FR2553098A1 - Dispositif de distillation d'alcool a faible consommation d'energie - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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Abstract
DISPOSITIF DESTINE A REALISER LA DISTILLATION DE L'ALCOOL AVEC UNE FAIBLE CONSOMMATION D'ENERGIE. LE DISPOSITIF EST CARACTERISE PAR LA PRESENCE D'UNE POMPE A VIDE 1, QUI LE MAINTIENT SOUS UNE FAIBLE PRESSION (DE L'ORDRE DE 150MB ENVIRON). L'ENERGIE NECESSAIRE A LA VAPORISATION EST FOURNIE PAR LE CONDENSEUR 8 D'UNE POMPE A CHALEUR, QUI EST PLACEE DANS LA CUVE DE VAPORISATION. LA POMPE A CHALEUR EST EQUIPEE DE DEUX EVAPORATEURS. L'EVAPORATEUR 41, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE BOUCLE D'EAU FROIDE 42 ET D'UNE BATTERIE 16, A POUR FONCTION DE CONDENSER L'EAU CONTENUE DANS LA VAPEUR. L'EVAPORATEUR 29 A POUR FONCTION DE CONDENSER L'ALCOOL CONTENU DANS LA VAPEUR, QUI A ETE PREALABLEMENT SEPAREE DE L'EAU CONDENSEE PAR LE SEPARATEUR 17 ET LE CYCLONE 25. LES VINASSES QUITTANT LE DISPOSITIF CEDENT LEUR ENERGIE AU VIN ENTRANT DANS LE DISPOSITIF PAR L'ECHANGEUR 7. LE VIN A PREALABLEMENT ETE DEGAGE DANS LA CUVE DE DEGAZAGE 3, EN RELATION AVEC LA POMPE A VIDE 1.
Description
1. EXPOSE
La crise de l'énergie a conduit les Gouvernements à envisager l'uti lisation de produits de substitution au pétrole . Parmi ceux ci figure l'alcool d'origine agricole , qui pourrait être utiliser comme carburant automobile . Le problème est de dépenser le moins possible d'énergie à le produire , tout en réalisant les investissements les moins couteux possibles
L'alcool agricole est obtenu par distillation à partir d'un certain nombre de produits le contenant en faible proportion : vins de qualité inférieure , jus fermentés , sous produits de la fabrication du sucre à partir de la betterave ,.....
La crise de l'énergie a conduit les Gouvernements à envisager l'uti lisation de produits de substitution au pétrole . Parmi ceux ci figure l'alcool d'origine agricole , qui pourrait être utiliser comme carburant automobile . Le problème est de dépenser le moins possible d'énergie à le produire , tout en réalisant les investissements les moins couteux possibles
L'alcool agricole est obtenu par distillation à partir d'un certain nombre de produits le contenant en faible proportion : vins de qualité inférieure , jus fermentés , sous produits de la fabrication du sucre à partir de la betterave ,.....
Si nous nous référons aux chiffres , publiés par le COMITE FRANCAIS
DE L'ELECTROTHERMIE dans une brochure éditée en Septembre 1980 dont les auteurs sont MM. GREBOVAL et MULLER , nous nous apercevons que la distillation représente en valeur 10 à 14 % du prix de vente des producteurs d'alcool et en énergie entre 30 50 % de la chaleur de combustion de l'alcool . Ce cernier chiffre plus que tout autre remet en question le bien fondé de l'idée d'utiliser l'alcool comme carburant.
DE L'ELECTROTHERMIE dans une brochure éditée en Septembre 1980 dont les auteurs sont MM. GREBOVAL et MULLER , nous nous apercevons que la distillation représente en valeur 10 à 14 % du prix de vente des producteurs d'alcool et en énergie entre 30 50 % de la chaleur de combustion de l'alcool . Ce cernier chiffre plus que tout autre remet en question le bien fondé de l'idée d'utiliser l'alcool comme carburant.
Le Dispositif selon la présente invention diminue notoirement la consommation d'énergie nécessaire à la distillation . Il a pu être conçu groce aux renseignements fournis par les travaux de MM. R.C. PEMBER
TON et C.J. MASH ( Division of Chemical Standards , National Physical
Laborotory , Tendington U.K. - Publication 1978 of Academic Press
Inc. London Ltd ), ainsi qu'à la publication de MM. R.C.WILHOIT et
B.J. ZWOLINSICI ( J. Phys. Chem. Réf.Data , Vol.2 , Supply 1 , 1973 ).
TON et C.J. MASH ( Division of Chemical Standards , National Physical
Laborotory , Tendington U.K. - Publication 1978 of Academic Press
Inc. London Ltd ), ainsi qu'à la publication de MM. R.C.WILHOIT et
B.J. ZWOLINSICI ( J. Phys. Chem. Réf.Data , Vol.2 , Supply 1 , 1973 ).
