BE544664A - - Google Patents

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BE544664A
BE544664A BE544664DA BE544664A BE 544664 A BE544664 A BE 544664A BE 544664D A BE544664D A BE 544664DA BE 544664 A BE544664 A BE 544664A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente inventionse rapporte   aux.systèmes   de traitement en phase .vapeur, et elle concerne plus parti- culièrement la récupération de constituants vaporisables sensiblement purs à partir de charges impures avec une dépense d'énergie thermique minimum par unité de poids de constituant récupéré. 



     L'invention   s'applique à la distillation et à l'évaporation, mais elle est utilisable également d'une façon générale pour la concentration des liquides. 



   Les procédés de distillation usuels utilisent sous leur forme la plus moderne et la plus efficace une rectification. Les processus d'évaporation utilisent 

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 des systèmes à multiple effet. Les indications   fournies   par la technique antérieure en ce qui concerne ces   @eux   opérations séparées exigent ltélimination des   ga@   non condensables hors du système.

   La théorie de l'élimination des matières non condensables hors du système correspond à la production de films ou pellicules suivant les processus actuellement connus, Selon la théorie actuelle, les matières non condensables (par exemple l'air) se trouvant dans le système en phase vapeur constituent une barrière ou un obstacle additionnel que la chaleur doit traverser pour assurer la vaporisation ou la condensation d'un fluide dans un système donné, et elles représentent par suite un facteur correspondant à une perte de chaleur et ayant pour conséquence un transfert moins efficace si l'on considère l'ensemble du processus opératoire. Les calculs établis dans des   article}'!   ou ouvrages se rapportant à ces techniques reposent sur ce principe.

   Les ingénieurs étudiant plus spécialement cette technique particulière ont publié récemment un grand nombre d'articles concernant l'effet de l'air dans les systèmes de production de vapeur, et ils sont tous arrivés à cette conclusion que, dans le cadre de leurs études, l'air entraîné, retenu ou pénétrant dans le système est nuisible au rendement de l'échange ce chaleur (coefficient thermique global) et doit être par suite éliminé ou évacué par balayage. L'invention apporte une solution opposée permettant d'obtenir un rendement inhabituel dans l'utilisation de la chaleur. 



   Les opérations séparées effectuées actuellement dans les systèmes de traitement en phase vapeur utilisent des systèmes sous vide et (ou) à multiple effet afin de réduire 

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 la dépense thermique par kilogramme de produit récupérée en augmentant ainsi le rendement global. Certains de ces systèmes fonctionnent de façon continue, mais un grand      nombre de systèmes encore en service fonctionnent de façon intermittente. l'invention permet d'obtenir un fonctionnement continu exigeant une dépense d'énergie thermique minimum par unité de produit récupéré en augmentant la vaporisation et en supprimant la condensation rapide des matières vaporisables. 



  On parvient à ce résultat en maintenant d'une façon constante un gaz inerte non condensable en contact intime avec la charge, les vapeurs et le condensât dans la totalité du système, et. il en résulte une réduction de la dépense thermique réelle par unité de produit   ré@@péré.   Ceci présente bien entendu une grande importance économique. 



  La découverte de ce phénomène dans les systèmes gaz-vapeur ouvre dans le domaine de l'industrie chimique des voies permettant d'aboutir à une utilisation plus économique de la chaleur et elle rend possible la récupération d'énergie thermique dans un grand nombre d'opérations qui correspondaient jusqu'ici à une dépense de chaleur. Le procédé, objet de l'invention, permet par exemple une réduction des besoins énergétiques pour la purification de l'eau, et il évite les retards dus à l'utilisation d'eau impure dans ces procédés et lors-de la production de vapeur par les moyens antérieurement connus. Les particularités de mise-en oeuvre concernant la concentration et la distillation apparaîtront plus aisément à la lecture de la description qui va suivre. 



   La présente invention permet d'atteindre les résultats 

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 envisagés,   c'est-à-dire   qu'elle rend possible une faible dépense d'énergie par unité de produit récupéré grâce à un procédé nouveau mieux approprié au but poursuivi. On comprendra que le procédé décrit est nouveau par le fait qu'il utilise des gaz non condensables pour les traitements en phase vapeur. On remarquera à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés que les méthodes de calcul actuelles sont utilisables pour déterminer la gamme optimum de conditions de travail. On remarquera également que la présence de quantités notables de gaz non condensables remis en cycle améliore plutôt qu'elle ne diminue la résultat global obtenu.

