FR2460148A1 - Appareil evaporateur notamment pour la concentration des solutions d'aluminates utilisees dans la fabrication d'alumine - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LE GENIE CHIMIQUE. L'APPAREIL EVAPORATEUR FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISE NOTAMMENT EN CE QUE LES CHAMBRES A PULPE INFERIEURE 6 ET SUPERIEURE 5, AINSI QUE LA CHAMBRE 9 POUR L'EBULLITION DE LA SOLUTION A EVAPORER, SONT PARTAGEES CHACUNE, PAR DES CLOISONS VERTICALES 10, 11 EN COMPARTIMENTS APPARIES, 12-13, 14-15, 16-17 LES COMPARTIMENTS APPARIES DE LADITE CHAMBRE A PULPE SUPERIEURE ETANT EN COMMUNICATION ENTRE EUX, LES TUBULURES D'AMENEE DE LA SOLUTION A EVAPORER ET D'EVACUATION DE LA PULPE ETANT RACCORDEES A CHACUN DES COMPARTIMENTS APPARIES DES CHAMBRES A PULPE SUPERIEURE ET INFERIEURE. L'INVENTION EST UTILISEE NOTAMMENT POUR LA CONCENTRATION PAR EVAPORATION DES SOLUTIONS D'ALUMINATES UTILISEES DANS LA PRODUCTION DE L'ALUMINE SERVANT DE MATIERE PREMIERE POUR LA FABRICATION DE L'ALUMINIUM.

Description

La présente invention concerne les équipements technologiques utilises pour la transfoimation de diverses solutions et a notamment pour objet un appareil évaporateur.

L'appareil évaporateur, objet de l'invention, trouve une aprlication particulièrement avantageuse, par exemple, dans la concentration par l'évaporation des solutions d'aluminates utilisées dans la production de l'alumine servant de matière première pour la fabrication de l'aluminium.

Dans la technique actuelle de production de l'alumine, la concentration par évaporation des solutions d'aluminates s'opère dans des batteries d'évaporation à effet multiple (à Corps multiples), constituées de plusieurs appareils évaporateurs successifs Ces derniers sont destinés à concentrer les solutions ou bien à en séparer on partie les substances solides avec évacuation du solvant sous forte de vapeur gracie au chauffage de la solution par un agent caloperteur Dans une telle batterie dlevaporation à effet multiple, les appareils évaporateurs sont reliés entre eux à l'aide de tuyauteries pour la solution et pour la vapeur de telle sorte que l'agent caloporteur et la solution à évaporer surchauffée traversent successivement tous les appareils évaporateurs. Comme agent caloporteur on utilise en général de la vapeur d'eau.

Si le sens de mouvement de l'agent caloporteur dun appareil évaporateur à l'autre coïncide avec celui de la solution à évaporer, la connexion des appareils dans la batterie est dite "à co-courant" (ou à courant direct ou de même sens). Si l'agent caloporteur et la solution à évaporer passent d'un appareil à l'autre dans des sens opposés, la connexion des appareils évaporateurs est appelée "à contre-courant". On dit, en outre, que la connexion des appareils évaporateurs dans la batterie d'évaporation est "mixte" lorsqu'il y a combinaison des deux types de connexion des appareils à co-courant et à contre-courant.

On connaît des appareils évaporateurs à circulation forcée de la solution à évaporer, qui comportent deux chambres à pulpe, l'une supérieure et l'autre inférieure, entre lesquelles se trouve une chambre de chauffage.

Dans cette dernière sont montés des éléments tubulaires verticaux qui s'échauffent sous l'action d'un agent caleporteur. La solution à évaporer refoulée par une pompe, via un dispositif de distribution, dans les extrémités supérieures ouvertes des éléments tubulaires verticaux, s'écoule le long de la surface intérieure desdits éléments et, après avoir reçu l'énergie thermique de l'agent caloporteur, entre en ébullition avec séparation de deux phases :une phase vapeur et une phase de solution de concentration accrue par évaporation, ou pulpe.La vapeur qui s'était dégagée durant l'ébullition de la solution est évacuée du volume intérieur de l'appareil à travers une conduite à vapeur, alors que la pulpe est pompée de la chambre à pulpe inférieure vers la chambre à pulpe supérieure du même appareil.

L'un des inconvénients des appareils évaporateurs à circulation forcée réside dans la complexité de leur construction, due à l'utilisation du dispositif de distribution et de la pompe.

