L'invention concerne une installation de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples (MED ou Multi Effect Distillation).

II est connu de produire de l'eau douce par évaporation d'eau de mer et condensation de la vapeur produite, les installations actuelles permettant d'obtenir, à partir de quatre tonnes environ d'eau de mer, une tonne d'eau distillée et trois tonnes d'eau de mer faiblement concentrée (saumure).

La technique MED ou de distillation à effets multiples est actuellement la plus utilisée et remplace une précédente technique à distillation flash (MSF ou Multi Stage Flash) qui est moins performante en termes d'investissement et de consommation énergétique. Les installations à évaporateur MED peuvent avoir des capacités élevées, jusqu'à 36 000 m ³ par jour, soit 1500 tonnes d'eau évaporée par heure.

De façon bien connue, la distillation à effets multiples est effectuée dans des enceintes ou « effets » agencés en série et qui comprennent chacun une alimentation en eau de mer que l'on fait ruisseler sur des tubes horizontaux de passage de vapeur reliés par une extrémité à une boîte à vapeur et par leur autre extrémité à une boîte à eau.

Les installations MED consomment une faible quantité d'énergie électrique, essentiellement pour la circulation de l'eau de mer et pour l'extraction de l'eau distillée et de la saumure, et sont associées à des sources de chaleur à basse température, de l'ordre de 70°C, la consommation d'énergie thermique d'une installation dépendant du nombre d'effets.

Une installation MED à six effets peut produire par exemple environ 5,4 tonnes d'eau distillée par tonne de vapeur se condensant dans le premier effet. L'efficacité de cette installation est caractérisée par le rapport quantité d'eau distillée/tonne de vapeur condensée, appelé GOR (Gain Output Ratio). Comme la source de chaleur n'est pas toujours de la vapeur, le GOR est estimé par le rapport chaleur latente de la vapeur (648kWh/t)/chaleur consommée par tonne d'eau distillée en kWh/t. Un GOR de 5,4 correspond ainsi à une consommation spécifique de chaleur de 120 kWh par tonne d'eau distillée.

Le coût de cette consommation de chaleur est prépondérant dans le coût de production d'eau distillée. Pour le réduire, on cherche à augmenter le nombre N d'effets de l'installation, ce nombre étant toutefois limité par la température TC1 de condensation de la vapeur entrant dans le premier effet, par la température TCC de la vapeur se condensant dans le condenseur du dernier effet, et par l'écart moyen EC des températures de condensation de deux effets successifs. TC1 est inférieur à 72°C environ pour limiter l'entartrage, pour conserver une production constante et pour éviter de fréquents lessivages acides qui sont onéreux et dangereux pour la santé des matériaux de l'installation. TCC est le plus souvent supérieur ou égal à 42°C pour des raisons économiques, pour une température d'eau de mer pouvant atteindre 32°C et pour éviter un fonctionnement avec un vide poussé dans le condenseur. EC est en général compris entre 3°C et 6°C. En conséquence, le nombre N d'effets (N = (TC1 -TCC)/EC) est compris entre 5 et 10.

Pour réduire la consommation énergétique d'une installation MED, on peut l'alimenter en chaleur à température élevée (supérieure à 1 10°C) sous forme de vapeur à haute ou moyenne pression, produite par exemple par une chaudière ou une turbine à vapeur dans une installation de production d'électricité. Cette technique, décrite dans les documents FR 2869307 et FR 2867771 , consiste à utiliser un injecteur ou thermo- compresseur pour recycler une partie de la vapeur produite dans un effet à basse température (et donc à basse pression) en la comprimant pour l'injecter comme vapeur de chauffage dans le premier effet. Elle n'est toutefois pas très performante lorsque la pression de vapeur est inférieure à 5 bars, c'est-à-dire lorsque la température de la source de chaleur est inférieure à 150°C environ. On ne peut donc utiliser cette technique quand la source de chaleur dont on dispose est par exemple : - de l'eau chaude provenant de capteurs solaires, à une température de 80°C à 100°C environ,

- de la vapeur à une pression inférieure à 1 bar,

- de la chaleur de récupération ou en co-génération (par exemple chaleur de refroidissement de moteurs électrogènes) qui est le plus souvent inférieure à 100°C.

La présente invention a essentiellement pour objet une installation de distillation à effets multiples, fonctionnant avec une source de chaleur à une température supérieure à 75°C et par exemple comprise entre 75°C et 150°C environ.

