FR2583651A1 - Evaporateur monocorps pour la concentration d'au moins un produit liquide, comportant au moins deux sections d'evaporation et installation d'evaporation comprenant un tel evaporateur - Google Patents

Abstract

EVAPORATEUR MONOCORPS POUR LA CONCENTRATION D'AU MOINS UN PRODUIT LIQUIDE, CONSTITUE PAR UNE ENCEINTE UNIQUE 1 CONTENANT AU MOINS DEUX SECTIONS D'EVAPORATION, CARACTERISE EN CE QUE CHAQUE SECTION D'EVAPORATION COMPREND: A)AU MOINS UNE SURFACE D'ECHANGE THERMIQUE 4, 4, B)UN CIRCUIT DE PRODUIT LIQUIDE 8, 4, 11; 9, 4, 12 COMPRENANT L'UNE DES FACES DE LADITE SURFACE D'ECHANGE THERMIQUE ET C)UN CIRCUIT DE VAPEUR DE CHAUFFAGE 3, 2, COMMUN A TOUTES LES SECTIONS D'EVAPORATION ET COMPRENANT L'AUTRE FACE DE LADITE SURFACE D'ECHANGE THERMIQUE, ET EN CE QU'IL COMPREND EN OUTRE AU MOINS DEUX CIRCUITS 4, 11, 19, 21, 24; 4, 12, 20, 22, 25 DE VAPEUR PROVENANT DE L'EVAPORATION DU PRODUIT LIQUIDE, DITS CIRCUITS DE VAPEUR D'EVAPORATION, ASSOCIES RESPECTIVEMENT AUX SECTIONS D'EVAPORATION ET DES MOYENS 26 POUR AMENER A DES PRESSIONS DIFFERENTES LES CIRCUITS DE VAPEUR D'EVAPORATION ASSOCIES AUXDITES SECTIONS D'EVAPORATION.

Description

Evaporateur monocorps pour la concentration d'au moins un produit liquide, comportant au moins deux sections d'évaporation et installation d'évaporation comprenant un tel évaporateur
La présente invention concerne un évaporateur monocorps pour la concentration d'au moins un produit liquide, constitué par une enceinte unique contenant au moins deux sections d'évaporation. Elle concerne en outre des installations d'évaporation comprenant un tel évaporateur monocorps.

On connait déjà des installations d'évaporation pour la concentration de produits liquides tels que produits laitiers par exemple, comportant une ou plusieurs unités de pré-évaporation et une unité de finition. Ces différentes unités étant généralement disposées à une distance non négligeable les unes des autres, notamment en raison de la présence des tuyauteries de connexion et d'accessoires divers tels que séparateurs vapeur/liquide par exemple, les installations en cause occupent souvent un espace important, ce qui soulève évidemment un problème critique quand les locaux dont on dispose sont de taille insuffisante.

La présente invention permet d'apporter à ce problème une solution simple et économique et elle a plus précisément pour objet un évaporateur monocorps tel que défini au premier paragraphe de cette description qui se caractérise en ce que chaque section d'évaporation comporte au moins une surface d'échange thermique, un circuit de produit liquide comprenant l'une des faces de ladite surface d'échange thermique et un circuit de vapeur de chauffage, commun à toutes les sections d'évaporation et comprenant l'autre face de ladite surface d'échange thermique et en ce qu'il comprend en outre au moins deux circuits de vapeur provenant de l'évaporation du produit liquide, dits circuits de vapeur d'évaporation, associés respectivement auxdites sections d'évaporation et des moyens pour amener à des pressions différentes les circuits de vapeur d'évaporation respectivément--å::ssociés auxdites sections d'évaporation.

Il résulte de cet agencement particulier un évaporateur compact à faible surface d'occupation au sol, contenant en son sein plusieurs sections d'évaporation poir lesquelles les températures d'évaporation sont différentes, pour une même température de la vapeur de chauffage.

Les surfaces d'échange thermique entrant dans la construction de l'évaporateur de l'invention sont avantageusement constituées par des éléments tubulaires.

Suivant un mode de réalisation possible de l'invention, la face intérieure du ou des élément(s) tubulaire(s) d'au moins une section d'évaporation fait partie du circuit de produit liquide et la face extérieure dudit ou desdits élément(s) tubulaire(s) fait partie du circuit de vapeur de chauffage.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, la face intérieure du ou des élément(s) tubulaire(s) d'au moins une section d'évaporation fait partie du circuit de vapeur de chauffage, et la face extérieure dudit ou desdits élément(s) tubulaire(s) fait partie du circuit de produit liquide de cette section d'évaporation.