Une certaine simplification de la construction est obtenue dans les appareils évaporateurs à circulation naturelle de la solution à évaporer, dans lesquels les volumes intérieurs des chambres à pulpe supérieure et inférieure de l'appareil évaporateur sont reliés par des tubes de circulation externes situés de part et d'autre du corps de l'appareil évaporateur. Dans de tels appareils, tout comme dans les appareils décrits à circulation forcée de la solution à évaporer, cette solution est introduite à l'intérieur des éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage et y entre en ébullition avec formation, dans la partie supérieure desdits éléments, d'une colonne de vapeur.Il se crée alors une différence de hauteur entre, d'une part, les colonnes de solution à évaporer dans les tubes de circulation externes de l'appareil, et d'autre part, les colonnes de solution à évaporer dans les éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage, cette différence créant une poussée ou pression circulatoire assurant la: circulation naturelle de la solution à évaporer entre les chambres de pulpe supérieure et inférieureeapassaatparles éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage et les tubes de circulation externes.

De tels appareils évaporateurs, à zone d'ébullition située à l'intérieur des éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage, présentent cet inconvénient que l'ébullition de la solution à évaporer est suivie de la séparation et du dépôt d'une phase solide (sels) sur la surface intérieure des éléments tubulaires verticaux, ce qui veut dire qu'il se produit un rétrécissement par entartrage de la section transversale desdits éléments.

Il s'ensuit une réduction du coefficient de transmission de la chaleur de l'agent caloporteur, à travers les parois des éléments tubulaires verticaux, à la solution à évaporer circulant à l'intérieur de ceux-ci, ce qui nuit au rendement de l'appareil. De plus, cela nécessite de fréquents rinçages de l'appareil évaporateur, ce qui, à son tour, se traduit par une baisse supplémentaire de son rendement.

Les inconvénients précités sont communs aux deux groupes d'appareils évaporateurs à zone d'ébullition située à l'intérieur des éléments tubulaires, c'est-à-dire qu'ils sont propres tant aux appareils à circulation naturelle de la solution à évaporer qu a ceux à circulation forcée de cette dernière.

On connaît aussi un appareil évaporateur à zone d'ébullition située hors des éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage (voir, par exemple, la Norme GOST 11987-66, Moscoufi 1974, type I, version B). Un tel appareil comporte un corps et deux chambres à pulpe, l'une supérieure et l'autre inférieure, entre lesquelles se trouve ume chambre de chauffage. Ces trois chambres sont délimitées par deux plaques à tubes transversales rigidement fixées sur la surface intérieure du corps de l'appareil évaporateur.Dans lesdites plaques à tubes transversales sont fixés, par leurs bouts, les éléments tubulaires verticaux. Dans la chambre à pulpe supérieure est montée, coaxialement auxdites chambres, une chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, réalisée sous la forme d'une tubulure cylindrique montée sur la partie centrale de la plaque à tubes transversale supérieure.Cet appareil évaporateur est en outre muni de tubulures d'amenée, dans l'appareil évaporateur, de la solution à évaporer et d'un agent caloporteur, de tubulures d'évacuation, dudit appareil, de la vapeur et de la pulpe, ainsi que de tubulures d'évacuation des gaz non condensables et du condensat d'agent caloporteur
Dans un tel appareil évaporateur, la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer montée sur la partie centrale de la plaque à tubes transversale supérieure, au-dessus des éléments tubulaires verticaux, à une hauteur relativement grande. De ce fait, la colonne de liquide se trouvant dans la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, au-dessus des éléments tubulaires verticaux, exerce une pression importante sur les couches sous-jacentes de la solution à évaporer qui se situent dans les éléments tubulaires verticaux, ce qui empêche la solution à évaporer d'entrer en ébullition à l'intérieur de ces éléments. C'est dans la partie supérieure de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer qu'a lieu ltébullition de celle-ci.L'appareil évatorateur qui vient d'être décrit présente lui aussi l'inconvénient d'8tre sujet à une réduction par entartrage de la section transversale des éléments tubulaires verticaux par suite du dépôt de la phase solide, se dégageant au cours de l'ébullition et de la circulation de la solution à évaporer, sur la surface intérieure desdits éléments. Quoique cet inconvénient des appareils évaporateurs à zone d'ébullition située hors des éléments tubulaires verticaux soit bien moindre que dans le cas des appareils évaporateurs décrits précédemment et dont la zone d'ébullition est située à l'intérieur des éléments tubulaires verticaux, il se fait néanmoins sentir dans ce cas aussi.