2. DISPOSITIF
2.1. PRINCIPE
Le dispositif consiste à faire entrer le vin ( dans l'industrie de la distillerie on appelle vin tout jus fermenté quelque soit la matière première initiale : jus de raisin , de mélasse ,... ) dans un circuit sous faible pression P . On porte le vin à une température T , à la quelle il se vaporise . La vapeur est un mélange d'alcool et d'eau la température T est chosie pour que la vaporisation ait lieu jusqu'à ce que le vin ne soit plus que , selon le terme technique , de la vinasse , c'est à dire un jus ne contenant plus que quelques traces d'alcool . Le mélange de vapeur issu de l'opération est ensuite ra mené à une température à laquelle la vapeur d'eau se condense avec malgré tout un peu de vapeur d'alcool .Le reste de vapeur d'alcool est séparé de l'eau liquide et ramené à une température à la quelle elle se condense à son tour
La pression P , sous la quelle le système fonctionne est de l'ordre de 150 mb . Celle ci permet comme nous le verrons ci après , d'ob tenir des vinasses en chauffant le vin à 50 - 55 0 C , de condenser la vapeur d'eau à une température de l'ordre de 40 - 45 o C et la vapeur d'alcool à une température de l'ordre de 30 o C . Les tempé rotures évoquées permettent l'utilisation d'une pompe à chaleur
(PAC ) standard fonctionnant au Fréon R 22 , avec un COP de l'ordre de 5,5 à 6 .Le condenseur permet de réchauffer le vin , l'ensemble évaporatif permet de refroidir les vapeurs
Le principe de fonctionnement de la PAC étant bien connu de l'homme de l'homme de l'Art , nous ne le décrirons pas
Nous nous contenterons de rappeler à ce dernier que , si nous avons choisi une gamme de pressions correspondant à une gamme de températures compatibles avec la technologie des PAC fonctionnant au Fréon
R 22 , c'est que ces dernières ont un rapport Puissance / Prix su pèrieur à celui des PAC fonctionnant aux Fréons R 12 , R 114
Or l'industrie de la distillerie est une industrie saisonnière tra vaillant environ 100 jours par An .En conséquence , s'il est bon de lui proposer des dispositifs consommant peu d'énergie , il faut aussi que ceux ci soient assez peu couteux , pour être amortis en
100 jours de travail par An . Aussi a-t-on choisi de se placer dans la gamme de températures où les PAC fonctionnant au Fréon R 22 peuvent être utilisées . Cependant le dispositif peut fonctionner à des pressions et par conséquent à des températures plus élevées qui impliqueront des investissements plus couteux , mais qui font néanmoins partie intégrante de la présente Demande de Brevet
Cette description sommaire du principe du dispositif appele des explicotions complémentaires , qui trouvent leurs sources dans les travaux des chercheurs mentionnés ci dessus
On trouvera en Annexe 1 la photocopie des Tables dressées par MM.
2.1. PRINCIPE
Le dispositif consiste à faire entrer le vin ( dans l'industrie de la distillerie on appelle vin tout jus fermenté quelque soit la matière première initiale : jus de raisin , de mélasse ,... ) dans un circuit sous faible pression P . On porte le vin à une température T , à la quelle il se vaporise . La vapeur est un mélange d'alcool et d'eau la température T est chosie pour que la vaporisation ait lieu jusqu'à ce que le vin ne soit plus que , selon le terme technique , de la vinasse , c'est à dire un jus ne contenant plus que quelques traces d'alcool . Le mélange de vapeur issu de l'opération est ensuite ra mené à une température à laquelle la vapeur d'eau se condense avec malgré tout un peu de vapeur d'alcool .Le reste de vapeur d'alcool est séparé de l'eau liquide et ramené à une température à la quelle elle se condense à son tour
La pression P , sous la quelle le système fonctionne est de l'ordre de 150 mb . Celle ci permet comme nous le verrons ci après , d'ob tenir des vinasses en chauffant le vin à 50 - 55 0 C , de condenser la vapeur d'eau à une température de l'ordre de 40 - 45 o C et la vapeur d'alcool à une température de l'ordre de 30 o C . Les tempé rotures évoquées permettent l'utilisation d'une pompe à chaleur
(PAC ) standard fonctionnant au Fréon R 22 , avec un COP de l'ordre de 5,5 à 6 .Le condenseur permet de réchauffer le vin , l'ensemble évaporatif permet de refroidir les vapeurs
Le principe de fonctionnement de la PAC étant bien connu de l'homme de l'homme de l'Art , nous ne le décrirons pas
Nous nous contenterons de rappeler à ce dernier que , si nous avons choisi une gamme de pressions correspondant à une gamme de températures compatibles avec la technologie des PAC fonctionnant au Fréon
R 22 , c'est que ces dernières ont un rapport Puissance / Prix su pèrieur à celui des PAC fonctionnant aux Fréons R 12 , R 114
Or l'industrie de la distillerie est une industrie saisonnière tra vaillant environ 100 jours par An .En conséquence , s'il est bon de lui proposer des dispositifs consommant peu d'énergie , il faut aussi que ceux ci soient assez peu couteux , pour être amortis en
100 jours de travail par An . Aussi a-t-on choisi de se placer dans la gamme de températures où les PAC fonctionnant au Fréon R 22 peuvent être utilisées . Cependant le dispositif peut fonctionner à des pressions et par conséquent à des températures plus élevées qui impliqueront des investissements plus couteux , mais qui font néanmoins partie intégrante de la présente Demande de Brevet
Cette description sommaire du principe du dispositif appele des explicotions complémentaires , qui trouvent leurs sources dans les travaux des chercheurs mentionnés ci dessus
On trouvera en Annexe 1 la photocopie des Tables dressées par MM.