Elle propose une installation de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples (MED), chaque effet comprenant un faisceau de tubes de condensation dont les entrées sont alimentées par une boîte à vapeur et les sorties sont reliées à une boîte à eau, ces tubes s'étendant dans une enceinte équipée d'une alimentation en eau de mer pour le ruissellement d'eau de mer sur les tubes et d'une sortie de vapeur débouchant dans une boîte à vapeu r de l 'effet su ivant ou dans u n condenseur dans le cas du dernier effet, caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de chauffage d'eau de mer ou d'une saumure d'alimentation de la boîte à vapeur du premier effet, cet échangeur comprenant un circuit primaire relié à une source externe de chaleur ayant une température supérieure à 75°C, et un circuit secondaire de passage de l'eau de mer ou de la saumure relié en sortie à la boîte à vapeur du premier effet et y injectant de l'eau de mer ou de la saumure à une température supérieure à 70°C et à une pression supérieure à la pression d'équilibre liquide-vapeur dans la boîte à vapeur pour produire par détente de la vapeur qui passe dans les tubes du premier effet et se condense pour être récupérée dans la boîte à eau du premier effet, celle-ci comportant un conduit d'extraction d'eau distillée.

Dans l'installation selon l'invention, l'eau de mer ou la saumure est chauffée et évaporée à des températures supérieures à 70°C sans précipitation de sels incrustants, grâce au fait que l'évaporation de cette eau s'effectue par détente dans la boîte à vapeur du premier effet, en dehors de l'échangeur de chauffage.

L'alimentation du premier effet par de la vapeur à une température d'au moins 70°C se traduit par une augmentation notable de la production d'eau distillée, pour une consommation énergétique donnée.

Avantageusement, l'eau de mer ou la saumure circule à vitesse relativement élevée, typiquement d'au moins 1 ,5m/s dans le circuit secondaire de l'échangeur de chauffage, ce qui limite ou évite les précipitations de sels incrustants dans cet échangeur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit secondaire de l'échangeur de chauffage est alimenté par un mélange d'eau de mer et de saumure extraite de la boîte à vapeur du premier effet, l'eau de mer étant fournie par un circuit qui alimente les enceintes des différents effets et étant préchauffée dans des condenseurs qui sont alimentés en vapeur par des conduits de sortie des boîtes à vapeur des différents effets.

Le débit massique d'eau de mer mélangée à la saumure avant passage dans l'échangeur de chauffage est supérieur à deux fois environ le débit massique de vapeur produit par détente dans la boîte à vapeur du premier effet, et est par exemple compris entre deux et quatre fois ce débit de vapeur de détente. Cela permet de maintenir constante la concentration moyenne en sels du circuit de saumure et d'éviter les précipitations de sels.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la boîte à vapeur du premier effet est reliée à l'enceinte du premier effet par un conduit de saumure, permettant d'extraire la saumure de la boîte à vapeur et de l'injecter dans l'enceinte, le débit massique de saumure dans ce conduit étant égal à la différence entre le débit massique précité d'eau de mer et le débit massique de vapeur produit par détente.

Cela permet de maintenir constant le volume de la saumure qui circule dans l'installation. Lorsque la source de chaleur fournit de la chaleur à une température supérieure à 80°C, l'invention prévoit d'associer des étages de récupération de chaleur à l'échangeur de chauffage, pour produire de l'eau distillée supplémentaire sans consommer davantage de chaleur, en augmentant ainsi la capacité de production de l'installation et en diminuant la consommation spécifique d'énergie thermique.

Pour cela, l'installation selon l'invention comprend des étages de récupération de chaleur montés en série entre le premier conduit d'extraction de saumure et le circuit secondaire de l'échangeur de chauffage, chacun de ces étages comprenant un condenseur et un espace de détente, les condenseurs étant reliés au premier conduit d'extraction de saumure et alimentant le circuit secondaire de l'échangeur de chauffage, les espaces de détente étant alimentés par la sortie du circuit secondaire de cet échangeur et étant reliés en sortie à un conduit d'injection dans la boîte à vapeur du premier effet, de l'eau distillée étant produite dans les condenseurs et ajoutée à celle produite dans le premier effet.

Le circuit primaire de l'échangeur de chauffage de cette installation peut être alimenté par la source de chaleur à une température comprise par exemple entre 85°C et 150°C.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement un effet d'une installation connue de dessalement d'eau de mer ;

- la figure 2 représente schématiquement une installation connue à six effets successifs ;

- la figure 3 est une vue partielle représentant un échangeur de chauffage et les deux premiers effets d'une installation selon l'invention ; - la figure 4 est une vue partielle représentant un échangeur de chauffage et des étages de récupération de chaleur pour l'alimentation du premier effet d'une installation selon l'invention ;

- les figures 5 et 6 représentent des détails de réalisation de la boîte à vapeur du premier effet des installations des figures 3 et 4 ;

- la figure 7 est un graphique illustrant les performances d'une installation selon l'invention.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 représentant les moyens essentiels d'une installation de dessalement d'eau de mer par distillation à effets multiples.

