FR2548919A1 - Procede de concentration d'un produit liquide avec utilisation, dans le processus de concentration, de calories prelevees sur un liquide caloporteur a bas niveau thermique - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE CONCENTRATION D'UN PRODUIT LIQUIDE ET DE RECUPERATION SIMULTANEE DE CALORIES CONTENUES DANS AU MOINS UN LIQUIDE CALOPORTEUR AVEC UTILISATION DANS LE PROCESSUS DE CONCENTRATION DE TOUT OU PARTIE DES CALORIES AINSI RECUPEREES, DANS LEQUEL ON SOUMET LEDIT PRODUIT LIQUIDE A AU MOINS UN STADE D'EVAPORATION EN METTANT EN OEUVRE, A CHAQUE STADE, DE LA VAPEUR DE CHAUFFAGE QUI CEDE SA CHALEUR LATENTE DE VAPORISATION AU PRODUIT LIQUIDE ET SE CONDENSE POUR FOURNIR DES CONDENSATS, CARACTERISE EN CE QUE L'ON PRELEVE DES CALORIES SUR LE LIQUIDE CALOPORTEUR DANS L'EVAPORATEUR D'UNE POMPE A CHALEUR ET EN CE QUE L'ON TRANSFERE AU MOYEN DE CETTE DERNIERE TOUT OU PARTIE DES CALORIES AINSI PRELEVEES DANS LE CYCLE D'EVAPORATION DU PRODUIT LIQUIDE A CONCENTRER.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de concentration d'un produit liquide et de récupération simultanée de calories contenues dans au moins un liquide ealoporteur avec utilisation dans le processus de concawntration de tout ou parete des calories ail réeupérées, , dans lequel on sou et ledit produit liquide à au moins un stade d'évaporation en mettant en oeuvre à chaque
stade de la vapeur de chauffage @@i cède sa chaleur latente de vaporisation au
produit liquide et se conden@@ pour fournir des condensats
Il est fréquent que dans les lnstallations d'évaporation mettant en oeuvre un procédé donnu de ce type. on dispose d'un liquide caloporteur conseitué par un effluent produit au cours de l'évaporation tel que des condensats.Quand ce liquide caloporteur est plus chaud que le produit liquide à coneentrer, il est connu de transférer des calories du liquide caloporteur au produit 1 liquide par échange trermique, les calories transférées parti- eipant ainsi au processus de concentration. Toutefois, en-dessous d'une certaine tampérature du liquide caloporteur, un tel transfert n'est lue possible par simple change thermique et les calories contenues dans le li 'i-de caloporteu r sont purement et simplement perdues pour le processus d'évaporation.

Le but de 3a présente invention est de remédier à cet inconvénient et pour ce faire, elle propese un procédé tel que défini au premier paragra-ple de cotte deseription et q'Wt.i Se caractérise en ce que 1 ton prélève des calories sur le liquide caloporteur dans l'évaporateur d'une pompe à chaleur et en ce que l'on transfère au moyen de cette dernière tout ou partie des calories ainsi prélevées, dans le cycle d'évaporation du produit liquide à concentrer.

On comprendra sue trace à l'invention, le niveau thermique relsti venent bas des calories du liquide caloporteur est amené par la pompe à chaleur à un niveau supérieur qui permet la valorisation immédiate de ces calories dans le procédé en cause et ceci, avec une dépense d'énergie (celle nécessaire au fonetionnement du compresseur' de la pompe à chaleur) très faible et en tous les cas inférieure à celle qui était necessaire dans les procédés connus, pour amener le produit liquide au même degré de concentration qu'avec le procédé selon l'invention.

L'invention est particulièrement intéressante dans le cas où le liquide caloporteur est disponible à une température inférieure à celle du produit liquide à concentrer admis dans le cyele d'évaporation après préchauffage éventuel puisque dans ce cas il est impossible de transférer, par les techniques connues à ce jour, les calories du liquide caloporteur dans le cycle d'évaporation. Or ce transfert de calories devient possible avec l'invention qui permet de les amener à un niveau thermique supérieur suffisant pour les valoriser dans le cycle dtévaporation.