Un autre inconvénient de l'appareil évaporateur décrit réside dans l'intensité relativement faible du processus d'évaporation de la solution, ce qui est dû au fait qu'une quantité importante de l'énergie de la solution en circulation est dépensée pour vaincre la résistance dans le circuit hydraulique de l'appareil évaporateur. Il s'ensuit qu'un tel appareil évaporateur ne peut être utilisé avec suffisamment de succès que lorsqu'il fait partie d'une batterie d'évaporation à effet multiple fonctionnant à "c o-courant" et dans laquelle la quantité d'énergie de la solution à évaporer surchauffée amenée dans le volume intérieur de l'appareil est suffisante pour assurer une circulation intense de la pulpe.Toutefois, quand un tel appareil évaporateur fonctionne dans une batterie d'évaporation à effet multiple opérant à contre-courant et dans lequel, par conséquent, l'appareil en question vient en premier (suivant le sens d'écoulement de l'agent caloporteur), mais en dernier suivant le sens d'écoulement de la solution à évaporer, la solution arrivant à l'appareil n'est plus surchauffée et ne peut donc assurer une circulation suffisamment intense de la pulpe dans l'appareil.

La présente invention vise par conséquent un appareil évaporateur#dans lequel, au cours de la circulation de la pulpe, serait assuré un rinçage des éléments tubulaires verticaux de la chambre de chauffage en vue d'éliminer les sels déposés sur les surfaces desdits éléments, et dans lequel seraient en outre prévus des moyens permettant d'utiliser l'énergie de l'agent caloporteur usé.

Ce but est atteint gracie à un appareil évaporateur comprenant un corps, une chambre à pulpe supérieure, une chambre à pulpe inférieure, une chambre de chauffage disposée entre lesdites chambres à pulpe, ces trois chambres étant délimitées par des plaques à tubes transversales supérieure et inférieure montées dans ledit corps et dans lesquelles sont fixés des éléments tubulaires verticaux destinés à réchauffer la solution à évaporer circulant dans ces éléments, une chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, montée dans la chambre à pulpe supérieure, sur la partie central de la plaque à tubes transversale supérieure, des tubulures d'amenée de la solution à évaporer dans la chambre dieballition et d'un agent caloporteur dans la chambre de chauffage, ainsi que des tubulures d'évacuation de la vapeur et de la pulpe de la chambre à pulpe supérieure, et des tubulures pour évacuer de la chambre de chauffage le condensat et les gaz non condensables d'agent caloporteur usé, ledit appareil étant caraetérisé, suivant l'invention, en ce que les chambres à pulpe supérieure et inférieure ainsi que la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer sont partagées chacune, par des cloisons verticales, en compartiments appariés, les compartiments appariés de la chambre à pulpe supérieure étant en cosssunication entre eusS les tubulures d'amenée de la solution à évaporer et d'évacuation de la pulpe étant raccordées à chacun des compartiments appariés des chambres à pulpe supérieure et inférieure, et les tubulures de eliacune des paires correspon- dantes de tubulures étant reliées entre elles par une conduite commune équipée d'un commutateur, tandis que les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer sont reliés par une conduite à vapeur commune directement à la tubulure d'évacuation des gaz non condensables de l'agent caloporteur et, par l'intermédiaire d'un dispositif d'auto-vaporisation, à la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé.

L'utilisation des cloisons verticales dans la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, ainsi que dans les chambres à pulpe supérieure et inférieure, permet de diviser axialement l'appareil évaporateur en deux moitiés dans chacune desquelles s'opère une circulation indépendante de la solution à évaporer;Dans la moitié de l'appareil évaporateur dans laquelle est amenée la solution à évaporer, la circulation de celle-ci s' accompagne d'une dissolution des sels qui s'étaicn déposés sur la surface intérieure des éléments tubulaires verticau# de cette moitié, alors que dans la seconde moitié de l'appareil, d'où est évacuée la pulpe, autrement dit, la solution de concentration accrue par évaporation, le processus de circulation de la solution à évaporer s'accompagne d'un dégagement des sels déposés sur la surface intérieure des éléments tubulaires. La présence des commutateurs permet l'amenée alternée de la solution à évaporer dans l'une ou l'autre moitié de l'appareil et la vidange alternée de la pulpe des moitiés correspondantes de l'appareil.Du fait que les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer communiquent avec la tubulure d'évacuation des gaz non condensables et avec le dispositif d'auto-vaporisation dont est pourvue la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé, on peut diriger les courants de gaz non condensables et de vapeur vers la zone d'ébullition de la solution à évaporer.

Il est avantageux de prévoir, dans la chambre à pulpe supérieure, des organes d'orientation de la solution, exécutés sous forme de deux plaques courbées au-dessus des compartiments de la chambre à pulpe supérieure et de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

L'emploi de ces organes d'orientation courbés assure le renvoi de chacun des courants de solution à évaporer, circulant dans une moitié donnée de l'appareil évaporateur, dans cette même moitié.

Il est rationnel d'équiper l'appareil évaporateur d'un réchauffeur à contact relié à la tubulure d'évacuation de la vapeur de la chambre à pulpe supérieure et à la conduite d'amenée de la solution à évaporer.