   On notera en outre qu'un appareil de type usuel peut être utilisé pour réaliser ces économies inhabituelles. 



   L'un des buts de l'invention est de permettre une économie de chaleur dans les systèmes de traitement en phase vapeur. 



   Suivant une particularité de l'invention, -on utilise des gaz non condensables dans les systèmes de traitement en phase vapeur, ce qui permet d'obtenir un rendement élevé en ce qui concerne la dépense de chaleur par unité de produit pouvant être récupéré. 



   Suivant une autre particularité de l'invention, on utilise des tensions partielles déterminées lors d'un trai- tement d'évaporation et de condensation, et des matières inertes non condensables sont constamment présentes. 



   L'invention a également pour but de démontrer la possi- bilité de réaliser une évaporation continue à des températures inférieures au point d'ébullition de la matière vaporisable sous une pression choisie quelconque 

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L'invention concerne également une nouvelle installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, formée par des appa-   reils   et des dispositifs de type usuel combinés toutefois de façon nouvelle. 



   Sur les dessins annexés, donnés à titre non limitatif : 
La fig. 1 est un schéma d'installation de traitement en phase vapeur suivant l'invention montrant le déroulement des opérations dans un système à simple effet. 



   La fig. 2 est un schéma de l'installation utilisée dans un système de traitement en phase vapeur suivant l'in- vention, montrant un système à multiple effet. 



   La   fige $   est un graphique montrant une courbe   à   pression constante choisie, les températures étant portées en abscisses et les kilogrammes de.vapeur. d'eau étant portés en ordonnées. 



   La fig. 4 est une représentation graphique de l'effet des stades d'évaporation et de condensation sous tension partielle pour une pression totale choisie,   @t   étant introduit pour compenser le retard dû aux pertes par rayonnement et au temps de montée en température afin de modifier les conditions de chauffage et de refroidissement normales. 



   Si l'on considère l'ensemble du procédé, on augmente la température d'une charge liquide devant être vaporisée en présence d'un gaz inerte non condensable entraîné avec elle (par exemple de l'azote) de manière à fournir une vapeur sous une pression totale constante, qui est maintenue dans la totalité du système. La charge et la matière non condensable sont amenées   à   une première température. On augmente ensuite de nouveau la température du gaz inerte 

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 non condensable,. de la charge non vaporisée et de la vapeur. 



    On   condense ensuite la vapeur formée à cette seconde   tempé-   rature en présence du gaz non condensable par acheminement à contre-courant avec la charge afférente dans un échangeur de chaleur. Dans des conditions ordinaires, une vapeur se condense à température constante à condition que la pression totale demeure constante. Ceci n'est pas le cas toutefois quand un gaz inerte non condensable est présent dans la vapeur et, suivant l'invention; on utilise les tensions partielles de la vapeur et du gaz non condensable pour modifier cette relation normale. En fait, on supprime le phénomène de condensation normale de manière à pouvoir utiliser l'énergie thermique avec un avantage maximum. 



   On chauffe progressivement la charge et le   gaz   inerte non condensable dans un système clos, afin d'augmenter la température de la charge par. écoulement en contre-courant avec la matière déjà vaporisée et le gaz inerte. Pendant cette augmentation de température continue, il se produit un accroissement de   l'évaporation,   et la quantité de vapeur formée à une température quelconque est fonction du rapport entre les tensions de vapeur à   cett   température, La tension de vapeur est fonction de la température et de la tension partielle du gaz inerte non condensable présent dans la phase vapeur du système.. Pour décrire ce système, on utilisera la terminologie suivante, qui s'applique à la description d'ensemble de l'invention.

   Si   l'on   part de l'admission se trouvant du côté gauche du schéma formant la fig. 1, on introduit dans le système W0   kg de   charge et N0 kg de gaz    non condensable, à une température t0 et sous une pression p . o     .La   valeur calorifique   intrinsèque'de   ces constituants . 

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 EMI7.1 
 est égale à Q 0.9 exprimée in grandes calories.

