L'invention concerne un procédé amélioré de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples et thermocompression <ie vapeur, ainsi qu'une installation de dessalement d'eau de mer permettant de mettre en œuvre un tel procédé. La distillation à effets multiples (MED, multiple effect distillation) est, à côté de la distillation par détentes successives, l'une des deux principales méthodes industrielles de dessalement de l'eau de mer imitant le cycle naturel de l'eau (évaporation-condensation-pluie). Cette méthode met à profit la chaleur de condensation, libér~ée lors de la condensation d'une première quantité de vapeur d'eau, po~ur vaporiser de l'eau de mer et générer ainsi de nouveau de la vapeur d'eau susceptible d'être condensée, etc. Cette succession d'évaporations et de condensations n'est possible qu'à condition que la pression de vaporisation diminue suffisamment à chaque étape pour permettre τ_in abaissement correspondant de la température de vaporisation. Une installation de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples comprend ainsi une multitude de chambres ou cellules de distillation juxtaposées, appelées « effets », qui fonctionnent à d«s pressions et températures décroissantes du premier au dernier effet. ]Le premier effet, qui est aussi le plus chaud, est alimenté par de la vapeiir d'eau se condensant à une température généralement comprise entre environ 60 et 70 0C (vapeur de chauffe). La condensation de cette vapeur chaude dans l'échangeur de chaleur du premier effet libère de la chaleur de condensation. Cette chaleur de condensation fournit l'énergie de vaporisation (chaleur latente d'évaporation) nécessaire poxΛr transformer en vapeur une partie de l'eau de mer s'écoulant en fiLm mince sur l'autre face de l'échangeur de chaleur. La vapeur d'eau ainsi formée peut être utilisée pour alimenter l'échangeur de chaleur d'un deuxième effet de conception similaire au premier mais fonctionnant à une température et une pression plus basses. La condensation d'un kg de vapeur de chauffe dans le premier échangeur de chaleur produit à peu près la même quantité de vapeur et, en première approximation, une telle installation à n cellules, ou effets, permettra ainsi de produire n kg d'eau distillée par kg de vapeur de chauffe. Le nombre d'effets est toutefois limité par l'écart entre la température de la vapeur de chauffe, que l'on cherche généralement à limiter pour minimiser les risques d'entartrage du système, et la température de l'eau de mer à dessaler qui constitue la source froide du système. Le nombre d'effets d'une installation est généralement compris entre 2 et 12. La partie de distillation proprement dite est en outre souvent combinée à un système de compression de la vapeur produite. Cette compression peut se faire par un compresseur mécanique (compression mécanique de vapeur) ou par un éjecteur à jet de vapeur (compression thermique ou thermocompression de vapeur). Un éjecteur à jet de vapeur, également appelé thermocompresseur à effet Venturi, utilise l'énergie cinétique d'une vapeur d'eau (vapeur motrice), injectée sous pression par une ou plusieurs tuyère(s) dans une zone de plus faible pression, pour aspirer et entraîner de la vapeur d'eau à basse pression et basse température et comprimer le mélange obtenu jusqu'à une pression suffisante pour permettre son utilisation en tant que vapeur de chauffe de l'effet le plus chaud. Seule cette technique de thermocompression de vapeur est utilisée dans la présente invention. Les installations industrielles de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples sont en outre souvent couplées à une centrale thermique. Une centrale thermique produit en effet en sortie de turbine une grande quantité de vapeur d'eau qui constitue une source d'énergie récupérable importante. L'idée a été d'utiliser cette vapeur d'eau en tant que vapeur d'alimentation (vapeur motrice VM) d'un éjecteur à jet de vapeur dans une installation de dessalement d'eau de mer. Dans le cas d'un tel couplage d'une installation de dessalement en sortie de turbine d'une centrale thermique se pose alors le problème de l'instabilité de la demande en électricité. L'électricité est un bien non stockable et la production d'électricité doit être constamment adaptée aux besoins des ménages et de l'industrie. Les grandes centrales thermiques doivent répondre en particulier à une demande électrique qui varie en fonction