FR2576315A1 - Dispositif d'economie d'energie et de suppression des pollutions sur les colonnes de desodorisation d'huiles et de corps gras - Google Patents

Abstract

1.DISPOSITIF DESTINE A SUPPRIMER LES POLLUTIONS DES COLONNES DE DESODORISATION D'HUILES ALIMENTAIRES ET DE CORPS GRAS ET A REALISER DES ECONOMIES D'ENERGIE. 2.LE LIQUIDE QUITTANT LA COLONNE BAROMETRIQUE C EST RECUPEREE DANS UNE CUVE DE DECANTATION 1 DOTEE D'UNE ISOLATION 2 ET DE CHICANES 18, 19, 20, ET 22. 3.LE LIQUIDE SORTANT DE LA CUVE DE DECANTATION 1 EST ENVOYE DANS UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT, PUIS RENVOYE DANS LA COLONNE BAROMETRIQUE C ET DANS UN HYDROEJECTEUR 12 OU IL SERT DE FLUIDE MOTEUR. 4.DANS UNE PREMIERE VARIANTE, LE SYSTEME DE REFROIDISSEMENT EST UN GROUPE FRIGORIFIQUE, QUI COMPREND UN EVAPORATEUR 4 OU LE LIQUIDE EST REFROIDI ET DEUX CONDENSEURS 8 ET 9. LE CONDENSEUR 8 EST INCLUS DANS UNE CUVE 26 ALIMENTEE EN LIQUIDE ISSU DE LA CUVE DE DECANTATION 1. LA CUVE 26 EST EN RELATION AVEC LA COLONNE DE DESODORISATION A A QUI ELLE TRANSMET LA VAPEUR D'INSUFFLATION EMISE GRACE A L'ENERGIE FOURNIE PAR LE CONDENSEUR 8. LE CONDENSEUR 9 SERT A EXTRAIRE DU GROUPE FRIGORIFIQUE L'ENERGIE NON UTILISEE PAR LE CONDENSEUR 8. 5.DANS UNE DEUXIEME VARIANTE, LE SYSTEME DE REFROIDISSEMENT EST UNE CUVE 34 EN RELATION AVEC LA CUVE DE DECANTATION 1 ET AVEC UN COMPRESSEUR 36, QUI FONCTIONNE EN POMPE A VIDE EN AVAL ET ENTRAINE LA VAPORISATION D'UNE PARTIE DE L'EAU ARRIVANT DANS LA CUVE 34. LA VAPEUR AINSI CREEE EST COMPRIMEE PAR LE COMPRESSEUR 36 ET RENVOYEE DANS LA COLONNE DE DESODORISATION A. LE RESTE DU LIQUIDE, QUI EST REFROIDI, EST ENVOYE DANS LE CIRCUIT.

Description

1. EXPOSE
Le processus d'élaboration des produits commercialisables à partir des huiles et des corps gras bruts impose la désodorisation . Il s'aagit de séparer les acides gras des aldéhydes qui les polluent
Pour ce faire l'huile est envoyée dans une colonne de désodorisation où elle est soumise à une température variant entre 160 et 2400 C , à une pression variant entre 1,5 et 3,5 Tor , ainsi qu'à lsaction mécanique d'un jet de vapeur d'eau , qui entraine les aldéhydes et une partie des acides gras sous forme de vapeur . Les températures et les les pressions de fonctionnement sont fonction des caractéristiques de chaque varité d'huile traitée.Ainsi , pour l'huile de palme rouge dont on extrait le carotène nécessaire à la coloration des margarines ( aucun colorant chimique n'est autorisé ) , les conditions de fonc tionnement imposent 1600 C , température maxima au delà de la quelle le carotène se dégrade et 1,5 Tor de pression
Pour l'huile de palme courante , de sojà ou d'arachide , la tempéra ture peut être portée à 2400 C et la pression à 4,5 Tor . Pour le coprah , la temprature est de l'ordre de 2200 C et la pression de 30
Tor . On rappelle qu'un Tor est égal à une pression de 1 mm de Mercure
Les pressions à mettre en oeuvre sont donc trés faibles. D'autre part la quantité de vapeur d'eau envoyée dans la colonne varie selon la pression de fonctionnement.Pour un poids d'huile traitée de 4 tonnes par heure , la quantité de vapeur appelée vapeur d'insufflation , est de 120 kg sous une pression de 4,5 tor et de 300 kg sous une pression de 30 Tor. En tout etat de cause celà implique des volumes à extraire considérables , qui interdisent l'utilisation de pompes à vide
On note qu'à la vapeur d'eau extraite se trouvent ajoutés des vapeurs d'aldéhydes , des vapeurs d'acides gras et de l'air entré accidentellement dans le processus. Le mélange gazeux ainsi extrait de la co lonne passe d'abord par un condenseur à acides gras qui récupère les vapeurs d'acides gras. A la sortie de celui ci la température du mé lange gazeux évolue entre 40 et 2000 C selon les appareils.