Il est à noter par ailleurs que le circuit de vapeur d'évaporation d'une première section d'évaporation de l'évaporateur monocorps peut comprendre un compresseur de vapeur, dit premier compresseur de vapeur, dont le refoulement aboutit au circuit de vapeur de chauffage ; la température de la vapeur de chauffage véhiculée dans le circuit de vapeur de chauffage de l'évaporateur monocorps est dans ce cas fonction des performances du compresseur choisi. Le circuit de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation de l'évaporateur monocorps comprendra avantageusement un compresseur de vapeur, dit deuxième compresseur de vapeur, dont le refoulement débouche dans le circuit de vapeur de chauffage de l'évaporateur, ou de préférence dans le circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont dudit premier compresseur de vapeur.La présence de ce deuxième compresseur de vapeur permet d'amener les circuits de vapeur d'évaporation respectifs des première et deuxième sections d'évaporation à des pressions différentes, de telle sorte que les températures d'évaporation soient différentes. On comprendra également que si le circuit de vapeur d'évaporation de la deuxième section est relié directement au circuit de vapeur d'évaporation de la première section d'évaporation (ce résultat peut par exemple être obtenu en disposant un by-pass muni d'une vanne, entre l'aspiration et le refoulement du deuxième compresseur, en ouvrant cette vanne et en mettant hors service ce deuxième compresseur), c'està-dire sans l'intermédiaire du deuxième compresseur de vapeur, les deux circuits de vapeur d'évaporation en cause sont à la même pression, auquel cas la température d'évaporation est la même dans les différentes sections d'évaporation.

Il est possible par ailleurs, selon l'invention, de prévoir que le premier etlou le deuxième compresseur de vapeur soient du type compresseur(s) mécanique(s) de vapeur à vitesse variable, ce qui permet de régler le degré de concentration du produit liquide traité simplement en agissant sur cette vitesse.

La présente invention s'étend par ailleurs à une installation d'évaporation d'un ou plusieurs produit(s) liquide(s), du type comprenant au moins deux unités d'évaporation comportant chacune un circuit de produit liquide à concentrer, un circuit de vapeur de chauffage et un circuit de vapeur d'évaporation, qui se caractérise en ce que l'une des unités d'évaporation est constituée par l'évaporateur monocorps défini précédemment, cet évaporateur monocorps étant en position de double effet avec au moins l'une des unités d'évaporation restantes.

Il est à noter que dans une telle installation, deux variantes peuvent être envisagées.

Conformément à une première variante, l'une au moins desdites unités restantes est en position de deuxième effet respectivement par rapport à l'une au moins des sections d'évaporation de l'évaporateur monocorps.

Conformément à une deuxième variante, l'une au moins desdites unités d'évaporation restantes est en position de premier effet par rapport à l'évaporateur monocorps.

Par ailleurs, divers modes de réalisation peuvent être envisagés dans le cadre de ladite première variante. Ainsi, selon un premier mode de réalisation, le circuit de vapeur d'évaporation d'une première unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à l'une des sections d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprend un compresseur de vapeur dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage de l'évaporateur monocorps. Dans ce cas, le circuit de vapeur d'évaporation d'au moins une deuxième unité d'évaporation en position de deuxième effet respectivement par rapport à au moins une autre section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, peut se terminer dans ledit circuit de vapeur d'évaporation de ladite première unité d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur prévu sur ce dernier circuit.

Selon un deuxième mode de réalisation, le circuit de vapeur d'évaporation d'une première section d'évaporation de l'évaporateur monocorps comprend un compresseur de vapeur, dit premier compresseur, dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage dudit évaporateur mono corps,-le circuit de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation dudit évaporateur monocorps pouvant alors se terminer dans le circuit de vapeur de chauffage de l'une des unités d'évaporation associées à l'évaporateur monocorps, de sorte que cette unité d'évaporation et ladite deuxième section d'évaporation se trouvent en position de double effet.L'installation ainsi définie pourra en outre être complétée de diverses manières, de sorte qu'à un éventuel appoint de vapeur près, elle ne nécessite pas d'apport de vapeur extérieure au système. Ainsi, selon une première possibilité, le circuit de vapeur d'évaporation de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage de l'évaporateur monocorps.Selon une deuxième possibilité, le circuit de vapeur d'évaporation de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur prévu sur ce dernier circuit. Enfin, selon une troisième possibilité, le circuit de vapeur d'évaporation de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation aboutit au circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur prévu sur ce dernier circuit.

En outre, il peut etre intéressant, dans le cadre de la deuxième variante mentionnée ci-dessus, que le circuit de vapeur d'évaporation d'une première section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprenne un compresseur de vapeur dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage d'une unité d'évaporation en position de premier effet par rapport à l'évaporateur monocorps et éventuellement, que le circuit de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprenne un compresseur de vapeur dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur prévu sur ce dernier circuit.

Plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention sont décrits en détails ci-après, en regard des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisa tion de l'évaporateur monocorps selon l'invention (évaporateur du type à flot tombant),
- la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'évaporateur monocorps selon l'invention (évaporateur du type à grimpage),
- les figures 3 à 5 sont des vues schématiques d'exemples d'installation d'évaporation comprenant un évaporateur monocorps du type de celui objet de la figure 1, associé à une ou plusieurs unité(s) d'évaporation placée(s) en position de deuxième effet par rapport audit évaporateur monocorps, et
- les figures 6 et 7 sont des représentations schématiques respectivement en coupe longitudinale et transversale, d'une installation d'évaporation comprenant deux sections d'évaporation alimentées avec la même vapeur de chauffage et associées avec une unité d'évaporation placée en position de premier effet par rapport auxdites sections d'évaporation.

L'évaporateur représenté par la figure 1 comprend une enceinte unique 1 contenant un corps de chauffe 2 comportant une arrivée 3 de vapeur de chauffage. A l'intérieur de ce corps de chauffe 2 est disposé verticalement un faisceau tubulaire 4. Pour la simplicité du dessin, on n'a représenté sur la figure 1 que quatre des tubes du faisceau, étant bien entendu que le nombre réel de ces tubes est en général bien supérieur.

Le faisceau tubulaire 4 relie une chambre 5 ménagée à la partie supérieure du corps de chauffe 2 et une chambre 6 ménagée à la partie inférieure de ce corps 2. La chambre supérieure 5 est, pour sa part, divisée par une cloison de séparation 7 en deux compartiments 8, 9. De même, la chambre inférieure 6 est divisée par une cloison de séparation 10 en deux compartiments 11, 12, cette cloison 10 étant située dans le meme plan que la paroi 7.

Les compartiments 8, 9 sont pourvus chacun d'une tubulure d'alimentation en produit liquide à concentrer (lait, par exemple), respectivement 13, 14 et les compartiments 11, 12 sont pourvus chacun à leur base d'une tubulure d'extraction, respectivement 15, 16, terminée chacune par une pompe 17, 18.

Les compartiments 11, 12 sont par ailleurs reliés par une tubulure de vapeur 19, 20 respectivement à des séparateurs vapeur/liquide 21, 22.

On est ainsi en présence d'un évaporateur monocorps contenant deux sections d'évaporation. L'une de ces sections comprend des surfaces d'échange thermique définies par les tubes 4' du faisceau tubulaire 4 ; un circuit de produit liquide, défini par la tubulure 13, le compartiment 9, l'intérieur des tubes #', le compartiment 11 et la tubulure d'extraction 15 ; un circuit de vapeur de chauffage défini par l'arrivée 3 et le corps de chauffe 2 ; et un circuit de vapeur d'évaporation défini par l'intérieur des tubes 4', le compartiment 11, la tubulure de vapeur 19 et le séparateur vapeur/liquide 21.

L'autre section d'évaporation comprend des surfaces d'échange thermique définies par les tubes Illr du faisceau 4 ; un circuit de produit liquide, défini par la tubulure 14, le compartiment 9, l'intérieur des tubes 4", le compartiment 12 et la tubulure d'extraction 16 ; un circuit de vapeur de chauffage, défini par l'arrivée 3 et le corps de chauffe 2 ; et un circuit de vapeur d'évaporation défini par l'intérieur des tubes 4", le compartiment 12, la tubulure de vapeur 20 et le séparateur 22. On soulignera ici que les deux sections d'évaporation comportent le même circuit de vapeur de chauffage.

L'évaporateur ainsi décrit est complété par un compresseur de vapeur 23 qui peut notamment être constitué par un compresseur mécanique de vapeur ou un éjecto-compresseur (compresseur mécanique dans l'exemple choisi).

L'aspiration de ce compresseur est reliée par un conduit 24 à la partie haute du séparateur 21, son refoulement étant raccordé à l'arrivée 3. Le séparateur 22 est pour sa part relié par un conduit 25 à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 26 quipeutêtre du type à compression mécanique ou à éjecto-compression (éjecto-compresseur dans l'exemple choisi), le refoulement de ce compresseur 26 étant relié par un conduit 27 au corps 2 ou au conduit 24 comme cela est représenté par la figure 1.

Le produit liquide à concentrer est amené dans le compartiment 8 par la tubulure 13, puis s'écoule le long de la face intérieure des tubes 4' où il subit une première concentration, avant d'atteindre le compartiment 11 d'où il est extrait par la tubulure 15. Le produit liquide ainsi pré-concentré dans la première section d'évaporation est ensuite amené, via la pompe 17 et la tubulure 14, dans le compartiment 9 ; il s'écoule ensuite le long de la face intérieure des tubes 4" où il subit une deuxième concentration avant d'atteindre le compartiment 12 d'où il est extrait par la tubulure 16 et la pompe 18.