L'installation de la figure 2 comprend six enceintes ou « effets » 10 agencés en série, contenant chacun un faisceau de tubes horizontaux 12 de condensation de vapeur qui s'étendent entre une boîte à vapeur 14 et une boîte à eau 16, chaque enceinte 10 contenant de plus des moyens 18 de distribution d'eau de mer sur les tubes 12, l'eau de mer étant amenée aux moyens de distribution 18 par un circuit 20 qui comprend des réchauffeurs 22 traversés par l'eau de mer et alimentés par de la vapeur sortant d'une enceinte 10, chaque réchauffeur 22 comportant un conduit d'entrée de vapeur 24 relié à une sortie vapeur de l'enceinte 10 correspondante. Dans l'exemple de la figure 2, l'installation comporte un réchauffeur par effet, sauf dans le dernier effet où l'eau de mer est réchauffée par un condenseur 28.

La boîte à vapeur 14 de la première enceinte 10 comprend un conduit 26 d'amenée de vapeur. La partie supérieure de la première enceinte 10 comprend une sortie de vapeur qui alimente d'une part le conduit 24 d'un réchauffeur 22 et d'autre part l'entrée 26 de la boîte à vapeur 14 de la deuxième enceinte 10. De même, une sortie de vapeur de la deuxième enceinte 10 alimente le conduit 24 d'un réchauffeur 22 et l'entrée 26 de la boîte à vapeur 14 de la troisième enceinte 10, et ainsi de suite, la sortie de vapeur de la sixième enceinte 10 alimentant une entrée d'un condenseur 28 traversé par l'eau de mer entrant dans le circuit 20 d'alimentation des enceintes, le condenseur 28 comprenant un conduit 30 de sortie d'eau distillée.

La boîte à eau 16 de la première enceinte comprend en partie inférieure un conduit 31 de sortie de condensais assurant leur retour aux moyens de production de la vapeur arrivant dans la boîte à vapeur 14.

La première enceinte 10 comprend, sous les tubes 12, un conduit 34 de sortie de saumure, relié à la deuxième enceinte 10 sous les tubes 12.

La boîte à eau 16 de la deuxième enceinte 10 comprend en partie inférieure un conduit 36 de sortie d'eau distillée, qui est raccordé à la partie inférieure de la boîte à vapeur 14 de la troisième enceinte 10. Un conduit 38 d'extraction et de circulation de saumure relie la partie inférieure de la deuxième enceinte 10 à la partie inférieure de la troisième enceinte 10, sous les tubes 12. Les connexions des troisième, quatrième, cinquième et sixième enceintes 10, de leurs boîtes à vapeur et de leurs boîtes à eau sont identiques à celles déjà décrites pour les deuxième et troisième enceintes, comme on peut le voir en figure 2.

La sixième enceinte 10 comprend en partie inférieure un conduit 40 de sortie et d'extraction de saumure, équipé d'une pompe 42, et sa boîte à eau 16 comprend en partie inférieure un conduit 44 de sortie d'eau distillée, raccordé au conduit 30 de sortie du condenseur 28, une pompe d'extraction 46 étant montée dans la partie commune aval de ces deux conduits.

En général, et comme on l'a représenté plus en détail en figure 1 , le faisceau de tubes 12 d'une enceinte 10 comprend deux parcours de vapeur avec deux boîtes à eau 16 et 48 respectivement, la seconde boîte à eau 48 se trouvant dans la boîte à vapeur 14 à la sortie d'un petit nombre de tubes 12 qui sont alimentés en vapeur à leur extrémité opposée dans la boîte à eau 16. La seconde boîte à eau 48 comprend en partie supérieure un conduit 50 de sortie d'incondensables, et en partie inférieure un tube en U 52 de rejet d'eau distillée dans la boîte à vapeur 14. L'eau est ensuite ramenée dans la boîte à eau 16 de l'enceinte 10, soit par les tubes 12 les plus bas de cette enceinte, soit par un tube en U 54 extérieur à l'enceinte 10, pour éviter de noyer les tubes les plus bas de l'enceinte. Cette d ispos ition perm et d e récu pérer l es i ncond ensa bles à l a fi n de l a condensation de la vapeur.

L'installation représentée aux figures 1 et 2 fonctionne de la façon suivante :

De la vapeur est introduite en 26 dans la boîte à vapeur 14 et dans les tubes 12 de la première enceinte 10, à une pression absolue de 0,31 bar et se condense à l'intérieur des tubes 12 à la température TC1 d'environ 70°C.