Une première variante de l'invention se caractérise en ce que l'on prélève les calories sur le liquide caloporteur en soumettant ce dernier à une détente dans ltévaporaseur de la pompe à chaleur et en ce que lton comprime dans le compresseur de la pompe à chaleur, la vapeur produite par cette détente pour l'amener à un niveau thermique suffisant permettant sa valorIsation dans le cycle d'évaporation. Dans ce cas, l'évaporateur de la pompe à chaleur sera constitué par un simple ballon de détente dans lequel le liquide calopor teur est soumis à une détente avec formation d'une vapeur que l'on amène ensuite par compression à un niveau de température suffisant pour être ensuite utilisée efficacement dans le cycle d'évaporation.

Selon un mode de réalisation possible de cette première variante, on comprime la vapeur produite par la détente pour l'amener à la température de la vapeur de chauffage pour un stade quelconque d'évaporation, puis la mélange à cette vapeur de chauffage de maniere à ce que la vapeur de détente comprimée participe à l'évaporation du produit liquide.

Il est à noter que l'invention s'applique notamment au système d'évaporation (du produit liquide) du type à compression mécanique ou à éjectocompression, c'est-à-dire au système dans lequel la vapeur produite par l'éva- poration à un stade quelconque (dite vapeur d'évaporation) du produit liquide est comprimée puis utilisée comme vapeur de chauffage pour l'évaporation. Dans ce cas, la vapeur comprimée dans le compresseur de la pompe à chaleur sera avantageusement mélangée à la vapeur d'évaporation avant ou après compression de cette dernière.On remarquera encore que lorsque l'évaporation est du type à compression mécanique de vapeur qui nécessite généralement un appoint de vapeur de chauffage pour conserver l'équilibre thermique du système d'évaporation (équilibre entre les calories entrant et sortant du système), il est possible, grâce à l'invention, de réaliser économiquement cet appoint avec tout ou partie de la vapeur produite par la détente du liquide caloporteur.

Bien entendu, si le produit liquide à concentrer est au départ à une température inférieure à celle du liquide caloporteur, il sera possible de soumettre ce dernier, avant sa détente, à un ecinge thermique indirect avec ledit produit liquide plus froid.

Une seconde variante de l'invention se caractérise en ce que l'on prélève les calories sur le liquide caloporteur an soumettant ce dernier, dans l'évaporateur de la pompe à chaleur, à un échange thermique Indirect avec un gaz inte.msédiaire qui absorbe les calories du '- Li-da caloporteur et en ce que le gaz intermédiaire est ensuite comprime par le compresseur de ladite pot--,pe pour amener les calories prélevées sur le liquide caloporteur, à un niveau thermique suffisant pour permettre leur transfert dans le cycle d 'évaporation.

Selon un premier mode de réalisation e'e cette seconde variante' on réalise le transfert des calories dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec un fluide plus froid et en soumettant à son tour le fluide résultant à un échange ther moque indirect avec le produit liquide à concentrer.

Selon un deuxième mode de réalisation de cette seconde variante, on réalise le transfert des calories dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec de l'eau plus froide et en soumettant l'eau résultante à une détente, la vapeur de détente ainsi produite étant soit soumise à un échange thermique avec le produit liquide à concentrer, soit mélangée à la vapeur de chauffage.Dans le cas où le système d'évaporation du produitliquide est à compression mécanique de vapeur ou à éjecto-compression, c'est-à-dire dans le cas où la vapeur produite par l'évaporation î un stade quelconque, dite vapeur d'évaporation, est comprimée avant d'être utilisée comme vapeur de chauffage pour l'évaporation, on mélange avantageusement la vapeur produite par la détente de l'eau à la vapeur d'évaporation, avant ou après la compression de cette dernière.

Selon un troisième mode de réalisation de cette seconde variante, on réalise le transfert des calories dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec le produit liquide à concentrer.

Bien entendu et comme précédemment, si le produit liquide à concentrer est au départ à une température inférieure à celle du liquide caloporteur, on pourra soumettre ce dernier, avant son échange thermique avec le gaz intermédiaire, à un échange thermique indirect avec le pro duit liquide à concontrer qui se trouve ainsi réchauffé.