PEMBERTON et MASH , qui donnent pour une température donnée , les proportions d'équilibre d'alcool dans le liquide et d'alcool dans la vapeur , ainsi que la pression d'équilibre
Quatre Tables ont été dressées pour les températures de 30 - 50 - 70 et 90 C . Par exemple , pour la première table , la première colonne indique la température : 303, 15 K , soit 300 C . La 2 éme colonne indique la proportion x d'alcool dans le mélange liquide en équilibre avec la vapeur , soit 0,00435 , le reste soit 0,99565 étant par conséquent de l'eau . La 3 éme colonne indique la proportion y d'alcool dans le mélange de vapeur en équilibre avec le liquide soit : 0,0412 , le reste 0,9588 étant de la vapeur d'eau . La 4 éme colonne indique le pression à la quelle cet équilibre est réalisé
L'unité de pression exprimée est le 1/1000 de bar ou 10 mb .On soit donc que pour x = 0,00435 , on a y = 0,0412 , la pression d'équilibre étant de 44,13 mb . Celà veut dire que , si l'on soument unmélange d'alcool et d'eau contenant 0,10 d'alcool et 0,90 d'eau à une température de 30 C et à une pression de 44,13 mb , celui ci va s'évaporer jusqu'à ce qu'il contienne 0,00435 d'alcool et 0,99655 d'eau , le mélange de vapeur titrant alors 0,0412 d'alcool et 0,9588 de vapeur d'eau .A ce moment là l'évaporation s'arrête , le liquide et la vapeur sont en équilibre
A partir de ces Tables , nous avons dressé en Annexe 2 les courbes des proportions x à C peu prés constantes " d'alcool dans le mélan- ge liquide en équilibre avec la vapeur , en fonction de la température portée en abcisse et de la pression portée en ordonnées
Les Tables de Pemberton et Mash nous ont permis de dresser la courbe x = 0,0043 x x = 0,027 x = 0,067
Les Tables des constantes thermodynamiques de la vapeur d'eau , nous ont permis de'ajouter la courbe x = 0 , c'est à dire celle de l'eau pure . Nous voyons sur ces courbes que , pour une température de 54 C , qui est la température à peu près maxima compatible avec une
PAC fonctionnant au R 22 il faut , pour obtenir x compris entre
O et 0,0043 , une pression entre 145 et 150 mb . C'est ainsi qu'on été déterminées les gammes de pressions et de températures dans lesquelles le dispositif selon l'invention doit fonctionner pour avoir un rendement optimum .
Quatre Tables ont été dressées pour les températures de 30 - 50 - 70 et 90 C . Par exemple , pour la première table , la première colonne indique la température : 303, 15 K , soit 300 C . La 2 éme colonne indique la proportion x d'alcool dans le mélange liquide en équilibre avec la vapeur , soit 0,00435 , le reste soit 0,99565 étant par conséquent de l'eau . La 3 éme colonne indique la proportion y d'alcool dans le mélange de vapeur en équilibre avec le liquide soit : 0,0412 , le reste 0,9588 étant de la vapeur d'eau . La 4 éme colonne indique le pression à la quelle cet équilibre est réalisé
L'unité de pression exprimée est le 1/1000 de bar ou 10 mb .On soit donc que pour x = 0,00435 , on a y = 0,0412 , la pression d'équilibre étant de 44,13 mb . Celà veut dire que , si l'on soument unmélange d'alcool et d'eau contenant 0,10 d'alcool et 0,90 d'eau à une température de 30 C et à une pression de 44,13 mb , celui ci va s'évaporer jusqu'à ce qu'il contienne 0,00435 d'alcool et 0,99655 d'eau , le mélange de vapeur titrant alors 0,0412 d'alcool et 0,9588 de vapeur d'eau .A ce moment là l'évaporation s'arrête , le liquide et la vapeur sont en équilibre
A partir de ces Tables , nous avons dressé en Annexe 2 les courbes des proportions x à C peu prés constantes " d'alcool dans le mélan- ge liquide en équilibre avec la vapeur , en fonction de la température portée en abcisse et de la pression portée en ordonnées
Les Tables de Pemberton et Mash nous ont permis de dresser la courbe x = 0,0043 x x = 0,027 x = 0,067
Les Tables des constantes thermodynamiques de la vapeur d'eau , nous ont permis de'ajouter la courbe x = 0 , c'est à dire celle de l'eau pure . Nous voyons sur ces courbes que , pour une température de 54 C , qui est la température à peu près maxima compatible avec une
PAC fonctionnant au R 22 il faut , pour obtenir x compris entre
O et 0,0043 , une pression entre 145 et 150 mb . C'est ainsi qu'on été déterminées les gammes de pressions et de températures dans lesquelles le dispositif selon l'invention doit fonctionner pour avoir un rendement optimum .