   Après passage o à travers le premier échangeur de chaleur,qui est dénommé 
 EMI7.2 
 ici pour plus de facilité "échangeur de récupération",' les   cond@@@@s   à la sortie de cet échangeur sont'-:, température 
 EMI7.3 
 t  C, S kg de vapeur, W kg de charge non vaporisée,, N kg de gaz inerte non condensable, et on remarquera-,que 'dans l'ensemble du système, N1 No N2 Nsj c'est-à-dire que la quantité de gaz non condensable est maintenue 9.

   une valeur constante, comme indiqué par une   circulation   unitaire sur une base dynamique, et Q1 représente en   grandes   calories 
 EMI7.4 
 la valeur calorifique dans la condition "1"" Api* es, l'admission de l'agent de chauffage dans' le   réchauffeur,  
O 
 EMI7.5 
 on obtient une température t 2  C, S 2 kg de vapstir, 6V kg de charge, et N 2kg de gaz inerte non condensa'.e,,. c .qn.., représente-une valeur calorifique totale de Q, 2';*' grandes calories.

   La sortie de l'agent de chauffage hors de 116obDn  geur de chaleur de récupération après la condensation des vapeurs à contre-courant avec la charge afférente et échauf- fement de cette   charge .afférente,   est représentée par la 
 EMI7.6 
 condition "trois" (tu, S31 N3, exprimés avec les unités indiquées   préc   ment). indique en   grandes calories   la chaleur résiduaire à la sortie du système. 



   En règle générale, il est désirable' dans cet échangeur 
 EMI7.7 
 de récupération., de condenser les vapeurs à gonze-odorant      avec la charge afférente, et de les   recueillir   à un état sensiblement pur avec une récupération de chaleur maximum. 



  On parvient à ce résultat en augmentant la   température   des matières formant la charge, après   l'accroissement thermique   dans l'échangeur de récupération, d'une quantité   @t.   



  Cette chaleur   @t   est prélevée à une'source de chaleur 

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 extérieure, et l'augmentation correspondante du niveau énergétique dans la condition "deux" permet un échange de chaleur efficace dans l'échangeur de récupération. On voit ainsi qu'une différence de température est nécessaire dans le système, de sorte que la chaleur peut alors être trans- férée à la charge afférente.Cette différence de tempé- rature   @t   est fournie par le réchauffeur utilisant de la chaleur extérieure et interposé entre les conditions "un" et   "deux".   Dans toutes les conditions, la vapeur se trouve à saturation ou au-dessous d'un état de saturation pour toute température et toute pression régnant dans le système. 



   On décrira maintenant l'installation utilisable pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. 



   Premier étage. 



   Si l'on se reporte au schéma montrant le déroulement du processus opératoire et qui forme la fig, 1, une pompe 
Il et un compresseur 12. du type à ventilateur sont utilisés pour faire arriver une matière vaporisable et un gaz non condensable dans un échangeur de chaleur de récupération 13, afin que cette charge traverse cet échangeur de récupération 
13 pour parvenir à un réchauffeur 14. Gamme-montré, ce réchauffeur 14. est   constitué   par un échangeur de chaleur de type usuel, et on comprendra qu'on peut utiliser n'importe quel type de rêchauffeur efficace.

   Du réchauffeur 14, les matières non condensables et la vapeur sont acheminées vers un séparateur 15, où une certaine partie du liquide et les solides présents dans la liqueur de charge sont évacués, tandis que la vapeur et les matières non conden- sables sont remises en cycle à travers le   chenisage   de 

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 l'échangeur de récupération 13 pour être ensuite intro- duites dans le réchauffeur 14' (Fig. 2) d'un second étage si cela est désirable, afin de réaliser un échange thermique, et sont envoyées ensuite à une température fortement réduite à un stade de séparation finale de   la   vapeur condensée et du gaz non condensable. Le séparateur 16 est utilisé pour assurer la séparation des matières condensablès par rapport au gaz non condensable., et la matière distillée en est évacuée.

   Le gaz non condensable est renvoyé à la charge à travers le compresseur à ventilateur 12. Quand on utilise un seul étage, le séparateur 16. est refroidi par l'eau et condense d'une façon sensiblement totale les. vapeurs, pour en séparer les matières inertes non condensables. Ces matières non condensables sont remises en cycle dans la charge par le compresseur   12.   