Un tel réchauffeur à contact permet un réchauffage supplémentaire dé la solution à évaporer arrivant de l'appareil évaporateur précédent de la batterie d'évaporation à effet multiple, en utilisant pour cela l'énergie de la vapeur quittant la chambre à pulpe supérieure. En outre, le condensat qui se forme dans ledit réchauffeur à contact assure, en s'introduisant dans la conduite d'amenée de la solution à évaporer, la dilution et la diminution de la concentration de cette dernière.

Il est utile de prévoir un dispositif distributeur sur la conduite à vapeur reliant les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer à la tubulure d'évacuation des gaz non condensables et, par l'intermédiaire du dispositif d'auto-vaporisation, à la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé, dans la zone de raccordement de cette conduite à vapeur à ladite chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Grâce à l'utilisation de ce dispositif distributeur le courant amené par ladite conduite à vapeur est distribué uniformément dans le volume intérieur de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Ledit dispositif distributeur est avantageusement réalisé sous forme d'un embout perforé placé à l'intérieur de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Une telle conception du dispositif distributeur permet d'accroître le remplissage en vapeur de la partie centrale de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, partie qui est ordinairement sous-saturée en vapeur.

Suivant une variante de réalisation du dispositif distributeur, celui-ci se présente sous forme d'une boîte ou analogue fermée entourant la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, et dans les parois de ladite chambre, dans sa zone entourée par ladite boite, sont pratiqués des trous débouchants.

Une telle réalisation du dispositif distributeur est la plus simple et la plus économique. Grâce à elle, la conduite à vapeur commune reliant les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer à la tubulure d'évacuation des gaz non condensables et, par l'intermédiaire du dispositif d'autovaporisation, à la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé peut être raccordée a la chambre pour l'ébullition de la solution du coté latéral de l'appareil évaporateur, au niveau de la zone d'ébullition on à un niveau quelque peu inférieur, ce qui permet de minimiser la longueur de ladite conduite à vapeur
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil évaporateur, objet de l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1
- la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de l'appareil évaporateur conforme à l'invention, doté d'organes d'orientation de la solution à évaporer, montés dans la chambre à pulpe supérieure
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil évaporateur conforme à l'invention, équipé d'un réchauffeur à contact relié à la tubulure d'évacuation de la vapeur de la chambre à pulpe supérieure et à la conduite d'amenée de la solution à évaporer
- la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil évaporateur faisant l'objet de l'invention, muni d'un dispositif distributeur monté à l'endroit de raccordement de la conduite à vapeur à la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer
- la figure 6 illustre une variante d'exécution du dispositif distributeur, suivant lequel il est conçu sous forme d'un embout perforé placé dans le volume intérieur de la chambre pour lébullition de la solution à évaporer de l'appareil évaporateur conforme à l'invention (vue en coupe longitudinale)
- la figure 7 représente une autre variante d'exécution du dispositif distributeur, suivant lequel celui-ci se présente sous forme d'une boite entourant la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer (vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5).

L'appareil évaporateur 1 (figure 1) comporte un corps cylindrique 2 monté verticalement et présentant des extrémités arrondies, sur la surface intérieure duquel sont rigidement fixées des plaques à tubes transversales, dont une plaque supérieure 3 et une plaque inférieure 4, qui forment entre elles trois chambres coaxiales : deux chambres à pulpe, l'une supérieure 5 et l'autre inférieure 6, destinées à l'accumulation et au maintien de la pulpe, et une chambre de chauffage 7 disposée entre les chambres à pulpe et servant à chauffer la solution à évaporer.

A l'intérieur de la chambre de chauffage 7 sont disposés des éléments tubulaires verticaux S servant à la circulation de la solution à évaporer et fixés rigidement par leurs extrémités dans les plaques à tubes transversales supérieure et inférieure 3 et 4.

Dans la chambre à pulpe supérieure 5, coaxialement à celle-ci, est montée une chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer. Cette chambre, formée par deux parties évasées allant en se rétrécissant axialement l'un vers l'autre, est ouverte à ses deux extrémités et est placée, par l'une desdites extrémités, sur la partie centrale de la plaque à tubes transversale supérieure 3. La chambre 9 est montée librement sur ladite plaque à tubes transversale supérieure 3 afin de faciliter la réparation éventuelle de l'appareil évaporateur 1, lors du remplacement des éléments tubulaires verticaux 8.