A partir des mêmes documents nous avons dressé en Annexe 3 les cour bes des proportions y a à peu prés constantes " d'alcool dans un mélange vapeur en équilibre avec un mélange liquide , puis la cour be y = O correspondant à l'eau pure . Nous voyons qu'il suffit d'abaisser la température de quelques degrés pour provoquer la con densation de l'eau . On note cependant que , si cette eau reste trop longtemps au contact du mélange vapeur , l'équilibre vapeur - liqui de , tel que défini et chiffré par MM. PEMBERTON et MASH , aura le temps de se réaliser . C'est là qu'intervient le dispsoitif
2.2. DESCRIPTION DU DISPOSITIF
Le dispositif est constitué par un circuit dans lequel le vin , les vapeurs , les condensats et les vinasses vont transiter .Celui ci est mis en pression à 145 - 150 mb par une pompe à vide 1 , qui est en relation par une canalisation 2 avec une cuve de dégazage 3 dans laquelle le vin à une température moyenne de 20 "' C est envoyé par une canalisation 4 . Les tables de Pembertan et Mash montrent qu'à cette température et à cette pression il ne se produit aucune évapo ration du mélange eau - alcool . Le vin quitte la cuve de dégazage 3 pour être envoyé par une canalisation 5 vers une cuve d'évaporation 6 . Il passe préalablement par un échangeur 7 , où il récupère une partie importante de l'énergie des vinasses . La cuve d'évaporation 6 est équipée d'un échangeur 8 , qui n'est autre que le condenseur de la PAC . Grace à celui ci le vin est porté à la température de 54" C sous une pression de 145 à 150 mb .L'évaporation , telle que chif frée par MM. PIMBERTON et MASH , se produit alors jusqu'à ce que l'on n'ait plus dans la cuve d'évaporation 6 que des vinasses , dont le titre d'alcool est compris entre 0 et O, 0043 . A ce moment les vinasses sont transférées , groce à une canalisation 9 sur laquelle on a monté une pompe 10 dans un bac tampon 11 . Lorsque la cuve d'évaporation 6 est vide une vanne 12 permet l'envoi d'une nouvelle quantité de vin dans la cuve 6 pendant qu'une pompe 13 , située sur une ca nolisotion 14 reliant le bac tampon 11 à l'échangeur 7 , alimente ce dernier en vinasses à 54 C , qui permettent le préchauffage du vin.
2.2. DESCRIPTION DU DISPOSITIF
Le dispositif est constitué par un circuit dans lequel le vin , les vapeurs , les condensats et les vinasses vont transiter .Celui ci est mis en pression à 145 - 150 mb par une pompe à vide 1 , qui est en relation par une canalisation 2 avec une cuve de dégazage 3 dans laquelle le vin à une température moyenne de 20 "' C est envoyé par une canalisation 4 . Les tables de Pembertan et Mash montrent qu'à cette température et à cette pression il ne se produit aucune évapo ration du mélange eau - alcool . Le vin quitte la cuve de dégazage 3 pour être envoyé par une canalisation 5 vers une cuve d'évaporation 6 . Il passe préalablement par un échangeur 7 , où il récupère une partie importante de l'énergie des vinasses . La cuve d'évaporation 6 est équipée d'un échangeur 8 , qui n'est autre que le condenseur de la PAC . Grace à celui ci le vin est porté à la température de 54" C sous une pression de 145 à 150 mb .L'évaporation , telle que chif frée par MM. PIMBERTON et MASH , se produit alors jusqu'à ce que l'on n'ait plus dans la cuve d'évaporation 6 que des vinasses , dont le titre d'alcool est compris entre 0 et O, 0043 . A ce moment les vinasses sont transférées , groce à une canalisation 9 sur laquelle on a monté une pompe 10 dans un bac tampon 11 . Lorsque la cuve d'évaporation 6 est vide une vanne 12 permet l'envoi d'une nouvelle quantité de vin dans la cuve 6 pendant qu'une pompe 13 , située sur une ca nolisotion 14 reliant le bac tampon 11 à l'échangeur 7 , alimente ce dernier en vinasses à 54 C , qui permettent le préchauffage du vin.
Les vinasses représentant environ 65 % du vin injecté dans la cuve de distillation 6 , la température du vin sera protée à 35 C environ à la sortie de l'échangeur 7 .
Les vopeurs à 54 C quittent la cuve d'évaporation 6 par une conolisotion 15 , qui les transfert à une batterie à eau froide où leur température est ramenée à un peu moins de 54 C . ce qui provoque la condensation de la vapeur d'eau . Afin que le contact entre les con denssts ainsi créés et les vapeurs d'alcool soit le plus court pas sible , la batterie 16 est en position verticale de sorte que les condensats tombent immédiatement par gravité dans une cuve de sépara- tion 17 , d'où ils sont extraits par une canalisation 18 , équipée d'une pompe 19 . On note aussi sur la canalisation 18 , en aval de la pompe 19 , un alcoométre 20 agissant sur une vanne 21 , qui fonctionne de la manière suivante .Si le taux d'alcool contenu dans l'eau très faible , la vanne 21 envoit l'eau vers le bac tampon 11 par la canalisation 22 . Si le taux d'alcool est supérieur à un taux de ré férence , la vanne 21 renvoit le mélange dans la cuve d'évaporation 6 par la canalisation 23 .
On note que le dispositif , batterie 16 et séporateur 17 , permettent de séparer l'eau des vapeurs d'alcool beaucoup plus rapidement qu'une colonne de distillation où x l'équilibre y tend à se réaliser sur tout le cheminenemnt parcouru par lc vapeur entre les différents pla teaux de la colonne .