Une troisième variante enfin de l'invention se caractérise en ce que l'on soumet le liquide caloporteur à un échange thermique indirect avec un fluide plus froid, en ce que l'on prélève des calories sur le liquide caloporteur résultant en soumettant ce dernier, dans l'évaporateur de la pompe à chaleur, à un échange thermique indirect avec un gaz intermédiaire qui absorbe les calories du liquide caloporteur, en ce que l'on comprime le gaz intermédiaire dans le compresseur de ladite pompe à chaleur pour amener les calories prélevées sur le liquide caloporteur à un niveau thermique suffisant pour permettre leur transfert dans le cycle d'évaporation, en ce que l'on soumet ensuite le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec le liquide caloporteur pour relever le niveau thermique de ce dernier avant de le soumettre à l'échange thermique avec ledit fluide, le fluide réchauffé au cours de cet échange étant utilisé comme moyen de transfert dans le cycle d'évaporation, des calories prélevées sur le liquide caloporteur.

Avantageusement, ledit fluide est constitué par le produit liquide à concentrer.

Dans les différentes variantes qui viennent d'etre définies, la compression de la vapeur produite par la détente du liquide caloporteur et la compression du gaz intermédiaire ayant absorbé les calories du liquide caloporteur, pourront etre réalisées mécaniquement ou par éjecta-compression.

Enfin, le liquide caloporteur mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention sera avantageusement tout liquide produit au cours de l'évaporation du produit liquide à concentrer, et notamment tout ou partie des condensats etlou du produit liquide concentré.

Par ailleurs, quand dans le procédé selon l'invention, on réalise lsévaporation du produit liquide dans au moins une chambre d'évaporation disposée dans un corps de chauffe alimenté en vapeur de chauffage, on extrait en continu les incandensables d'au moins un corps de chauffe sous la forme d'un mélange d'incondensables et de vapeur de chauffage et on condense la vapeur de chauffage du mélange en réalisant un échange thermique entre ledit mélange et un liquide plus froid, le liquide caloporteur pourra être constitué par le liquide froid après son échange thermique avec le mélange inoondensables-vapeur de chauffage.

L'invention est Illustrée dans la description qui suit-faite en regard des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est ilne vue schématique d'un mode de réalisation bie de l'installation dans laquelle peutêtre mise en oeuvre la première @@e du procédé selon l'invention,
- Les figures 2 à 4 sent des v@es schématiques des moyens permet
le p@élèvement et le @ransfert de calories conformément à la deu@ième variante son Procédé se on l'invention
- la figure 5 est une vue schématique des moyens permettant le prélèvement et le transfe@t de calories conformément à la troisième variante du procédé selen l'invention, et
- les figures 6 et 7 sont des @ues schématiques d'installation adaptées à la mise en oeurre du procédé selon l'invention dans lequel le liquide caloporteur est obtenn à partir du mélange incondensables-vapeur de chauffage issue de l'évaporateur.

L'installation de la figure 1 comporte plus précisément un évaperateur 1 constitué par au moins un corps d'évaporation 2 comportant de manière connue en soi une chambre d'évaporation 3 pourvue d'une arrivée 4 de produit liquide à concentrer et d un moyen d'extraction comprenant une sortie 5 de pro duit liquide concentré relié à l'aspiration d'une pompe 6 dont le refoulement cnt référencé 7. L'évaporateur peutêtre d'un type quelconque par exemple du type a flot tombant comme cela est représenté sur la figure 1, auquel cas la chambre d 'évaporation 3 est constituée par un faisceau tubulaire disposé dans iln corps de chauffe 8 pourvu d'une arrivée 9 de vapeur de chauffage
La vapf r de chauffage amenée dans le corps de chauffe 8 par l'arrivée 9 se condense èn cédant ses calories au produit, liquide à concentrer (par exemple à 553 C) amené dans la chambre d'é-vaporation 3 par l'arrivée 4 Ce produit liquide subit de ce fait une concentration par évaporation, la vapeur produite par cette évaporation dite vapeur d'évaporation étant évacuée de la chambre d'évaporation via le conduit 10 et le séparateur vapeur-liquide 11.

Quant au produit liquide concentré il est extrait à la base du corps d'évapo- ration par moyen d'extraction 5,6,7.

Conformément à l'invention, on prélève les calories sur un liquide caloporteur arrivant par le conduit 12 et qui est par exemple à une température de go C. Les calories ainsi prélevées sont ensuite amenés à un niveau de tem- pérature suffisant pour permettre leur valorisation dans le cycle d'évaporation par exemple 500 C), avant d'être transférées dans ledit cycle d'évaporation.