Divers dispositifs sont utilisés pour procéder à l'extraction du mé lange gazeux restant , selon les pressions de fonctionnement
Dans le cas d'une pression dans la colonne de désodorisation de 30
Tor , on utilise une colonne barométrique dont l'action est basée sur deux principes physiques.

Un tube de plus de 10 m de hauteur est rempli d'eau . Son sommet est étanche et sa base plonge dans une cuve remplie d'eau soumise à la pression atmosphérique ; la hauteur de l'eau se stabilise à 9,81 m au dessus du niveau de la cuve en créant un vide au sommet du tube. Ce phénomène , connu depuis Pascal et Toricelli , mesure la pression de l'air sur la terre.

A chaque pression de vapeur d'eau correspond une tempéra ture de condensation de cette vapeur. Pour une pression de 30 Tor la vapeur d'eau se condense à la température de 290 C.

En conséquence , si on envoit simultanément dans la.partie vide de la colonne barométrique de la vapeur à la pression de 30 Tor et de l'eau à une température infèrieure à 290 C , la vapeur va se condenser dans l'eau tant que la température sera I.nfèr,?eure à 290C. Land la température de l'eau atteindra 2oOC , l'équi1ibre entre la vapeur et l'eau sera réalisé . Si l'on renouvelle constament l'eau , qui s'é chappe par le bas du tube , on pourra condenser de grandes quantités de vapeur et maintenir constamment une pression de 30 Tor
Dans le cas des colonnes de désodorisation les corps gras entrainés par la vapeur se condensent également dans l'eau et sont emmenés par cette dernière dans la cuve sous pression atmosphérique .Quant à l'air , qui forme une partie du mélange gazeux dans la colonne barométrique , il remonte au sommet de cette dernière et en est extrait par un éjecteur fonctionnant sur le principe du venturi : le fluide à extraire sous faible pression est envoyé dans un tube ayant un léger étranglement et doté sur son axe d'une buse par laquelle arrive un fluide moteur soumis à une forte pression. L'action de la buse augmente notoirement la vitesse du fluide . Ce mouvement lui permet d'aspirer avec lui le fluide sous faible pression. Le mélange des deux fluides voit sa vitesse augmenter sous l'effet de l'étran glement , dont il ressort à une pression comprise entre la pression du fluide moteur et celle du fluide à extraire. On calcule la forme de l'éjecteur , le débit du fluide moteur et sa pression , pour que que celle du mélange résultant soit égale à la pression atmosphérique soit 760 Tor.

La technologie des colonnes barométriques est limitée par les carac téristiques thermodynamiques de la vapeur d'eau. On sait que celle ci passe directement de l'état de vapeur à l'état de glace lorsque sa pression étant à 4,5 Tor , sa température est abaissée au dessous de 0 C. La présence de glace pourrait obstruer la colonne barométrique et empécher son fonctionnement. Aussi lorsque la pression de la co lonne de désodorisation est de 4,5 Tor , on envoit préalablement le mélange gazeux dans un éjecteur , dont le fluide moteur est de la vapeur d'eau. Le nouveau mélange voit sa pression portée de 4,5 à 30
Tor environ , ce qui lui permet d'utiliser les capacités technologi ques des colonnes barométriques.

A fortiori lorsque la pression de fonctionnement de la colonne de désodorisation est de 1,5 Tor on envoit le mélange gazeux dans les deux éjecteurs montés en série. Le premier fait passer la pression de 1,5 à 4,5 et le second de 4,5 à 30 Tor.

Le système est simple et trés fiable. Il n'offre qu'un inconvénient il consomme beaucoup de vapeur , c'est à dire beaucoup d'énergie et par là son cout d'exploitation est élevé. A titre d'exemple , une colonne de désodorisation traitant 4 tonnes / heure d'huile , sous une pression de 4,5 Tor , consomme :
120 kg / h de vapeur d'insufflation
800 kg / h de vapeur par l'éjecteur placé avant la colonne barométrique
- 1110-kg / h de vapeur par l'éjecteur placé aprés la colonne barométrique soit au total 1 060 kg / h de vapeur représentant une dépense dans les conditions économiques françaises de Janvier 19811 , de 700 000 Fr par An , hors les dépenses d'électricité motrice afférentes au fonc tionnement.