La chambre à pulpe inférieure 6, la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, ainsi que la partie de la chambre à pulpe supérieure 5 qui est disposée entre la plaque à tubes transversale supérieure 3 et l'extrémité supérieure de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, sont partagées chacune, par une cloison verticale supérieure 10 et une cloison verticale inférieure 11, en compartiments appariés, à savoir les compartiments de gauche 12 et de droite 13 de la chambre à pulpe inférieure 6, les compartiments de gauche 14 et de droite 15 de la chambre à pulpe supérieure 5, et les comparti##ents de gauche 16 et de droite 17 de la chambre 9 pour 11 ébullition de la solution à évaporer, la cloison verticale supérieure 10 étant percée de trous débouchants (non représentés) par lesquels les compartiments 18 et 15 de la chambre à pulpe supérieure 5 communiquent entre eux.

Dans les compartiments appariés 12 et 13 de la chambre à pulpe inférieure 6 sont prévues des tubulures 18 d'amenée do la solution à évaporer, reliées entre elles, en dehors du corps 2 do l'appareil évaporatour 1, par une conduite 19 munie d'un commutateur 20 destiné à assurer l'amçnc-e alternée de la solution à évaporer dans l'un ou l'autre coapartiment, 12 ou 13, de la chambre à pulpe inférieure
La chambre de chauffage 7 est équipée d'une tubulure 21 d'amenée d'un agent caloporteur dans l'espace intertubulaire de cette chambre, diurne tubulure 22 d'évacuation des gaz non condensables et d'une tubulure 23 d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé. La tubulure 23 d'évacuation du condensat porte, montés successivement sur elle, un dispositif 24 d'évacuation du condensat et un dispositif d'autowvaporisation 25.

Le dispositif 24 d'évacuation du condensat est un réservoir à flotteur 26, relié à une valve 27 permettant d'obturer plus ou moins complètement l'orifice de sortie dudit réservoir en fonction du niveau du condensat.

Le dispositif d'auto-vaporisation 25 se présente sous forme d'un récipient fermé pour la mise en ébullition du condensat par suite de la différence de pression dans la tubulure 23 d'évacuation du condensat et dans le dispositif d'auto-vaporisation 25.

Les compartiments 16 et 17 de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer sont reliés, par une conduite à vapeur 28 commune, å la tubulure 22 d'évacuation des gaz non condensables et au dispositif d'auto-vaporisation 25 équipant la tubulure 23 d'évacuation du condensat de l'agent caloporteur usé.

Dans les compartiments appariés 1 et 15 (figure 2) de la chambre à pulpe supérieure 5, au niveau de l'er#émité supérieure de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, sont pré-gees des tubulures 29 d'évacuation de la pulpe, reliées entre elles, extérieurement au corps 2 de l'appareil évaporateur 1, par une conduite 30 de vidange de la pulpe. La conduite 30 est équipée d'un commutateur 31 assurant la vidange alternée de la pulpe de l'un ou l'autre des compartiments 14 ou 15 de la chambre à pulpe supérieure 5.Le niveau auquel se trouvent les tubulures 29 d'évacuation de la pulpe correspond à l'interface entre deux milieux : le milieu liquide (pulpe) et le milieu gazeux (vapeur), qui se forment au cours de 17ébullition de la solution à évaporer, et divise la chambre à pulpe supérieure 5 en deux parties constitutives : l'une supérieure, servant à séparer la vapeur qui sera évacuée de cette partie de la chambre 5 par une tubulure 32, et l'autre inférieure, qui fait office d'accumulateur de pulpe.

Dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 3, on a monté au-dessus des compartiments 16 et 17 de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer et des compartiments 14 et 15 de la chambre à pulpe supérieure 5, deux organes d'orientation 33 exécutés sous la forme de plaques courbées au-dessus desdits compartiments, ces plaques constituant venant en prolongement de la cloison verticale supérieure 10.

Dans la variante de réalisation de l'invention illustrée sur la figure 4, l'appareil évaporateur 1 est pourvu d'un réchauffeur à contact 34 relié à la conduite 19 d'amenée de la solution à évaporer et à la tubulure 32 d'évacuation de la vapeur de la chambre à pulpe supérieure 5.

Dans la variante d'exécution de l'invention représentée sur la figure 5, la conduite à vapeur 28 reliant les compartiments 16 et 17 de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer à la tubulure 22 d'évacuation des gaz non condensables et, par l'intermédiaire du dispositif d'autovaporisation 25, à la tubulure 23 d'évacuation d'agent dhcondensi ossop=*eur i, est muni d'un dispositif distributeur 35 monté à l'endroit de raccordement de ladite conduite à vapeur à la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Dans la variante d'exécution du dispositif distributeur montrée sur la figure 6, le dispositif distributeur est conçu sous forme d'un embout perforé 36 introduit à l'intérieur de la partie rétrécie de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, quelque peu en dessous de la zone d'ébullition.