des saisons alors que la demande en eau potable reste à peu près constante sur l'année. La variation de la production d'électricité d'une centrale se traduit par la variation de la quantité de vapeur d'eau en sortie de turbine et de la pression de cette vapeur. En cas de production intense, la quantité de vapeur produite est grande et la vapeur libérée, ayant subi une détente importante dans la turbine, sera à une pression la plus basse possible. Inversement, lorsque la demande en énergie électrique est faible, on produira moins de vapeur et celle-ci, ayant subi une moindre détente dans la turbine ou aucune détente, sera à une pression plus élevée. Les installations de dessalement par distillation à effets multiples et thermocompression (MED-TVC) actuelles sont optimisées pour une pression de vapeur motrice unique, relativement faible, correspondant à une production d 'électricité intense. En cas de baisse de la production énergétique dans une telle installation, le peu de vapeur disponible à haute pression est détendu dans une vanne jusqu'à la pression d'alimentation nominale et des chaudières auxiliaires sont nécessaires pour produire de la vapeur d'appoint, indispensable pour assurer une production constante d'eau douce. Cette vapeur d'appoint peut aussi être obtenue pax détente de la vapeur haute pression, normalement destinée à l'alimentation des turbines, jusqu'à la pression nominale du thermocompresseur. On comprend aisément que cette manière de faire est peu rentable d'un point de vue énergétique : il est nécessaire de fournir une quantité d'énergie importante pour produire la vapeur d'eau d'appoint par des chaudières auxiliaires ou par la centrale et l'énergie de détente de la vapeur d'eau est perdue. Le prix global de l'eau produite s'en trouvera augmenté de manière non négligeable. La présente invention se propose de résoudre le problème énoncé ci-dessus et d'améliorer la flexibilité du couplage d'une installation de dessalement d'eau de mer à une centrale thermique en utilisant non pas un seul éjecteur à vapeur fonctionnant avec une pression de vapeur motrice fixe, mais un moyen de thermocompression à effet Venturi capable de fonctionner alternativement à différentes pressions de vapeur motrice. Ce moyen de thermocompression à effet Venturi peut être constitué soit d'au moins deux éjecteurs distincts, optimisés pour fonctionner chacun à une pression de vapeur motrice différente de celte(s) du ou des autres éjecteurs, soit d'un thermocompresseur à effet Venturi unique et de plusieurs buses différentes, amovibles, montées alternativement sur le thermocompresseur unique, chacune des buses permettant de faire fonctionner le thermocompresseur à une pression de vapeur motrice donnée. Dans la présente demande, on utilisera indifféremment les termes « éjecteur », « éjectocompresseur », « thermocompresseur », « thermo¬ compresseur à effet Venturi » ou « compresseur thermique » pour désigner un éjecteur à jet de vapeur qui utilise l'énergie cinétique d'une vapeur d'eau (vapeur motrice), injebtée sous pression par une ou plusieurs tuyère (s) dans une zone de plus faible pression, pour aspirer et entraîner de la vapeur d'eau à basse pression et basse température et comprimer le mélange obtenu jusqu'à une pression souhaitée. Les brevets GB 1 220 373, US 5 409 576 et US 3 444 049 et la demande internationale WO 98/25679 divulguent des installations de dessalement d'eau de mer comportant une unité de distillation à effets multiples avec recyclage de la vapeur d'eau. Ces documents soit ne précisent pas la nature du compresseur utilisé pour le recyclage de la vapeur d'eau, soit divulguent des compresseurs mécaniques entraînés par exemple par un moteur diesel ou électrique ou par une turbine à vapeur (turbocompresseur). Aucun de ces documents ne formule ni ne résout le problème de la présente invention découlant du couplage d'une installation de dessalement par distillation à effets multiples à une centrale thermique. Le brevet GB 967 929 décrit un échangeur de chaleur et plus particulièrement un appareil de distillation à effets multiples fonctionnant selon le principe du film turbulent. Des compresseurs compriment une partie de la vapeur provenant de la partie inférieure de chaque effet pour la réinjecter dans la partie supérieure du même effet. Il ne s'agit donc pas d'un recyclage de la vapeur à partir d'un effet à faible pression vers le premier effet.