La vapeur (par exemple à 660 C) créée par l'évaporation du produit dans les tubes 4' est pour sa part extraite du compartiment 11 et évacuée vers le séparateur 21. De là, elle est reprise par l'aspiration du compresseur 23, puis comprimée (par exemple jusqu'à atteindre une température de 710 C) avant d'être refoulée dans le corps de chauffe 2 via l'arrivée 3 de vapeur, corps de chauffe qui est donc à 710 C dans l'exemple choisi. Quant à la vapeur créée par l'évaporation du produit dans les tubes 4", elle est extraite du compartiment 12 et évacuée vers le séparateur 22 où elle est reprise par l'aspiration du compresseur 26 qui la comprime pour l'amener par exemple de 610 C jusqu'à la température de la vapeur d'évaporation circulant dans le conduit 24 (soit 660 C).

L'évaporateur monocorps qui vient d'être décrit s'analyse donc comme un système d'évaporation à deux sections d'évaporation alimentées par la même vapeur de chauffage, ltune de ces sections définissant un pré-concentreur (13, 8, 4', 11) et l'autre section définissant un finisseur (14, 9, 4", 12). Le compresseur 26 sera bien évidemment choisi en fonction de la con centration finale désirée du produit liquide ; ainsi, si ce compresseur est un compresseur mécanique de vapeur, ce dernier sera avantageusement du type à vitesse variable, la concentration finale du produit liquide pouvant ainsi être modifiée en agissant simplement sur cette vitesse.Il convient encore de noter que l'évaporateur monocorps décrit peut, si on le désire, être aisément converti en une unité de pré-concentration ; il suffit pour ce faire de placer le compresseur 26 hors service et de raccorder le conduit 25 au conduit 27 par un by-pass 28 avantageusement pourvu d'une vanne 28a.

L'exemple décrit par la figure 1 concerne un évaporateur à flot tombant. Il est bien certain toutefois que l'invention reste applicable si les divers circuits (de vapeur de chauffage, de produit liquide, de vapeur d'évaporation) sont choisis pour réaliser un évaporateur à circulation forcée ou par grimpage. Cette dernière possibilité est illustrée, à titre d'exemple, par la figure 2 sur laquelle les références 1 à 12 désignent les mêmes moyens que dans la figure 1.Le produit liquide à concentrer est amené par une tubulure 29 à la base de l'un des tubes 4' dans lequel il s'élève pour parvenir ensuite dans le compartiment supérieur 8 avant de s'écouler par l'autre tube 4' jusqu'à atteindre le compartiment inférieur 11 d'où il est extrait puis amené par le conduit 30 dans le compartiment 12 avant de s'élever dans les tubes 4"; il débouche ensuite dans le ooopr- timent 9 d'où il est extrait par des moyens d'extraction 3t.

Au cours de son ascension dans le tube 4', le produit liquide est réchauffé par la vapeur de chauffage amenée par l'arrivée 3. La vapeur d'évaporation produite au cours de ce réchauffage (première concentration) et parvenant dans le compartiment 8 est reprise par un ccspresseur 32 (ocmpr#ss#r mécano que ou éjecto-compresseur) puis refoulée à une température supérieure dans le corps de chauffe 2 via l'arrivée 3.Le produit liquide continue ensuite à être chauffé lors de son passage dans l'autre tube 4' et dans les tubes 4".Il subit ces ces derniers tubes une nouvelle éxtation (deuxième concentration). Le liquide et la vapeur d'évaporation ainsi créée paavia#)ent finalement dans le oomprtieent 9, ladite vapeur d' e'ppora- tion étant reprise par un = presseur de vapeur 33 (ccmpressr mécanique ou éjecto-cmpreseur) qui en relève le niveau thermique jusqu'à la température règnant à l'aspiration du compresseur 32 avant d'être amenée par un conduit 34 à l'aspiration de ce dernier compresseur.On dispose donc là encore d'un évaporateur comportant, dans un corps unique, à la fois une section de pré-concentration et une sec tion de finition.

La figure 3 illustre une application possible de l'évaporateur monocorps selon l'invention. Elle représente plus précisément une installation d'évaporation comprenant deux unités d'évaporation en position de double effet, l'une de ces unités étant constituée par ledit évaporateur monocorps.

Comme le montre la figure 3, cette installation comprend une première unité dont les références 1 à 21 désignent les mêmes moyens que sur la figure 1. Elle comprend par ailleurs une deuxième unité d'évaporation de conception quelconque. Dans l'exemple choisi, cette deuxième unité d'évaporation est constituée par un évaporateur classique à flot tombant comprenant de manière connue en soi un corps de chauffe 35 dans lequel est disposé un faisceau tubulaire vertical 36 reliant une chambre supérieure 37 à une chambre inférieure 38, la chambre 37 étant pourvue d'une tubulure 39 d'alimentation n produit liquide et la chambre 38 étant pourvue, d'une part de moyens d'extraction 40 du produit liquide et, d'autre part d'un conduit 41 de vapeur aboutissant à un séparateur vapeur/liquide 42.