La vapeur quitte la cuve de séparation 17 par la canalisation 24 mois elle , entraine elle de fines gsuttelettes d'eau , aussi dé boucr'e-t-elle de la canal-sati-on 25 , dont la mission est de parfaire la séparation . avec force centrifuge et la différence de densité entre la vapeur et les gouttes d'eau projetent ces dernières contre les parois du cyclone dans le fond duquel elles s'écoulent par gravité
Le liquide ainsi récupéré est relativement chargé d'alcool .Aussi est il extrait du cyclone par une canalisation 26 , équipée d'une pompe 27 et renvoyé dans la La cuve de vaporisstion 6
Les vapeurs d'alcool pur quittent le cyclone par la canalisation 28 en direction d'une batterie à détente directe où leur température est ramenée à 30 C . A cette température et sous la pression de 145 à
150 mb la condensation de l'alcool est totale . Il est récupéré dans une cuve 30 d'où il est extrait par une canalisation 31 équipée d'une pompe 32 . On note le branchement sur la cuve 30 d'une canali sotion 33 en relation avec la pompe à vide 1 , qui permet de mettre le circuit sous pression de 145 à 150 mb
Le circuit de la PAC est le suivant .Le Fréon quitte le condenseur 8 par une canalisation 35 , qui le mène à un détendeur 36- puis à une vanne d'où partent deux canalisations 38 et 39 . La 38 transporte le
Fréon vers la batterie à détente directe 29 , puis en direction du compresseur 40 . La 39 transporte le Fréon vers un évaporateur 41 en relation avec une boucle d'eau froide 42 , animée par une pompe 43 qui alimente la batterie 16 . On note la présence sur la cuve de sé portion 17 d'une sonde thermique 44 , qui commande le fonctionnement de la pompe 43 de telle manière que la température dans le séparateur
17 soit exactement celle choisie
2.3.CALCULS
Nous avons dressé en Annexe 4 , gracie aux tables de Pemberton et
Mash , les courbes de proportions x et y des mélanges d'eau et d'alcool , liquides et vapeur en équilibre en fonction des pressions a une température de 50 C . Compte tenu des faibles d.fférences de proportions relevées aux températures de 30, 50 , 70 et 80 o C dans les tables mentionnées ci dessus , nous assimilerons ces courbes à celles qui auraient pu âtre tracées pour une température de SO-o C
Ces courbes permettent de déterminer que , pour un vin à 8 % d'alcool correspond un point X sur la courbe des x indiquant une pression de 0, 199 bar et un point Y sur la courbe des y indiquant une proportion de 0,425 .
Le liquide ainsi récupéré est relativement chargé d'alcool .Aussi est il extrait du cyclone par une canalisation 26 , équipée d'une pompe 27 et renvoyé dans la La cuve de vaporisstion 6
Les vapeurs d'alcool pur quittent le cyclone par la canalisation 28 en direction d'une batterie à détente directe où leur température est ramenée à 30 C . A cette température et sous la pression de 145 à
150 mb la condensation de l'alcool est totale . Il est récupéré dans une cuve 30 d'où il est extrait par une canalisation 31 équipée d'une pompe 32 . On note le branchement sur la cuve 30 d'une canali sotion 33 en relation avec la pompe à vide 1 , qui permet de mettre le circuit sous pression de 145 à 150 mb
Le circuit de la PAC est le suivant .Le Fréon quitte le condenseur 8 par une canalisation 35 , qui le mène à un détendeur 36- puis à une vanne d'où partent deux canalisations 38 et 39 . La 38 transporte le
Fréon vers la batterie à détente directe 29 , puis en direction du compresseur 40 . La 39 transporte le Fréon vers un évaporateur 41 en relation avec une boucle d'eau froide 42 , animée par une pompe 43 qui alimente la batterie 16 . On note la présence sur la cuve de sé portion 17 d'une sonde thermique 44 , qui commande le fonctionnement de la pompe 43 de telle manière que la température dans le séparateur
17 soit exactement celle choisie
2.3.CALCULS
Nous avons dressé en Annexe 4 , gracie aux tables de Pemberton et
Mash , les courbes de proportions x et y des mélanges d'eau et d'alcool , liquides et vapeur en équilibre en fonction des pressions a une température de 50 C . Compte tenu des faibles d.fférences de proportions relevées aux températures de 30, 50 , 70 et 80 o C dans les tables mentionnées ci dessus , nous assimilerons ces courbes à celles qui auraient pu âtre tracées pour une température de SO-o C
Ces courbes permettent de déterminer que , pour un vin à 8 % d'alcool correspond un point X sur la courbe des x indiquant une pression de 0, 199 bar et un point Y sur la courbe des y indiquant une proportion de 0,425 .
Nous remarquerons que la courbe y est relativement régulière , aussi est ce avec une faible marge d'erreur que nous pouvons dire qu'au cours de l'opération qui va ramener un vin contenant 8 % d'alcool à l'tout de vinasse en contenant 0,48 % , la teneur moyenne des vapeurs issues de la distillation sera y = ( 0,425 + 0, 0478 ) . 1/2 = 0,2364
Au début de l'opération nous avons pour un mélange de 1 Kg z
alcool 0 ,080
eau 0,920
le mélange de vapeur contenant 0,2364 d'alcool
La quantité de vapeur créée sera de
0,080 / 0,2364 = 0,3384 Kg , soit environ 35 %
Les vinasses rerpésentent donc approximativement 65 % d'un vin à 8 % d'alcool.