Dans le cas d'une colonne de désodorisation produisant la même quan toté par heure , sous une pression de 30 Tor , on utiliserait :
- 300 kg / h de vapeur d'insufflation
. 140 kg / h de vapeur par l'éjecteur placé en arrière de la colonne barométrique soit au total 440 kg / h de vapeur , représentant une dépense dans des conditions économiques identiques , de 290 000 Fr par An , hors les dépenses d'électricité de fonctionnement.

2. DESCRIPTION DU DISPOSITIF - DEPOLLUTION - ECONOMIES
Le dispositif existe en deux variantes , dont l'utilisation dépend de la pression de fonctionnement.

2.1. DISPOSITIF POUR LES COLONNES DE DESODORISATION FONC
TIONNANT SOUS UNE PRESSION DE 4,5 TOR ENVIRON (Schéma annexe 1 )
2.1.1 DESCRIPTION
Le mélange gazeux sort de la colonne de désodorisation A , passe par le condenseur à acides gras B et arrive directement dans la colonne barométrique C . Le sommet de la colonne est alimenté par de la saumure , c'est à dire un mélange d'eau et de Na Cl ou Ca Cl 2 à une température de l'ordre de - 5 à - 15 C. On sait que les saumu res ont'un point de congélation plus bas que celui de H2 0 . Le dia gramme annexe 2 montre par exemple que , pour une température de - 120 C , une saumure de Na Cl est à l'êtat liquide si sa teneur en sel est comprise entre 16,7 et 31,7 gr Cl Na pour 100 gr H2 O.La vapeur d'eau contenue dans le mélange gazeux se condense au contact de la saumure jusqu'à ce que cette dernière atteigne la température de 0 C , puisque la vapeur d'eau sous la pression de 4,5 Tor , se condense à la température de 00 C et qu'inversement l'eau soumise à la pression de 4,5 Tor se vaporisedès que sa température augmente au dessus de Oo C. Le mélange liquide tombe dans la cuve de décantation 1 en-entrainant les corps gras condensés ou solidifiés qui se trou vaient dans le mélange gazeux. L'effet mécanique produit par la chute de la saumure empêche la formation de blocs de corps gras , qui pourraient obstruer la colonne barométrique C. La cuve 1 est dotée d'une isolation 2 grace à laquelle la saumure , qui y séjourne pour permettre la décantation des corps gras , ne se réchauffe pas.

La saumure ainsi libérée quitte la cuve 1 par une canalisation 3 en direction de l'évaporateur 4 d'un groupe frigorifique. Ces groupes sont bien connues , cependant le groupe frigorifique du dispositif est particulier en ce que , il comprend comme tous les autresgrou pes une boucle fermée 5 dans laquelle circule un fluide frigorigène un compresseur 6 et un détendeur 7 , mais deux condenseurs 8 et 9 r dont la fonction sera exposée ci apurés.

La saumure refroidie à une température comprise entre - 5 et - 150 C sort de l'évaporateur du groupe frigorifique par une canalisation 10 grace à l'action d'une pompe 31. Celle ci a pour fonction de faire circuler la saumure et de faire passer sa pression de 1 bar ou 760
Tor à 2 à 4 bars dans la canalisation 10 . Celle ci dirige la saumure vers le sommet de la colonne barométrique C. On note sur la canalisation 10 une dérivation 11 . qui achemine une partie de la saumure en direction d'un hydroéjecteur 12 dans lequel elle sert de fluide moteur. Cet hydroéjecteur 12 remplace éjecteur classique placé aprés la colonne barométrique C. Il a , comme son prédéces seur , pour fonction d'extraire de la colonne C l'air arrivé avec le mélange gazeux , qui quitte la colonne C par la canalisation 13 placée au sommet de celle ci.On note sur lue schéma annexe 3 quelques caractéristiques particulières de l'ensemble hydroéjecteur 12 et canalisation d'air 13. Celles ci sont dues au fait que de faibles quantités de vapeur d'eau s'échappent du mélange gazeux avec l'air et que la saumure arrivant parla canalisation 11 dans l'hvdroéjecteur 12 est à une température comprise entre - 5 et - 150 C.Il en résultera forcément un abaissement de la température du métal constituant la partie aval de l'hydroéjecteur. Cet chute sera transmise par con duction à la partie amont de l'hydroéjecteur 12 et à la canalisa tion 13 et si cet abaissement atteint une température infèrieure à
O C la vapeur entrainée par l'air se congèlera sur les parois in tèrieures de la partie amont de l'hydroejecteur 12 et de la cana lisation 13 . Il en résultera une prise én masse de glace , qui pourrait obstruer le disposoitif . Aussi est il prévu une enveloppe chauffante 14 de faible puissance électrique entourant la canali sation 13 et la partie amont de l'hydroéjecteur 12 , destinée à maintenir leur température à un niveau légèrement supérieur à OD C.

