Procédés de distillation

Procédés de distillation


1. Présentation   -   2. Distillation thermique   -  3. Distillation par compression de vapeur


1. Présentation

Le procédé de distillation est utilisé depuis très longtemps pour dessaler de l'eau de mer selon un principe simple: l'eau salée est chauffée jusqu'à sa température d'ébullition. Il y a d'un côté production de vapeur d'eau (l'eau douce) qu'il faut ensuite condenser et d'un autre côté une eau fortement concentrée en sels (la saumure).

Dessalement par distillation suivant le procédé de Saint-Basile au milieu du IVe siècle après J.-C. (Maurel A., 2006)

 

On peut diviser ce procédé en plusieurs catégories suivant la nature de l'énergie employée:

  • la distillation avec apport artificiel d'énergie thermique: la distillation thermique
  • celle avec compression de vapeur
  • la distillation avec apport naturel d'énergie rayonnante: la distillation solaire

Les deux premières catégories sont des procédés conventionnels tandis que la distillation solaire est un procédé non conventionnel qui est présenté dans une autre partie.

 

2. Distillation thermique

Cette catégorie de distillation permet de dessaler de grandes quantités d'eau. Elle comprend la distillation à multiples effets et la distillation multiflash.

 

  • distillation à multiples effets

Distillation à multiples effets (Maurel A., 2006)

La distillation à multiples effets est la mise en série de plusieurs évaporateurs simple effet. Afin d'améliorer la consommation d'énergie thermique nécessaire pour l'évaporation de l'eau, la chaleur de condensation de la vapeur produite dans le premier évaporateur est utilisée dans le deuxième évaporateur qui fonctionne à température et pression plus faibles et ainsi de suite.

Deux types d'évaporateurs à multiples effets sont industrialisés: les évaporateurs à longs tubes verticaux et les évaporateurs à tubes horizontaux arrosés. Actuellement, ce dernier procédé revient en force sur le marché car son coût d'investissement est de 10 à 20% plus faible que pour la distillation multiflash présentée dans le prochain point. De plus, sa consommation énergétique est également plus faible.

Ce procédé atteint généralement des capacités de l'ordre de 10 000 m3/jour avec un coût correspondant de 0,64 euros/m3. La capacité maximale en service est localisée en Arabie Saoudite à Al Hidd II avec 272 520 m3/j (d'après Tata-Ducru F, 2009).

 

  • distillation multiflash

Distillation Flash (Vaillant J.R., 1970)

Ce procédé permet de diminuer les effets d'entartrage causés par la distillation à multiples effets par exemple. Voici le principe: l'eau s'échauffe dans les différents condenseurs de chaque étage (du ne au 1er) avant d'être introduite dans un réchauffeur qui permet d'augmenter encore la température. L'eau chaude est conduite vers le bas du premier évaporateur où la pression est inférieure à la pression de saturation:

⇒ vaporisation instantanée par détente appelée Flash

La vapeur produite se condense au contact du condenseur de l'étage concerné et le condensat (eau douce) est recueilli au sein de chaque étage. La température décroît depuis l'étage 1 jusqu'à n et par conséquent la pression, ceci permettant l'écoulement de l'eau entre les divers étages sans la nécessité d'utiliser des pompes.

Ce procédé a une capacité typique de 25 000 m3/jour à 0,88 euros/m3, la capacité maximale en service de 880 000 m3/jour étant observée en Arabie Saoudite à Shoaiba 3 (d'après Tata-Ducru F, 2009).

 

3. Distillation par compression de vapeur

Distillation avec compression de vapeur (Vaillant J.R., 1970)

L'eau à traiter est vaporisée dans une enceinte isolée thermiquement et la vapeur produite est aspirée par un compresseur qui permet d'augmenter sa température jusqu'à la température de saturation. De là, la vapeur passe dans un faisceau tubulaire placé en bas de l'enceinte et se condense, provoquant l'évaporation de l'eau grâce à la chaleur de condensation.

Un échangeur de chaleur à tubes concentriques permet de préchauffer l'eau salée à traiter et de refroidir la saumure et l'eau douce.

Ce procédé permet de traiter typiquement 3 000 m3/jour à 0,56 euros/m3, la capacité maximale en service étant de 80 000 m3/jour en Libye à Azzawiya (d'après Tata-Ducru F, 2009).

 

⇒ Pour un débit à traiter de 19 200 m3/jour (24*800 m3/h), la distillation multiples effets ou multiflash paraît envisageable dans notre cas mais on obtiendra d'un côté de l'eau douce et de l'autre une saumure encore plus chargée. La distillation par compression de vapeur est en revanche utilisée pour des débits plus faibles.

 

  Retour                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Haut de page