Experimental characterization and dynamic modelling of multi-effect distillation desalination plants

Étude du comportement et modélisation d’une installation de dessalement d’eau de mer par distillation soumise à des régimes transitoires

Laura Guimard (1)

1 LAGEPP - Laboratoire d'automatique, de génie des procédés et de génie pharmaceutique

Demand for water will continue to increase over the next decades, leading to more stress on limited resources and ecosystems. However, ¾ of the Earth is water and 97% of it is seawater. Therefore, it is highly interesting to desalinate seawater. It is within this framework that this work was carried out. The goal of this PhD was to model desalination plants, based on the Multiple-Effect Distillation (MED) process, when they are operated under dynamic conditions. The MED plants are mature desalination processes with high energetic performances and are very flexible to load variations. For this study, a coupling between a MED plant and a renewable energy source, therefore transient, was assumed. To study the potential and the feasibility of such an association, a dynamic model representative of the MED plants was developed. With this, it is now possible to study the evolution of all the variables that have a consequence on the plant’s performances as well as to identify which variables are the most critical to the dynamic operation of the MED plant. This model was then combined with a concentrated solar power plant to conclude about the potential of this coupling. To assure an optimal operation of the MED plant under dynamic conditions, a regulation strategy was developed and implemented

L’eau est une ressource qui va manquer dans les prochaines années, pourtant l’eau couvre ¾ de la planète et environ 97% de l’eau sur Terre est de l’eau salée. Du fait de sa nette abondance, dessaler l’eau de mer, ou les eaux saumâtres, est une solution présentant un immense attrait. C’est dans ce contexte global que s’inscrivent ces travaux. Le but de cette thèse est de modéliser des installations de dessalement d’eau de mer, basées sur la distillation multiple-effets (MED), soumises à des régimes transitoires. Ce procédé permet d’assurer à la fois une grande flexibilité aux variations de charge et des performances énergétiques élevées. Dans le cadre de cette étude, un couplage d’une usine MED avec une source d’énergie renouvelable, donc intermittente, est envisagé. Pour étudier le potentiel et la faisabilité d’un tel couplage, un modèle dynamique représentatif des installations MED est présenté. Ce modèle permet le suivi et l’étude de toutes les variables agissant sur les performances globales de l’installation ainsi que l’identification des variables critiques pouvant nuire au fonctionnement de ces installations en régime transitoire. Ce modèle a ensuite été couplé à un modèle d’une centrale solaire à concentration afin de conclure sur le potentiel d’une telle association. Pour pouvoir assurer un fonctionnement optimal de l’installation MED en régime transitoire, une stratégie de régulation est présentée et intégrée

Mots clés: Desalination; Multiple-Effect distillation; Dynamic modelling

Mots clés: Dessalement; Distillation Multiple-Effet; Modélisation dynamique

Domaines: Génie des procédés

Laura Guimard. Étude du comportement et modélisation d’une installation de dessalement d’eau de mer par distillation soumise à des régimes transitoires. Génie des procédés. Université de Lyon, 2019. Français. ⟨NNT : 2019LYSE1025⟩. ⟨tel-02091474⟩