Dans le même ordre d'vidée , le dispositif prévoit que la buse 15 d'alimentation en saumure de l'hydroéjecteur est S soit construite en matériau isolant du type-téflon par exemple , soit construite en ma tériau métallique recouvert d'un matériau isolant.

Dans la partie aval de l'hydroêjecteur la vapeur d'eau entrainée par l'air se condense dans la saumure et le mélange , dont la pression est portée à la pression atmosphéique et quitte l'hydroéjecteur 12 par la canalisation 16 en direction de la cuve de décantation 1 dans laquelle le mélange arrive par l'intermédiaire d'une bouche d'entrée 17 . L'air et la saumure se séparent dans la bouce d'entrée 17 , la saumure tombe dans la cuve 1 , l'air est rejeté dans l'atmosphère.

On note dans la cuve 1 un certain nombre de chicanes. La chicane 18 est destinée à maintenir la plus grande partie des corps gras qui flottent à la surface de la saumure dans la partie amont de la cuve . Les chicanes 19 , 20 , 21 et ?2 sont destinées.à arréter les déplacements incohérents et rapides de la saumure dans la cuve 1 de telle manière que les corps gras , qui auraient reussi à passer la chicane 18 , aient le temps de remonter à la surface de la saumure et ne soient pas entrainés par cette dernière dans la canalisation 3 ou la canalisation 23 , que nous allons étudier
On note en effet la présence de la canalisation 23 sur la cuve 1 dans sa partie aval
Cette canalisation 23 est équipée d'une vanne 24 .Elle débouche par un distributeur 25 dans une cuve 26 dans laquelle on trouve le condenseur 8 du groupe frigorifique. Cette canalisation a pour fonction d'amener une certaine quantité de saumure dans la cuve 26.

Celle ci est en relation par une canalisation 27 et par l'intermédiaire d'un détendeur 28 avec la colonne de désodorisation A dans laquelle règne une pression de 4,5 Tor. Par ailleurs on sait que , si le fluide sortant de l'évaporateur 4 du groupe frigorifique est à une température de - 1Oa C , le fluide au contact de condenseur 8 peut être aisément porté à la température de + 2f C. Or à cette température correspond une pression de vaporisation de lteau de 17,5
Tor. Sous cet effet il se crée , entre la colonne de désodorisation et la cuve 26 , une aspiration constante-de vapeur sous la pression de 17,5 Tor. Cette vapeur est détendue à 11,5 Tor par le détendeur 28.

La quantité de vapeur émise dans la cuve 26 est égale à la quantité de vapeur condensée dans la colonne barométrique C et dans lthydro- éjecteur 12 . Le dispositif selon la présente Demande de Brevet crée donc un circuit fermé sur la vapeur d'insufflation consommée par la colonne de désodorisation.

Par ailleurs on sait que l'énergie calorifique fournie au condenseur 8 est égale à la somme de l'énergie frigorifique extraite de la saumure par l'évaporateur 4 et de l'énergie mécanique fournie par le compresseur 6 au fluide frigorîgène. Or l'énergie fournie par la saumure , lorsqu'elle est ramenée de 0 à 10 C , est égale à l'éner gie fournie par la condensation de la vapeur issue de la colonne de désodorisation , qui a elle même été fournie par l'action du conden seur 8 dans la cuve 26. Il a donc été fourni au condenseur 8 une quantité d'énergie supèrieure à celle dont il a besoin pour créer la vapeur d'insufflation. Ce surplus d'énergie doit être extrait du circuit frigorifique , d'où la présence d'un condenseur supplémentaire 9 qui peut prendre la forme d'une batterie de condensation.

La pression dans la cuve 26 étant de 17,5 Tor la saumure de la cuve 1 , qui est soumise à la pression atmosphérique , y est violament aspirée , d'où la présence de la vanne 24 , qui régule le débit de de saumure. On note à la base de la cuve 26 une canalisation 29 équipée d'une pompe 30 , qui renvoit la saumure dans la bouche d'entrée 17. Enfin la saumure ayant perdu dans la cuve 26 la quantité de vapeur qu'elle a reçu dans la colonne barométrique C et dans l'hydroéjecteur 12 , se trouve constament régénérée.

2.1.2. AVANTAGE DE LA DEPOLLUTION
Le dispositif décrit ci dessus implique que
. la saumure y tourne en circuit fermé. Il ne peut donc y avoir aucun rejet liquide polluant
les aldéhydes et les corps gras atteignent la cuve 1 à une température suffisament basse pour qu'ils soient tous condensés ou congelés et que de ce fait il ne puisse y avoir aucune émanation gazeuse polluante rejetée dans ll,atmosphère.