  Second étage 
Quand on désire obtenir un système à multiple effet ou à plusieurs étages, on ajoute   un,   certain nombre de dispositifs, comme montré sur la fig. 2. L'appareillage du second, étage seretrouve dans   n'importe   quelle installation à multiple effet. Une pompe 11' et un' compresseur 12' servent à mélanger la charge introduite et le gaz non condensable et à les injecter dans le système. Il est prévu un échangeur de récupération 13' danslequel on refoule la charge afin d'amener sa température d'entrée t à la o valeur t1'. Des conduits de raccordement appropriés   permettent     1! introduction   de la charge dans le réchauffeur 14', dans lequel la chaleur de l'étage précédent est utilisée pour amener la température de la charge à la valeur t2'.

   Un séparateur 15' est monté au voisinage 

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 du réchauffeur 14'. et   lets   impuretés et une certaine partie de la charge sont évacuées dans ce séparateur. Le gaz non condensable et la vapeur sont envoyés du séparateur 15' dans le chemisage de l'échangeur de récupération 13',de façon que la valeur calorifique de ce mélange amène la charge afférente à la température t1'. La sortie de   l'échan-   geur de récupération 13' est utilisée pour fournir la chaleur extérieure à l'étage suivant si cela est désirable, et elle est enfin acheminée dans le séparateur 16' en vue de la séparation des matières condensables et du gaz non condensable entraîné. Le gaz non .condensable est renvoyé à la charge ou à l'entrée du système par un compresseur 12'. 



  On   comprendra   que les différents dispositifs indiqués sont reliés de façon appropriée par des conduits et sont isblés de façon convenable et distribués de manière à réduire au minimum les pertes thermiques du système. On comprendra également que ces dispositifs sont étudiés de manière à pouvoir résister aux pressions de travail   envisagées-,'et   que leur capacité est fonction des caractéristiques d'ache- minement continu du système. Des vannes à pression constante (non représentées) sont utilisées pour maintenir les pressions réactives choisies. 



   On comprendra qu'en résume le procédé, objet de l'in-   vention,   consiste à introduire un gaz non condensable dans un système   à   fonctionnement continu sous pression constante et à température différentielle, de manière à éviter une évolution brusque en ce qui concerne l'évaporation et la condensation. 



   Si   l'on   se reporte plus spécialement à la fig. 3, on voit que, dans des conditions de pression constantes, 

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   quand   l'eau se trouve en présence d'un gaz non   condensable,   par exemple en présence de 1,57 kg d'azote (1,25 m3 d'un gaz non condensable quelconque), on obtient une courbe caractéristique par report sur un graphique sur lequel la tempéra tare en degrés C est portée eu abscisses, tandis que les quantités de vapeur d'eau en lg sont portées en ordonnées. On soumet différentes parties de cette courbe caractéristique à des essais, afin de déterminer une gamme de travail optimum. pour. un système de production de vapeur, sans oublier qu'une différence de température est nécessaire entre la matière condensée et la charge pour réaliser un transfert de chaleur.

   On a essayé diverses différences de température, et il semble que des conditions de travail optima soient obtenues quand on utilise une variation de température de 5,5  G, qui fournit une augmentation de vapeur de 0,18 à 0,36 kg quand 1,57 kg d'azote se trouve dans le système. Des recherches expérimentales ont montré que-ces conditions demeurent valables quelle que soit la pression de travail constante choisie, et que le rapport obtenu est conservé pour n'importe quelle différence de température choisie. Par exemple, quand la différence de température est de Si 50 C, on opère sur la courbe-de pression constante choisie dans une gamme dans laquelle l'augmentation pondéra- ble de vapeur d'eau est comprise entre 0,18 et 0,36 kg. 



   Pour une différence de température de 2,7  C, les conditions optina se présentent quand on obtient une augmentation de la quantité de vapeur de   0,09   à 0,18 kg quand 1,57 kg d'azote se .trouve dans le système. 



   Bien que d'autres courbes caractérisent les conditions de production de vapeur quand. des quantités différentes 

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 de gaz non condensable dont présentes dans   @e   système et quand on choisit d'autres conditions .de pression constante,      on comprendra que le choix de conditions optima dépend de l'utilisation de la partie de la courbe obtenue dans * laquelle le changement de pente est le plus   rapide,   'comme montré sur la fig. 3. Des courbes analogues sont obtenues pour n'importe quelle matière liquide utilisée comme   charge.   



