CA1136875A

CA1136875A - Absorbeurs utilises dans les pompes a chaleur et machines frigorifiques a absorption

Info

Publication number: CA1136875A
Application number: CA000336452A
Authority: CA
Inventors: Georges Cohen; Alexandre Rojey
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1982-12-07
Also published as: GB2037413A; DE2938232C2; FR2437588A1; GB2037413B; NL185867B; DE2938232A1; ES484533A1; SE7907981L; FR2437588B1; US4299093A; IT7926096A0; NL185867C; JPS6132587B2; BE878952A; SE437075B; NL7907196A; IT1163721B; JPS5546400A

Abstract

Procédé perfectionné d'absorption et d'échange de chaleur, dans un cycle comportant une étape d'absorption d'un fluide de travail dans un solvant et une étape de désorption du fluide à partir de la solution obtenue, utilisable dans les pompes à chaleur et machines frigorifiques à absorption du type comportant une étape d'absorption par contact entre une phase solvant pauvre en fluide et une phase gazeuse de fluide avec décharge d'un effluent gazeux renfermant du fluide ayant échappé à l'absorption et récupération de chaleur sur cet effluent gazeux, cette récupération s'accompagnant de la condensation au moins partielle de l'effluent au cours de son refroidissement. Le procédé est caractérisé en ce qu'une partie seulement (L1) de la phase solvant pauvre en fluide, provenant de l'étape de désorption, est envoyée à la zone de contact de l'étape d'absorption, et en ce qu'une autre partie (L2) de cette phase solvant est jointe à l'effluent gazeux du contact et soumise, en mélange avec ce dernier, au refroidissement provoquant la condensation au moins partielle de l'effluent. L'invention concerne également un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Description

~36~7~i L'lnvention concerne un perfectionnement des pompes à chaleur et ma-chines frigorifiques à absorption. On sait que dans leur principe de base, de telles installations fonctionnent en fournissant de la chaleur à un flulde ex-tr~rieur A en prélevant de la chaleur sur un fluide extérieur i3 et en échangeant de la chaleur avec un fluide extérieur C. On peut distinguer deux cas. Dans le premier cas tappelé par la suite cas 1), le niveau thermique du fluide ~ est supérieur au niveau thermique du fluide A et le système prélève de la chaleur sur !e fluide C qui est à un niveau thermique inférieur aux niveaux thermiques des fluides A et B. Lorsque le fluide C se trouve à un niveau thermique supérieur à
la températu;e ambiante, on qualifie habituel]ement le dispositif fonctionnant selon un tel cycle de pompe à chaleur à absorption. Cans ce cas on fournlt au fluide A une quantité de chaleur ~2 supérieure à la quantité de chaleur ~1 c~déepar le fluide ~ en prélevant une quantité de chaleur ~2-~1 sur le fluide C. Le f]uide C peut se trouver a un niveau thermiqur,~ inférieur a la température ambiarlte et dans ce cas le dispositif fonctionne en machine frigorifique. Dans le deu~ième cas tappelé par la suite cas 2), le niveau thermique du fluide B est inférieur au niveau thermique du fluide A et le système cède de la chaleur au fluidr C qui est à un niveau thqrmique inférieur 3UX niveaux thermi4ues des fluides A et B : c'est le cas du thermotransformateur faisant l'objeL du brevet français 2,321,098 (E.~752559a). Dans ce cas on fournit au fluide A une quantite de chaleur ~2 inférieure ~ la qudntité de chaleur ~1 cédée par le fluide i3 en fournissant une quantit~ de cb~leur ~2-~1 au fluide C.
Dans la suite on désignera par pompe à chaleur à absorption tout dispo-sitif ne prélevant de la chaleur qu'au-dessus de la température ambiante et ré-pondallt à la definition genrirale précédente que ce soit dans le cas 1 ou dans le cas 2.
Dans la description générale précédente et dans la suite du texte, par ~temperature" ou "niveaux thermiques", on désigne dans le cas général des inter-valles de température plus ou moins larges pouvant se rarnener à une températ~lre pnatiquement constante dans le cas d'un rhar)gement d'état du fluide extérieur ; avec lequel s'effectue l'échange thermique, un premier "niveau thermique" étant considriré comme supérieur à un second "niveau thermique" si l'intsr\ralle de température qu'il désigne est situé au moins en partie au-dessus de l'intervallede température du second "niveau thermique".
Dans les deux cas le cycle comprend au moins une étape d'a~sorption atl COUl-S de laquel1e une p}lase g.a7euse d'un Eluide de travail est m-ise ~n~ contnct avec une l)ha~e ]iquLde utllisee cnmme .solvant et ulle et.~pe de désorption redonnant une phase liquide appauvrie en fluide et une ~ ase gAzeuse riche en Fluide.
L'étaps d'absorption est réalisée habituellement en une étape ds contact en faisant arriver la phase sol~ant liquide tL) et la phase gazeuse de fluide (V) . q~
-. - : . :. ~ .

