Description de l’installation EVAPORATION DOUBLE EFFET

• deux évaporateurs en série à co-courant, le premier fonctionnant sous pression (évaporateur MP pour moyenne pression, ou 1^er effet) et le deuxième sous vide partiel (évaporateur BP pour basse pression, ou 2^ème effet),
• un rebouilleur thermosiphon (évaporateur MP) alimenté en vapeur vive,
• un rebouilleur thermosiphon (évaporateur BP) alimenté par la vapeur de tête de l’évaporateur MP,
• un condenseur à eau (évaporateur BP) avec pompe à vide vers l’atmosphère et recirculation en régulation de pression,
• des bacs d’alimentation, de concentrats, et condensats non représentés sur le synoptique,
• sécurités: arrêt des pompes concentrat et condensât (évaporateur BP) sur niveau bas, soupape de protection de l'évaporateur MP contre les surpressions.
• dim. évaporateur
• détails échangeurs

Outils graphiques d’analyse du procédé

• affichage courbe de solubilité et sursaturation (s en g/100g de solvant en fonction de la température), avec représentation en temps réel des points correspondant à l’alimentation et aux solutions contenues dans les évaporateurs,
• tableaux regroupant les principaux paramètres des évaporateurs (inventaires en inertes, vapeur, eau et sel, pression, température, enthalpies, alimentation et soutirages…)
• tableau donnant l’inventaire et la composition des bacs pour les bilans, affichage de l’économie de l’installation, instantanée et intégrée depuis le démarrage,
• profils de température dans les échangeurs,
• historique des variables procédés.

Rappel : Economie=(Eau totale évaporée)/(vapeur de chauffe 1^er effet)

Dimensionnement et réglages

La plupart des dimensions et paramètres de l’installation sont réglables, pour permettre la simulation d’une installation quelconque :

• dimensions caractéristiques des évaporateurs, des thermosiphons, du condenseur, de la pompe à vide, des vannes…
• dimensionnement de la soupapes de protection : pression de tarage, d’ouverture, de fermeture, débit design,
• pour les pertes thermiques : coefficient d’échange avec le milieu extérieur, température, surfaces,
• conditions de fonctionnement avec notamment la température d’eau de refroidissement, la présence d’inertes dans l’alimentation et le réglage des fuites de l’évaporateur sous vide,
• pour les régulateurs: mode (manuel-automatique) et configuration (constantes proportionnelle, intégrale et dérivée, échelles, sens d’action…)

Modèle numérique

• résolution des équations de bilan (matière et thermique), et des équilibres liquide-vapeur (eau-sel-inertes, évaporation ou ébullition),
• influence des inertes sur la pression des équipements et sur la condensation (rebouilleur 2^ème effet et condenseur),
• gestion des séquences de remplissage de l’installation, de mise en température, démarrage, et mise en régime stationnaire.
• gestion de l’arrêt et de la vidange de l’installation.
• calcul des pertes thermiques, prise en compte de l’inertie thermique due aux différents équipements lors de la mise en chauffe et du refroidissement de l’installation.
• tension de vapeur de l’eau déterminée par l’équation d’Antoine Log₁₀ (P)=A-B/(C+T) avec A=10.196, B=1730.630, et C=233.426, avec P en Pa et T en °C [anciennement P_cond=(T_cond/100)⁴].
• chaleur latente déterminée par Lv_eau=2535-2.9xT_cond, T_cond en °C et Lv en kJ/kg,
• température d’ébullition des solutions fonction de la pression et du titre molaire en sel (loi de Raoult).

Remarques :

• pas de gestion de la cristallisation dans ce modèle. Les solutions sursaturées dans les évaporateurs sont considérées comme homogènes.
• les inventaires initiaux des évaporateurs et la mise en température sont faits au démarrage du modèle pour faciliter la mise en service de l’installation.