2.1.3. CALCUL RELATIF A LA SAUMURE
Prenons pour hypothèse une saumure à une température de - 10 C à la sortie de l'évaporateur uisqu'elle y arrive à 0 C elà veut dire que le débit de saumure doit être de
72 000 /10 = 7 200 kg / heure
Choisissons pour la saumure régénérée une teneur moyenne en Na Cl de manière à éviter toute prise en masse , par exemple 20 gr / 100 gr
H2 0
La saumure régénérée contient
7 200 ( 10/120 ) - 1 200 kg de Na Cl et 6 100 kg H2 0
Aprés avoir reçu 120 kg de vapeur , qui s'y sont condensés , elle contient
1 200 / ( 6 000+120 ) = 19,61 gr Na Cl / 100 gr H2 0
Si le débit de saumure non régénérée dans la canalisation 23 alimentant la cuve 26 est de 500 kg / heure , celà veut dire qu'on envoit dans la cuve 26
500 ( 19,61 / 119,61 )= 81,97 kg de Na Cl et 418,03 kg H2 O.

Si l'on retire 120 kg de vapeur de l'eau de la saumure il restera
418,03 - 120 = 298,03,kg H2 0 et la saumure sortant de la cuve 26 titrera
( 84,97 / 298,03 ) = 27,5 gr Na Cl / 100 gr H2 0
De plus sa température sera de 20 C . Il n'y a donc aucune possibi lité pour qu'elle se prenne en masse glacée. On note que la quantité d'énergie frigorifique nécessaire pour ramener la saumure sortant de la cuve 26 de 20 à o D C est négligeable.

2.1.4. CALCUL DES ECONOMIES D'ENERGIE
Les colonnes de désodorisation sont des appareils qui fonctionnent 24 / 24 heures , 5 jours / semaine , 47 semaines / An , soit 5 640 heures / An.

Nous avons vu qu'une colonne de désodorisation produisant 4 tonnes / heure d'huile , non équipée du dispositif selon la Demande de Brevet en cause , consomme 1 060 kg / heure de vapeur produite sous-une pression moyenne de 10 bars à partir d'eau à 200 C . Ceci représente une énergie de
663 - 20 = 643 Kcal / kg soit au total
643 . 1 060 = 681 580 Kcal / heure
Le rendement du système chaudière - canalisations étant en moyenne de 85 % , celà implique une consommation d'énergie de
681 500 ( 1 / 0,85 ) = 801858 Kcal / heure .

Si l'on suppose que la chaudière est alimentée en fuel lourd NO 2 dont le PCI est de 9 750 Kcal / kg et le prix de 1,61 Fr / kg en
France en Janvier 1984 , celà représente une dépense en volume de
801 858 / 9 750 = 82,24 kg fuel / heure et en valeur 82.24 . 1.61 = 132.41 Fr / heure
Par ailleurs la quantité de vapeur arrivant dans la colonne baromé trique s'élève à 920 kg / heure. La quantité d'eau nécessaire à la condensation est donc de
920 I 120 = 7,7 fois plus importante que dans le dispositif objet de la présente Demande de Brevet.

Cette eau doit être envoyée au sommet d'une tour aéroréfrigérante et doit en revenir vers le sommet de la colonne barométrique. Nous estimons la consommation électrique des pompes réalisant ce travail à 20 kwh / heure.

D'autre part la tour aéroréfrigérante est équipée de ventilateurs dont nous estimons la consommation électrique à 10 kwh / h.

La consommation électrique est donc de 30 kwh / h au prix du Tarif
Général EDF de 0,35 Fr / kwh , soit
30 . 0,35 = 10,50 Fr / heure.

La dépense totale actuelle est en conséquence de
132,41 + 10,50 = 142,91 Fr / heure , soit
142,91 . 5 640 h = 806 000 Fr / An.

Dans le dispositif selon la présente Demande de Brevet d'invention l'énergie frigorifique à fournir par l'évaporateur 4 à la saumure est égal à celle nécessaire à la condensation de 120 kg de vapeur soit une énergie de
600 . 120 = 72 000 Kcal / heure ou 72 000 / 860 = 83,7S'cwh / heure.

D'autre part la température à la sortie du condenseur étant de 20 C le COP théorique du groupe frigorifique sera de
( 273 + 20 ) 1 ( 2G - ( - 10.) = 9,76
Celà implique un COP pratique de 4 , ce qui veut dire que la con sommation du compresseur du groupe frigorifique sera de
83,72 / ( 4 - 1 ) = 27,90 kwh /-heure
En ce qui concerne les pompes , nous notons que le dispositif né comprend qu'une seule pompe importante transportant 7,7 fois moins de liquide que le système classique , mais en le portant à 4 bars. Nous estimons sa consommation à 5 kwh / heure.