6~,'S

dans une enceinte en obtenant une solution ~S~ et en évacuant la chaleur d'ab-sorption par échange à contact indirect directement dans l'absorbeur, selon la dlsposition représentée sur la figure 1a.
Il est également connu de réaliser l'étape d'absorption par un contact à contre courant entre la phase liquide et la phase vapeur. Cette disposition est d~crite en pnrtieulier dsns le brevet fran~ais 2.321.09~. Dans ce c~s ii est possible d'op~rer selon la dispositi~n repr~sentbe sur ln figure 1b. Le eontect 3 contre courant est effeetu~ d~ns des &onditions ediaba~iques, p~r exemple dens une colonne, et ln fourniture de eh~leur ve~s l'ext~rieur est os~urée QU moins en p~rtie p~r conden~ation, ~ l'ext~rieur d0 ln colonne, d~
le v~peur obten,ue en t~te. Dans le colonne de cont~ct la chaleur d'~bsorption provoque ln vsporis~tion d'une fr~ction de ln phese solv~nt qui est meins volntile et en t~te de ls colonne on recueille une fr~ction v~peur enrichie en vepeur de ~olvent, qui est condensée ~n fournissant de ln chaleur d~ns l'~ch~ngeur (W) au fluide A.
Par conditions adiabatiques, on entend des conditions dans lesq~les, graee 3 une limitation ou m~me une suppression dss échanges vers l'extérieur, la chaleur d~gag~e ~e retrouve au moins en partie dans les fluides décharg~s de la zone où rbynerlt lesdites conditions.
2n Sl la phase solvant entre pure dans la colonne, il est alnsi posslble de rscueillir en têts de la colonne une fraction vapeur pauvre en Elulde etrlcheen solvant et ains$ d'obtenir en tête de colonne une température plus élevée qu'en fond et plus élev~e que celle que l'on obtiendrait en un ssul étage de contact.
Toutefois cette disposition présente aussi des incanvénients. En effet l'intervalle de condensation ds la vapeur de tête dépend de la proportion de fluide qu'elle contient et par conséquent, pour éviter que la température de finde condensation ne soit très inférieure à la température de début de condensation, ll est nécessaire de n'admettre que peu de fluide dans ladite vapeur de tete et par conséquent d'épurer de manière poussée la phase solvant au cours de l'étape de désorption.
Ce problème apparait clairement en considérant une absorption d'ammoniac en phase aqueuse et en S& plaçant dans le cas où la vapeur sort pratiquement en équilibre avec la phase solvant tL) qui entre dans la colonne, ce qui est réalisé
lorsque le débit de vapeur est faible en comparaison du débit liquide. Si pour une prnssion do 10.2 atm on falt varler la composition do la ph~o solvont (L~, on observe les résultats suivants :

~ ~ .

- 3 ~

'~ . ' ': .'', ~ ' .. '' ' . .' . ' ' .

Fractlon Fr~ctionTempérature Température Intervalle molaire molaire~haleur de de début de de fin de de N~13 en NH3 encondensation cor,densation condensation condensation phase solvant phase vapeurcal/mole C C C
0,01 0,065 B735 173 162 16 0,04 0.242 a933 169 118 51 0,10 0,512 8740 153 64 ~9 On constate que l'intervalle de condensation augmente très rapidement.
Pour l'é~viter il est nécessa$re d'épurer de manière poussée la phasP soivant aucours de l'étape de désorption et d'autre part de limiter le débit de fraction vapeur entrant dans la colonne. Czs contraintes limitent le rendement.
Il a été découvert,et c'est là l'obJet de la présente invention, c;u'il est possible d'opérer selon une disposition qui permet de conserver l'avanta~e d'une température de début de condensation élevée tout en réduisant l'intervallede condensation et en permettant ainsi d'obtenir, pour des conditions de tempé-rature imposées, un rendement plus élevé. Cette amélioration de rendement concerne soit le rapport de la quantité de chaleur prélevée sur le fluide C sur la quantité
de chaleur prélevée sur le fluide O (cas 1), soit le rapport de la quantité de chaleur fournie au fluide A sur la quantité de chaleur prélevée sur le fluide B
tcas 2).
Le perfectionnement selon l'invention à l'étape d'absorption des pompes ~ chaleur et machines frigorifiques à absorption, illustré par la figure 1c, comprend l'envoi d'une partie tL1~ de la phase solvant tL) à la zone d'absorption, l'autre partie tL2~ étant jointe à la phase vapeur déchargée de la zone d'absorp-tion, appauvrie en fluide et renfermant une proportion notable de vapeur de sol-vant, avant passage ou au cours du passage de cette phase vapeur dans l'échangeur (W~ où elle cède de la chaleur tprincipalement de la chaleur de condensation) aufluicle ext~rieur A. On obtient ainsi une solution appauvrie tS1~ et une solution ~S2) obtenue par condensation de la vapeur. De préférence, le contact entrr les phases dans la zone d'absorption est réalisé à contre courant, en raison des avantages indiqués plus haut.
Si l'on se place dans les conditions considérées précédemment pour un rnfilange eau-ammoniac, uns pression de 10,2 atm, une phase solvan-t contenant 10 %
d'~lrl~nol1iac en fr~ctlon molaire et une phase vapour contenant 51,2 % d'ammoni~c , 1~36~ ~ 5 en fractlon molairej en faisant varier le rapport molaire L2/Vs, Vs désignant ledébit molaire de vapeur en sortie et L2 le déblt; mDlaire de phase solvant mé-langée à la vapeur, la teneur en ammoniac du mélange et la température en fin decondensation évoluent dans les conditions suivantes :