Le séparateur 21 est par ailleurs relié par une tubulure de vapeur 43 au corps de chauffe 35, de sorte que la section d'évaporation 4', 11 (par exemple à 660 C) de l'évaporateur monocorps et l'évaporateur classique à flot tombant qui vient d'être décrit soient agencées suivant une position de double effet.

Cette installation est en outre complétée dé la manière suivante la tubulure 20 est reliée à la chambre 38 ; le séparateur 42 est relié par une tubulure de vapeur 44 à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 45 (compresseur mécanique ou éjecto-compresseur) dont le refoulement est raccordé à l'arrivée 3 ; les divers circuits de produit liquide sont raccordés pour que le produit liquide à concentrer circule de la manière suivante

A l'examen de cette installation, on comprendra aisément que le compartiment 12, la chambre 38 et le séparateur 42 sont à la même pression et donc à la même température (par exemple 610 C), et que la vapeur d'évaporation rassemblée dans le compartiment 12 et celle rassemblée dans la chambre 38 sont combinées puis comprimées par le compresseur 45 avant d'être utilisées comme source de chaleur pour le corps de chauffe 2 (à 710 C par exemple). Dans ces conditions, la section d'évaporation 411 - 12 de l'évaporateur monocorps assure le rôle de finisseur puisqu'il travaille sur l'écart de température maximum du compresseur 45.

On peut apporter à 11 installation objet de la figure 3 diverses modifications sans pour autant-sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la tubulure de vapeur 20 peut ne pas s'étendre jusqu'à la chambre 38, mais aboutir à un séparateur vapeur/liquide dont la partie haute est en communication soit avec la tubulure de vapeur 44, soit avec l'aspiration d'un compresseur de vapeur (compresseur mécanique ou éjecto-compresseur) dont le refoulement se termine dans le corps 2.

an notera également que par des modifications très simples de l'installation objet de la figure 3, il est possible de convertir l'évaporateur monocorps pour que les deux sections d'évaporation de cet évaporateur soient à la même température. Il suffit en effet de supprimer la tubulure de vapeur 20 et de mettre en relation les deux compartiments 11 et 12.

L'installation de la figure 4 comporte les mêmes moyens que ceux référencés 1 à 22, 24 et 25 sur la figure 1. Elle comprend en outre deux unités d'évaporation de conception quelconque, et par exemple, comme le montre la figure 4, conformes à la deuxième unité d'évaporation de l'installation de la figure 3. Ces deux unités comprennent donc les mêmes moyens que ceux référencés 35 à 42 sur ladite figure 3 ; toutefois, pour bien distinguer ces deux unités l'une de l'autre, on affectera de la lettre a les références de l'une de ces unités et de la lettre b les références de l'autre unité. Plus précisément, on reliera le conduit 24 au corps de chauffe 35a et le conduit 25 au corps de chauffe 35b. On obtient ainsi une installation dans laquelle chaque section d'évaporation de l'évaporateur monocorps est en position de double effet respectivement avec lesdites deux unités d'évaporation 35a-42a et 35b-42b. Cette installation est par ailleurs complétée de la manière suivante le séparateur vapeur/liquide 42a est pourvu à sa partie haute d'un conduit de vapeur 46 relié à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 47 (compresseur mécanique de vapeur dans l'exemple choisi) dont le refoulement est relié à l'arrivée 3 de vapeur de chauffage ; et le séparateur vapeur/liquide 42b est pourvu à sa partie haute d'un conduit de vapeur 48 relié au conduit 46.En choisissant de manière appropriée chacune des unités d'évaporation 35a-42a et 35b-42b, le cheminement du produit liquide à concentrer dans l'installation et les performances du compresseur 47, on peut par exemple obtenir les températures suivantes : 710 C dans le corps de chauffe 2 ; 680 C dans le compartiment 12, le séparateur 22 et le corps de chauffe 35b ; 610 C dans les séparateurs 42a et 42b ; et 660 C dans le compartiment 11, le séparateur 21 et le corps de chauffe 35a.

L'installation objet de la figure 5 comporte elle également un évaporateur monocorps de même conception que celle de ltévapo- rateur objet de la figure 1 ; elle comporte donc les mêmes moyens que ceux références 1 à 25 sur ladite figure 1. Cette installation comprend en outre une unité d'évaporation par exemple de même conception que celle associée avec ltévaporateur monocorps dans l'installation de la figure 3 ; cette unité comprend donc les mêmes moyens que ceux référencés 35 à 42 sur cette figure 3.