   La courbe représentée caractérise l'eau dans le systeme gaz-vapeur considéré et représente un exemple de mise en oeuvre typique, 
Après avoir établi les courbes désirées pour les tensions de vapeur indiquées sur la fig, 8, et quand la ' matière non condensable présente est de l'azote,on peut alors obtenir la différence de température désirée, en déterminant la partie de la courbe pour laquelle on réalise. des conditions optima. 



   On obtient un palier de température inférieur (t1) en chauffant la charge à l'aide de la chaleur contenue   dans*   la sortie du système, qui se trouve à la température (t2). 



   Le palier de température supérieur (t2) est obtenu par apport de chaleur de l'extérieur.   Ainsi,   le palier de température inférieur t1 est augmenté de   la ..quantité     @   pour prendre la valeur t2.   En  utilisant la température t pour amener la température t0, qui est   .la   température, de la charge   afférente,   à la valeur t1, la vapeur d'eau entraînée dans le gaz non condensable est condensée aux dépens de la charge.

   Le but de ce chauffage   différentiel   est de compenser les pertes par rayonnement   et le   retard de montée en température, ainsi que toute perte ther par extraction; La chaleur extérieure   @   est fom 

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 par le réchauffeur 14, et la vapeur d'eau et le gaz non condensable sont ensuite envoyés à travers le séparateur 15. dans lequel les impuretés et une certaine partie de l'eau sont évacuées. La vapeur d'eau et le gaz non condensable à la température t2 contenant la quantité de chaleur Q2 sont envoyés dans le chemisage de   l'échangeur   de récupération 
13. où une quantité de chaleur   @QR   amène la tempé- rature de la charge de la valeur t0 au palier de température inférieur t1 du système.

   Mais étant donné que la chaleur non utilisée Q3 demeure dans la vapeur   d'eau-et   dans le gaz non condensable; on.peut utiliser de façon économique un second étage, qui en fait est analogue au premier en ce qui concerne son fonctionnement, et qui travaille à un niveau de pression constant désiré, supérieur ou inférieur à la pression constante du premier étage. 



   Le principe mécanique du phénomène d'échange thermique peut être expliqué de façon optimun à l'aide   d'un   exemple dans lequel on utilise l'appareil représenté sur la fig.   1.   



  Cette fig. 1 sera citée en regard de cet exemple étant donné que les conditions utilisées correspondent à celles de cette figure. Le principe fondamental sur lequel reposent les conditions de travail est prélevé à la   fig. "3,   qui montre l'analyse graphique des conditions de pression constante de la vapeur d'eau en présence d'azote ( ce gaz étant choisi pour éviter toute réaction d'oxydation dans l'installation), et sur laquelle la température en  C est conjuguée à l'augmentation de poids de la vapeur d'eau en kilogrammes, pour former les coordonnées du graphique. Etant donné qu'on utilise dans le système 1,57 kg d'azote, la courbe obtenue est en fait le résultat composite des conditions de tension 

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 partielle régnant dans le système. 



   Etant donné que la gamme opératoire optimum correspond à une augmentation de poids de 0,18 à   0,36   kg de vapeur d'eau pour une augmentation de   température   de 5,5  C, on choisit pour t1 unevaleur de 162  0 et   pour t2 une valeur de 168,30 G, et on observe une augmentation du poids de la vapeur de 0,22 kg pour la courbe   correspondant-   à une pression absolue de   15,03     kg/cm ,  étant donné que l'on choisit pour le premier étage une pression de travail   manomé trique   de 14 kg/cm2. 



    Exemple   
Dans-cet exemple,on fait arriver de façon continue dans un système clos maintenu à une pression manométrique de 14 kg/cm2, 1,57 kg d'azote et 1,24 kg d'eau. La   tempé-   rature d'admission de l'eau est de 15,6  C. L'azote remis en cycle pénètre dans le système à une température de 26,7    C,   
Le mélange d'eau et   d'azote   est amené à travers un échangeur 
13 à une température- t égale à 162,8  G, et il se forme 
0,86 kg de vapeur d'eau, de sorte que   @   QR, qui est la chaleur nécessaire pour élever la charge   à" la   température t1, est égale à 667 grandes calories.