L2/VS 0 0,5 1 , Teneur en ammoniac % molaire.............. 51,2 37,4 30,6 23,7 Température de fin de condensation C..... 64 100 119 Par contre, afin d~ pouvoir admet-tre un débit élevé d'ammoniac dans la 70ne d'absorption et ainsi de pouvoir produire la quantité de chaleur la plus 10 élevée possible, il est important de ne pas dépasser la valeur du rapport L2/Vs requise pour obtenlr une tempsrature de fin de condensation dnnnf~e.
La modification de l'étape d'absorption et d'échange de chaleur décrite cl-dessus ne modi;ie pas les autres étapes du procédé, telles que décrites darlsl'art antérieur, notan~ent les étapes de désorption et d'échange de chalEur avecles ~luides B et C. En particulier les deux solutions tS1) et tS2) peuvent ctre envoyées dans une zone de désorptlon dans laquelle la phase solvant (L) et la phase vapeur (V) sont rsgénérées selon les techniclues connues, en schangeant dela chaleur avec le~ fluides ~ et C.
L'étape d'absorption modifiée décrite prricédemment peut s'insr'~rer darls tout schéma de pompe à chaleur et machine frigorifique à absorption.
Les ~tapes essentielles du procédé sont donc de préférence les sui-vantes : ta) on réalise, dans une zone d'absorption, un contact a contre courantentreune phase gazeuseconstituantle fluidedeLravail etunepremlèrefractionllquide~L1) de la phase solvant en obtenant une solution S1 enrichie en flu:ide et une phase gazeuse appauvrie en fluide, (b) on prelève en au moins un point de laritezone de contact la phase gazeuse ayant cnntacte la première fraction liquide, tc) on mslange ladite phase gazeuse avec une deuxième fraction liquioe ~L2) de l~
phasE solvant, td) on refroidit le melange résultant de l'étape ~c) par échange de chaleur avec un fluide extérieur A de m~nière à condenser au moins partielle-30 ment ledit mélangs en fournissant de la chaleur au fluide A et en obtenant unesolution S2, ~e) on sépare une phase solvant Liquidee~ unephase~azeusedefluide par désorption à p~rtir des solutions S1 et S2 obtanues au cours des étapes ta) et td~ en pr~lcvarlt de. la ch~leur sur un fluido extérieur ~ r3t r3n r~chan~eant de la chaleur avec un fluide extérieur C et ~f) on recycle la phase solvant liquideet la phase gazeuse de fluide à l'étape (a).