Au début de l'opération nous avons pour un mélange de 1 Kg z
alcool 0 ,080
eau 0,920
le mélange de vapeur contenant 0,2364 d'alcool
La quantité de vapeur créée sera de
0,080 / 0,2364 = 0,3384 Kg , soit environ 35 %
Les vinasses rerpésentent donc approximativement 65 % d'un vin à 8 % d'alcool.
2.3.1. CALCUL PAR LA CONDENSATION DES VAPEURS
Compte tenu des masses envisagées , nous supposerons pour simplifier les calculs , que l'eau et l'alcool ont le même densité . 1 Kg de vin a permis la création de 350 Gr de vapeur contenant 80 Gr d'alcool et par conséquent 270 Gr d'eau . On soit que la chaleur latente de vapo irisation de l'eau à 54 o C est de 566,7 KCal / Kg . Si la vapeur d'eau à 54 C est ramenée à l'êtst liquide à 50 C , l'énergie frigorifique a lui fournir est de
( 566,7 + 4 ) . 0,27 = 154,4 KCal / Kg de vin
On sait par la publication de MM.W ILHOIT et ZWALINSKI , que la cha leur de vaporisation de l'alcool à 30 C est de 219 KCal / Kg , que la chaleur spécifique de la vapeur d'alcool est de 0,21 K Cal / Kg et que la chaleur spécifique de l'alcool liquide est de 0,68 KCal/Kg/D
On soit aussi d'aprés le diagramme Annexe 3 que les vapeurs d'alcool à la pression de 150 mb se condensent à 36 C . Dans ces conditions l'énergie frigorifique à fournir est de
0,08(54.36).O,21+(O,08.219)+0.08(36.30).0,68 = 24,8 KCal/Kg de vin.
Compte tenu des masses envisagées , nous supposerons pour simplifier les calculs , que l'eau et l'alcool ont le même densité . 1 Kg de vin a permis la création de 350 Gr de vapeur contenant 80 Gr d'alcool et par conséquent 270 Gr d'eau . On soit que la chaleur latente de vapo irisation de l'eau à 54 o C est de 566,7 KCal / Kg . Si la vapeur d'eau à 54 C est ramenée à l'êtst liquide à 50 C , l'énergie frigorifique a lui fournir est de
( 566,7 + 4 ) . 0,27 = 154,4 KCal / Kg de vin
On sait par la publication de MM.W ILHOIT et ZWALINSKI , que la cha leur de vaporisation de l'alcool à 30 C est de 219 KCal / Kg , que la chaleur spécifique de la vapeur d'alcool est de 0,21 K Cal / Kg et que la chaleur spécifique de l'alcool liquide est de 0,68 KCal/Kg/D
On soit aussi d'aprés le diagramme Annexe 3 que les vapeurs d'alcool à la pression de 150 mb se condensent à 36 C . Dans ces conditions l'énergie frigorifique à fournir est de
0,08(54.36).O,21+(O,08.219)+0.08(36.30).0,68 = 24,8 KCal/Kg de vin.
La puissance frigorifique totale nécessaire est donc de
154,4 + 24,8 = 179,2 KCal / Kg de vin
Fonctionnant sur une température d'évaporation de 30 C et une tem pérature de sortie de condenseur de 54 C , la PAC aura un COP thé rique de
( 273 + 54 ) : ( 54 - 30 ) = 13, 6
On peut donc rasisonoblement envisager un COP pratique de 6 . Ce qui implique une consommation électrique , pour assurer les besoins fri gorifiques ci dessus de
179,2 / 5 - 35,8 KCal / Kg de vin et une puissance calorifique de
179,2 + 35,8 = 215 KCal / Kg de vin
2.3.2.CALCUL PAR LES BESOINS CALORIFIQUES
Les besoins calorifiques sont les suivants : il faut porter 1 Kg de vin de 35 C ( température de sortie de l'échangeur 7 ) à 54 " C et vaporiser 270 Gr d'eau et 80 Gr d'alcool ( dont la chaleur de vapo risation à 54 C est de 216 KCal/Kg mise à température de l'eau 0, 92(54-35) = 17,5 KCal/Kg de vin mise à température de l'alcool 0,08(54-35) = 1,5 " vaporisotion de 270 Gr d'eau 0,27.566,7 = 153,0 " vaporisation de l'alcool 0,08.211 .= 16,9 "
Total des besoins calorifiques 188,9 KCal/Kg de vin