Ceci est plus précisément réalisé en reliant le conduit 12 à l'évaporateur 13 d'une pompe à chaleur qui comporte en outre un compresseur 14 dont le refoulement 15 est raccordé à une source chaude constituée par la vapeur de chauffage pour l'évaporateur 1 Comme le montre la figure 1, l'évaporateur 13 peut être constitué par un ballon de détente dans lequel leqit liquide caloporteur se détend en libérant de la vapeur de détente qui est amenée dans le compresseur 14 en reliant ledit ballon 13 à l'aspiration 16 dudit compresseur 14. Cette vapeur de détente est comprimée dans ce demie pour être amenée a un niveau de température tel (au moins 550 C dans l'exemple choisi) que la vapeur comprimée puisse participer efficacement au processus d'évaporation quand elle est mélangée à la vapeur de chauffage.

Dans 1'installation qui vivent d'cotre décrite, la vapeur d'évaporation issue du séparateur 11 (qui est par exemple à 559 C) peut avantageusement être comprimée pour atteindre p.eae'vle 60oC avant d'être utilisée comme vapeur de chauffage pour l'évaporatIon. Ceci peutêtre réalisé en reliant ledit séparateur 11 par un conduit 17 à l'aspiration d'un compresseur 18, par exemple du type compresseur mécanique, compresseur 18 dont le refoulement est relié à l'arrivée 9. Dans ce cas, la vapeur comprimée issue du compresseur 14 peut être mélangée à ladite vapeur d'évaporation en reliant le refoulement 15 de ce compresseur 14, au conduit 17, à l'arrivée 9 ou encore directement au corps de chauffe 8.

Bien entendu, quand le liquide caloporteur est à une température supérieure à celle du produit liquide à concentrer, on peut le soumettre, avant sa détente, à un échange thermique avec ledit produit liquide. Ceci est illustré par la figure 1 où le produit liquide à concentrer disponible amené dans l'installation par le conduit 19 est à une température de 450 C et où le liquide caloporteur, constitué notamment par les condensats issus du corps de chauffe 8, est à une température de 600 C. Dans ce cas, les condensats sont soutirés du corps de chauffe 8 par le conduit 20 et la pompe 21 dont le refoulement 22 est relié à l'entrée de l'un des circuits 23 d'un échangeur thermique à surface 24, la sortie de ce circuit 23 étant raccordée au conduit 12.

Par ailleurs, le conduit 19 est relié à l'entrée du second circuit 25 dudit échangeur 24, la sortie de ce circuit 25 étant reliée par un conduit 26 à l'arrivée 4. L'échange thermique réalisé au sein de l'échangeur 24 élève la température du liquide à concentrer à 550 C et abaisse la température des
densats à 480 C.

Les figuras 2 år montrent comment, à l'aide d'une pompe à chaleur
classique mettant en oeuvre un gaz intermédiaire, il est possible de prélever
des calories sur le liquide caloporteur et de les transférer dans le cycle
d'évaporation par l'intermédiaire d'un fluide.

La pompe à chaleur représentée par la figure 2 s'utilise dans
l'installation représentée par la figure 1 dans laquelle on a supprimé le
ballon de détente 13, le compresseur 14, les conduits 15 et 16 et éventuelle
ment l'échangenr 24. Cette pompe à chaleur comprend de manière connue en soi,
un évaporateur 27 et un condenseur 28 constitués respectivement par exemple par un corps d 'évaporation horizontal 29 et un corps de condensation 30 tra- verses longitudinalement respectivement par un faisceau tubulaire 31, 32 disposés dans une enceinte 33 3 34, les faisceaux tubulaires 31, 32 étant pour
vus chacun d'une arrivée 35, 36 et d'une sortie 37, 38. La partie supérieure de l'enceinte 33 est par ailleurs reliée par un conduit 39 à l'aspiration d'un compresseur 4O (de préférence mécanique3 dont le refoulement est relié par un conduit 41 à l'enceinte 34. La partie basse de cette dernière est en outre reliée à l'enceinte 33 par un conduit 42 pourvu d'un détendeur 43.

Enfin, l'arrivée 35 est reliée à la sortie du circuit 23 de l'échan- geur 24 ou, lorsque cet échangeur est supprimé, aurefoulement 22 de la pompe 21.

