BE465848A - - Google Patents

Description

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  BREVET D'   INVENTION   Monsieur Pierre KAPITZA Procédé et installation pour la rectification et la   Distillation   des liquides à bas point d'ébullition. 



   La principale difficulté éprouvée au cours des procédés de distillation ou de rectification'de liquides à bas point d'ébullition, comme par exemple au cours d'une vaporisation du gaz de coke ou d'hydrogène ou d'air passés par la phase liquide, est due à la création de flegmes de la fraction à bas point   @   d'ébullition. C'est ainsi que lors de   l'extraction   de l'oxygène de   l'air,la   complication est due à la création de flegmes de l'azote liquide .Afin de surmonter ces difficultés, on se servait jusqu'à présent de colonnes   doubles  colonne domble pour la distillation d'air liquide de Linde et Claude),   l'une   produisait des flegmes du composant à bas point   d'ébullition   tandis que l'autre était réservée à la distillation en soi.

   Pour effectuer une distillation selon ce procédé, l'air doit être comprimé à 

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 un haut degré). tandis que la construction de l'appareil exige des condenseurs et des vaporiseurs   supplémentaires   ce qui en somme réduit considérablement, le rendement de l'installation de distillation, tout en compliquant et alourdissant l'ensemble de la construction. 



   On a déjà proposé d'obtenir les flegmes par compres- sion du composant à bas point d'ébullition, cette compression étant effectuée au bout chaud de l'installation à des températures normales au moyen d'une série d'échangeurs thermiques. Cependant,, ces appareils n'ont point été appré- ciés en pratique en raison de leur complexité et de leur faible efficacité
La présente invention   a pour   objet une installation de rectification et de distillation remarquable notamment en ce que la liquéfaction du'composant à bas point d'ébullition est assurée directement par un compresseur, installé au bout froid de l'installation. 



   Au dessin annexée donné uniquement à titre d'exemple :
La   fig.l   représente schématiquement une installation pour la liquéfaction du composant à bas point d'ébullition dans le cas d'un mélange binaire . 



   La fig.2 représente une variante du schéma ci-dessus dans   laquelle ,   afin   d'augmenter   le rendement de la colonne de séparation, un deuxième compresseur est installé en parallèle. 



   La fig.3 représente un schéma pour la séparation de mélanges, comprenant trois ou un plus grand nombre de composants,
Dans les trois schémas les dispositifs communs sont désignés par les mornes chiffres de références
Le schéma de la   fig.l,   correspond au mode d'exécution le plus simple et peut être utilisé par exemple dans la distillation de l'air, contenant de l'oxygène et de   l'azote .  Le gaz comprimé, ayant traversé des échangeurs thermiques 2 et 3 passe 

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   par un conduit 4 et entra dans une turbins 5 à détente ou autre machine de reforidissement adiabatique; il la quitte après avoir exécuté un travail ; il est refroidi et partiellement liquéfié,, et entre dans une colonne l par un conduit 6.

   Etant donnée la concentration du composant à bas point d'ébullition dans la partie supérieure de la colonne 1, le gaz est dérivé au moyen d'un tube 7 dans un compresseur 8, oùil est comprimé jusqu'au degré voulu ; il' passe ensuite par un tube 9 dans le vaporiseur 10 situé à la partie inférieure de la colonne, et où est accumulé le composant à point élevé d'ébullition. 



  La pression à la sortie du compresseur 8 est choisie telle.que dnas le vaporisour 10 s'opè re la condensation du composant à bas point d'ébullition, Ce composant se trouvant liquéfié, pans le vaporiseur 10 s'oière la condensation du composant à partie supérieure de la colonne 1, d'ou il s'é coule sous forme de flegmes arrosant les'plateaux . Les fractions séparées. sont reprises à l'aide de tubes respectifs 13 et 14, $traversant les échangeurs thermiques 2 et 3.

   La rendement de la colonne de fractionnement peut être aisément augmenté au moyen de plusieurs compresseurs, disposés en parallèle, conformément aux conditions de création et de vaporisation des flegems à différentes hauteurs, conditions qui s@@t @@ conditions qui sont en rapport avec une augmentation du rendement de fig.1, mais avec addition d'un deuxième compresseur, est représentée sur servant à une création ultérieure de flegmes est pris non seulement en un point élevé de la colonne 1 à l'aide d'un tube 7, mais encore en un point situé au-dessous at d'où il est extrait par un tube 20.

   Tandis que le gaz, conduit par le tube 7 passe dans précité, le gaz qui part par le tube 20 passe dans un deuxième compresseur 16, à la sortie duquel un tube 17 l'amène dans un vaporiseur 18, disposé dans la partie supérieure de colonne 1.   

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   Le liquide résultant de la liquéfaction de ce gaz, est con- duit par un tube, avec soupape 19, à la partie supérieure de la colonne, en un point élevé au-dessus de l'embouchure du tube 20   d'échappement   du gaz. NNatureeellement, un   troisième.   un quatrième etc.. compresseurs peuvent être adjoints suivant le même principe et le régime de la colonne s'approchera d'autant plus d'un régime réversible avec accroissement du rendement, que le nombre de compresseurs sera plus grand. 



   Suivant le même procédé, on peut effectuer une sépara- tion de mélanges, formés de trois composants ou plus, par exemple la séparation de   l'argon  de l'azote et de   l'oxygène,   contenus dans l'air. Le schéma   dtune   telle installation est représenté à la fig.3,où deux Colonnes, pareilles à celles de l'exemple de la   fig.l   sont associées . 



   Suivant le schéma représenté à la fig.3, dans un but de simplification, les colonnes sont supposées à un 
Compresseur   chacune   cependant s'il était désirable d'augmenter le rendement, chaque colonne pourrait comporter plusieurs compresseurs conformément au schéma de la fig.2 . 