On voit que les besoins calorifiques sont supérieurs à la puissance calorofique de la PAC . Lors de la réalisation il faudra aussi tenir compte des déperditions de la machine . Cependant pour parer à toute éventualité , le dispositif prévoit l'adjonction au circuit de la PAC d'une batte ire de condensation 45 , placée sur la canalisation 46 de
Fréon R 22 reliant le compresseur 40 au condenseur 8
3. DEPENSES D'ENERGIE
La consommation de 35,8 KCal d'électricité aura donc permis de pro duire 80 Gr d'alcool , soit
35,8 . 100 = 358 KCal / 800 Gr d'alcool de densité 0,8 donc 358 KCal / litre d'alcool , soit encore
( 358 / 860 ) . 100 = 41,6 Kwh / hectolitre d'alcool
On note aussi que pour une production de 10 000 hl d'alcool / An soit 4,167 hl / heure , la puissance calorifique de la PAC sera de
215 . 10 . 100. 4,167 = 896 000 KCal / heure
154,4 + 24,8 = 179,2 KCal / Kg de vin
Fonctionnant sur une température d'évaporation de 30 C et une tem pérature de sortie de condenseur de 54 C , la PAC aura un COP thé rique de
( 273 + 54 ) : ( 54 - 30 ) = 13, 6
On peut donc rasisonoblement envisager un COP pratique de 6 . Ce qui implique une consommation électrique , pour assurer les besoins fri gorifiques ci dessus de
179,2 / 5 - 35,8 KCal / Kg de vin et une puissance calorifique de
179,2 + 35,8 = 215 KCal / Kg de vin
2.3.2.CALCUL PAR LES BESOINS CALORIFIQUES
Les besoins calorifiques sont les suivants : il faut porter 1 Kg de vin de 35 C ( température de sortie de l'échangeur 7 ) à 54 " C et vaporiser 270 Gr d'eau et 80 Gr d'alcool ( dont la chaleur de vapo risation à 54 C est de 216 KCal/Kg mise à température de l'eau 0, 92(54-35) = 17,5 KCal/Kg de vin mise à température de l'alcool 0,08(54-35) = 1,5 " vaporisotion de 270 Gr d'eau 0,27.566,7 = 153,0 " vaporisation de l'alcool 0,08.211 .= 16,9 "
Total des besoins calorifiques 188,9 KCal/Kg de vin
On voit que les besoins calorifiques sont supérieurs à la puissance calorofique de la PAC . Lors de la réalisation il faudra aussi tenir compte des déperditions de la machine . Cependant pour parer à toute éventualité , le dispositif prévoit l'adjonction au circuit de la PAC d'une batte ire de condensation 45 , placée sur la canalisation 46 de
Fréon R 22 reliant le compresseur 40 au condenseur 8
3. DEPENSES D'ENERGIE
La consommation de 35,8 KCal d'électricité aura donc permis de pro duire 80 Gr d'alcool , soit
35,8 . 100 = 358 KCal / 800 Gr d'alcool de densité 0,8 donc 358 KCal / litre d'alcool , soit encore
( 358 / 860 ) . 100 = 41,6 Kwh / hectolitre d'alcool
On note aussi que pour une production de 10 000 hl d'alcool / An soit 4,167 hl / heure , la puissance calorifique de la PAC sera de
215 . 10 . 100. 4,167 = 896 000 KCal / heure
Claims (3)
- 303.15 0.00435 0.0412 4.413 0.001 0.00004 1.391 15,430 C 0.01524 0.1280 4,803 0.003 0.00039 1.355 53.00.02727 0.2043 5.203 0.002 0.00113 1.320 93.50.04633 0.2975 5.781 -0.007 0.00295 1.273 155.70.06783 0.3753 6.386 0.003 0.00608 1.221 223.00.10991 0.4743 7.329 0.001 0.01709 1.109 345.60.17111 0.5479 8.189 0.002 0.04813 0.9205 497.50.24688 0.5907 8.732 -0.007 0.1082 0.6926 636.40.32385 0.6194 9.085 0.011 0.1820 0.5069 723.90.38655 0.6406 9.303 -0.003 0.2471 0.3885 760.50.41758 0.6508 9.403 -0.005 0.2811 0.3378 768.20.50492 0.6797- 9.663 0.001 0.3835 0.2179 755.80.58087 0.7087 9.869 0.005 0.4758 0.1398 707.40.63434- 0.7329 9.999 -0.001 0::5391 0.09889 655.00.72455 0.7810 10.199 -0.003 0.6437 0.04932 537.00.80840 0.8337 10.341 0.001 0.7447 0.01844 397.20.85785 0.8705 10.394 -0.003 0.7987 0.00754 302.50.89064 0.8979 10.427 0.003 0.8255 0.00365 235.70.89934 0.9056 10.435 0.004 0.8309 0.00301 217.60.92444 0.9284 10.445 -0.001 0.8432 0.00181 164.80.95370 0.9556 .