Suivant une autre variante d'exécution du dispositif distributeur 35, illustrée sur la figure 7, celui-ci se présente sous forme d'une boite ou analogue fermée 37 entourant la partie rétrécie de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, les parois de cette chambre étant percées de trous débouchants (non représentés) qui assurent la communication entre la conduite à vapeur 28 et l'espace intérieur de la chambre 9 peur l'ébullition de la solution à évaporer. La boîte fermée 57 est rigidement fixée sur la surface extérieure de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Le fonctionnement de l'appareil évaporateur 1 qui vient d'entre décrit est le suivant.

La solution à évaporer arrive sous pression, par la conduite 19 et la tubulure gauche 18, dans le compartiment de gauche 12 de la chambre à pulpe inférieure 6. La solution passe ensuite par les éléments tubulaires verticaux centraux 8 disposés dans la moitié gauche de l'appareil évaporateur 1 et arrive dans le compartiment de gauche 16 de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution a évaporer. Après s'être réchauffée dans les éléments tubulaires verticaux 8 recevant la chaleur de l'argent @@@@porteur introduit dans la chambre de chauffage 7 par la tnbulure 21 la solution à évaporer s'achemine vers la chambre d'ébullition 9 et entre @@ ébullition dans la partie supérieure de cettte chambre, avec formation de deux phases : une phase gazeuse sou forme de vapeur et une phase liquide sous forme de palpe cette dernière, comme on la déjà dit, n'étant autre chose qu'une solution concentrée par évaporation et sont la concentration est plus élevé que celle de la solution arrivant dans la chambre 9 pour l'ébulition de la solution à évaporer.La vapeur qui s'est forcée au cours de l'ébullition de la solution s'accumule dans le séparateur de la chambre à pulpe supérieure 5 et est évacuée de l'appareil évaporateur 1 par la tubulure 32. Elle peut être ensuite envoyée vers l'appareil suivant de la batterie d'évaporation à effet multiple.La pulpe formée remplit peu à peu le compartiment de gauche 14 de la chambre à pulpe supérieure 5 et y est maintenue pendant un certain temps, après quoi elle s'écoule par les éléments tubulaires verticaux 8 périphériques de la moitié gauche de l'appareil évaporateur 1, arrive dans le compartiment de gauche 12 de la chambre à pulpe inférieure 6 et remonte ensuite, par les éléments tubulaires verticaux 8 centraux, dans la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, en créant ainsi un courant en circulation continue. La différence de hauteur entre, d'une part, la colonne de pulpe non bouillante au dessus des éléments tubulaires verticaux 8 dans la chambre à pulpe suéprieure 5, et d'autre part, la colonne de solution bouillante dans la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, donne naissance à la poussée ou pression circulatoire nécessaire pour assurer la circulation de la pulpe entre la chambre à pulpe supérieure 5 et la chambre à pulpe inférieure 6 par les éléments tubulaires verticaux 8 de la chambre de chauffage 7. Ainsi, en circulant entre les compartiments de gauche 12 et 14, respectivement, des chambres à pulpe inférieure 6 et supérieure 5 et en s'évaporant jusqu'à l'état de saturation, la pulpe dissout les sels qui se sont dégagés sur la surface intérieure des éléments tubulaires verticaux 8.

Au cours de l'évaporation de la solution, l'agent caloporteur, en chauffant les éléments tubulaires verticaux 8, se condense avec dégagement de gaz non condensables. Dans ce processus, les gaz non condensables se volatilisent à travers la tubulure 22, tandis que le condensat de caloporteur usé se déverse, par la tubulure 23 d'évacuation du condensat et le dispositif 24 d'évacuation du condensat, dans le dispositif d'autovaporisation 25 et y entre en ébullition par suite de la différence des pressions dans la tubulure 23 et le volume intérieur du dispositif d'auto-vaporisation 25.La vapeur qui se dégage durant l'ébullition du condensat est introduite par la conduite à vapeur 28 et le dispositif distributeur 35 dans la partie rétrécie de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, alors que le condensat est évacué par-ltorifiee de sortie (non représenté) du dispositif d'auto-vaporisation 25. En passant à travers la couche de pulpe bouillante, le mélange gaz-vapeur formé par ladite vapeur et la solution à évaporer augmente la zone d'ébullition en hauteur, en assurant ainsi l'amplification de la poussée ou pression circulatoire et, par conséquent, I1 intensification de la circulation de la solution à évaporer.