L'eau de mer fournie par le circuit 20 et préchauffée dans les réchauffeurs 22 ruisselle sur les tubes 12 de la première enceinte 10 et est vaporisée à l'extérieur de ces tubes à une température d'environ 67°C sous une pression absolue d'environ 0,27 bar. La vapeur produite dans la première enceinte 10 est dirigée en 24, 26 vers le dernier réchauffeur 22 du circuit 20 et vers l'entrée de la boîte à vapeur 14 de la deuxième enceinte 10.

La saumure est extraite de la partie inférieure de la première enceinte 10 par le conduit 34 pour être injectée en partie inférieure de la deuxième enceinte 10.

Dans la deuxième enceinte 10, le chauffage est assuré par la vapeur provenant de l'enceinte 10 du premier effet, à une pression absolue de 0,26 bar, ce qui correspond à une température de condensation proche de 66°C. La vapeur qui s'est condensée dans les tubes 12 du deuxième effet est collectée dans la boîte à eau 16 de ce deuxième effet et est injectée dans la boîte à vapeur 14 du troisième effet par la conduit 36.

L'eau de mer qui a été amenée dans la deuxième enceinte 10 par le circuit 20 et qui a ruisselé sur les tubes 12, s'évapore à une température de 63°C environ, sous une pression absolue d'environ 0,22 bar. La vapeur produite dans la deuxième enceinte 10 alimente l'avant dernier réchauffeur 22 du circuit 20 et la boîte à vapeur 14 du troisième effet 10, la saumure étant extraite de la deuxième enceinte par le conduit 38 et injectée dans la troisième enceinte 10.

Le même processus est répété dans les troisième, quatrième, cinquième et sixième enceintes 10, les températures de condensation de la vapeur produite par évaporation de l'eau de mer diminuant d'environ 4°C d'une enceinte à la suivante. Cette diminution correspond à l'écart EC mentionné ci-dessus.

Le nombre d'effets de l'installation est limité par la température de l'eau de mer, qui est la source froide du système. Dans le dernier effet 10, la vapeur produite est condensée dans le condenseur 28 qui se trouve à l'entrée du circuit 20 d'alimentation en eau de mer. Si cette eau de mer est à une température de 30°C, elle est échauffée de 30 à 42°C par passage dans le condenseur 28 tandis que la vapeur sortant de la dernière enceinte 10 est condensée à une températu re TCC d 'environ 46°C sous u ne pression absolue de 0,1 bar.

L'eau de mer qui a été réchauffée dans le condenseur 28 est injectée dans les sixième, cinquième, quatrième, troisième, deuxième et premier effets, où elle ruisselle sur les tubes 12 pour être partiellement évaporée. Le circuit 20 peut comprendre en aval du condenseur 28 un conduit 56 de rejet d'eau de mer, en fonction de la température de l'eau de mer à l'entrée.

L'eau distillée qui provient de la condensation de la vapeur produite par évaporation de l'eau de mer dans une enceinte 10 est injectée dans l'enceinte 10 suivante grâce à la différence de pression existant entre les enceintes. L'eau distillée produite dans la dernière enceinte 10 est mélangée avec l'eau sortant d u condenseur 28 pour être extraite par pompage.

La circulation et l'extraction de la saumure s'effectuent de façon similaire dans les différentes enceintes. La saumure produite dans une enceinte est injectée dans l'enceinte suivante sous l'action de la différence de pression dans les enceintes, et elle est extraite de la dernière enceinte

10 au moyen du conduit 40 et de la pompe 42.

Comme l'installation fonctionne sous vide, des gaz incondensables se retrouvent à l'intérieur des différents effets, ces gaz provenant du dégazage de l'eau de mer et des entrées d'air dans les enceintes, qui sont dues à l'impossibilité pratique de réaliser une étanchéité parfaite. Ces incondensables sont collectés dans les boîtes à eau 48 (figure 1 ) et dans le condenseur 28 et recomprimés à la pression atmosphérique pour être rejetés à l'atmosphère.

Comme indiqué plus haut, on a cherché à réduire la consommation énergétique d'une telle installation lorsque la chaleur disponible est à une température élevée, supérieure à 1 10°C, sous forme de vapeur à moyenne ou haute pression. On utilise dans ce cas des éjecteurs, appelés également thermo-compresseurs, pour recycler une partie de la vapeur produite dans un effet à basse température et à basse pression, en la comprimant pour l'injecter comme vapeur de chauffage dans le premier effet de l'installation.