La sortie 38 est reliée par un conduit 38a à un ballon de détente 38b pourvu d'une sortie 38c de vapeur de détente à sa partie haute, d'une arrivée 38d d'eau et d'une sortie 38e à sa partie basse, reliée à l'aspiration d'une pompe 38f dont le refoulement est connecte à l'arrivée 36. L'ensemble 28-38-38a-38b- 38e-38f-36 forme ainsi un circuit fermé dans lequel circule de l'eau.

Les condensats (à 480 C par exemple) pénétrant dans le faisceau tubulaire 31 par l'arrivée 35 sont soumis dans ce faisceau à un échange thernique avec un gaz intermédiaire plus froid contenu dans l'enceinte 33 et qui absorbe les calories des condensats. Le gaz intermédiaire est ensuite aspiré pa le compresseur 40 puis comprimé par ce dernier pour l'amener à un niveau
thermique suffisant pour permettre la valorisation des calories qu'il contient dans le cycle d'évaporation, le gaz intermédiaire pouvant avantageusement être choisi (fluide frigorigène par exemple) pour que sa pression de condensation corresponde à ce niveau thermique.Le
gaz intermédiaire éventuellement liquéfié ainsi produit cède ensuite sa chaleur latente de vapo
risation à 'eau (par exemple à 55 C) par échange thermique dans le condenseur 28, eau dont la température est amenée par exemple à 600 C au cours de cet échange. Le gaz intermédiaire éventuellement liquéfié retourne ensuite par le conduit 42 dans l'enceinte 33 en subissant une détente grâce au détendeur Ai3, notamment une détente de sa pression de condensation à sa pression d'évaporation. L'eau chaude produite est ensuite amenée dans le ballon de détente 38b où elle subit une détente avant d'être recyclée vers le faisceau tubulaire 32.

La vapeur produite par cette détente s'échappe par la sortie 38c et elle est utilisée dans le cycle d'évaporation, par exemple en la soumettant à un échange thermique indirect avec le produit liquide à concentrer ou en la mélangeant à la vapeur de chauffage, notamment à l'aspiration du compresseur 18. Bien entendu, le circuit fermé défini ci-dessus pourrait être remplacé par un circuit ouvert; en outre, on pourrait en variante supprimer le ballon de détente 38b et se servir directement de l'eau réchauffée issue du condenseur 28 comme moyen de transfert de calories vers le cycle d'évaporation, par exemple en la soumettant à un échange thermique avec le produit liquide à concentrer. Le liquide mis en oeuvre dans le circuit ferme évoqué précédemment peut par ailleurs être constitué par le produit liquide à concentrer lui-meme.C'est ce qui est illustré par la figure 3 où les arrivées 35, 36 sont raccordées respectivement au refoulement 22 de la pompe 21 et au conduit 19 de l'installation de la figure 1, ltéchangeur 24 ayant été supprimé, et la sortie 38 est reliée à l'arrivée 4 de l'installation de la figure 1.

La pompe à chaleur illustrée par la figure 4 est en tous points identique à celle représentée par la figure 3. Toutefois, les arrivées 35 et 36 sont raccordées respectivement à la sortie du circuit 23 de l'échangeur 24 et à la sortie du circuit 25 de l'échangeur 24 de l'installation de la figure 1 et la sortie 38 est reliée à l'arrivée 4 de l'installation de la figure 1.

Le mode de réalisation illustré par cette figure 4 diffère donc du mode de réalisation illustré par la figure 3 en ce qu'avant son échange thermique avec le gaz intermédiaire, les condensats, plus chauds (600 C par exemple) que le produit liquide à concentrer (450 C par exemple', sont soumis dans l'échangeur 24 à un échange thermique indirect avec ledit produit liquide au cours duquel la -temperature de ce dernier est portée à 55t C dans l'exemple choisi, les condensats étant refroidis à 480 C.

La pompe à chaleur representée par la figure 5 est elle également en tous points identique à celle représentée par la figure 3. Toutefois, l'arrivée 35 et la sertie 38 sont rellées respectivement à la sertie et à l'entrée de l'un des eireults 44 d'nn échangeur thermique à surface 45, l'entrée et la sertie de l'autre eireuit 46 de cet échangeur 45 étant raccordées r@@peetivement an conduit 19 et à l'arrivée 4 de l'installation de la figure 1 de laquelle ont été supprimés l'échangeur 24, les conduits 12, 15, 16, 22 et 26, le @all@n de détemte 13 et Le @ompresseur 14. Par ailleurs, l'arrivée 36 du condenseu@ 28 est @eliés au re@enlement de la pompe 21.