     Gomme   on le comprendra, cette quantité de chaleur utilisée pour   Inchangé   thermique est présente dans le mélange de sortie du réchauffeur 14, qui se trouve à une température t2 égale à 168,3  C.   La-   matière chauffée à la température t1 et contenant   696   grandes calories est introduite dans le réchauffeur   14,   où la température est augmentée d'une quantité   @t =   5,5  C par la chaleur extérieure   @   Q, qui correspond à 137 grandes calories.

   Par suite de l'augmentation de température, 
1,13 kg   d'eau   s'évaporent, et0,11 kgse trouvent encore 

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 on   phase aqueuse.   La quantité de chaleur   présente   dans le   système   pour le palier de température supérieur t2 =   1@8,8   est de 833 grandes calories,   c'est-à-dire   qu'elle est égale à la somme Q1   @Q,   La matière   quittant   le réchauffeur   14 est   introduite dans le séparateur 15.

   dans lequel on évacue les impuretés et environ 0,11 kg d'eau, ce qui correspond à une perte par extraction de 19 grandes calories   environ*   Bien que cette perte thermique provenant de   l'extraction   puisse être récupérable et qu'elle représente une quantité considérable de   Matières   extraites, l'exemple choisi correspond à un cas dans lequel le pourcentage d'extraction est élevé et correspond à une perte de chaleur dans le système. Ceci est cohérent avec une extraction continue. 



   On renvoie les vapeurs et le gaz non condensable à   température   t2 = 168,3  C au chemisage de   l'échangeur   de récupération 13, dans lequel 667 grandes calories sont prélevées aux 814   grandes, calories   (Q2)   disponibles   dans la masse acheminée à contre-courant.

   La   tempéra hure   de la matière se déplaçant en contre-courant par rapport à la charge tombe de 168,3  C à 82,2  C, en abandonnant 667 grandes   calories     @QR).   La température de la charge (azote et   eau)' est     amenée   de 15,6  C à 162,8  C.   La   charge   afférente   continue   formée par 1,24 kg d'eau à 15,6  C amène au total 19 grandes calories, et l'azote (1,57 kg) est renvoyée   l'entrée du     système à   une tempe- ra ture   d'environ     @@,7    C, de sorte qu'il   contient   10   grande'   calories   en vire:.   



   En ce   pointa   137 grandes calories   environ   ont été   introduises     dans   le   système   et on   prélève   1,14 kg   d'eau   

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 distillée. On a ainsi effectué la distillation en   dépensant   119 grandes calories-environ par'kg d'eau récupérée. Après correction pour tenir compte d'une chute de pression de 0,35 kg/cm2 dans l'ensemble du système, -cette valeur est ramenée à 119,4 grandes-calories par kg d'eau récupérée,      On estime que le travail du compresseur pour assurer la circulation de l'azote afin de surmonter les pertes par friction lors d'un fonctionnement en continu correspond à 1,25   grande   calorie. 



   Sur la fig. 2, on a choisi les conditions de manière à utiliser l'excès de chaleur qui n'a pas été employé dans l'échangeur de récupération du premier étage. Cette chaleur en excès constitue la chaleur fournissant la différence de température nécessaire dans 1s second étage. 



  Aucun apport de chaleur de l'extérieur n'est donc requis pour ce second étage, et les constantes d'écoulement sont réduites pour tenir compte des conditions de sortie du premier étage. Sur la fig. 2, les conditions indiquées correspondent simplement à l'utilisation de plusieurs étages pour là mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention. 



  Les conditions données ci-après correspondent à des indications   obtenues lors   d'un essai continu-réel;¯ Le choix des conditions correspondant à un travail   optim@@formé   de cycles successifs est déterminé par l'état initial choisi. 



   Les résultats indiqués dans le tableau suivant fournissent des indications exactes concernant les conditions de travail du second étage, dans lequel on mélange pour former la charge 0,22 kg d'eau à   1,57   kg d'azote, la pression constante maintenue dans le système étant égale à la pression atmosphérique, le réchauffeur utilisant 

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 l'effluent du premier   étae,   à une température de 820 C environ et sous une pression manométrique de   14   kg/cm2, cet effluent entraînant 156 grandes calories, dont; 90 sont, ,;

   utilisées dans le réchauffeur 14' pour former'la   chaleur   
 EMI17.1 
 
<tb> 'Unité <SEP> Condition <SEP> Condition <SEP> Condition <SEP> Condition
<tb> 
 
 EMI17.2 
 0' 1' 2  3' 
 EMI17.3 
 
<tb> en <SEP> grandes <SEP> 153"
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> calories <SEP> 9,5 <SEP> 63 <SEP> 153 <SEP> 99
<tb> 
 