~, : ' '' : ' 1~3615 ~

L'étape te~ peut être réalisée selon les dlfférentes techniques connuPs.
On indique ci-après deux modes par~iculiers de la désorption s'appliquant aux deux cas mentionnés plus haut.
~ ans le cas 1, la solution obtenue à la sortie de la zone d'absorptioncst desorbée dans une zone de désorption à une pression au moins égale à la pres-sion de la zone d'absorption avec apport de chaleur fournie par le fluide exté-rieur B dans un intervalle de température situe au-dessus de l'intervalle de ternpérature,dans lequel la chaleur est produite dans la zone d'absorption en ob-tenant une solution appauvrie qui est recyclée à la zone d'absorption ainsi qu'une lo fraction vapeur qui est condensée au moins partiellement en fournissant de la chaleur au fluide extérieur A, revaporisée au moins partiellement à une pressionvoisine de la pression de la zone d'absorption en récuperant de la chaleur sur le fluide sxtérieur C et recyclée à la zone d'absorption.
Dans le cas 2, la solution obtenue à la sortie de la zone d'absorption est désorbée dans une zone de désorption à une pression au plus égale 3 la pres-sion de la zone d'absorption an prélevant de la chaleur sur le fluide extérieur B dans un intervalle de température situé au-dessous de l'intervalle de tempe-rature, dans lequel la chaleur est produite dans la zone d'absorption et en obtenant une solutlon appauvrie qui est recycl~e à la zone d'absorption ainsl qu~une frection vapPu~ qui est condensés au moins partiellE~ment en c~dant de ~
chaleur au fluids extérieur de refroidissernent C, revaporisée au m~ ns pr~rti.el-lemerlt 3 uno prr~ssion voisine de la pression de la zone d'cbsorption en récup~-rant de la cheleur sur le fluide ext~rieur ~ et recyclée 3 la zone d'ab~orption.I1 est bien évident que chacun des échanges de chaleur précédemrnent dr-finis peut etre effectué en une ou plusieurs étapes, les fluldes A, ~ et C dé-signant pour chacun d'eux, soit un fluide unique, soit différents fluides échan-geant de la chaleur dans un intervalle de température.
La solution obtenue au cours de l'étape (d~ peut être soit envoyée dirr~ctement à la zone de désorption, soit renvoyée en un point de la zone d'ab-sorption afin de réaiiser une absorption complémentaire d'amrrloniac.
L'invention s'applique tout particulièrement au cas où le fluide er~
ds l'ammoniac et le solvant de l'eau. Toutefois d'autres fluides et d'autres solvants peuvent etre utilisés purs ou en mélange.
Le solvant peut également etre un solvant organique, tel que la diméthyl formamide, le dim~thylsul,oxyde, la N-m~thylpyrrolidone, le tributylphosphate, l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, l'alcool benzyllque ou l'aniline ou encore un hydrocarbure choisi par exemple parmi les hydrocarbures paraffiniques.

.. . .
,: .

11~6~3~5 Le fluide (dont la température d'ébullition ou de sublimation est infé-rieure ~ celle du solvant) peut etre,outre l'ammoniac, un hydrocarbure tel que propane, butane, pentane ou un.hydrocaroure chloré et/ou fluore tel que le difluorochlorométhane, le fluorodichlorométhane ou le difluorodichlorométhane, à condition d'être soluble dans le solvant, la dissolution se faisant avec déga-gement de chaleur.
De manière générals tout couple fluide-solvant peut convenir à condition que les produits soient stables chimiquement dans les conditions de température et de pression auxquelles on opère, que le fluide et le solvant puissent être vaporis~s purs ou en mélange dans les conditions de température et de pression auxquelles an opèreJla volatilité du ~ e étant toutefois supérieure à Cell8 du solvant~ et que le Eluide se dissolve dans le solvant avec dégagement de cha-: leur.
La pression de la zone d'absorption sera de preférence comprise erltre 1 et 50 bars. La chaleur sera habituellement produite dans la zone d'absorption dans un intervalle de température compris entre 20 et 150 C.
Le fraction de phase solvant (L2) représente avantageusement 5 à 90 %de la phase solvant totale (L) et de préférence 15 à 60 % de la phase solvant lL), le complément constituant la phasz tb1)~
Dans ces différents cas,les étapes d'absorption et de désorption sont menées de pr~férence dans des colonnes du type de celles qui sont le plus fré-quemment utilisées en génie chimique pour mener ce genre d'opération mais d'au-tres dispositifs,en particulier des dispositifs comportant une agitation méca-nique,psuvent &tre utilisés.
Le mélange effectué entre la phase gazeuse prelevée à la sortle de la zone d'absorption et une fraction liquide prélevée sur la phase solvant peut être réalisé soit par simple mélange en ligne, soit par passage à travers un mélangeur statique soit dans un ballon agité mécaniquement, soit encore dans une zone de contact du type à plateaux ou à garnissage. Le mélange des fractions liquide 3~ et vapcur et la -fourniture de chaleur par condensation au moins partielle ~ -du mélange liquide-vapeur obtenu peuvent être opérés soit successivement, la zone de mélange étant distincte de l'échangeur dans lequel la chaleur est fournie à
l'extérieur, soit simultanément par exemple en réalisant ce mélange dans un ballon pourvu d'un échangeur de refroidissement.
Des modes de réalisation de l'invention sont illustrés par les figureslC,

2 et 3. Les exemples 1 et 2 illustrent l'invention. Par mesure de simplification, les figures 2 et 3 sont décrites en relation avec les exemples 1 et 2 mais leur portée demeure générale et ne doit pas être interprétée comme limitée aux valeurs précisées dans lesdits exemples.

~ .