Les sondensts (à 60 @) amenés dans le condenseur 28 sont portés dans ce de@n@er à une @empérature suffisanée (par exemple 65 C), pour que les calories qu'ils contiennent puissent être transférées dans le cycle d'évaporation, après quoi ils oèdent une partie de leurs calories, dans l'échangeur 45, au produit liquide à condentrer dont la température se trouve ainsi portée de 45 C par exemple à 61 @ pam exemple. Les condensats refroidis issus de cet échange sont ensuite amenés dans le faisoeau tubuiaire de l'évaporateur 27 où ils cèdent des calories an gaz intermédiaire qui sont ensuite transférées dans le condenseur 18 aux condensate à 50 C évoqués ei-dessus. On notera que ce n'est pas nécessairement le produit liquide à condentrer qui ciroule dans le eireuit 46 de l'échangeur 45.En effet, l'installation représentée par la figure 5 pourrait être modifiée en insérant le cirenit 46 dans un ensemble du même type que celui illustré par la figure 2 et défini par les références 38a 38b - 38e - 38f, le conduit 38a et le refoulement de la pompe 38f étant respectivement connectés à la sortie et à l'entrée du circuit 46.

Dans l'irstallation de la figure 6, l'évaporation du produit liquide est réalisée en deux étapes dans un évaporateur comprenant deux corps d'évapo- ration 47, 48 qui peuvent par exemple être du type à flot tombant et donc etre de conception et de fonctionnement identiques à ceux du corps d'évaporation 2 décrit précédemment Le produit liquide à concentrer est amené dans la chambre d'évaporation (faisceau tubulaire non représenté) du corps d'évaporation 47 par l'arrivée 49 puis est extrait à la base de ce dernier par le conduit 50 et la pompe 51 avant d 'etre amené par le conduit 52 dans la chambre d'évaporation (faj.soaau tubulaire non représenté) du corps d'évaporation ase Le produit liquide concentré est finalen-ent extrait à la base du corps 48 par le conduit 53 et la pompe 54.

Sur la figure 6, les deux corps 47, 48 sont en position de double effet, la vapeur produite par l'évaporation dans le corps 47 servant de vapeur de chauffage pour le corps 48. Plus précisément, la vapeur produite par l'éva- poration dans le corps 47 est amenée par le conduit 55, le séparateur vapeurliquide 56 et le conduit 57 dans le corps de chauffe 58 du corps d'évaporation 48. Quant à la vapeur créée par l'évaporation dans ce dernier, elle est amenée via le conduit 59, le séparateur 60 et le conduit 61 à l'aspiration d'un com- presseur 62, notamment un compresseur mécanique qui comprime puis refoule la vapeur comprimée, par le conduit 63 dans le corps de chauffe 64 du corps d'évaporation 47.Le conduit 61 porte par ailleurs une dérivation 55 reliée à un condenseur par surface 66 relié par un conduit 67 à l'atmosphère ou à une source de vide (non représentée). Quant aux corps de chauffe 58, 64, ils sont pourvus respectivement à leur partie haute d'une tubulure 68,69 débouchant dans le conduit 65 et munie d'un diaphragme 70,7t permettant d'effectuer le dégazage des corps de chauffe 611 et 5.

Ainsi, la vapeur créée par l'évaporation dans le corps 48 et éventuellement non aspirée par le compresseur 62 ainsi que les mélanges Incondensables - vapeur de chauffage évacués respectivement des corps de chauffe 58 et E par les tubulures 68 et 69, sont amenés dans le condenseur 66 où ils cèdent leurs calories, par échange thermique indirect, à un liquide plus froid (eau par exemple) amené dans le condenseur 66 par l'arrivée 72 et évacué de ce dernier par le conduit 73. Les incondensables sont éliminés par le conduit 67 et les condensats résultant de la condensation de la vapeur sont progressivement évacués du condenseur 66 par un moyen d'extraction approprié 74.Le liquide réchauffé évacué du condenseur 66 par le conduit 73 est ensuite utilise comme liquide caloporteur selon l'invention. Il peut ainsi être amené dans un ballon de détente 75 pourvu d'une arrivée 76 pour un éventuel apport du liquide froid. La vapeur produite par la détente est ensuite amenée par un conduit 77 à l'aspiration d'un compresseur 78, par exemple un ejécto-compresseur, compresseur duquel il ressort une vapeur ayant la température de la vapeur d'évaporation produite dans le corps d'évaporation 48 et qui est mélangée à cette vapeur d'évaporation en reliant le refoulement du compresseur 78 par un conduit 79 au conduit 61.Le liquide détendu est ensuite ramené dans le condenseur à partir de la base du ballon 75 au moyen d'un conduit 80 relié à l'aspiration d'une pompe 81 dont le refoulement est raccordé au conduit 72.

