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Treating effluents containing alcohol and sugar to produce water, dry matter and alcohol, includes evaporative concentration and distillation Download PDF

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Abstract

Effluent (2) is concentrated in the evaporator (3), separating dry matter and volatiles. The resulting condensate is distilled to extract alcohol. An Independent claim is included for plant carrying out the method, comprising an evaporator and a distillation column (4). Preferred Features: The evaporator (3) has a vapor compressor (5) recovering a fraction of the vapor containing alcohol. This is compressed and re-injected into the evaporator as a vapor heating its heat exchanger tubes. These vapors are monitored for temperature and pressure. Should their values cause reduction of condensation in the evaporator, a fraction of the heating vapors loaded with alcohol is extracted into a zone for removal of incondensibles (6). Effluent is rapidly heated before introduction into the evaporator. The vapor is employed up to the alcohol boiling point, to extract vapors heavily loaded with alcohol. The effluent, then partially-depleted in alcohol, is introduced into the evaporator, for evaporative separation and distillation. Prior to evaporation, effluent is introduced into a fermentation vessel (8) to transform sugars into alcohol. The plant also includes a thermal degassification stage (9) upstream of the evaporator.

Description

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PROCEDE DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS ALCOOLISES ET/OU SUCRES ET INSTALLATION POUR LA MISE EN CEUVRE DU PROCEDE L'invention se rapporte à un procédé de traitement des effluents alcoolisés et/ou sucrés. <Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a process for the treatment of alcoholic and / or sugary effluents.

Elle se rapporte également à l'installation pour la mise en ceuvre du procédé. It also relates to the installation for implementing the method.

Dans les caves vinicoles, les brasseries ou les sucreries, les effluents résultant des procédés d'élaboration ou de fabrication contiennent outre des résidus minéraux et organiques de l'alcool et/ou du sucre. In wine cellars, breweries or sugar factories, the effluents resulting from the preparation or manufacturing processes contain, in addition to mineral and organic residues, alcohol and / or sugar.

Ces effluents ne peuvent être rejetés sans traitement sous peine d'aggraver fortement la pollution. These effluents cannot be discharged without treatment, otherwise the pollution will be greatly aggravated.

Pour l'épuration de tels effluents, il est connu différentes méthodes. Various methods are known for purifying such effluents.

On connaît les traitements biologiques de dégradation qui consistent à utiliser des bactéries pour réduire la pollution. Biological degradation treatments are known which consist in using bacteria to reduce pollution.

Ces traitements nécessitent malheureusement de grandes surfaces pour le lagunage et les résultats obtenus sont encore insuffisants. Unfortunately, these treatments require large areas for lagooning and the results obtained are still insufficient.

Ce type de traitement ne permet pas de valoriser l'alcool contenu dans ces effluents. This type of treatment does not make it possible to recover the alcohol contained in these effluents.

On connaît un autre procédé (FR-A-2.777.271 ; FR-A-2.222.321) qui consiste à faire subir aux effluents une première étape de distillation puis une deuxième étape d'évaporation suivie d'une troisième étape biologique. Another process is known (FR-A-2,777,271; FR-A-2,222,321) which consists in subjecting the effluents to a first distillation step then a second evaporation step followed by a third biological step.

Lors de la distillation, on récupère l'alcool contenu dans ces effluents puis lors de l'évaporation, on sépare l'eau des composants solides de manière à obtenir une boue. During distillation, the alcohol contained in these effluents is recovered and then during evaporation, the water is separated from the solid components so as to obtain a slurry.

Ce type de procédé permet d'extraire l'alcool contenu dans les effluents mais présente malheureusement encore des inconvénients. This type of process makes it possible to extract the alcohol contained in the effluents but unfortunately still has drawbacks.

En effet, pour permettre cette séparation de l'alcool directement de l'effluent, il faut faire appel à des colonnes à distiller d'un type particulier dites colonnes à plateaux qui sont plus coûteuses que les dispositifs classiques de distillation à garnissage. Indeed, to allow this separation of the alcohol directly from the effluent, it is necessary to use distillation columns of a particular type known as tray columns which are more expensive than conventional distillation devices with packing.

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Outre le coût différent des colonnes, ces dispositifs à plateaux sont moins efficaces.  Besides the different cost of the columns, these tray devices are less effective.

Les effluents étant des eaux chargés en différentes matières, cela provoque l'encrassement des colonnes à distiller. The effluents being waters loaded with different materials, this causes fouling of the columns to be distilled.