L'exemple est illustré pnr la figure 2. Il s'agit d'un disp~sitif fonctiann~nt selon le principe décrit dans le brevet franç~is 2.321.098 et modifié sel~n la technique de la présente invention. La désorption est réaliske dans la colonne à plateaux C2 qui comporte 13 plateaux. Par le conduit 12 entre un débit de 11360 Kmoles/h d'une solution d'ammoniac dans l'eau contenant 24,5 % d'ammor,iacen fraction molaire. Cette solution est désorbée en présence d'un courant de psntane normal vapeur. Le débit de vapeur entrant par le conduit 22 est de 1913 Kmolss et sa composition est la suivante en fractions molaires :
~0 NH3 : 36,2 %
H20 : 14.8 %
nC5 : 49,0 %
La pression en tête de la colonne est de 7,8 atm.
En ~ond de colonne on prélève au moyen de la pompe P3,par la ligne 21, un débit de 10544 Kmoles/h de solution que l'on vaporise en présence d'hydro-carbure dans l'échangeur E104 en récupérant 16,1 x 10 Kcal/h sur un fluide ex-térieur qui entre dans l'échangeur E104 à 100 C et ressort de l'échangeur E104 à 95 C. tIl s'agit du fluide 8 de la définition générale).
Avant d'entrer dans la colonne C2, la solution ammoniacale est re-2a froidie dans l'échangeur E106 de 97 C à 81 C. La chaleur correspondante est transmise à un courant de recirculation qui est prélevé au moyen de la pompe P1 au-dessous du 7ème plateau à partir de la tête et sert ainsi au chauffage de la colonne C2.
En tête de la colonne C2 on prélève,par le conduit 13,un débit de 2730 Kmoles~h de vapeur dont la composition est la suivante en fractions molaires :

NH3 : 59,7 %
H20 : 6,0 %
nC5 : 34,3 ~
Cette vapeur sort à une température de 71 C. Elle est envoyée à l'é-changeur E105 dans lequel elle est refroidie par échange de chaleur avec un débitde 937 Kmoles/~ depen~ne liquide tligne 20) prélevé au moyen de la pompe P4 dans le ballon 82. A la sortie de l'échangeur E105 ~ligne 14) la température est de 59 C. Le courant liquide vapeur sortant par le conduit 14 est mélangé avec un débit de 9568 Kmoles/h de solution en phase liquide prélevée sur le bac 81 et arrivant par les lignes 15 et 16. Le mé~ange liquide-vapeur ainsi obtenu tligne 17) est entièrement condensé en cédant les calories de condensation dans l'é-changeur 3 contre courant E107. Oans cet échangeur le mélange est refroidi au .' .

r~ j - moyen d'un débit de 1915 m3/h d'eau qui entre à 20 C et sort à 30 C. A la sortie de l'échangeur E107 tligne 18) le mélange se trouve à une température de ~0 C.
On recueille dans le ballon B2 une phase hydrocarbure qui est reprise par la pompe P4 et recyclée à l'échangeur E104 après passage dans l'échangeur E105 et une solution ammoniacale qui contient 44,8 ~ d'ammoniac en fraction molaire et qui est reprise par la pompe P5. Cette solution est envoyée par la ligne 19 à
travers l'échangeur E108 dans lequel elle se réchauffe par échange de chaleur avec le débit de solution arrivant par le conduit 15 et ressort à une température de 45 C. A la sortie de l'échangeur E108, la solution est envoyée par ie conduit 10 à l'échangeur E101. Dans l'échangeur E101 la solution subit une vaporisation partiells au cours de laquelle on récupère 13 x 106 Kcal/h. La solution arrive dans l'échangeur E101 à 68 C et en sort à 90 C. Le fluide extérieur, qui apporte les caloriss à valoriser,arrive à 100 C et ressort à 95 C. tIl s'agit du ~luide C de la définition générale~. Au total on a ainsi récupéré 2g,1 x 106 Kcal/h. Les fractlons liquide st vapeur, obtenues à la sortie de l'échangeur E101, sont rs-cueillies dans le ballon B1.
La fraction liquide non vaporisée à la sortie de l'échangeur E104 et Arrivant par le condult 22b au séparateur 22c contient 12 ~ d'ammoniac. Elle estreprise par la pompe P2 à travers la ligne 22a et envoyée par la llgne 7 dans l'echangeur E102, d'où elle sort à une température de 101 C. Le débit de solu-tion sortant de l'échangeur E102 est scindé en deux fractlons. Une première fraction,représentant un débit de 3011 Kmoles/h,est envoyée à la colonne à pla-. ._ .
teaux C1. La colonne C1 est adiabatique et comporte 18 plateaux. Elle opère à unepresslon dE 7,5 atm. Dans la colonne C1 on réalise un contact à contre courant entre la fractlon liquide arrivant par le conduit 1 et la fraction vapeur prove-nant du ballon B1 par la ligne 9. A la sortie de la colonne C1, on obtient ainsiune fraction liquide contenant 26,4 % d'ammoniac qui sort de la colonne C1 à unetempérature de 102 C. Cette fraction liquide est mélangée avec la fraction li-quide prélevée sur le ballon B1, arrivant par le conduit 23, et envoyée à la ~0 colonne C2 par les conduits 8, 11 et 12.
En tête de la colonne C1 on recueille une vapeur qui contient 74,5 %
d'ammoniac. Cette vapeur tligne 3) est mélangée avec la deuxième fraction liquide obtenue en scindant le débit de solution provenant de l'échangeur E102 et qui sert d'appoint. Cette fraction liquide arrive~par le conduit 2 et le mélange ob-tenu est envoyé par le conduit 4 à l'échangeur E103. A l'entrée de l'échangeur E103 tligne 4~ le mélange liquide-est à une température de 124 C. Il en sort à