L'invention a par conséquent pour objet une installation de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples (MED) avec thermocompression de vapeur (TVC), destinée à être couplée à une centrale thermique, comprenant (A) une série de cellules de distillation (effets), chaque cellule étant constituée • d'une enceinte fermée comportant au moins un moyen permettant de faire couler de Feau de mer en film mince sur un échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur d'eau jusqu'à une température suffisante pour vaporiser une partie de l'eau de mer s'écoulant par gravité en film mince sur l'échangeur de chaleur, • d'un moyen permettant d'amener la vapeur d'eau ainsi formée dans l'échangeur de chaleur de l'effet suivant, • d'un moyen d'évacuation de l'eau liquide formée par condensation de la vapeur d'eau dans l'échangeur de chaleur, • d'un moyen d'aspiration des gaz incondensables (O2, N2, CO2), • d'un moyen d'évacuation de la saumure restant après évaporation d'une partie de l'eau de mer, chaque effet fonctionnant à une température et une pression inférieures à celles de l'effet précédent, et (B) un moyen de thermocompression à effet Venturi permettant de comprimer une partie de la vapeur d'eau émise par un ou plusieurs des effets (effejL de prélèvement) et de la réinjecter dans le premier effet, cette installation étant caractérisée par le fait que le moyen de thermocompression à effet Venturi (6) est conçu de manière à pouvoir fonctionner, alternativement, à deux pressions de vapeur motrice différentes.

La Demanderesse a en envisagé en particulier deux modes de réalisation permettant de faire fonctionner le moyen de thermocompression alternativement à deux pressions de vapeur motrice différentes. Dans un premier mode de réalisation, le moyen de thermocompression est constitué, non pas d'un seul éjectocompresseur, mais d'au moins deux éjectocompresseurs différents fonctionnant alternativement et à des pressions de vapeur motrice différentes et montés en parallèle entre le premier effet et le ou les effets de prélèvement de la vapeur d'eau. Dans un deuxième mode de réalisation, le moyen de thermocompression est constitué d'un seul éjectocompresseur à buse d'injection amovible. Cette buse peut être remplacée à tout moment et en particulier, lorsque la variation de la pression de vapeur motrice l'exige, par une autre buse fonctionnant à une pression de vapeur motrice VM différente. Ce deuxième mode de réalisation présente par rapport au premier l'avantage supplémentaire d\ιn coût réduit car il n'implique pas le doublement ou triplement de l'ensemble des moyens de thermocompression (éjectocompresseur) mais uniquement de la buse d'injection.

L'invention a en outre pour objet un procédé de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples avec thermocompression de vapeur utilisant l'installation ci-dessus. Ce procédé comprend les étapes (a) à (f) suivantes : (a) vaporisation, dans le premier d'une série d'effets, d'eau de mer s 'écoulant par gravité en film mince sur un premier échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur d'eau jusqu'à une température suffisante pour vaporiser ladite eau de mer, (b) le transfert de la vapeur d'eau formée, en tant que fluide caloporteur, dans l'échangeur de chaleur de l'effet suivant fonctionnant à une température et une pression inférieures à celles de l'effet précédent, (c) la condensation de la vapeur d'eau dans l'échangeur de chaleur de l'effet suivant et, (d) grâce à la chaleur de condensation libérée, la vaporisation d'eau de mer s'écoulant en film mince sur ledit échangeur de chaleur, la succession des étapes (b) à (d) étant répétée autant de fois que l'installation comporte d'effets supplémentaires fonctionnant chacun à une température et une pression inférieures à celles de l'effet précédent, (e) l'aspiration et la compression d'une partie de la vapeur d'eau VA sortant d'un des effets (effet de prélèvement) par un éjectocompresseur alimenté par de la vapeur motrice VM provenant de la turbine d'une centrale thermique, et (f) réinjection du mélange VA + VM comprimé en tant que fluide caloporteur dans l'échangeur de crialeur du premier effet de l'étape (a) , mais se distingue du procédé connu par le fait qu'en cas de modification importante dé la pression de la vapeur motrice VM disponible en sortie de turbine, on fait fonctionner l'installation de dessalement avec un éjectocompresseur différent ou avec le même éjectocompresseur modifié par remplacement de sa buse d'injection, travaillant à une pression de vapeur motrice VM supérieure ou inférieure à celle du premier éjectocompresseur ou de l'éjectocompresseur non modifié respectivement. L'installation de dessalement par MED de la présente invention est ainsi conçue pour