comportant d’une part, un -évaporateur à multiple effet destiné à concentrer un produit liquide, notamment -un produit alimentaire teir qu'un pro-5 duit laitier, et d’autre part une unité de séchage dans laquelle est traité le concentré issu dudit évaporateur ou tout autre concentré, caractérisé en ce qu'il consiste à réchauffer des condensats de 1’évaporateur à multiple effet par un fluide provenant dudit évaporateur et plus chaud que lesdits condensats, puis à amener les condensats ainsi réchauffés dans un échangeur dé chaleur où 10 ils préchauffent de l'air.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est constitué par des condensats.
3· Procédé selon la revendication 2, caractérisé en*ce qu’avant d'être amenés dans l’échangeur de chaleur, les condensats réchauffés sont mélangés à ' 15 de la vapeur provenant de 1 ’ évaporateur et plus chaude que lesdits condensats réchauffés. U. Procédé selon l'une .quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu’avant d'.être amenés dans 1 ’échangeur"de chaleur, les condensats finalement obtenus sont mélanges à des condensats plus chauds. 20 5· Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide : est constitué par .de la vapeur.
6. Procédé selon la revendication 5» caractérise en ce qu'avant d’être amené dans l’échangeur de chaleur, les condensats'réchauffés sont mélangés à des condensats plus chauds ou de même température.
25 T· Procédé sel'on l’.une quelconque dés revendications 2 et 5» carac térise en ce que le réchauffage est réalisé soit dans un effet ce l'évaporateur, ' soit à 1'extérieur de 1'évaporateur.
8. Procédé selon l’une' quelconque des revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le mélange est réalisé soit dans un effet de 1’évaporateur, 30 soit à l'extérieur de 1'évaporateur. ' UJOvVkB
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