L'invention se propose donc de remédier à ces inconvénients. The invention therefore proposes to remedy these drawbacks.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement des effluents sucrés et/ou alcoolisés pour séparer l'effluent en trois produits que sont, l'alcool, l'eau et la matière sèche à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur à flots tombants et une colonne à distiller, ce procédé étant caractérisé en ce que - on concentre l'effluent dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool. To this end, the subject of the invention is a process for treating sweet and / or alcoholic effluents to separate the effluent into three products, alcohol, water and dry matter using a set of devices that are a falling-stream evaporator and a distillation column, this process being characterized in that - the effluent is concentrated in the evaporator in order, by evaporation, to separate the dry matter from the water and volatile compounds and - the condensates obtained during evaporation are distilled to extract the alcohol.

Elle a également pour objet l'installation pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une installation de traitement. It also relates to the installation for the implementation of the method. The invention will be better understood with the aid of the description below given by way of nonlimiting example with regard to the appended drawing which schematically represents a treatment installation.

En se reportant au dessin, on voit une installation 1 pour traiter des effluents 2 sucrés et/ou alcoolisés à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur 3 à flots tombants ou à tubes et une colonne 4 à distiller. Referring to the drawing, an installation 1 can be seen for treating sweet and / or alcoholic effluents 2 using a set of devices such as an evaporator 3 with falling streams or with tubes and a column 4 for distillation.

En effet, cet effluent étant sous forme liquide mais chargé en matière sèche tel que des matières organiques. Indeed, this effluent being in liquid form but loaded with dry matter such as organic matter.

Cet effluent ne peut être rejeté sous cette forme dans les rivières ou autres. La matière organique ainsi que le sucre contenus dans cet effluent présentent un intérêt économique car pouvant servir d'apport nutritif pour les animaux ou pour l'alcool, une valeur non négligeable. This effluent cannot be discharged in this form in rivers or others. The organic matter as well as the sugar contained in this effluent present an economic interest because being able to be used as nutritive contribution for the animals or for alcohol, a non negligible value.

II s'agit donc d'un procédé de traitement des effluents sucrés et/ou alcoolisés pour séparer de l'effluent, l'alcool et les matières sèches . It is therefore a process for treating sugary and / or alcoholic effluents in order to separate the effluent, the alcohol and the dry matter.

Selon l'invention - on concentre l'effluent 3 dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool. According to the invention - the effluent 3 is concentrated in the evaporator for, by evaporation, separating the dry matter from the water and volatile compounds and - the condensates obtained during evaporation are distilled in order to extract the alcohol therefrom .

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L'évaporation se fait par flots tombants ou par évaporateur à tubes.  Evaporation takes place by falling streams or by tube evaporator.

Cette évaporation des effluents permet donc de concentrer les matières sèches et d'extraire un mélange d'eau et d'alcool. This evaporation of the effluents therefore makes it possible to concentrate the dry matter and extract a mixture of water and alcohol.

D'autres solvants peuvent également être contenus dans cet effluent. Other solvents may also be contained in this effluent.

Lors de l'opération d'évaporation, la teneur en alcool modifie le fonctionnement de l'évaporateur et donc l'opération d'évaporation. During the evaporation operation, the alcohol content modifies the operation of the evaporator and therefore the evaporation operation.

C'est notamment le cas lorsque la teneur en alcool de l'effluent est assez importante car cela peut provoquer une baisse de la température de condensation lorsque l'on utilise un dispositif 5 de compression de la vapeur, tel un dispositif de compression mécanique ou de thermo-compression. This is particularly the case when the alcohol content of the effluent is high enough as this can cause a drop in the condensation temperature when a vapor compression device 5 is used, such as a mechanical compression device or thermo-compression.

Ce phénomène résulte de la température d'ébullition de l'alcool qui est plus faible que celle de l'eau. This phenomenon results from the boiling point of alcohol which is lower than that of water.

Selon une caractéristique de l'invention, après avoir équipé l'évaporateur 3 d'un dispositif 5 de compression de vapeur - on récupère en partie la vapeur chargée en alcool, - on compresse celle-ci pour l'injecter dans l'évaporateur comme vapeur de chauffe des tubes d'échange, - on surveille la température et la pression desdites vapeurs de chauffe dans l'évaporateur et, - si la température et la pression sont telles que cela conduit à une baisse de la température de condensation dans l'évaporateur, on extrait en partie les vapeurs de chauffe alors chargées en alcool dans la zone 6 de prélèvement dite des incondensables. According to a characteristic of the invention, after having equipped the evaporator 3 with a vapor compression device 5 - the vapor charged with alcohol is partially recovered, - the latter is compressed to inject it into the evaporator as heating vapor of the exchange tubes, - the temperature and the pressure of said heating vapors in the evaporator are monitored and, - if the temperature and the pressure are such that this leads to a drop in the condensation temperature in the evaporator, the heating vapors are then partially extracted, then loaded with alcohol in the sampling zone 6 known as noncondensable.