   Dans le cas supposé d'un mélange ternaire ayant passé 
Par la machine à détente 5, deux composants à points   d'ébulli   tion élevés sont concentrés dans le vaporieur 10 de la colonne 1; ils sont.ensuite amenés dans la partie centrale d'une colonne 21 au moyen d'un tube 22. A l'aaide d'un compres- seur 16, aquqel le gaz est amené par un tube 20, les flegmes sont   transformés '  1 tandis que le gaz comprimé subit la condensa- tien dans le compresseur ; les flegmes sont ensuite conduits   dans la partie supérieure de la colonne au moyen d'un tube 19, muni d'une soupape .    



   La fraction à point d'ébullition intermédiaire qui dans l'exemple donné est de l'argon,  s'échappe   par un tube 23, entre dans un troisième échangeur thermigque 24, tandis que la fraction à point d'ébullition élevé, par exemple l'oxy- 

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 gêne, s'échappe par un tube 14 en passant par l'éohangeur thermique 2, oomme dans le cas précédent . 



   Il est évident que selon le principe mis en oeuvre dans   7.*exemple   de la fig.3, chaque composant' additionnel dans le mélange nécessite, pour sa séparation, une nouvelle colonne et un échangeur thermique additionnel ; en outre,, chaque colonne peut comporter un ou plusieurs compresseurs.      



   Il est évident que le schéma ci-dessus peut être appliqué avec tous les types connus de colonnes de fractionne- ment, par exemple à plateaux, à remplissage, à rotation, etc.. 



     De   même les échangeurs thermiques 2,3 et 24 des figs. 1, 2 et 3 peuvent être de types quelconques . 



   Il convient d'insister sur l'un des avantages de l'invention due au montage du ou des compresseurs sur l'arbre de la turbine à détente qui   l'entraîne .   L'énergie ,dépensée pour la compression du composant à bas point d'ébullition dans le compresseur 8 ( et/ou/16) ettransormée en chauffage de ce composant est compensée par la génération du froid dans la turbine à détente 5, et, par conséquent toute instabilité du bilan thermique est évitée 
Un autre avantage de l'invention consiste en ce que la quantité de flegmes constitue seulement une partie du flot entier du gaz passant par la turbine   à.détente ;

     en conséquence la pression finale obtenue à la sortie du   compres.   seur peut être plus élevée que la pression du gaz entrant dans la turbine à   dêtente  I1 s'ensuit ,qu'avec un rendement   suffisant   ment élevé du compresseur et de la turbine à détente, lors d'un fractionnement de   l'aire   par exemple, la pression du composant à bas point d'ébullition( l'azote) peut surpasser pendant la condensation dans l'appareil la pression primaire de   l'air entrant dans l'installation, grâce à quoi la formation. 



  @   

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 des flegmes   destinés   à la rectification est   facjlitée.   



   Cet avantage par rapport au système de Linde-Fraenkel est particulier à l'installation proposée . 



   Etant donne que les   'gaz,   possédant une densité accrue aux basses températures, permettent   d'obtenir   un gradient de compression supérieur avec un compresseur à peu d'étages ( turbocompresseur) et dans une turbine à détente, ce qui assure un rendement élevé de ces machines, il est évident que pour les installations selon l'invention cas types de machines sont les plus   rationnels .   



   Une rouvelle augmentation du rendement de l'ensemble de l'installation peut âtre abtenue par l'introduction d'un appareil supplémentaire de charge, par exemple une dynamo
15 comme représenté aux fig.s   le 2   et 3. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Le procédé selon la présente invention consistant à utiliser pour l'obtention des flegmes du composant à bas point d'ébullition un compresseur installé à l'extrémité froide, peut être réalisé dans des formes diverses ; cela est déjà évident par les exemples décrits, desquels il découle en outre, que grâce à ce procédé les installations de fractionne- ment sont considérablement simplifiées, tandis que le procédé de distillation à de basse températures est enrichi de nou- velles possibilités @ REVENDICATIONS 1-Un procédé de rectification et de distillation de liquides à point bas d'ébullition dans lequel pour obtenir les flegmes des fractions à point bas d'ébullition on se sert de compresseurs,ledit procédé étant caractérisé en ce que la liquéfaction du composant.

   à bas point d'ébullition est obtenue à l'aide d'un compresseur placé à l'extrémité froide de l'installation . <Desc/Clms Page number 7>

   2-un procédé suivant 1, caractérisé en ce que les flegmes de la fraction à bas point d'ébullition sont amenés à la partie supérieure de la colonne de rectification après avoir quitté le vaporiseur qui est disposé dans la partie inférieure de la colonne, et dans lequel entre le produit comprimé par le compresseur, 3:un procédé suivant 1, caractérisé en ce que la séparation d'un mélange, de trois ou un plus grand nombre de composants, est effectues au moyen de deux ou un plus grand nombre de colonnes, et pour chaque composant additionnel il est prévu une. colonne avec compresseur .

   4-Une installation de rectification et de distillation pour l'application du procédé suivant l'unè quelconque des revendications précitées, ladite installation étant caractérisée en ce que le ou les compresseurs ou turbo-compresseurs est ou sont installés à l'extrémité froide de l'installation et sont assemblés au moyen d'un lien mécanique ou de tout autre type arec une ou plusieurs turbines ou autres machines à détente.

   5-Une installation suivant 3, caractérisée en ce que la, chaque ou certaines colonnes de rectification possèdent deux ou ,un. plus grand nombre de vaporiseurs, disposés à des niveaux différents un,ou plusieurs compresseurs étant montés sur,l'arbre de la turbine de détente 6-Dhe installation en substance comme décrit et re- présenté au dessin,