 EMI17.4 
 t en  C 15,6 , 37,8 57,2 , 47,8 S en kg 0, 00 0, 068 0,20 0,12 N en kg 1, 57 1,57 1, 57 1, 57 P en kg/cm.2 z 1, 03 1, 03 1,03 W en kg 0,22 0,16 0, 018 0,10 environ 
Ainsi, les vapeurs provenant du second étage permettent à la charge traversant l'éohangeur de récupération   13'   d'absorber environ 53 grandes calories parmi les 153 grandes calories disponibles à partir de la condition "2", moins la faible perte représentée par   l'extractionet   le rayonne-, ment. 



   On voit ainsi que l'on obtient un procédé et une installation de traitement continu sous pression constante pour la distillation ou la concentration de charges liquides, dans lesquels la charge est mélangée à une quantité constante de gae inerte non condensable, puis chauffée à contre-courant par les vapeurs formant l'effluent, chauffée de nouveau par une source de chaleur extérieure qui lui . fournit une quantité de chaleur différentielle choisie 

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   pour   l'amener au niveau, de saturation ou au-dessous de ce niveau, les vapeurs saturées étant ensuite condensées par coopération avec la charge afférente, puis les gaz inertes étant séparés du condensat et remis en cycle dans le procédé. 



   On conçoit que le procédé, objet de l'invention, permet de réaliser des économies, à la fois à cause de la simplicité de l'appareillage nécessaire et de la nature continue du processus, avec un apport de quantités minima d'énergie thermique adjonctive. La faculté d'adaptation 
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 de ce procédé à une distillation avec évapora tio..., condensation et concentration au cours de processus chimiques apparaîtra aisément aux techniciens spécialisés dans ce domaine. L'économie de chaleur résultant du traitement à multiple effet a été démontrée, et bien que les données indiquées soient basées sur des essais effectués avec'des charges aqueuses, on comprendra que l'invention s'applique également à des matières autres que   l' eau.   



   Les détails de mise en oeuvre et de réalisation peu- vent être modifiés, dans le domaine des équivalences   techniques,   sans s'écarter de l'invention. 
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  R E V END ICA T- l 0 iI 'S 
1 - Procédé de. distillation sous tension partielle, consistant à introduire, un gaz non condensable dans un système à fonctionnement continu sous pression constante à température différentielle, de manière à éviter un changeront brusque entre l' évapora tion   et -la   condensation.

Claims (1)