Egalement lorsque le pourcentage d'alcool dans l'effluent avant traitement est encore plus important, avant l'introduction de l'effluent dans le dispositif 3 d'évaporation, on soumet cet effluent à un réchauffement rapide à l'aide de vapeur jusqu'au point d'ébullition de l'alcool pour extraire dudit effluent les vapeurs fortement chargées en alcool et l'effluent alors dépourvu en partie de l'alcool est introduit dans l'évaporateur pour y subir le traitement précité â savoir une séparation par évaporation et une séparation par distillation.  Also when the percentage of alcohol in the effluent before treatment is even higher, before the introduction of the effluent into the evaporation device 3, this effluent is subjected to rapid reheating using steam until at the boiling point of the alcohol to extract from said effluent the vapors highly charged with alcohol and the effluent then devoid in part of the alcohol is introduced into the evaporator to undergo the aforementioned treatment, namely separation by evaporation and separation by distillation.

Les vapeurs chargées en alcool qui sont extraites lors de cette étape de réchauffement rapide sont alors condensées sur un échangeur 7, par exemple, celui situé après la colonne à distiller. The vapors charged with alcohol which are extracted during this rapid reheating step are then condensed on an exchanger 7, for example, the one located after the column to be distilled.

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Dans une variante de réalisation, préalablement à la phase d'évaporation, on introduit l'effluent dans une cuve 8 de fermentation pour transformer les sucres en alcool et on fait fermenter ces effluents.  In an alternative embodiment, prior to the evaporation phase, the effluent is introduced into a fermentation tank 8 to transform the sugars into alcohol and these effluents are fermented.

L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend successivement un évaporateur 3 et une colonne 4 à distiller. The installation for implementing the process successively comprises an evaporator 3 and a column 4 to be distilled.

Bien évidemment, l'installation comprend des pompes pour la circulation des effluents et des moyens de surveillances des conditions de traitement. Obviously, the installation includes pumps for the circulation of effluents and means for monitoring treatment conditions.

Dans une forme préférée de réalisation, l'évaporateur est un évaporateur à flot tombant comprenant un ensemble de tubes verticaux logés dans une chambre verticale. In a preferred embodiment, the evaporator is a falling-stream evaporator comprising a set of vertical tubes housed in a vertical chamber.

L'effluent est introduit en partie supérieure pour qu'il s'écoule au long des parois internes des tubes qui sont chauffés avec de la vapeur. The effluent is introduced at the top so that it flows along the internal walls of the tubes which are heated with steam.

Des pompes de circulation permettent la recirculation de l'effluent dans l'évaporateur pour une optimisation de l'échange thermique. Circulation pumps allow the recirculation of the effluent in the evaporator for an optimization of the heat exchange.

Lorsque l'on fait appel à une compression 5 mécanique de vapeur, l'évaporateur comprend une boucle de compression qui prélève en partie les vapeurs chargées en alcool évaporées dans les tubes et les comprime pour les introduire à nouveau dans l'évaporateur dans l'espace qui entoure les tubes afin de les chauffer extérieurement. When mechanical vapor compression is used, the evaporator comprises a compression loop which takes part of the vapors charged with evaporated alcohol in the tubes and compresses them to introduce them again into the evaporator in the space around the tubes to heat them externally.

Cette vapeur se propage dans l'évaporateur en réchauffant les tubes. This vapor propagates in the evaporator by heating the tubes.

Une partie de celle-ci devient alors les incondensables qui, dans le cas d'un effluent fortement chargé, sont fortement chargés en alcool. Part of it then becomes the incondensables which, in the case of a highly charged effluent, are heavily loaded with alcohol.

Comme indiqué plus haut, en amont de l'évaporation, l'installation comprend un dispositif 9 de dégazage thermique. As indicated above, upstream of the evaporation, the installation comprises a device 9 for thermal degassing.

Celui-ci est - soit réalisé par un appareil distinct de l'évaporateur, - soit intégré dans la cuve de l'évaporateur pour être chauffé avec la même vapeur que celle utilisée pour les tubes d'échange. This is - either produced by a device separate from the evaporator, - or integrated into the evaporator tank to be heated with the same steam as that used for the exchange tubes.