Gomme le mcntre la figure 7, le condenseur 66 pourrait êtPe remplacé par un condenseur par mélange 82 pourvu d'une sortie 83 des incondensables, d'une arrive 84 reliée à l'extrémité libre du conduit 65, d'une arrivée 35 de liquide plus froid que le mélange incendensables - vapeur de chauffage et d'une sortie 36 de liquide débouchant dans le ballon de détente 75 où ce liquide subit le meme sort que dans le ballon 75 de l'installation de la figure 6, le refoulement de la pompe 31 étant raccordé à l'arrivée 85.

Une variante évidente des installations des figures 6 et 7 consisterait à utiliser en circuit ouvert de liquide plus freid que le mélange incondensables - vapeur de chauffage.

Diftérentee modifications pourraient par ailleurs entre apportées aux installations décrites ci-dessus. Ainsi, dans l'installation de la figure 1, on pourrait détendre le produit liquide concentré en lieu et place des condensats ; on pourrait détendre àla fois les condensats et le produit liquide concentré soit à la m3me pression, auquel cas les vapeurs de détente produites seraient mélangées avant d'ètre imprimée dans un compresseur unique, soit à des pressions différentes, auquel cas la vapeur de détente la moins chaude serait d abord comprimée pour être amenée à la même température quel'autre vapeur de détente, cette dernière et la vapeur de détente comprimée étant ensuite mélan- gé-es avant d7être comprimées jusqu'à la température finale désirée ; on pourrait remplacer l'éjecto-compresseur 14 par un compresseur mécanique D'utre part, l'évaporation duproduit liquide à concentrer pourrait etre réalisée en plusieurs étapes, auquel cas l'évaporateur 1 des installations des ligures 1 à 5 serait constitué par plusieurs corps d'évaporation disposés de préférertee pour former un evaporateur à multiple effet par exemple comme illustre par la figure 6.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de concentration d'un produit liquide et de récupération simultanée de calories contenues dans au moins un liquide caloporteur avec utilisation dans la processus de concentration de tout ou partie des calories ainsi récupérées, dans lequel on soumet ledit produit liquide à au moins un stade d'évaporation en mettant en oeuvre, à chaque stade, de la vapeur de chauffage qui cède sa chaleur latente de vaporisation au produit liquide et se condense pour fournir des condensats, caractérisé en ce que l'on préleve des calories sur le liquide caloporteur dans l'évaporateur d'une pompe à chaleur et en ce que l'on transfère au moyen de cette dernière tout ou partie des calories ainsi prélevées dans le cycle d'évaporation du produit liquide à concentrer.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prélève les calories sur le liquide caloporteur en soumettant ce dernier à une détente dans l'évaporateur de la pompe à chaleur et en ce que l'on comprime dans le compresseur de la pompe à chaleur la vapeur produite par cette détente pour l'amener à un niveau thermique suffisant permettant sa valorisation dans le cycle d'évaporation.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on comprime la vapeur produite par la détente pour l'amener à la température de la vapeur de chauffage pour un stade quelconque de l'évaporation, puis la mélange à cette vapeur de chauffage.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la vapeur produite par l'évaporation à un stade quelconque, dite vapeur d'évaporation, est comprimée avant d'être utilisée comme vapeur de chauffage pour l'évaporation, caractérisé en ce que la vapeur comprimée dans le compresseur de la pompe à chaleur est mélangée à la vapeur d'évaporation, avant ou après compression de cette dernière.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la compression de la vapeur d'évaporation est effectuée mécaniquement.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le liquide caloporteur est plus chaud que leproduit liquide à concentrer, caractérisé en ce que le liquide caloporteur est soumis, avant sa détente, à un échange thermique indirect avec le produit liquide à concentrer.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prélève les calories sur le liquide caloporteur en soumettant ce dernier, dans l'évaporateur de la pompe à chaleur, à un échange thermique indirect avec un gan intermédiaire qui absorbe les calories du liquide ealopo-telur et en ce que le gaz intermédiaire est ensuite comprimé par le compresseur de ladite pompe à chaleur pour amener les calories prélevéss sur le liquide caloporteur à un niveau thermique suffisant pour permattre leurtranefert dans le cycle d'évaporation.