La solution concentrée par évaporation passe continuellement par les trous débouchants ménagés dans la cloison verticale supérieure 10 et arrive dans la moitié droite de l'appareil évaporateur, dans laquelle s'effectue de la même façon une circulation continue de la solution à évaporer entre les compartiments de droite 13 et 15 des chambres à pulpe inférieure 6 et supérieure 5, respectivement, mais ici, contrairement à ce qui se passe dans la moitié gauche de l'appareil évaporateur 1, le processus considéré s'accompagne d'un dégagement de sels en raison de la concentration plus élevée de la solution en circulation, et d'un dépôt desdits sels sur la surface intérieure des éléments tubulaires verticaux 8.La pulpe finale se déverse du compartiment de droite 15 de la chambre à pulpe supérieure 5 en passant par la tubulure 29 et la conduite 30 d'évacuation de la pulpe, muni du commutateur 31, après quoi elle est acheminée vers l'appareil suivant de la batterie d'évaporation à effet multiple. Au bout d'une période suffisante pour le rinçage de la moitié gauche de lssappareil évaporateur 1, les commutateurs inférieur 20 et supérieur 31 prennent simultanément une position assurant l'amenée de la solution à évaporer dans le compartiment de droite 13 de la chambre à pulpe inférieure 6, tandis que la pulpe formée est évacuée du compartiment gauche de la chambre à pulpe supérieure 5.Dans ces conditions, il se produit dans la moitié droite de l'appareil évaporateur 1 une circulation de solution à évaporer de concentration plus basse, ce qui permet le rinçage des éléments tubulaires verticaux 8 dans cette moitié de l'appareil, alors que dans la moitié gauche de l'appareil évaporateur i il y a circulation d'une solution de concentration plus élevée, de sorte que le processus d'évaporation de la solution s'aecompagne d'un dépôt de sels sur la surface intérieure des éléments tubulaires verticaux 8. Le changement de la position des commutateurs 20 et 31 s'opère automatiquement au moyen d'un relais temporisé ou chronométrique (non représenté).

Dans la variante de réalisation de l'inv'maon représentée sur la figure 3, la solution à évaporer qui circule dans l'une des moitiés de l'appareil évaporateur 1, après avoir passé par le compartiment correspondant de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, s'échappe de la zone d'ébullition et vient frapper avec terce l'organe d'orientation 33, contourne ladite surface et revient dans la môme moitié de l'appareil évaporateur i.

Dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 4, la solution à évaporer subit un édsau##ment préalable par la vapeur allant de la chambre à pulpe supérieure 5 au réchauffeur à contact 34, et est en môme temps diluée par le condensat de cette vapeur, ce qui contribue à une diminution de la concentration de la solution à évaporer.

Suivant la variante d'exécution montrée sur la iiz'ure 53 le mélange onstitué par les gaz non condensables et la vapeur du condensat d'agent caloporteur usé, formée dans le dispositif d'auto vaporisation 25, passé par la conduite à vapeur commune 28 et arrive dans le dispositif distributeur 35.

Dans l'une des variantes d'exécution du dispositif distributeur 35, illustrée sur la figure 6, le mélange forme par les gaz non condensables et la vapeur formée lors de l'ébullition du condensat d'agent caloporteur usé, passe de la conduite à vapeur 28 dans l'embout perforé 36 monté dans la partie rétrécie de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, et, ens?é#pant par les trous débouchants ménagés dans cet embout, arrive dans la zone d'ébullition de la solution à évaporer.

Selon l'autre variante d'exécution du dispositif distributeur 35, illustrée sur la figure 7, le mélange de gaz non condensables et de condensat d'agent caloporteur usé passe par la conduite à vapeur 28 et arrive dans la boîte fermée 37 entourant la partie rétrécie de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer, après il passe à travers les trous débouchants pratiqués dans cette partie de la chambre et arrive dans la zone d'ébullition de la solution à évaporer.

L'appareil évaporateur proposé, doté des cloisons verticales 10 et Il le partageant longitudinalement en deux moitiés, dans chacune desquelles s'opère une circulation indépendante de solutions à évaporer ayant des concentrations respectivement plus élevée et plus basse, permet d'effectuer périodiquement le rinçage alterné desdites moitiés. On évite ainsi d'avoir à arrêter l'appareil évaporateur 1 pour effectuer le rinçage, ce qui assure l'élévation du rendement de l'appareil.

Comparé aux appareils évaporateurs antérieurs, celui faisant l'objet de la présente invention est remarquable par l'intensité élevée de la circulation de la solution à évaporer, due au coefficient accru de transmission de la chaleur des éléments tubulaires verticaux 8, obtenu, à son tour, grâce à la suppression de l'entartrage desdits éléments, entraînant une réduction de leur section transversale. En outre, l'intensification de la circulation de la solution à évaporer est favorisée par l'utilisation de l'énergie de l'agent caloporteur usé, qui est amené de la tubulure 22 d'évacuation des gaz non condensables et du dispositif d'auto-vaporisation 25 équipant la tubulure 23 d'évacuation du condensat d'agent caloporteur.