La pompe 30 de retour de la cuve 26 ne devra transporter que 380 kg de saumure par heure avec une différence de pression de 1-bar.

Nous estimons que sa consommation jointe à celle du ventilateur du condenseur 9 sera de l'ordre de 3 kwh / heure.

La dépense totale d'électricité du dispositif selon la présente De mande sera donc de
27,90 + 5 + 3 - 35,90 kwh / heure
35,90 . 0,35 Fr/kwh . 5 640 h = 71 000 Frcs f An
Les économies réalisées en valeur par le dispositif seront donc de
806 000 - 71 000 = 735 000 Fr / An soit de 91,99 % .

2.2. DISPOSITIF POUR LES COLONNES DE DESODORISATION FONC
TIONNANT SOUS UNE PRESSION DE 30 TOR ENVIRON ( Schéma annexe
2.2.1. DESCRIPTION
Pour la clarté de l'exposé les éléments de cette variante qri* ont strictement identiques dans la forme et dans leur fonction à ceux de
la variante initiale précédement décrite , en port nit les mêmes nu méros.

On note d'abord que la température des condenseurs dé la vapeur sous
30 Tor est de 29 C . Nous ferons donc en sorte que le liquide arrivant au sommet de la colonne barométrique soit à une température
infèrieure de 180 C environ , soit 19 C . Ces conditions de tempé rature n'impliquent plus l'utilisation de saumure. C'est de l'eau naturelle qui sera employée.

On note donc au pied de la colonne barométrique C , la présence de
la cuve de décantation 1 avec son isolation 2 et les chicanes
18 , 19 , 20 , 21 et 22 , ainsi qu'une canalisation 10 transpor
tant l t eau vers la colonne barométrique C et par une dérivation 17
vers l'hydroéjecteur 12 , grace à l'action d'une pompe 31
L'hydroéjecteur 12 est en relation avec la canalisation 16 , qui
transfert le mélange d'air et d'eau vers la bouche d'entrée 17 de
la cuve 1 . Il n'est pas équipé , en raison des températures de
fonctionnement , de l'enveloppe chauffante 14 et la buse d'arrivée
du fluide moteur 15 ne comporte aucun isolant thermique particu
lier.

L'eau décantée sort de la cuve 1 à la température de 19 C par une
canalisation 32 , équipée d'une vanne 33 en direction d'une cuve
34 , qui est en relation par une canalisation 35 avec un compres
seur 3sissant en pompe à vide en amont. Le compresseur 36 main
tient dans la cuve 34 une pression de 15,5 Tor ou 22 mb correspon
dant à une température de vaporisation de l'eau à 199 C. Une partie
d? celle ci se vaporise. La quantité de vapeur créée est égale à
celle dont la condensation a provoqué l'élévation de tempréture de
l'eau de 19 à 290 C dans la colonne barométrique C et dans l'hydro
éjecteur 12 . L'eau non vaporisée tombe au fond-de la cuve à la
température de 190 C et est reprise par la canalisation 10 . La va
peur créée est comprimée dans le ccmpresseur à une pression légère
ment supérieure à celle de fonctionnement de la colonne barométrique
C , 35 Tor par exemple. Elle quitte le compresseur 36 par la cana
lisation 27 en direction d'un détendeur 28 D qui la ramène à la
pression de 30 Tor avant de la laisser alimenter la colonne de déso
dorisation A
2.2.2 AVANTAGE DE LA DEPOLLUTION
Ces avantages sont pour les mêmes raisons strictement identiques à ceux évoqués auparavant au paragraphe 2.1.2. ci dessus pour la pre mière variante.

2.2.3. CALCUL DES ECONOMIES D'ENERGIE
Nous avons vu qu'une colonne de désodorisation produisant 4 tonnes d'huile par heure , non équipée d'un dispositif selon la présente
Demande de Brevet , consomme 440 kg de vapeur / heure. Ce qui , par analogie au calcul effectué au paragraphe 2.1.3. ci dessus , repré sente une dépense anneulle de
132,41 ( 440 / 1 060 ) = 54,96 Fr I heure.

Par ailleurs la consommation de chaque pompe de circulation sera de l'ordre de 8 kwh et celle des ventilateurs de l'ordre de 5 kwh , soit au total 13 kwh à 0,35 Frlkwh
13 . 0,35 = 4,55 Fr I heure.