11 faut noter toutefois qu'à cause de la trop faible pression de la vapeur, le thermocompresseur ne permet pas une réduction significative de la consommation énergétique lorsque la température de la source de chaleur est inférieure à 150°C et qu'il ne fonctionne pas lorsque celle-ci est inférieure à 100°C. Dans ce dernier cas, il n'existe aucun moyen connu pour réduire la consommation énergétique.

La présente invention permet notamment de répondre à ces besoins. Pour cela, comme représenté en figure 3, une source de chaleur S est raccordée au circuit primaire 60 d'un échangeur de chauffage 62 associé à la boîte à vapeur 14 de la première enceinte 10 d'une installation de dessalement d'eau de mer telle que celle représentée en figure 2, l'échangeur 62 comportant un circuit secondaire formé d'un ensemble de tubes 64 de circulation d'un mélange d'eau de mer et de saumure, la saumure étant extraite de la boîte à vapeur 14 de la première enceinte 10 au moyen d'une pompe 66 et d'un conduit 68 débouchant en partie inférieure de la boîte à vapeur 14. L'eau de mer est fournie par le circuit 20 d'alimentation des enceintes 10 et est mélangée à la saumure extraite par le conduit 68. Le mélange eau de mer-saumure circule dans le circuit secondaire 64 de l'échangeur de chauffage 62 pour être réinjecté par un conduit 70 dans la boîte à vapeur 14 de la première enceinte 10. Ce mélange eau de mer-saumure se refroidit par détente dans la boîte à vapeur 14 en produisant de la vapeur à une pression voisine de la pression d'équilibre liquide-vapeur dans la boîte à vapeur 14. Cette vapeur circule ensuite dans les tubes 12 de la première enceinte et se condense dans ces tubes, en fournissant de la chaleur permettant une vaporisation partielle de l'eau de mer injectée dans l'enceinte 10. Un conduit 32 relie la boîte à eau 16 à la boîte à vapeur 14 du deuxième effet pour l'extraction de l'eau distillée produite par condensation de la vapeur. Un conduit 88 relie la boîte à vapeur 14 et l'enceinte 10 du premier effet pour la circulation de la saumure.

Une cloison 72 peut être installée dans la boîte à eau 14 de la première enceinte pour la partager en deux compartiments, dont l'un est un compartiment de production de vapeur par détente et dont l'autre alimente en vapeur les tubes 12 de la première enceinte 10, la cloison 72 formant ainsi une séparation entre la saumure et la vapeur. On peut également prévoir un déflecteur 74 à la sortie du conduit 70 dans la boîte 14 pour éviter la projection de saumure pendant la détente, et un séparateur de gouttelettes 76, par exemple en métal tissé, entre les deux compartiments de la boîte à vapeur 14.

Dans une variante de réalisation, l'eau de mer qui est fournie par le circuit 20 pour être mélangée à la saumure dans le conduit 68, passe dans un réchauffeur supplémentaire 78 alimenté en vapeur depuis la partie supérieure de la boîte à vapeur 14 de la première enceinte 10. Ce réchauffeur 78 est suivi d'un ou plusieurs condenseurs 80 alimentés par de la vapeur fournie par un ou plusieurs éjecteurs 82 permettant d'extraire les incondensables 84 provenant du condenseur 28 du dernier effet 10 et des boîtes à vapeur 48, les éjecteurs 82 permettant de recomprimer ces incondensables pour les rejeter ensuite à l'atmosphère, en utilisant de la vapeur haute pression 86 en entrée des éjecteurs.

L'eau de mer est ainsi réchauffée successivement dans le réchauffeur 78 et dans les condenseurs 80 avant d'être mélangée à la saumure extraite de la boîte à vapeu r 1 4 du prem ier effet 10 dans le conduit 68.

Le fonctionnement global de l'installation représentée partiellement en figure 3 est le suivant :

Un mélange d'eau de mer et de saumure est injecté dans la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 par le conduit 70 à une température T2 qui est supérieure à 70°C environ, la pression absolue dans la boîte à vapeur 14 étant de 0,3 bar environ. Le mélange d'eau de mer et de saumure se refroidit par détente dans la boîte à vapeur 14 à une température T1 d'environ 70°C en produisant de la vapeur à une pression voisine de la pression de l'équilibre liquide-vapeur, soit 0,3 bar environ . Cette vapeur passe dans les tubes 12 du premier effet 10 et se condense en cédant de la chaleur à l'eau de mer qui ruisselle sur les tubes 12 et en provoquant l'évaporation partielle de cette eau de mer.

La température de condensation de la vapeur TC1 est légèrement inférieure à la température de la saumure en raison de la salinité et des pertes de charge de la vapeur. Le débit de vapeur de détente est compris entre 0,5 et 5% du débit de saumure.