_ g _ 6 ~, ~

une température de 105 C en cédant 10 x 106 Kcal/h à un fluide extérieur tfluids A de la définition générale), Le mélange sortant de l'échangeur E103 par la ligne - 5 est refroidi de 105 à 95 C, dans l'échangeur E102, par échange de chaleur avec la fraction liquide qui arrive par le conduit 7. Il sort par la ligne 6.
Sur cet exemple appara;t nettement l'intérêt de scinder en deux la fraction liquide sortant de la zone de désorption. Il est possible ainsi de four-nlr de la chaleur dans un intervalle de temp~rature élevé, tout en envoyant à lacolonne d'absorption des débits de vapsur importants et sans avoir la n~cessité
d'une épuration poussée dans la zone de désorption, ce qui permet un rendement élevé.

L'exemple est illustré par la figure 3. La désorption est réalisée dans la colonne à plateaux C4 qui comporte 13 plateaux. Par le conduit 24 on envoie 9068 Kmoles/h d'une solution d'ammoniac dans l'eau contenant 21,1 % d'ammoniac sn fraction molaire.
La colonne C4 opère à une pression de 17,8 atm en tete et comporte un rebouilleur qui fonctionne à une température de 180 C et auquel on fournit 14,455 x 10 Kcal/h. En fond de colonne, on recuellle une solution contenant 10 d'ammoniac en fraction molalre. En tête on recueille par le conduit 26 une fr~c-tion vapeur contenant 79,2 % d'ammoniac à une température de 147 C. Cette frac-tion vapeur est mélangée au débit liquide qui arrive par le conduit 27 et le m~lange liquide-vapeur est envoyé par le conduit 28 à l'échan~eur E114. Le mé-lange sort de l'échangeur E114 entièrement condensé à la température de 90 C.
La chaleur de condensatlon qui représente 9,501 x 106 Kcal/h permet de chauffer un débit d'eau qui entre dans l'échangeur E114 à une température de 70 C et sort de l'échangeur E114 à une température de 90 C tfluide 8 de la définition générale). La solution condensée est envoyée par le conduit 29 à l'échangeur E115, d'où elle ressort par le conduit 30 à une température de 75 C. Elle es~
ensuite sous_refroidie dans l'échangeur E116 d'où elle sort à une température desa oc par le conduit 31. Par le conduit 32 on envoie un débit de solution de 910 Kmoles/h à la vanne de détente V1. Après détente dans la vanne V1, cette solution est envoyée à l'échangeur E116 dans lequel elle est vaporisée de manière