Le séparateur 42 est pourvu à a partie haute d'un conduit de vapeur 49 relié à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 50 (thermocompresseur dans l'exemple choisi) dont le refoulement est relié par un conduit 51, soit au conduit de vapeur 24, soit au corps de chauffe 2 (circuit en pointillés). En choisissant de manière appropriée le cheminement du produit liquide à concentrer et les performances des compresseurs de vapeur 23 et 50, on peut par exemple obtenir les températures suivantes : 710 C dans le corps de chauffe 2 ; 660 C dans le compartiment 12, le séparateur 22 et le corps de chauffe 35 ; 580 C dans le séparateur 42 ; et 610 C dans le compartiment 11 et le séparateur 21.On notera ainsi que dans le cas où le conduit 51 est relié au conduit 24, l'écart de température entre l'aspiration et le refoulement du compresseur de vapeur 50 est très faible (30 C) ; le débit d'aspiration de ce dernier compresseur peut donc être élevé et il s'ensuit une évaporation importante dans l'unité d'évaporation 35-42.

Dans toutes les installations qui viennent d'être décrites, les unités d'évaporation associées à l'évaporateur monocorps ne comprennent qu'un corps d'évaporation, mais il est bien certain que ces unités pourraient comprendre plusieurs corps par exemple en position de multiple effet.

L'installation d'évaporation objet des figures 6 et 7 comprend un
faisceau tubulaire horizontal disposé dans une enceinte unique 52 en ltoccu-
rence de forme cylindrique. Ce faisceau comporte trois groupes de tubes, à
savoir un groupe de tubes supérieurs 53, un groupe de tubes inférieurs 54 et
un groupe de tubes 55 disposés entre ledit groupe de tubes supérieurs et le
dit groupe de tubes inférieurs. Des moyens de pulvérisation 56 alimentés en produit liquide à concentrer par un conduit 57, sont en outre prévus entre le groupe de tubes 55 et le groupe de tubes inférieurs 54, ces moyens étant disposés de manière à ce que les tubes 54 soient aspergés par le liquide à concentrer pulvérisé par lesdits moyens.

Les tubes inférieurs 54 sont alimentés en vapeur de chauffage (par exemple à 900 C) par un conduit 58, vapeur qui cède, en se condensant, sa chaleur latente au produit liquide répandu sur la face externe de ces tubes. Le produit liquide subit de ce fait une première évaporation partielle (première concentration) avant de se rassembler à la partie inférieure de l'enceinte 52. La vapeur (par exemple à 800 C) créée par l'évaporation partielle dudit produit liquide, se répand dans toute cette enceinte 52 et vient donc notamment en contact avec la face externe des tubes 53 et 55.

Quant aux condensats résultant de la condensation de la vapeur amenée dans les tubes 54, ils sont extraits en 59. Le produit partiellement concentré est extrait de l'enceinte 52 par un conduit d'extraction 60 raccordé à l'aspiration d'une pompe d'extraction 6C~. Une partie 53a des tubes 53 débouchent par l'une de leurs extrémités, dans une prèmière chambre 61 accolée à l'une des parois latérales de ltenceinte 52. Ces mêmes tubes 53a débouchent par leur autre extrémité dans une deuxième chambre 62 accolée à l'autre paroi latérale de l'enceinte 52.Les tubes 53b restants du groupe de tubes 53 débouchent également par l'une de leurs extrémités, dans cette chambre 62 ces memes tubes 53b débouchent par ailleurs par leur autre extrémité dans une troisième chambre 63 également accolée à la paroi latérale à laquelle est déjà accolée la chambre 61.

La situation est exactement la même en ce qui concerne le groupe de tubes 55. Plus précisément, une partie 55a des tubes 55 débouchent par l'une de leurs extrémités dans une quatrième chambre 64 accolée à l'une des parois latérales de l'enceinte 52 ; ces mêmes tubes 55a débouchent par leur autre extrémité dans une cinquième chambre 65 accolée à l'autre paroi latérale de l'enceinte 52 ; les tubes 55b restants du groupe de tubes 55 débouchent également par l'une de leurs extrémités dans cette chambre 65 et ces mêmes tubes 55b débouchent par leur autre extrémité dans une sixième chambre 66 également accolée à la paroi latérale à laquelle est déjà accolée la chambre 64.