La dépense totale s'élève à 511,96 + 4,55 = - 59,51 Fr / heure soit 59,51 . 5 640 h = 336000Fr / An.

Nous avons d'autre part calculé que la dépense théorique d'énergie du compresseur , pour porter la vapeur de la pression de 16,5 Tor à celle de 35 Tor , serait de l'ordre de 20 Kcal / kg de vapeur , soit pour 300 kg de vapeur
20 . 300 = 6 000 Kcal 1h , ou 6,98 kwh / heure .

Compte tenu d'un rendement d'environ 50 % du compresseur , celà re présente une consommation réelle de 14 kwh / heure , à laquelle il faut ajouter la consommation de la pompe 31 , soit environ 5 kwh I h et au total
19 kwh 1h 0,35 Fr / kwh = 665 Fr 1heure et 6,65 . 5 640 h = 38.000 Fr / An
Les économies d'énergie seront en conséquence de
336 000 - 38 000 = 298 000 Fr / An ou de 88,69 %
3. COMPARAISON DES DEUX VARIANTES DU DISPOSITIF
On note que la première variante peut trés bien être utilisée pour des colonnes de désodorisation travaillant sous une pression de 30
Tor .Dans ce cas X compte tenu des températures mises en jeu , il n'y aurait plus besoin d'utiliser de la saumure, mais simplement de l'eau naturelle . Celle ci entrerait à la température de 29C C dans l'évaporateur 4 du groupe frigorifique et en ressortirait à 190 C.

Le condenseur 8 du groupe frigorifique maintiendrait dans la cuve 26 une température de 35 C par exemple , à la quelle correspond une pression de vaporisation de 42 Tor . Le problème est plus complexe qu'il n'y parait à première vue.

Ce vin titre 8 % , la chaleur spécifique de l'alcool étant de 0,68 KCal/Kg/DO C , l'énergie à fournir stélève à
t1000 + 133) . 8/100 . 0,68 + (1000+133) . 92/100 . (54 - 35) soit 20 967 KCal / 1 000 Kg de vin entrant
Le condenseur 10 aura dû fournir l'énergie calorifique nécessaire à la vaporisation à 54 C de 212,7 Kg de vapeur contenant 41,7 % d'alcool ,, soit 88,7 Kg d'alcool et 124 Kg d'eau . La chaleur de vaporisation à 54 C de l'eau étant de 620 KCal/Kg et celle de l'alcool de 210 KCal/Kg , l'énergie à fournir s'élèvera à
(124 . 620) + (88,7 . 210) = 95 507 KCal / 1 000 Kg de vin entrant.

L'énergie calorifique totale nécessaire s'élève donc à
20 967 + 95 507 = 116 474 KCal / 1 000 Kg de vin entrant soit 135,43 Kwh
Le COP de la PAC étant de 6 , sa consommation électrique sera de 22,57 Kwh / 1 000 Kg de vin entrant
La production de vapeur à 98 % d'alcool est de 79,7 Kg représentant 79,7 . 98/100 = 78,1 Kg d'alcool de densité 0,79 Kg / litre , soit
78,1 / (0,79.100) = 0,998 hl d'alcool
La consommation d'énergie calorifique par hectolitre d'alcool est donc de 22.57 (1/0,988) = 22,84 Kwh / hl d'alcool pur.

5.6. CALCUL DE L'ENERGIE FRIGORIFIQUE CESSAIRE
La PAC doit aussi provoquer la condensation au niveau des plateaux 13 et de la batterie 17 . Il faut en conséquence que l'énergie frigori fique qu'elle produit soit suffisante . Elle doit de ce fait conden ser , soit sous forme de vin à 8 % d'alcool , soit sous forme de li quide à 98 % d'alcool , les vapeurs à 41,7 % d'alcool , qui montent entre les plateaux 13 , dont le poids est de 212,7 Kg et qui contiennent 88,7 Kg d'alcool et 21 Kg d'eau
La chaleur de condensation d'une vapeur étant bien évidement égale à la chaleur de vaporisation du liquide qui en résulte , l'énergie frigorifique nécessaire sera égale à 95 507 KCal / 1 000 Kg de vin en trant ainsi qu'il a été calculé au paragraphe 4.5. ci dessus
Il faut aussi y ajouter l'énergie frigorifique nécessaire pour rame ner les liquides ainsi créés de 54 à 350 C , soit 133 Kg de vin à 8 % et 79,7 Kg d'alcool à 98 % , c'est à dire compte tenu de la chaleur spécifique de l'alcool de 0,68 KCal/Kg/Do C
133 0,92+0,08 .0,68) .(54-35) + 79,7 (0,02+0,98 .0,68) .(54-35)
(129,59 . 19) + (54,71 . 19) = 3 502 KCal / 1 000 Kg vin entrant
Soit au total 95 507 + 3 502 = 99 009 KCal / 1 000 Kg vin entrant ou 115,13 Kwh / 1 000 Kg vin entrant .Le COP de la PAC étant de 6 la conommation d'énergie sera de
115,13 / (6 - 1) = 23,02 Kwh / 1 000 Kg vin entrant
L'énergie électrique que doit consommer la PAC , pour assumer les besoins firgorifiques du dispositif est donc légèrement supèrieur à l'énergie qu'elle doit consommer pour assurer les besoins calorifi ques de celui ci . On prendra donc en considération l'énergie nécessaire pour assumer les besoins firgorifiques . Dans ces conditions on aura un surplus d'énergie calorifique puisque , si la consommation d'énergie pour assumer les besoins firgorifiques est de 23,02 Kwh / 1 000 Kg de vin entrant , celà veut dire que l'énergie calorifique fournie par la PAC serà de
23,02 . 6 = 138,12 Kwh / 1 000 Kg vin entrant soit 118 783 KCal alors que les besoins sont de 116 474 KCal . La différence de 2 309 KCal / 1 000 Kg vin entrant sera absorbée par le