La cloison 72 agencée dans la boîte à vapeur 14 assure la séparation entre la vapeur qui passe dans les tubes 12 et la saumure, qui est extraite de la boîte à vapeur 14 par un conduit 88 pour être introduite dans l'enceinte 10 du premier effet, sous les tubes 12.

Un débit de saumure est également extrait de la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 par pompage dans le conduit 68, pour être mélangé à l'eau de mer fournie par un conduit 90 depuis la sortie des condenseurs 80 montés en bout du circuit 20, le mélange eau de mer-saumure passant ensuite dans les tubes 64 de l'échangeur 62 alimenté par la source de chaleur S à une température moyenne supérieure à 75°C, la source de chaleur S fournissant par exemple de la vapeur à une pression absolue supérieure à 0,38 bar. La vitesse de circulation du mélange eau de mer- saumure dans le circuit secondaire 64 de l'échangeur 62 est de préférence supérieure à 1 ,5 m/s pour éviter une incrustation de sels dans le circuit secondaire 64.

Le conduit 70 d'injection du mélange eau de mer-saumure dans la boîte à vapeur peut être équipé d'un moyen de maintien d'une pression suffisante dans ce mélange, pour éviter sa vaporisation en amont de la boîte à vapeur 14.

Le débit massique d'eau de mer qui est ajouté à la saumure extraite par le conduit 68, est compris entre deux et quatre fois environ le débit de vapeur de détente dans la boîte à vapeur 14, pour maintenir sensiblement constante la concentration moyenne en sels du circuit de saumure et éviter les risques de précipitation ou de cristallisation. Le débit de saumure extrait de la boîte à vapeur 14 par le conduit 88 est déterminé pour maintenir constant le volume de la saumure qui circule dans l'installation, le débit de saumure dans le conduit 88 étant égal à la différence entre le débit d'eau de mer amenée par le conduit 90 et le débit de vapeur de détente, soit une à trois fois environ le débit de vapeur de détente.

L'eau distillée provenant de la vapeur de détente qui s'est condensée à l'intérieur des tubes 12 du premier effet 10, est injectée par le conduit 32 dans le deuxième effet 10 pour être mélangée à l'eau distillée produite dans cet effet.

Pour le reste, l'installation selon l'invention fonctionne comme déjà indiqué en référence à la figure 2.

La condensation d'eau distillée supplémentaire dans le premier effet 10 de l'installation de la figure 3 permet d'augmenter la production, par exemple de plus de 15 % dans le cas d'une installation MED à six effets. Cette augmentation de production d'eau distillée est faite sans augmenter la consommation thermique et permet donc de réduire la consommation spécifique de chaleur dans les mêmes proportions.

La totalité de la chaleur transmise au niveau de l'échangeur 62 est transférée au premier effet 10 de l'installation et la chute de température de la saumure dans ce premier effet, principalement par détente, est égale à l'augmentation de température de la saumure dans l'échangeur 62.

L'invention est applicable à une installation MED existante sans difficulté, du fait que la détente de la saumure a lieu dans la boîte à vapeur 14 du premier effet et ne nécessite aucune modification du réseau de tubes 12 du premier effet.

La température de la chaleur fournie par la source S est de façon générale comprise entre 75°C et 150°C environ. Lorsque cette température est supérieure à 80°C environ, on peut associer à l'échangeur de chauffage 62 des étages de récupération de chaleur tels que ceux prévus dans les installations de dessalement d'eau de mer à détente flash, cette caractéristique de l'invention étant représentée schématiquement en figure 4.

Dans cette figure, les étages 100 de récupération de chaleur sont au nombre de cinq et désignés par les références 101 , 102, 103, 104 et 105.

Ils produisent de l'eau distillée sans consommer d'énergie thermique supplémentaire, ce qui permet d'augmenter la capacité de l'installation et de diminuer la consommation spécifique d'énergie thermique.

Chaque étage de récupération de chaleur comprend un condenseur 1 10 traversé par le mélange eau de mer-saumure fourni par le conduit 68 et la pompe 66, les condenseurs 1 10 des étages de récupération 100 étant reliés en série. Chaque étage 100 comprend également un espace de détente 1 12 situé sous le condenseur 1 10, dans la même enceinte que celui-ci.

La sortie du condenseur 1 10 du dernier étage 105 de récupération de chaleur est reliée à l'entrée du circuit secondaire de l'échangeur de chauffage 62 associé à la source de chaleur S, la sortie du circuit secondaire de cet échangeur étant reliée à l'entrée de l'espace de détente 1 12 du dernier étage de récupération 105, les espaces de détente 1 12 des différents étages étant reliés en série par des moyens 1 14 de passage de saumure à leur extrémité inférieure.