pouvoir fonctionner, en fonction de la quantité et de la qualité de vapeur motrice disponible, alternativement avec l'un quelconque des différents éjecteurs ou alternativement avec deux ou trois buses d'injection amovibles, travaillant chacun(e) à une pression motrice VM différente. Ainsi, lorsque la centrale répond à une forte demande en électricité, beaucoup de vapeur basse pression est disponible et l'installation fonctionnera avec un éjecteur basse pression. Au contraire, lorsque la demande énergétique baisse, la turbine libère une plus faible quantité de vapeur à pression plus importante et l'on choisira alors de faire fonctionner l'installation MED-TVC avec un éjecteur haute pression. Le fait que la quantité de vapeur motrice baisse n'est aucunement gênant pour la performance du système de dessalement. En effet, le rendement de l'ëjecteur haute pression, c'est- à-dire la quantité de vapeur basse pression aspirée, par chaque kg de vapeur motrice, à partir de l'effet de prélèvement, est d'autant plus important que la pression motrice est élevée. La quantité moindre de vapeur motrice est ainsi compensée par l'énergie cinétique plus importante de celle-ci et le système de dessalement pourra assurer une production stable d'eau douce, malgré la variation de la production électrique. Bien que l'on pourrait concevoir théoriquement un procédé ou une installation de dessalement comportant un grand nombre d'éjecteurs fonctionnant chacun à une pression donnée, le nombre d'éjecteurs ne dépasse avantageusement pas deux ou trois. En effet, au- delà de ce nombre, le gain d'énergie réalisé grâce à la présence d'un compresseur supplémentaire ne permet généralement pas de compenser le coût supplémentaire de celui-ci. Ceci est vrai également, mais dans une moindre mesure, pour le mode de réalisation comprenant un éjectocompresseur unique qui fonctionne alternativement avec des buses différentes. On utilisera de préférence un procédé et une installation avec deux compresseurs, ou avec un compresseur fonctionnant alternativement avec deux buses, lorsque les variations de la demande énergétique sont très marquées, passant en peu de temps d'une faible demande à une demande importante et vice versa. Un troisième compresseur, ou une troisième buse, pourrait être utile lorsque la variaLtion de la demande énergétique se fait très progressivement et reste pendant un temps relativement important à un niveau intermédiaire entre la demande maximale et minimale. Il peut être utile, voire nécessaire, pour des raisons de taille maximale, de remplacer un ou plusieurs des triermocompresseurs par un ensemble de thermocompresseurs plus petits, montés en parallèle et fonctionnant dans les mêmes conditions, notamment avec une même pression de vapeur motrice. Chacun de ces thermocompresseurs plus petits assurera alors une certaine fraction du débit total demandé. Le terme « thermocompresseur » et ses équivalents utilisés dans la présente demande englobent par conséquent également un tel ensemble de thermocompresseurs fonctionnant dans des conditions identiques. De manière connue, chaque thermocompresseur, pour pouvoir fonctionner de manière optimale doit être alimenté avec de la vapeur motrice ayant une pression donnée et tolère mal une variation excessive de cette pression. L'éjectocompresseur basse pression, ou réjectocompresseur à buse basse pression, utilisé en cas de demande énergétique forte, est de préférence un éjectocompresseur fonctionnant à "une pression de vapeur motrice comprise entre 1,5 et 8 bars, de préférence entre 2 et 5 bars. L'éjecrtocompresseur haute pression, ou l'éjectocompresseur à buse haute pression, utilisé en cas de faible demande énergétique, est de préférence un éjectocompresseur fonctionnant à "une pression de vapeur motrice comprise entre 10 et 50 bars, de préférence entre 15 et 45 bars et en particulier entre 20 et 40 bars. Lorsqu'on utilise, en cas de demande énergétique moyenne, un ou plusieurs éjectocompresseurs ou buses intermédiaires supplémentaires, ces derniers seront choisis de manière à fonctionner à des pressions de vapeur motrice intermédiaires entre les deux premières. La vapeur aspirée par chacun des compresseurs peut être prélevée dans le dernier de la série d'effets fonctionnant à la température et à la pression la plus basse, mais ceci n'est pas forcément le cas. En effet, pour optimiser le coût de construction de l'évaporateur, il peut dans certains cas être intéressant d'aspirer la vapeua* basse pression à recycler à partir d'un effet, appelé ci-après « effet de prélèvement », situé en amont du dernier effet. .Les deux éjectocompresseurs peuvent aspirer la vapeur à partir d*un seul et même effet de prélèvement, ou bien ils peuvent être raccordés chacun respectivement à un effet