- 10.457 -0.004 0.8554 0.00103 102.30.97315 0.9739 10.467 -0.002 0.8691 0.00052 60.10.98153 0.9819 10.473 0.003 0.8788 0.00030 41.6#{p} = 0.0053 kPa 323.15 0.00434 0.0478 12.921 0.007 0.00004 1.583 18.6@0 C 0.01522 0.1450 14.249 0.009 0.00051 1.536 64.20.02722 0.2259 15.555 -0.006 0.00160 1.486 112.80.04628 0.3182 17.39 -0.006 0.00459 1.407 186.70.06776 0.3893 19.088 0.002 0.00986 1.320 265.00.10983 0.4738 21.522 0.004 0.02628 1.152 402.70.17103 0.5355 23.585 -0.001 -0.06379 0.9218 565.60.24681 0.5753 24.961 -0.008 0.1265 0.6829 708.90.32380 0.6044 25.933 0.015 0.2001 0.4975 796.40.38844 0.6270 26.572 -0.004 0.2667 0.3769 831.50.41750 0.6370 26.836 -0.007 0.2980 0.3304 837.00.50485 - Q5581 27.5U -0.001 0.3971 0.2142 818.80.58081 0.6989 28.131 0.006 0.4864 0.1388 764.20.63429 0.7239 29.489 0.002 0.5486 0.09848 706.90.72451 0.7735 29.006 -0.001 0.6519 0.04919 578.90.76377 0.7981 29.176 -0.009 0.6970 0.03398 512.10.80838 0.8286 29.346 0.001 0.7479 0.02011 428.70.85785 0.8664 29.470 0.004 0.8009 0.00942 327.60.89064 0.8942 29.511 -0.001 0.8315 0.00500 256.30.89934 0.9019 29.527 0.007 0.8388 0.00414 236.90.92445 0.9250 29.529) -0.003 0.8580 0.00228 179.80.95370 0.9531 29.529) -0.001 0.8784 0.00096 111.70.97315 0.9724 29.154 -0.004 0.8937 0.00038 65.50.98153 0.9808 29.510 0.001 0.9016 0.00020 45.3c(p) = 0.007# kPaVAPOUR-LIQUID EQUILIBRIUM OF WATER + ETHANOLTABLE 2-continuedT/K x y p/kPa #p/kPa inf1 inf2 GE/J mol-1 343.15 0.00432 0.0512 32.760 -0.016 0.00005 1.697 21.1 @0 C - 0.01517 0.1532 36.359 0.014 0.00062- 1.640 72.70.02712 0.2348 39.819 -0.010 0.00199 1.576 127.50.04616 0.3245 44.442 -0.0020 0.00580 1,476 210.20.06760 0.3906 48.569 0.018 0.01243 1.366 296.5 0.10967 0.4662- 54.055 0.001 0.03201 1.164 445.50.17086 0.5216- 58.586 -0.004 0.07294 0.9118 617.00.24667 0.5604 61.796 -0.004 0.1368 0.6684 764.10.32371 0.5904 64.113 0.012 0.2096 0,4845 851.90.38828 0.6139 65.695 -0.002 0.2752 0.3655 885.20.41734 0.6244 66.342 -0.008 0.3059 0.3200 889.50.50470 0.6578 68.138 0.001 0.4014 0.2078 866.50.58067 0.6907 69.518 0.000 0A864 0.1360 807.10.63418 9.7170 70.396 0.009 0.5461 0.09726 746.00.72444 0.7681 71.591 0.003 0.6469 0.04948 610.90.76372 0.7934 71.970 -0.013 0.6909 0.03433 540.60.80836 0.8247 72.315 -0.007 0.7403 0.02086 452.90.85784 0.8635 72.552 0.003 0.7923 0.01039 346.80.89064 0.8917 72.623 0.014 0.8239 0.00584 271.90.89935 0.8995 72.614 0.001 0.8318 0.00491 251.50.92445 0.9229 72.593 -0.002 0,8538 0.00278 191.40.95370 0.9515 72.512 -0.007 0.8792 0.00113 119.20.97315 0.9713 72.433 -0.001 0.8980 0.00043 70.00.98153 0.9801 72.388 0.000 0.9071 0.00022 48.4#(p) = 0.012o kPa 363.15 0.00429 0.0520 73.726 0.009 0.00006 1.758 23.0 90 C 0.01507 0.1539 81.909 0.013 0.00073 1.689 79.1 0.02698 0.2337 89.620 -0.008 0.00234 1.615 138.1 0.04594 0.3200 99.667 -0.009 0.00673 1.498 227.20.06731 0.3823 108.298 0.020 0.01417 1.374 319.20.10939 0.4530
- 119.548 -0.003 0.03541 1.154 476.40.17057 0.5058 128.811 -0.002 0.07774 0.8919 654.10.24642 0.5449 135.640 -0.001 0.1414 0.6481 804.00.32356 0.5763 140.677 0.005 0.2133 0.4668 891.60.38800 0.6010 144.188 0.003 0.2771 0.3508 923.00.41705 0.6123 145.622 -0.009 0.3068 0.3068 926.20.50445 0.6450 149.595 0.001 0.3985 0.1989 899.20.58044 0.6830 152.616 0.006 0.4796 0.1302 835.80.63399 0.7106 154.470 -0.003 0.5368 0.09319 771.60.72433 0.7639 157.003 0.002 0.6324 0.04778 630.90.76364 0.7901 157.811 -0.003 0.6737 0.03358 558.20.80833 0.8224 158.489 -0.004 0.7201 0.02091 467.80.85783 0.8618 158.914 0.002 0.7705 0.01079 358.70.89065 0.8903 158.987 0.008 0.8030 0.00611 281.50.89935 0.8981 158.963 -0.005 0.8114 0.00511 260.50.92445 0.9216 158.868 0.004 0.8354 0.00279 198.40.95370 0.9506 158.600 -0.007 0.8627 0.00102 123.50.97315 0.9708 158.354 0.000 0.8806 0.0034 72A0.98153 0.9797 158.227 0.003 0.8883 0.00016 50.0#(p) = 0.010o kP2
Priority Applications (1)
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FR8308101A FR2553098A1 (fr) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Dispositif de distillation d'alcool a faible consommation d'energie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8308101A FR2553098A1 (fr) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Dispositif de distillation d'alcool a faible consommation d'energie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2553098A1 true FR2553098A1 (fr) | 1985-04-12 |
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ID=9288896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8308101A Withdrawn FR2553098A1 (fr) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Dispositif de distillation d'alcool a faible consommation d'energie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2553098A1 (fr) |
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- 1983-05-11 FR FR8308101A patent/FR2553098A1/fr not_active Withdrawn
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