Le fonctionnement de cette variante de réalisation est le suivant : Le mélange d'eau de mer et de la saumure extraite de la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 de l'installation est introduit dans le condenseur 1 10 de l'étage de récupération 101 le plus froid et passe successivement d a n s l es co n d e n se u rs 1 1 0 d es a u tres étag es d e récupération en se réchauffant d'une température T1 égale par exemple à 70°C à une température T3 égale par exemple à 90°C en sortie du condenseu r d u cinq u ième étage 1 05 de récu pération , l es pressions absolues de vapeur variant de 0,42 bar à 0,78 bar environ. Le mélange d'eau de mer et de saumure est ensuite chauffé dans l'échangeur 62 à une température de 98°C environ, lorsque la température de la source de chaleur S est aux environs de 100°C. Le mélange chaud d'eau de mer et de saumure sortant de l'échangeur 62 est refroidi par détente dans les espaces 1 12 des étages 100 de récupération de chaleur, en produisant de la vapeur qui se condense dans les condenseurs 1 10 de ces étages. Le mélange d'eau de mer et de saumure sortant de l'espace de détente 1 12 de l'étage de récupération 101 est introduit en 1 16 dans la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 de l'installation, pour y produire de la vapeur de détente.

L'eau distillée qui est produite dans chaque condenseur 1 10 est collectée par des tubes en U et injectée en 1 18 dans la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 de l'installation.

Dans cette variante de réalisation, la totalité de la chaleur transmise au mélange eau de mer-saumure dans l'échangeur 62 est transférée au premier effet 10 de l'installation et la chute de température de la saumure dans le premier effet, principalement par détente, est égale à l'augmentation de température de la saumure dans l 'échangeur de chauffage 62.

Le nombre d'étages 100 de récupération de chaleur est supérieur au rapport entre l'écart de température de la saumure dans ces étages de récupération et l'écart de température dû à la détente dans la boîte à vapeur 14.

On a représenté schématiquement en figure 5 l'aménagement d'une boîte à vapeur 14 du premier effet 10 d'une installation selon l'invention, cet aménagement comprenant, par rapport à une installation connue de la technique antérieure :

- une augmentation des dimensions de la boîte à vapeur, pour disposer d'un volume et d'une surface suffisants pour la détente de la saumure,

- l'installation d'une paroi 72 dans la boîte à vapeur, pour séparer la saumure de la vapeur et éviter l'injection de saumure dans les tubes 12 du premier effet,

- l'installation d'un déflecteur 74 au sommet du tube T d'injection de la saumure et d'un dispositif 76 de séparation des gouttelettes de saumure et de la vapeur de détente,

- le montage du tube T d'amenée de la saumure de sorte que son extrémité supérieure se trouve à une hauteur H au dessus de l'échangeur de chauffage 62, permettant de maintenir la pression de la saumure à l'intérieur de l'échangeur 62 à une valeur supérieure à la pression d'équilibre liquide-vapeur, pour éviter la vaporisation dans l'échangeur 62, - en variante, l'installation dans le conduit 70 en sortie de l'échangeur de chauffage 62 d'une restriction de surface de passage pour créer une perte de charge dans le conduit 70 et éviter ainsi la vaporisation,

- l'utilisation d'un injecteur 120 pour mélanger l'eau de mer fournie par le circuit 20 à la saumure extraite de la boîte à vapeur 14 par le conduit 68 et la pompe 66, - le montage sur le conduit 90 d'un dispositif 122 de réglage de débit pour que le débit d'eau de mer injecté dans la saumure soit proportionnel à la chaleur transmise dans l'échangeur de chauffage 62 et au moins deux fois supérieur au débit de vapeur de détente dans la boîte 14,

- l'extraction de saumure concentrée par le tube en U 88 reliant la boîte à vapeur 14 à l'enceinte 10 du premier effet, pour assurer un niveau de saumure constant dans la boucle de recirculation,

- le chauffage du mélange eau de mer et saumure extraite dans l'échangeur 62 avec une vitesse de circulation d'au moins 1 ,5m/s dans les tubes 64 du circuit secondaire de l'échangeur,

- en variante, l'utilisation d'un échangeur 78 ayant les caractéristiques de l'échangeur de chauffage 62 pour préchauffer l'eau de la mer entrant dans l'enceinte 10 du premier effet.

Lorsque l'installation comporte des étages de récupération de chaleur 100 comme décrit en référence à la figure 4, l'injection de saumure dans la boîte à vapeur 14 du premier effet 10 est faite par des tubes en U 1 16 ayant une hauteur suffisante pour éviter le passage de vapeur entre le dernier évaporateur 1 12 et la boîte à vapeur 14. En variante, on peut installer une restriction de passage de la saumure pour diminuer cette hauteur et à la limite permettre un écoulement horizontal de la saumure. L'injection d'eau distillée provenant des condenseurs 1 10 dans la boîte à vapeur 14 du côté des tubes 12 est faite par un tube 1 18 dont la hauteur est suffisante pour éviter un passage de vapeur entre le condenseur 1 10 et la boîte à vapeur 14.

