L'évaporation dans l'industrie chimique

Résumé du document

L'évaporation est utilisée dans l'industrie chimique essentiellement pour concentrer une solution étant constituée d'un solvant volatil en mélange avec une phase non volatile. L'évaporation peut engendrer la précipitation de la phase non volatile ; on obtient alors un procédé de cristallisation.

L'industrie chimique engendre encore un impact sur l'environnement avec les rejets de certaines entreprises, c'est pourquoi des dispositifs sont mis en place, et en particulier des systèmes d'évaporation.

Dans cet exposé nous allons tout d'abord nous intéresser au principe général des évaporateurs ; des différents types et spécificités des évaporateurs, ensuite nous exploiterons les domaines d'application et enfin nous mettrons en évidence les axes d'amélioration des systèmes déjà mis en place.

Extraits

[...] Le fonctionnement sous vide permet de diminuer la dégradation thermique des produits et d'en limiter le dépôt sur les parois. L´effluent pénètre par aspiration dans l´échangeur thermique. Dans cet échangeur thermique, l´effluent est chauffé par air chaud réintroduit dans le circuit. L´effluent se met en mouvement naturellement sous l´effet de la chaleur avec une vitesse d´environ 10 à 12 m/s. Ce phénomène est appelé la convection naturelle ou encore la recirculation naturelle de l´effluent. La séparation de la phase eau/vapeur se produit dans un séparateur cyclone. [...]

[...] Il faut rajouter le système de condensation des buées qui peut être : - un simple condenseur ; - l'échangeur thermique de l'effet suivant (conception en multiple- effet) ; - l'échangeur thermique de la boucle (conception en CMV). Tableau listant quelques équipements constituant une unité de concentration pour chaque type d'évaporateur : Evaporateurs à effets multiples Cela consiste à diviser l'opération en plusieurs stades : la vapeur produite par le premier appareil est utilisée pour chauffer le second et ainsi de suite. L'énergie nécessaire à l'évaporation dans le premier effet est d'origine externe. La multiplication du nombre d'effets permet donc de réduire la consommation spécifique (énergie/m3 d'eau douce produite). [...]

[...] Une tonne de vapeur primaire permettra d'évaporer 1 tonne d'eau sur un simple effet, mais 3 tonnes d'eau sur un triple effet. Dans cette configuration, il est aisé de récupérer des calories sur les condensats par détente dans l'échangeur de l'effet suivant. On récupère ainsi la totalité des condensats à la température la plus faible. Par contre il y a démultiplication des équipements et des consommations annexes associées. Evaporateur à compression mécanique de vapeur Les buées produites lors de l'évaporation peuvent être mécaniquement comprimées permettant leur réutilisation sur l'échangeur comme vapeur primaire c'est de la compression mécanique de vapeur (CMV). [...]

[...] L'évaporation peut engendrer la précipitation de la phase non volatile ; on obtient alors un procédé de cristallisation. L'industrie chimique engendre encore un impact sur l'environnement avec les rejets de certaines entreprises, c'est pourquoi des dispositifs sont mis en place, et en particulier des systèmes d'évaporation. Dans cet exposé nous allons tout d'abord nous intéresser au principe général des évaporateurs ; des différents types et spécificités des évaporateurs, ensuite nous exploiterons les domaines d'application et enfin nous mettrons en évidence les axes d'amélioration des systèmes déjà mis en place. [...]

[...] Le principal facteur de dégradation du rendement est l'encrassement des surfaces d'échange. Les dépôts induisent en effet une diminution du coefficient d'échange. Pour un même transfert thermique, il faut alors utiliser une vapeur plus chaude ; l'encrassement peut ainsi être très pénalisant. Les solutions développées ci-après sont mises en œuvre afin d'optimiser le fonctionnement d'une installation d'évaporation Phases de lavage Il devient alors nécessaire d'y remédier par des phases de lavage qui impactent la production. Elles intègrent des étapes de redémarrage souvent coûteuses en énergie du fait du réchauffage de la solution à traiter Conduite sous vide Une conduite sous vide permet de limiter la formation de dépôts due à la dégradation thermique des produits. [...]