BE517924A

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Publication number: BE517924A
Authority: BE
Priority date: 1952-03-05
Also published as: FR1072169A

Description

PROCEDE POUR L'EXTENSION DES POSSIBILITES D'UTILISATION DES TURBINES A EXPANSION

DANS LES INSTALLATIONS DE FRACTIONNEMENT D'AIR.

On sait que l'utilisation des turbines., qui fournissent le froid nécessaire pour le processus de fractionnement est limitée par le fait qu' un certain volume minimum est nécessaire pour l'exploitation rationnelle d'une turbine. Un procédé qui permettrait d'utiliser les turbines même pour les rendements réduits des appareils de fractionnement d'air, serait des plus avantageux dans le domaine de la technique du froid, étant donné que le rendement des turbines est très élevé.

Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la totalité de l'air à fractionner est pré-fractionnée dans la colenne à pression d'un double rectificateur et que l'oxygène impur produit et qui est soutiré à l'état liquide du fond de la colonne à pression, est d'abord détendu à une pression moyenne suffisamment élevée,,, pour que l'oxygène impur puisse être vaporisé par la chaleur de l'azote gazeux. condensé à la tête de la colonne à pression. Cette vapeur ainsi produite est ensuite partiellement chauffée,. comme d'habitude. par échange avec un gaz plus chaud et détendue en produisant de l'énergie. par exemple par une turbine, dans la colonne supérieure de l'appareil de fractionnement d'air.

Il est, par exemple, possible de vaporiser l'oxygène impur de la co-

atm. par échange de température avec l'azote se condensant dans la colonne à pression. Pour la transmission de chaleur de l'azote se condensant dans la colonne à pression, à l'oxygène se vaporisant. on dispose

La différence avec le procédé habituel est caractérisée en ce que dans la colonne supérieure pas ou seulement un peu d'oxygène impur est détendu à l'état liquide et que par conséquent la rectification dans la partie inférieure de la colonne se déroule un peu moins favorablement.

Par contres le ruissellement avec de l'azote liquide dans la partie supé-

une rectification un peu moins favorable dans la partie inférieure de la colonne il existe donc des conditions de rectification plus favorables

dans la partie supérieure de la colonne. Gomme le montre le calcul, le

même effet de séparation est conservé que dans les procédés utilisés jusqu' après, malgré ces modifications assez importantes des conditions de rectification.

Par contre, le procédé suivant l'invention travaille plus économiquement que le procédé antérieur. Comme le montre le calcul., le rendement frigorifique de l'expansion de 2,7 à 1,3 aime en supposant un ren-

forme d'oxygène impur soient détendus par la turbine.

Le procédé utilisé jusqu'à présent, dans lequel une partie d'air beaucoup moins importante de 23.6 % de la quantité d'air totale est

trouve', lors de l'expansion de l'oxygène impur, plutôt à la limite inférieure, parce que, lors d'une chute de pression, qui est moins importante dans le présent cas que lors du procédé usuel, on peut compter sur un rendement de turbine plus favorable. La raison justifiant ce résultat mathématique plus favorable sans diminution du degré de séparatien réside dans le fait que, contrairement à l'injection d'air, la quantité totale

la colonne supérieure, est plus importante, que celle qui peut être produite par l'air injecté suivant le procédé usuel. Il n'est pas toujours nécessaire ou possible de vaporiser toute la quantité d'oxygène impur et de la détendre en produisant de l'énergie, mais il suffit éventuellement, lorsque la partie la plus importante est ainsi traitée, que la partie moins importante soit introduite directement à l'état liquide dans la colonne supérieure, en évitant le vaporisateur et la turbine.

Une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, est représentée au dessin annexé.

ainsi préfractionné en oxygène impur et en azote pur. Ce dernier est condensé à la tête de la colonne par échange de température, partiellement avec de l'oxygène pur se vaporisant et partiellement avec de l'oxygène impur. L'oxygène impur se vaporisant, accumulé au fond de la colonne à pression, est soutiré en 8 et détendu par la soupape 7 jusqu'à la pression

de vaporisation. il est ensuite vaporisé complètement dans le vaporisa-

gaz plus chaud 16, puis détendu dans la turbine 10 jusqu'à la pression

de la colonne 2, en produisant de l'énergie, et introduit en 11 dans

cette colonne. Le réchauffage de l'oxygène impur à détendre avec production d'énergie, peut par exemple, s'effectuer avec une partie de l'air, qui a été soutirée d'un endroit plus chaud de l'échangeur de température
(régénérateur).

Une autre possibilité de réchauffage de l'oxygène devant être détendu, consiste en ce que celui-ci est partiellement chauffé dans les tubes installés dans la partie plus froide du régérénateur non représenté, par échange avec de l'air à fractionner. et est conduit ensuite vers la turbine

condenseur à contre-courant 6, est détendu par la soupape 13 jusqu'à la pression de la colonne supérieure et envoyé en 14 comme azote de lavage. L'oxygène produit est, comme d'habitude soutiré en 15.

Les produits de fractionnements sont réchauffés jusqu'à la température ambiante dans des échangeurs de température non représentés par échange avec de l'air à fractionner.

Evidemment., le procédé suivant l'invention peut être réalisé non seulement avec des' turbines. mais avec tout type de machines d'expansion appropriés à cet effet.

REVENDICATIONS.

1) Procédé pour l'extension des possibilités d'utilisation

de turbines d'expansion dans les installations de fractionnement d'air. caractérisé en ce que la quantité d'air totale à traiter est préfractionnée dans la colonne à pression d'un double rectificateur. l'oxygène liquide impur est ensuite détendu jusqu'à une pression moyenne et vaporisé sous cette pression par échange de température avec l'azote condensé de la colonne à pression, il est partiellement chauffé par un courant de gaz plus chaud et détendu., en produisant de 1.'énergie, dans la colonne supérieure du double rectificateur, l'azote liquide produit étant utilisé comme liquide de lavage.

Claims

2) Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que <EMI ID=10.1>

3) Procédé suivant revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une petite partie de l'oxygène impur est détendu à l'état liquide à peu près au milieu de la colonne supérieure en évitant le vaporisateur et la turbine d'expansion.

4) Dispositif pour la réalisation du procédé suivant revendications 1 à 4,. caractérisé par l'installation représentée à la figure.