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif selon la présente Demande de Brevet d'invention , ca ractérisé en ce qu'il élimine les pollutions liquides et gazeuses et sup prime la consommation de vapeur sur les colonnes de désodorisation d'hui le alimentaire et de corps gras et sur les systèmes d'extraction à basse pression de ces colonnes par création d'un cuircuit comprenant essentiel lement une cuve de décantation 1 , un système de refroidissement de li quide et de production de vapeur , un hydroéjecteur 12.

2. Dispsitif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la cuve de décantation 1 dans laquelle tombe le liquide sortant de la colonne barométrique C est isolée par une isolation 2 et équipée d'une chicane 18 , destinée à maintenir la plus grande partie des corps gras dans la partie amont de la cuve et de chicanes 19 , 20 , 21 , 22 destinées à stabiliser le liquide dans la cuve 1 .

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 , caractérisé en ce que

le liquide sortant du système de refroidissement est envoyé par une ca nalisation 10 grace à l'action d'une pompe 31 , d'une part au sommet de la colonne baromtrique C et d'autre part dans un hydroéjecteur 12 équipé , lorsque la température du liquide est infèrieure ou égale à O C d'une buse de fluide moteur 15 isolée et d'une enveloppe chauffante 14, qui maintient à une température supèrieure à O C la partie amont de l'hy- dro - éjecteur 12 et la canalisation 13 de jonction entre la colonne barométrique C et l'hydroéjecteur 12 . Le mélange sortant de l'hydro éjecteur 12 est envoyé par une canalisation 16 dans une bouche d'en trée

4.Dispsoitif selon les revendications 1 , 2 et 3 ci dessus , caractérisé en ce que , dans une première variante , le système de refroidissesement est un groupe frigorifique doté d'un évaporateur 4 qui refroidit le liquide et de deux condenseurs 8 et 9 . Le condensuer 8 est inclus dans une cuve 26 , alimentée par du liquide extrait de la cuve 1 dont une partie se vaporise et part alimenter la colonne de désodorisation

A par.une canalisation 27 et un détendeur 28 . Le deuxième condenseur 9 sert à extraire du circuit frigorifique l'énergie excédentaire reçue par le groupe frigorifique qui n'a pas été utilisée par le condenseur 8

5.Dispositif selon les revendications 1 , 2 , 3 et 4 ci dessus , caractérisé en ce que la cuve 26 est alimentée en liquide par une canali sation 23 équipée d'une vanne 24 et que , si ce liquide est une saumure elle se trouve régénérée et renvoyée dans la cuve 1 par une canalisation 29 équipée d'une pompe 30

6. Dispositif selon les revendications 1 , 2 , 3 , 4 et 5 ci dessus caractérisé en ce que dans la seconde variante le système de refroidisse ment est constitué par une canalisation 32 , qui prend le liquide en aval de la cuve 1 et l'envoit au sommet d'une cuve 34 . La culte 3 est en relation dans sa partie supèrieure et par une canalisation 35 avec un compresseur 36 , qui fonctionne en aval comme une pompe à vide et maintient dans la cuve 34 une pression telle qu'une partie du liquide arrivant dans la cuve 34 se vaporise

La vapeur ainsi créée est comprimée dans le compresseur 36 et envoyée dans la colonne de désodorisation A par la canalisation 27 et le détendeur 28 . Le liquide tombant au fond de la cuve 34 est refroidi et renvoyé dans le circuit par la canalisation 10