L'installation comprendra éventuellement une cuve 8 de fermentation. La colonne à distiller est de préférence une colonne à garnissage . The installation will possibly include a fermentation tank 8. The distillation column is preferably a packed column.

On peut toutefois remplacer celle-ci par une colonne à plateaux ou à anneaux de Raschig. It can however be replaced by a column with trays or Raschig rings.

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Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des effluents alcoolisés et/ou sucrés pour séparer l'effluent en trois produits que sont, l'alcool, l'eau et la matière sèche à l'aide d'un ensemble de dispositifs que sont un évaporateur à flots tombants et une colonne à distiller, ce procédé étant CARACTERISE en ce que - on concentre l'effluent (3) dans l'évaporateur pour, par évaporation, séparer les matières sèches de l'eau et des composés volatils et - on distille les condensats obtenus lors de l'évaporation pour en extraire l'alcool.1. Process for treating alcoholic and / or sugary effluents to separate the effluent into three products, alcohol, water and dry matter, using a set of devices that are a stream evaporator droplets and a distillation column, this process being CHARACTERIZED in that - the effluent (3) is concentrated in the evaporator for, by evaporation, separating the dry matter from the water and volatile compounds and - the condensates are distilled obtained during evaporation to extract the alcohol. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'après avoir équipé l'évaporateur (3) d'un dispositif (5) de compression de vapeur - on récupère en partie la vapeur chargée en alcool, - on compresse celle-ci pour l'injecter dans l'évaporateur comme vapeur de chauffe des tubes d'échange, - on surveille la température et la pression desdites vapeurs de chauffe dans l'évaporateur et, - si la température et la pression sont telles que cela conduit à une baisse de la température de condensation dans l'évaporateur, on extrait en partie les vapeurs de chauffe alors chargées en alcool dans la zone (6) de prélèvement dite des incondensables.2. Method according to claim 1 characterized in that after having equipped the evaporator (3) with a device (5) for vapor compression - the vapor charged with alcohol is partially recovered, - the latter is compressed to inject it into the evaporator as heating vapor of the exchange tubes, - the temperature and the pressure of said heating vapors in the evaporator are monitored and, - if the temperature and the pressure are such that it leads to a decrease from the condensing temperature in the evaporator, the heating vapors then loaded with alcohol are partially extracted in the sampling zone (6) known as the noncondensable. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'avant l'introduction de l'effluent dans le dispositif (3) d'évaporation, on soumet cet effluent à un réchauffement rapide à l'aide de vapeur jusqu'au point d'ébullition de l'alcool pour extraire dudit effluent les vapeurs fortement chargées en alcool et l'effluent alors dépourvu en partie de l'alcool est introduit dans l'évaporateur pour y subir le traitement précité à savoir une séparation par évaporation et une séparation par distillation.3. Method according to claim 1 or 2 characterized in that before the introduction of the effluent into the device (3) of evaporation, this effluent is subjected to rapid heating with steam to the point boiling alcohol to extract from said effluent the vapors highly charged with alcohol and the effluent then devoid in part of the alcohol is introduced into the evaporator to undergo the aforementioned treatment, namely separation by evaporation and separation by distillation. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, préalablement à la phase d'évaporation, on introduit l'effluent dans une cuve (8) de fermentation pour transformer les sucres en alcool et on fait fermenter ces effluents. 4. Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that, prior to the evaporation phase, the effluent is introduced into a fermentation tank (8) to transform the sugars into alcohol and these are fermented effluents. <Desc/Clms Page number 6><Desc / Clms Page number 6> 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comprend successivement un évaporateur (3) et une colonne (4) à distiller. 5. Installation for implementing the method according to any one of claims 1 to 4 characterized in that it successively comprises an evaporator (3) and a column (4) to be distilled. 6. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'évaporateur comprend une boucle de compression qui prélève en partie les vapeurs chargées en alcool évaporées dans les tubes et les comprime pour les introduire à nouveau dans l'évaporateur dans l'espace qui entoure les tubes afin de les chauffer extérieurement.6. Installation according to claim 5 characterized in that the evaporator comprises a compression loop which takes part of the vapors loaded with alcohol evaporated in the tubes and compresses them to introduce them again into the evaporator in the space which surrounds the tubes in order to heat them externally. 7. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont de l'évaporation, un dispositif (9) de dégazage thermique.7. Installation according to claim 5 characterized in that it comprises, upstream of the evaporation, a device (9) for thermal degassing. 8. Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve (8) de fermentation.8. Installation according to claim 5 characterized in that it comprises a tank (8) for fermentation.
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