différent à partir duquel ils aspirent la vapeur basse pression. Ces deux modes de réalisation sont expliqués en détail ci-après en référence aux dessins annexés. .Lorsque deux éjectocompresseurs sont raccordés respectivement à de~ux effets de prélèvement différents, réjectocompresseur fonctionnant avec la pression de vapeur motrice VM la plus importante aspire de la vapeur d'eau VA de préférence à partir de l'effet de prélèvement le plus en aval dans la série d'effets et réjectocompresseur fonctionnant avec la pression de vapeur motrice VM la. plus faible aspire de la vapeur d'eau VA à partir de l'effet de prélèvement le plus en amont dans la série d'effets. Dans le mode de réalisation comportant au moins deux compresseurs, ces différents éjectocompresseurs ne fonctionnent à aucun moment en même temps. Lorsque, suite à une variation importante de la demande énergétique, il s'agit de basculer d'un éjectocompresseur vers un autre, il est nécessaire d'arrêter dans un premier temps le compresseur en activité et d'obturer parfaitement la voie de passage de la vapeur d'eau à travers ce compresseur, d'ouvrir la voie de passage de la vapeur d'eau à travers le second compresseur, puis de mettre en route le deuxième compresseur en l'alimentant avec de la vapeur motrice à une pression appropriée. L'obturation de la voie de passage de la vapeur d'eau à travers les compresseurs peut se faire en aval ou en amont de réjectocompresseur, par exemple par fermeture d'une vanne, ou encore à l'intérieur même du compresseur, par exemple à l'aide d'un bouchon approprié. Lr'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma montrant un premier mode de réalisation d'une installation de dessalement d'eau de mer à effets multiples avec thermocornpression de vapeur (MED-TVC) OÙL deux éjectocompresseurs montés en parallèle prélèvent de la vapeur basse pression à partir d'un seul et même effet de prélèvement, et - la figure 2 est un schéma montrant un deuxième mode de réalisation d'une installation de dessalement MED-TVC où. deux éjectocompresseurs, montés en parallèle, prélèvent de la vapeur basse pression à partir de deux effets de prélèvement différents. L'installation de dessalement d'eau de mer représentée sur la figure 1 comprend une série de cinq effets A, B, C, D, E. Le premier effet A est alimenté par la vapeur de chauffe arrivant par la conduite 1 dans l'échangeur de chaleur 2 du premier effet. L'échangeur de chaleur 2 est refroidi par de l'eau de mer introduite par des tuyères d'arrosage 1 et s'écoulant en film mince sur la face externe de l'échangeur de crialeur. La vapeur de chauffe se condense dans l'échangeur de chaleur 2 et quitte l'effet A sous forme d'eau distillée 4. La chaleur de condensation de la vapeur de chauffe dans l'échangeur de chaleur 2 fournit l'énergie de vaporisation nécessaire pour transformer en vapeur une partie de l'eau de mer s'écoulant en film mince sur la face externe de l'échangeur de chaleur 2. Cette vapeur d'eau passe par la conduite 3 vers l'intérieur de l'échangeur de chaleur 2' de l'effet B suivant semblable à l'effet A à ceci près qu'il est à une pression légèrement plus faible ce qui permet une nouvelle étape de condensation de vapeur et d'évaporation d'eau de mer. Les gaz non condensables tels que O2, N2 et CO2, sont aspirés à partir de chacun des effets A, B, C, D et E par un moyen d'aspiration (non représenté). L'eau de mer concentrée en sels (saumure) passe d'effet en effet grâce à un système de conduites 5 et quitte l'installation à la sortie du dernier effet E. Le dernier effet E comprend un échangeur de chaleur 8 permettant un préchauffage de l'eau de mer introduite dans les différents effets par les tuyères 1 et l'évacuation de ctialeur excédentaire. Le dernier effet E est raccordé via une conduite en T 9 à deux éjectrocompresseurs 6a et 6b fonctionnant à une pression de vapeur motrice respectivement élevée (Pression 1) et faible (Pression 2). Ces deux éjectocompresseuLrs fonctionnent alternativement mais jamais simultanément. Lorsque l'éjectocompresseur haute pression 6>a est actif, la voie de passage de la vapeur à travers le compresseur basse pression 6b doit être obturée. Cette obturation peut se faire à n'importe quel point entre le point de bifurcation de la conduite en T 9 et le point de jonction des conduites 7a et 7b. De façon analogue, la voie de passage de la vapeur à travers le compresseur 6a doit être obturée lorsque le compresseur 6b fonctioxine. La figure 2 montre un dLeuxième mode de réalisation d'une installation MED-TVC selon l'invention qui diffère de celui représenté sur la figure 1 par le fait que les deux éjectocompresseurs prélèvent la. vapeur d'eau basse pression à recycler non pas dans un même effet, mais dans deux effets D et E différents.