8. Procédé selen la revendieation 7, caractérisé en ce que l'on

réalise le transfert des caleries dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédialre comprimé à un échange thermique indirect avec un fluide plus froid et en soumettant à son tour le fluide résultant à un échantge thermique indirect avec le produit liquide à concentrer.

9. Procédé selon la revendieation 7, caractérisé en ce que l'on réalise le transfert des calories dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec de l'eau plus f@oide st en soumettant l'eau résultante à une détente, la vapeur de détente ainsi produite étant soit soumise à un échange thermique avec le produit liquide à concentrer, soit mélangée à la vapeur de chauffage.

10. Procédé selen la revendieation 9 dans lequel la vapeur produite par 1 'évaporation à un stade quelconque dite vapeur α d'évaporation est comprimes avant d'être utilisée comme vapeur de chauffage pour l'évaporation, aracterise en ce que l'on mélange la vapeur produite nar la détente de liteau e la vapeur d'évaporation, avant cu après la compression de cette dernière

il Procédé selon la revendication 7, caractérisé an ce que l'on réalise le transfert dos calories dans le cycle d'évaporation, en soumettant le gaz intermédiaire comprime à un échange thermique indirect avec le produit liquide à colqcentrer.

12. Procédé selon 1 une quelconque des revendications 7 à 11 dans lequel le liquide caloporteur est plus chaud que le produit liquide à concentrer, caractérisé en ce qu'avant son échange thermique avec le gaz intermédiaire, le liquide caloporteur est soumis à un échange thermique indirect avec le produit liquide å concentrer qui se trouve ainsi réchauffé-

la.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet le liquide caloporteur à un échange thermique indirect avec un fluide plus froid, en ce que l'on prélève des calories sur le liquide caloporteur résultant en soumettant ce dernier, dans l'évaporateur de la pompe à chaleur à un échange thermique indirect avec un gaz intermédiaire qui absorbe les calo ries du liquide caloporteur, en ce que l'on comprime le gaz intermédiaire dans le compresseur de la pompe à chaleur pour amener les calories prélevées sur le liquide caloporteur à un niveau thermique suffisant pour permettre leur tratreft dans le cycle d'évaporation, en ce que l'on soumet ensuite le gaz intermédiaire comprimé à un échange thermique indirect avec le liquide caloporteur pour relever le niveau thermique de ce dernier avant de le soumettre à l'échange thermique avec ledit fluide, le fluide réchauffé au cours de cet échange étant utilisé comme moyen de transfert dans le cycle d'évaporation des calories prélevées sur le liquide caloporteur.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérise en ce que le fluide est constitué par le produit liquide à concentrer.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, caractérisé en ce que la vapeur produite par la détente du liquide caloporteur et le gaz intermédiaire ayant absorbé des calories du liquide caloporteur sont comprimés mécaniquement ou par éjecto-compression.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide caloporteur est produit au cours de l'évapo- ration du produit liquide à concentrer.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le liquide caloporteur est constitué par tout ou partie des condensats et/ou du produit liquide concentré.

18. Procédé selon la revendication 16 dans lequel on réalise l'éva- poration du produit liquide dans au moins une chambre d'évaporation disposée dans un corps de chauffe alimenté en vapeur de chauffage, on extrait en continu les incondensables d'au moins un corps de chauffe sous la forme d'un mélange d'inccndensables et de vapeur de chauffage et on condense la vapeur de chauffage du mélange en réalisant un échange thermique entre ledit mélange et un liquide plus froid, caractérisé en ce que le liquide caloporteur est constitué par le liquide plus froid après son échange thermique avec le mélange incondensables-vapeur de chauffage.