  1. 2 - Procédé -suivant la revendication 1 pour un traitement continu en .phase vapeur sous pression constante, <Desc/Clms Page number 19> consistant à mélanger une charge à distiller avec une quantité constante de gaz inerte non condensable, à augmenter la température de ce mélange, à y ajouter une quantité de chaleur additionnelle pour assurer une élévation de température différentielle du mélange, à condenser les vapeurs-saturées produites par ce second chauffage à contre-courant avec la charge afférente, afin de former un condensat et de chauffer cette charge afférente.
    3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange une quantité de chaleur fournie de l'extérieur pour amener sa température jusqu'à .un second palier énergétique à l'état de saturation et en ce qu'on sépare les vapeurs de ce mélange après qu'il a atteint ce second palier énergétique.
    4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on prélève le condensat et en ce qu'on élimine les gaz inertes non'condensables en vue de leur remise en cycle dans le processus.
    5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, consistant à faire arriver de façon continue la matière à distiller à la température ambiante dans un premier échangeur de récupération thermique travaillant en présence d'un gaz non condensable et à élever ainsi la température de ce gaz et de la matière à distiller, à introduire de façon continue la matière.ainsi chauffée dans un réchauffeur maintenu sous une pression constante choisie et dans lequel de-la chaleur fournie par une source extérieure est ajoutée à ce gaz et à la matière à distil de façon que la.température soit augmentée différentie' ment au delà de la température obtenue dans le premier <Desc/Clms Page number 20> échangeur de récupération, à séparer de façon continue .
    le liquide et les solides de la vapeur et de la matière non condensable, à réaliser dans l'échangeur de récupération un échange thermique entre la matière vaporisée et les gaz non condensa bles, d'une part, et la charge, d'autre part, et à remettre en cycle de façon continue le reste de la vapeur et des gaz non condensables non encore séparés, puis à condenser le reste de la matière à distiller tandis que les gaz non condensables sont réutilisés.
    6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, consistant à chauffer différentiellement la matière à distiller afin de compenser les pertes par rayonnement et le retard de montée en température, en présence'de 1,25 m3 d'un gaz non condensable sous une pression constante, et en choisissant une gamme de travail dans'laquelle une augmentation de température de 5,5 C s'accompagne d'une augmentation de vapeur-d'eau de 0,22 kg.
    7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la différence de température est telle que le . rapport entre cette différence de température en 0 C et l'augmentation en kg de la quantité de vapeur d'eau soit compris entre 1/0,065 et 1/0,032.
    8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, consistant à introduire de l'eau et un gaz non condensable dans le système, à augmenter la température de la matière introduite jusqu'à une première température désirée par échange thermique avec la matière introduite, à élever la température de cette matière introduite d'une quantité telle que le rapport entre l'augmentation de température exprimée en 0 C et l'augmentation de la teneur <Desc/Clms Page number 21> e@ vapeur d'eau des gaz on condensables soit compris entre 1/0,065 et 1/0,032, à condenser la matière dont la température a été ainsi augmentée et entraînée dans les gaz non condensables par échange thermique,
    puis à séparer l'eau distillée et à répéter le cycle de travail au cours d'un stade économique en utilisant l'excès de chaleur entraîné.
    9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, consistant à augmenter différentiellement la température d'une charge liquide sous une pre.ssion constante et' en présence d'une quantité constante de gaz inerte non condensable de façon que l'augmentation..de la quantité de vapeur formée et la température différentielle se trouvent dans la gamme correspondant (pour la charge et dans les conditions constantes prévues) à une pente de variante maximum.
    10 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, consistant à introduire sous forme de chargea une Entière vaporisable et un gaz inerte non condensable, en des proportions sensiblement équimoléculaires, à augmenter la température de cette charge par condensation de la matière de la charge vaporisée au préalable en présence du gaz non condensable, à contre-courant par rapport à la charge afférente, à augmenter différentiellement la tempé- rature de cette charge par des royens extérieurs, d'une quantité comprise entre 3 et 8 C environ, à séparer la partie non vaporisée de la matière vaporisable de la vapeur et du gaz non condensable,
    par acheminement à contre- courant avecla charge afférente, en provoquant ainsi une condensation de la vapeur, à séparer le gaz non condensable, et à le <Desc/Clms Page number 22> remettre en cycle par infection dans une charge continue, et enfin à récupérer les vapeurs condensées sous forme d'un condensat sensiblement pur.
    11 - Installation pour le traitement sous tension partielle de liquides, comprenant une pompe à liquide, un échangeur de chaleur,un réchauffeur,un séparateur, un conduit partant de cette pompe et réalisant un échange thermique dans l'échangeur, puis dans le réchauffeur, pour parvenir au séparateur, un conduit de vapeur partant du séparateur et acheminant les vapeurs au chemisage de l'échangeur de chaleur, un conduit-d'écoulement du condensat évacuant la matière hors de ce chemisage de l'échangeur, des organes servant à séparer les gaz inertes évacués par ce dernier conduit du condensat, et un ventilateur recevant les gaz inertes non condensables des organes séparateurs et les renvoyant dans le circuit en un point situé entre la pompe et l'échangeur de ch@eur.
    12 - Installation suivant,la revendication 11, comportant un conduit d'écoulement du' condensât relié à un second étage afin de fournir à celui-ci une certaine quantité de chaleur avant que le condensat.ne. parvienne aux organes séparateurs, un second réchauffeur recevant le condensat acheminé par ce conduit, le second étage ' étant analogue à celui suivant la revendication 11.
    13 - Installation suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'elle comporte plusieurs étages dont,chacun est relié à l'étage précédent par des conduits d'acheminement du condensat, plusieurs séparateurs servant à éliminer les gaz inertes non condensables du condensat de chaque étage, et un <Desc/Clms Page number 23> compresseur associé à chaque étage pour assurer la remise en cycle des gaz non condensables sépares..
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