L'installation ainsi définie est complétée de la manière suivante les chambres 63 et 66 sont pourvues chacune d'une sortie 67,68 qui débouche par ailleurs dans une chambre de détente 69, 70 munie à sa partie basse d'un conduit d'extraction 71, 72 relié à l'aspiration d'une pompe 73, 74 dont le refoulement est relié par un conduit 75, 76 à la chambre 6-1, 64 le conduit 75 est en outre relié par une dérivation 77, au conduit 76 ; le refoulement de la pompe 60a est relié au conduit 75 en aval de la dérivation 77 ; la partie haute de la chambre 69 est pourvue d'une conduite de vapeur 78 reliée à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 79 (compresseur mécanique de vapeur dans l'exemple choisi) dont le refoulement est relié par un conduit 80 au conduit 58 ; la chambre de détente 70 est pourvue à sa partie haute d'une conduite de vapeur 81 reliée à l'aspiration d'un compresseur de vapeur 82 (thermocompresseur de vapeur dans l'exemple choisi) dont le refoulement est relié par un conduit 83, au conduit 78, en amont du compresseur 79 ; et le conduit 76 est pourvu d'une dérivation d'extraction 84.

Les différents moyens qui viennent d'être décrits sont par ailleurs choisis (diamètre des tubes, débit des pompes et diamètre des conduits) pour assurer une circulation forcée du produit liquide à l'intérieur des tubes 53, 55, ce qui signifie que ces tubes sont constamment remplis par ledit produit liquide.

Le produit liquide partiellement concentré refoulé par la pompe 60a est ainsi amené dans la chambre 61 et s'écoule par les tubes 53a, la chambre 62, les tubes 53b, la chambre 63 et le conduit 67 (en se réchauffant dans les tubes 53a et 53b sous l'effet de la vapeur à 8DO C entourant ces tubes), avant d'arriver dans la chambre 69 où il subit une détente et il se trouve donc concentré une seconde fois. Une partie du produit liquide résultant est ensuite réacheminé vers la chambre 61 (via les moyens 71, 73 et 75), une autre partie étant amenée vers la chambre 64 (via les conduits 77 et 76). Il s'écoule alors par les tubes 55a, la chambre 65, les tubes 55b, la chambre 66 et le conduit 68 (en se réchauffant une nouvelle fois dans les tubes 55a et 55b toujours sous l'effet de la vapeur à 800 C entourant ces tubes), avant d'arriver dans la chambre 70 où il subit une seconde détente et il se trouve donc concentré une troisième fois. Une partie du produit liquide est ensuite renvoyée dans la chambre 64 (via les moyens 72, 74 et 76), la partie restante (concentré final) étant extraite par 84.

La vapeur à 800 C qui cède sa chaleur latente au produit liquide par l'intermédiaire des tubes 53 et 55, est condensée et les condensats sont recueillis dans un plateau 85 de récupération avant d'être évacués par des moyens d'extraction 86 associés à ce plateau.

La vapeur (par exemple à 600 C) produite par la détente dans la chambre 70, est aspirée par le compresseur de vapeur 82 qui en relève le niveau thermique (par exemple jusqu'à 700 C) avant d'être mélangée à la vapeur (par exemple à 700 C) produite par la détente dans la chambre 69 ; le mélange de vapeur résultant est ensuite soumis à l'action du compresseur 79 qui l'amène à 900 C avant de servir de vapeur de chauffage dans les tubes 54.

L'installation qui vient d'être décrite s'analyse donc comme comprenant une première unité d'évaporation (tubes 54) en position de premier effet par rapport à un système d'évaporation comportant une première section d'évaporation (tubes 53 et chambre 69) et une deuxième section d'évaporation (tubes 55 et chambre 70) dans lesquelles les températures d'évaporation sont différentes (70e C dans la première section et 600 C dans la deuxième section).

On notera enfin que sur les figures 1 à 7, un seul et même produit liquide est concentré dans les diverses sections et unités d'évaporation toutefois, on ne sortirait pas du cadre de la présente invention si différents produits liquides étaient concentrés respectivement dans ces diverses sections et unités d'évaporation.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Evaporateur monocorps pour la concentration d'au moins un produit liquide, constitué par une enceinte unique (1) contenant au moins deux sections d'évaporation, caractérisé en ce que chaque section d'évaporation comprend (a) au moins une surface d'échange thermique (4' ; 4"), (b) un circuit de produit liquide (8, 4', 11 ; 9, 4", 12) comprenant l'une des faces de ladite surface d'échange thermique et (c) un circuit de vapeur de chauffage (3, 2), commun à toutes les sections d'évaporation et comprenant l'autre face de ladite surface d'échange thermique, et en ce qu'il comprend en outre au moins deux circuits (4', 11, 19, 21, 24 ; 4", 12, 20, 22, 25) de vapeur provenant de l'évaporation du produit liquide, dits circuits de vapeur d'évaporation, associés respectivement aux sections d'évaporation et des moyens (26) pour amener à des pressions différentes les circuits de vapeur d'évaporation associées auxdites sections d'évaporation.

2. Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface d'échange thermique est constituée par un élément tubulaire.

3. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face intérieure du ou des élément(s) tubulaire(s) d'au moins une section d'évaporation fait partie du circuit de produit liquide et en ce que la face extérieure dudit ou desdits élément(s) tubulaire(s) fait partie du circuit de vapeur de chauffage.

4. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face intérieure du ou des élément(s) tubulaire(s) d'au moins une section d'évaporation fait partie du circuit de vapeur de chauffage et en ce que la face extérieure dudit ou desdits élément(s) tubulaire(s) fait partie du circuit de produit liquide de cette section d'évaporation.

5. Evaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de vapeur d'évaporation d'une première section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur, dit premier compresseur de vapeur (23), dont le refoulement aboutit au circuit de vapeur de chauffage (3, 2).

6. Evaporateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur, dit deuxième compresseur de vapeur, dont le refoulement débouche dans le circuit de vapeur de chauffage, ce deuxième compres seur constituant lesdits moyens pour amener à des pressions différentes les circuits de vapeur d'évaporation des première et deuxième sections d'évaporation.

7. Evaporateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur, dit deuxième compresseur de vapeur (26), dont le refoulement débouche dans le circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont du premier compresseur de vapeur (23), le deuxième compresseur constituant lesdits moyens pour amener à des pressions différentes les circuits de vapeur d'évaporation des première et deuxième sections d'évaporation.

8. Evaporateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier et/ou le deuxième compresseur de vapeur sont des compresseurs méca- niques à vitesse variable.

9. Evaporateur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un by-pass (28) pourvu d'une vanne (28a) et disposé entre l'aspiration et le refoulement dudit deuxième compresseur de vapeur.

10. Installation d'évaporation d'un ou plusieurs produit(s) liqui des), du type comprenant au moins deux unités d'évaporation comportant chacune un circuit de produit liquide à concentrer, un circuit de vapeur de chauffage et un circuit de vapeur d'évaporation, caractérisée en ce que l'une des unités d'évaporation est constituée par l'évaporateur monocorps selon l'une des revendications 1 à 5, évaporateur monocorps qui est en position de double effet avec au moins l'une des unités d'évaporation restantes.

il. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'une au moins desdites unités d'évaporation restantes est en position de deuxième effet respectivement par rapport à l'une au moins des sections d'évaporation de l'évaporateur monocorps.

12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation (36a, 38a, 42a) d'une première unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à l'une des sections d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprend un compresseur de vapeur (47) dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage (2, 3) de ltévaporateur monocorps.

13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation (36b, 38b, 42b) d'au moins une deuxième unité d'évaporation en position de deuxième effet respectivement par rapport à au moins une autre section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, se termine dans ledit circuit de vapeur d'évaporation (36a, 38a, 42a) de ladite première unité d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur (47) prévu sur ce dernier circuit.

14. Installation selon la revendication 11, dans laquelle le circuit de vapeur d'évaporation (4', 11, 21 - figure 5) d'une première section d'évaporation de l'évaporateur monocorps comprend un compresseur de vapeur (23 - figure 5), dit premier compresseur de vapeur, dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage (2, 3 - figure 5) dudit évaporateur monocorps, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation (4", 12, 22 - figure 5) d'une deuxième section d'évaporation dudit évaporateur monocorps se termine dans le circuit de vapeur de chauffage (35 - figure 5) de l'une des unités d'évaporation associées à l'évaporateur monocorps, de sorte que cette unité d'évaporation et ladite deuxième section d'évaporation se trouvent en position de double effet.

15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation (36, 38, 42 - figure 5) de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur (50 - figure 5) dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage (2,3 - figure 5) de l'évaporateur monocorps

16. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation (36, 38, 42 - figure 5) de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation comprend un compresseur de vapeur (50 - figure 5) dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur d'évaporation (11, 21, 24 - figure 5) de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur prévu sur ce dernier circuit.

17. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le circuit de vapeur d'évaporation de l'unité d'évaporation en position de deuxième effet par rapport à ladite deuxième section d'évaporation aboutit au circuit de vapeur d'évaporation de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur (45) prévu sur ce dernier circuit.

18. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'une au moins desdites unités d'évaporation restante (54,56) est en position de premier effet par rapport à ltévaporateur monocorps.

19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que le circuit (69,78) de vapeur d'évaporation d'une première section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprend un compresseur de vapeur (79) dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur de chauffage (58,54) d'une unité d'évaporation en position de premier effet par rapport à l'évaporateur monocorps.

20. Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce que le circuit (70,81) de vapeur d'évaporation d'une deuxième section d'évaporation de l'évaporateur monocorps, comprend un compresseur de vapeur (82) dont le refoulement est en communication avec le circuit de vapeur d'évaporation (69,78) de ladite première section d'évaporation, en amont du compresseur de vapeur (79) prévu sur ce dernier circuit.