Le dispositif distributeur 35, qui est de conception extremement simple, assure une distribution uniforme de l'énergie de l'agent caloporteur usé dans la zone d'ébullition de la solution à évaporer, ainsi qu'un enrichissement en vapeur de la partie centrale de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer. Le préchauffage de la solution à évaporer dans le réchauffeur à contact 34 contribue lui aussi à l'intensification du processus de circulation de cette solution.

La présente invention assure une stabilisation du sens de circulation de la solution à évaporer, c'est-à-dire qu'elle exclut toute possibilité de pénétration de la solution de concentration plus basse dans la moitié de l'appareil évaporateur 1 où s'effectue la circulation de la solution à évaporer présentant une concentration plus élevée, et inversement. Une telle stabilisation est rendue possible par les organes d'orientation 33 montés au-dessus des compartiments 16 et 37 de la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer et des compartiments 1h et 15 de la chambre à pulpe supérieure 5.Deplus, cette stabilisation est favorisé par l'amenée du mélange de vapeur et des gaz non condensables de l'agent caloporteur use, par l'intermédiaire du dispositif distributeur 35, dans la chambre 9 pour l'ébullition de la solution à évaporer.

Il ressort de toute évidence de ce qui précèdes que l'appareil évaporateur, objet de la présente invention, peut être utilisé avec succes dans des batteries d'évaporation à effet multiple très diverses, que ce soient des batteries fonctionnant à "co-courant", à contre-courant ou suivant un schéma de connexion mixte C'est la variante de réalisation montrée dans la figure 7 qui semble entre préférable. Bien entendu, quoique cette variante s'adapte le mieux aux batteries d'évaporation à effet multiple fonctionnant à contre-courant, elle est applicable également à tout autre type de batteries.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donné qu'à titre d'exemple.

En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Appareil évaporateur comprenant un corps, une chambre à pulpe supérieure, une chambre à pulpe inférieure, une chambre de chauffage disposée entre lesdites chambres à pulpe, ces trois chambres étant délimitées par des plaques à tubes transversales, dont une plaque supérieure et une plaque inférieure, montées dans ledit corps et dans lesquelles sont fixés des éléments tubulaires verticaux destinés à réchauffer la solution à évaporer circulant dans ces éléments, une chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, montée dans ladite chambre à pulpe supérieure, sur la partie centrale sur ladite plaque à tubes transversale supérieure, une tubulure d'amenée de la solution à évaporer dans ladite chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer et une tubulure d'amenée d'un agent caloporteur dans ladite chambre de chauffage, ainsi que des tubulures d'évacuation de la vapeur, de la pulpe, du condensat et des gaz non condensables, caractérisé en ce que les chambres à pulpe inférieure et supérieure, ainsi que la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, sont partagées chacune, par des cloisons verticales, en compartiments appariés, les compartiments appariés de ladite chambre à pulpe supérieure étant en communication entre eux, les tubulures d'amenée de la solution à évaporer et d'évacuation de la pulpe étant raccordées à chacun des compartiments appariés des chambres à pulpe supérieure et inférieure, et les tubulures de chaque paire correspondante de tubulures étant reliées entre elles par une conduite équipée d'un commutateur, tandis que les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer sont reliés, par une conduite à vapeur commune, directement à la tubulure d'évacuation des gaz non condensables et, par l'intermédiaire d'un dispositif d'auto- vaporisation à la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur.

2. Appareil évaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite chambre à pulpe supérieure sont montés des organes d'orientation de la solution évaporée, exécutés sous forme de deux plaques courbées au-dessus des compartiments appariés de la chambre à pulpe supérieure et de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

3. Appareil évaporateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un réchauffeur à contact qui est relié à la tubulure d'évacuation de la vapeur de la chambre à pulpe supérieure et à la conduite d'amenée de la solution à évaporer.

4. Appareil évaporateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la conduite à vapeur reliant les compartiments appariés de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer à la tubulure d'évacuation des gaz non condensables et, par l'intermédiaire du dispositif d'autovaporisation équipant la tubulure d'évacuation du condensat d'agent caloporteur usé, est pourvue, à l'endroit de son raccordement à ladite chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, d'un dispositif distributeur.

5. Appareil évaporateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif distributeur est réalisé sous forme d'un embout perforé placé à liintérieur de la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer.

6. Appareil évaporateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif distributeur est réalisé sous la forme d'une boîte fermée entourant la chambre pour l'ébullition de la solution à évaporer, les parois de cette dernière étant percées de trous débouchants dans sa zone entourée par ladite boite.