3 assurer le sous-refroidissement de la solution arrivant par le conduit 30. La vapeur obtenue est évacuée de l'échangeur E116 par le conduit 34. Par le conduit . , ' . , -6E~ .~5 33 on envoie 339a Kmoles/h de la solutlon sous-refroidie dans l'échangeur E116 àla vanne de détente V2 dans laquelle cette solution est détendue ~usqu'à une pression de 4,8 atm. Dans l'échangeur E117 la solution obtenue est partiellementvaporisée, la chaleur de vaporisation qui représente 5,545 x 106 Kcal/h étant fournie à un courant d'eau chaude qui arrive à 70 C et repart à 50 C (fluide C de la définition générale). Le mélange liquide-vapeur est envoyé par le conduit 35 au ballon C4 dans lequel les phases liquide et vapeur sont séparées. La phasevapeur est mélangee avec la fraction vapeur arrivant par le conduit 34 et la phase vapeur ainsi obtenue qui contient 95,9 % d'ammoniac et qui représente un débit de 1066 Kmoles/h est envoyée par le conduit 36 à la colonne C3. La phase liquidecontient 33,5 % d'arnmoniac et par la pompe PS on prélève un débit de 2555 Kmoles/
h qui est envoyé par le conduit 37 à l'échangeur E115 puis mélangé à la vapeur sortant de la colonne C4. Par le conduit 46, on envoie la fraction liquide res-tante au ballon B3.
La solution recueillie au fond de la colonne C4 est envoyée par le conduit 25 à l'échangeur E113, d'où slle ressort par le conduit 3a à une tempé-rature de 170 C. La chaleur correspondante qui représente 1,322 x 106 Kcal/h est transmise à un courant de recirculation qui est prélevé par la pompe P6 sous le 6ème plateau à partir de la tête et sert ainsi au chauffage de la colonne C4. Lasolution sortant de l'échangeur E113 par le conduit 3~ est snvoyée à l'échangeurE112 d'où elle ressort par le conduit 39 à une température de 110 C. Le débit arrlvant par le conduit 39 est scindé en deux fractions. Une première fraction représentant un débit de 2596 Kmoles/h est envoyée par le conduit 40 à la vanne V4 dans laquelle elle est détendue puis envoyée à la colonne à plateaux C3. L.a colonne à plateaux C3 est adiabatique, comporte 13 plateaux et fonctionne à une pression de 4,2 atm en fond. Dans cette colonne on réalise un contact à contre courant entre la fraction liquide sortant de la vanne V4 et la vapeur arrivant par le conduit 3~. En tete de la colonne C3, on recueille par le conduit 41 une fractlon vapeur contenant 64,7 % d'ammoniac à 111,3 C et représentant un débit de 1071 Kmoles/h. La fraction du débit arrivant par le conduit 39 qui n'est pas envoyée à la colonne C3 représente un débit de 5019 Kmoles/h. Elle est envoyée par le conduit 42 à la vanne V3 dans laquelle elle ~st détendue puis mélangée avec la vapeur arrivant par le conduit 41. Le mélange liquide-vapeur ainsi obtenu est envoyé par le conduit 43 à l'échangeur E109 dans lequel il entre à une tempé-rature de 112 C et d'où il sort entièrement condensé à une température de 90 C.
La chaleur de condensation qui représente 10,499 x 106 Kcal/h est fournie à un débit d'eau qui arrive à 70 C et repart à 90 C ~fluide A de la définition géné-rale). Le mélange condensé ~-ligne 44) est recueilli dans le ballon B5 d'où il est repris par la pompe P8 et envoyé au ballon B3.
- Au fond de la colonne C3, on recu&ille par le conduit 45 une fraction liquide contenant 22,7 % d'ammoniac à une température de a7,z C et qui représente - 11 - , ' t'~ 31 un débit de 2~90 Kmoles/h. Le mélange des fractions llquides obtenu dans le ballon B3 est envoyé par la pompe P7 à l'échangeur E112 puis recyclé à la colonne C4.
Les exsmples 1 et 2 décrivent chacun un mode de réalisation particulier de l'invention. Dans l'exemple 1 qui concerne le cas 2, la désorption est opéréeen présence d'une phase hydrocarbure vapeur qui est condensée et recyclée selon uns disposition décrite dans le brevet 2321093. Toutefois ces modes de désorption ne sont lndiqués qu'à titre d'exemple et d'autres agencements relevant des règles de l'art peuvent être considérés, le perfectionnement selon l'invention portant spécifiquement sur la manière dont est menée l'étape d'absorption.

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquel-les un droit exclusif de propriété ou de privilège est reven-diqué, sont définies comme il suit:

1. Dans un procédé pour faire fonctionner un système de conversion de chaleur par absorption du type compre-nant un évaporateur, un absorbeur à contre-courant, un désor-beur, un premier condenseur et un second condenseur, reliés entre eux de manière à permettre la conversion de chaleur, des moyens de chauffage pour fournir de la chaleur au désor-beur et à l'évaporateur, des moyens pour recueillir la chaleur du premier condenseur et du second condenseur, des moyens d'isolation thermique pour limiter la perte de chaleur de l'absorbeur vers l'extérieur et pour recouvrer au moins une partie de la chaleur des fluides déchargés de l'absorbeur, un circuit pour la phase solvant comprenant des moyens pour faire circuler la phase solvant du désorbeur à l'absorbeur, un cir-cuit pour la phase de fluide de travail comprenant des moyens pour faire circuler la phase de fluide de travail du désorbeur à l'absorbeur à travers le premier condenseur et l'évaporateur, un circuit comprenant des moyens pour faire circuler la solution d'absorption de l'absorbeur au désorbeur, des moyens pour faire circuler la phase solvant en contact à contre-courant avec la phase de fluide de travail dans l'absorbeur à contre-courant, de manière à former une phase vapeur et une solution d'absorption, des moyens de contrôle de la température pour maintenir une température plus élevée au point de décharge de la phase vapeur de l'absorbeur qu'au point de décharge de la solution d'absorp-tion, des moyens de décharge pour décharger séparément la phase vapeur et la solution d'absorption de l'absorbeur à contre-cou-rant, et un circuit comprenant des moyens pour faire circuler la phase vapeur déchargée de l'absorbeur vers le désorbeur à

travers le second condenseur, l'amélioration comprend les étapes suivantes:
a) on sépare la phase solvant du désorbeur en au moins une première fraction (L1) et une seconde fraction (L2) avant de les introduire dans l'absorbeur;
b) on envoie seulement la fraction (L1) de la phase solvant à l'absorbeur;
c) on mélange la seconde fraction (L2) de la phase solvant avec la phase vapeur déchargée de l'absorbeur pour former un mélange (M); et d) on envoie ce mélange (M) au désorbeur à travers le second condenseur.