On a illustré les avantages de l'invention en figure 7, qui est un graphique représentant les valeurs du GOR, c'est-à-dire de la quantité d'eau distillée produite par tonne de vapeur, en prenant comme base de calcul une valeur de 648 kWh pour la chaleur délivrée par une tonne de vapeur, en fonction de la surface totale des échangeurs d'une installation, cette surface étant exprimée en m ² pour une production horaire d'une tonne d'eau distillée. Une première courbe « standard » donne les valeurs du GOR en fonction de la surface d'échange pour des installations MED comprenant respectivement, cinq, six, sept et huit effets.

La courbe « type 1 » donne les valeurs du GOR en fonction de la surface d'échange dans le cas d'une installation selon l'invention du type représenté aux figures 3 et 5, quand la source de chaleur S fournit de la vapeur à une pression absolue de 0,6 bar ou de l'eau chaude à une température de 90°C à l'entrée de l'échangeur de chauffage et de 80°C en sortie de cet échangeur.

Les courbes « type 2 » et « type 3 » donnent les valeurs du GOR en fonction de la surface d'échange totale pour une installation selon l'invention du type représenté aux figures 4 et 6 et comprenant :

- trois étages de récupération de chaleur pour la courbe « type 2 », avec une source de chaleur fournissant de la vapeur à une pression absolue de 1 bar ou de l'eau chaude à une température de 105°C à l'entrée de l'échangeur de chauffage et de 95°C en sortie,

- six étages de récupération de chaleur pour la courbe « type 3 » quand la source de chaleur fournit de la vapeur à une pression absolue de 1 ,7 bar ou de l'eau surchauffée à une température de 120°C à l'entrée de l'échangeur de chauffage et de 1 10°C en sortie.

Les quatre points figurant sur les courbes type 1 , type 2 et type 3 donnent les valeurs du GOR quand l'installation comprend cinq effets, six effets, sept effets ou huit effets respectivement, comme dans le cas de la courbe standard.

On a indiqué ci-dessous les caractéristiques d'une installation produisant 24 000m ³ par jour d'eau potable à partir d'eau de mer à 35°C, quand l'installation comprend six effets et huit effets respectivement.

Nombre Nombre Surface GOR Chaleur/tonne d'effets d'étages échangeurs eau KWh/t

100 (m ² )

Standard 6 - 74 000 5,3 122 Type 1 6 0 70 000 6,2 105

Type 2 6 3 68 000 7,4 87

Type 3 6 6 63 000 8,7 74

Standard 8 102 000 6,9 94

Type 1 8 0 94 000 7,7 84

Type 2 8 3 88 000 8,9 73

Type 3 8 6 80 000 10 64

Lorsqu'une installation selon l'invention comprend six effets, la réduction de la consommation d'énergie thermique peut atteindre 40% environ, avec une diminution de la surface d'échange de 15%.

Lorsqu'une installation selon l'invention comprend huit effets, la réduction de la consommation d'énergie thermique peut atteindre 31 %, et la surface d'échange peut diminuer de 20%.

L'invention garantit la pureté de l'eau distillée produite car celle-ci n'a aucun contact avec la vapeur de la source de chaleur et ne risque donc pas d'être polluée par les additifs chimiques généralement présents dans une telle vapeur.

On notera également que l'invention permet d'éviter l'utilisation d'un générateur de vapeur lorsque la chaleur est fournie par un circuit d'eau chaude. Comme le faisceau de tubes du premier effet de l'installation ne supporterait pas la pression élevée du circuit d'eau chaude, on utilise dans la technique antérieure un générateur pour produire de la vapeur basse pression à partir de l'eau chaude. L'échangeur de chauffage 62 utilisé dans l'installation selon l'invention est un échangeur tubulaire eau/eau standard et non un générateur de vapeur.

De plus, l'installation selon l'invention peut fonctionner dans une large gamme de températures et de puissances de la source de chaleur, qui peuvent être souvent très variables, par exemple en fonction de l'ensoleillement dans le cas d'un chauffage à énergie solaire ou de la demande d'électricité dans le cas de vapeur sortant d'une turbine. Les pressions et les températures de l'installation selon l'invention sont adaptables à ces variations et l'installation peut produire en permanence de l'eau distillée en fonction de la chaleur disponible, avec la meilleure efficacité.