2. Procédé selon la revendication 1,dans lequel le fluide de travail est l'ammoniac et le solvant est l'eau.

3. Procédé selon la revendication 1,dans lequel le fluide de travail est un hydrocarbure et le solvant un solvant organique.

4. Procédé selon la revendication 1,dans lequel le fluide de travail est un hydrocarbure chlore et/ou fluoré et le solvant un solvant organique.

5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel la fraction de phase solvant (L2) représente 5 à 90%
de la phase solvant totale, le complément constituant la phase solvant (L1).

6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3,dans lequel la pression dans la zone d'absorption est comprise entre 1 et 50 bars et la chaleur produite dans ladite zone d'absorption est délivrée dans un intervalle de température compris entre 20 et 150°C.

7. Procédé selon la revendication 2, qui comprend en outre les étapes suivantes:
on fait circuler une phase vapeur d'hydrocarbure à travers le désorbeur, on décharge un mélange de ladite phase vapeur d'hydro-carbure avec une phase d'ammoniac, on condense ledit mélange dans le premier condenseur, on sépare une phase liquide d'hydrocarbure d'une phase condensée ammoniac-eau et on envole ladite phase con-densée ammoniac-eau à l'évaporateur.

8. Procédé selon la revendication 1, qui comprend en outre les étapes suivantes:
on effectue une vaporisation partielle dans l'evaporateur, de manière à recouvrer une phase liquide non-vaporisée et une phase vaporisée, on sépare la phase liquide non-vaporisée de la phase vaporisée, on envoie au moins une fraction de la phase liquide non-vaporisée au désorbeur et on envoie la phase vaporisée à
l'absorbeur en tant que phase de fluide de travail.

9. Procédé selon la revendication 8, qui comprend en outre l'étape suivante: on envoie une autre fraction de la phase liquide non-vaporisée au premier condenseur.

10. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3,qui comprend en outre les étapes suivantes: on effectue la mise en contact à contre-courant de la première fraction liquide (L1) avec la phase de fluide de travail dans l'absorbeur, en opérant dans des conditions adiabatiques, pour obtenir une solution S1 ayant une teneur accrue en soluté et une phase gazeuse ayant une teneur diminuée en soluté, on décharge ladite phase gazeuse de la zone d'absorption, on mélange ladite phase gazeuse déchargée avec ladite seconde fraction liquide (L2) poux former ledit mélange (M), et on met en contact ledit mélange (M) avec un fluide externe (A) pour condenser partiellement ledit mélange et accroître le contenu thermique dudit fluide extérieur (A).

11. Dispositif de conversion de chaleur par absorption, comprenant un évaporateur, un absorbeur à contre-courant, un désorbeur, un premier condenseur et un second conden-seur interconnectés de manière à constituer un dispositif permet-tant de fournir de la chaleur audit désorbeur et audit évaporateur, de recevoir de la chaleur dudit premier condenseur et dudit se-cond condenseur, de limiter la perte de chaleur dudit absorbeur vers l'extérieur, de manière à récupérer au moins une partie de la chaleur d'absorption dans les fluides déchargés dudit absor-beur, un premier circuit de phase solvant comprenant des moyens pour faire circuler une première fraction (L1) de ladite phase solvant dudit désorbeur audit absorbeur, un circuit pour la phase de fluide de travail comprenant des moyens pour faire circuler ladite phase de fluide de travail dudit désorbeur audit absorbeur à travers ledit premier condenseur et ledit évaporateur, un circuit pour la solution d'absorption comprenant des moyens pour faire circuler la solution d'absorption dudit absorbeur audit désorbeur, des moyens pour faire circuler ladite première fraction (L1) de phase solvant au contact à contre-courant de ladite phase de fluide de travail dans ledit absorbeur à contre-courant, de manière à former une phase vapeur et une solution d'absorption, des moyens de contrôle de la température pour maintenir une température plus élevée au point de décharge de la phase vapeur dudit absorbeur qu'au point de décharge de ladite solution d'absorption, des moyens de décharge pour décharger séparément ladite phase vapeur et ladite solution d'absorption dudit absorbeur à contre-courant, un circuit pour la phase vapeur comprenant des moyens pour faire circuler la phase vapeur déchargée dudit absorbeur à contre-courant vers ledit désorbeur à travers ledit second condenseur et un second circuit de phase solvant comprenant des moyens pour faire circuler une seconde fraction (L2) de ladite phase solvant dudit désorbeur audit second conden-seur pour la mélanger avec ladite phase vapeur déchargée de l'absorbeur, avant passage de ladite phase vapeur à travers ledit second condenseur.