Installation séparatrice de gaz,
<EMI ID=1.1>
besoins en froid, est munie d'au moins une machine frigorifique à
gaz froiu, alors qu'elle comporte en outre un échangeur de chaleur^
dans lequel au soins une partie au: mélange gazeux à rectifier peut
être amenée en contact thermique avec des produits qui quittent l'installation à l'état gazeux.
Dans les installations connues du genre mentionné,
les composants quittent l'installation à l'état gazeux ou liquide.
Ces installations présentent un inconvénient : elles ne permettent
pas de prélever d'une manière simple l'un des composants ou les <EMI ID=2.1>
permettent pas de prélever les composants dans les deux états dans une proportion quelconque.
L'installation conforme à l'invention obvie à cet inconvénient} elle est caractérisée par le fait que le montage de 1'.installation est tel qu'au moins l'un des produits peut être
<EMI ID=3.1>
ou que dans les deux états.
Ce résultat peut être obtenu d'une manière très
simple conformément à l'invention en munissant l'installation de deux échangeurs ue chaleur montés en série de façon qu'au moins une partie au mélange gazeux a rectifier vienne en contact thermique, dans le premier échangeur de chaleur, avec au moins une partie des produits qui quittent l'installation à l'état gazeux, et dans le second échangeur de chaleur, qui forme un réfrigérant-vaporisateur, en contact thermique avec le condensât d'un ou plusieurs des prouuits qui peuvent être prélevas à l'état liquide de l'installation.
Par cet agencement de l'installation, on obtient
que les produits gazeux sortant de l'installation soient chauffés dans le premier échangeur de chaleur jusqu'à la température ambiante normale par le mélange gazeux pénétrant qui est ainsi refroidi, après quoi le mélange gazeux entrant est encore refroidi en venant en contact thermique avec le liquide froid de l'un des produits
qui quittent l'installation a l'état liquide. Au cours de ce refroidissement, les impuretés que contient éventuellement le mélange gazeux entrant, telles que la vapeur d'eau et l'acide carbonique, se déponent dans l'échangeur de chaleur et dans le, réfrigérant-vaporisateur sous forme de glace ou de neige. Par réfrigérant-vaporisateur, il y a lieu d'entendre ici un réservoir contenant un proauit liquide pouvant être amené en contact thermi.., que avec un gaz ou un mélange gazeux plus chaua qui lèche ce <EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
dans chaque échangeur de chaleur l'un des produits qui quitte l'installation à l'état gazeux est mis en contact thermique avec une partie du gaz entrant.
Une autre l'orbe de réalisation de l'installation
conforme a .l'invention présente la particularité que l'installation
<EMI ID=8.1>
l'un ces produits dans le second échangeur de chaleur, réalisa sous
<EMI ID=9.1>
Les échangeurs de chaleur peuvent être réalisés sous forme de récupérateurs, mais; il est également possible d'uti-nser des régénérateurs qui .doivent alors évidemment être
<EMI ID=10.1>
le réfrigérant-vaporisateur, est débarrassa par refroidissement ces impuretés éventuelles qu'il comporte, par exemple l'eau et l'acide carbonique,
<EMI ID=11.1>
stallation conforme à l'invention, dans laquelle les produits quittent la colonne a l'état gazeux, alors que la colonne, pour couvrir ses besoins en froid, est munie d'une source de froid telle qu'une machine frigorifique à gaz froid, présentent la particula- <EMI ID=12.1>
porisateur est raccordée une machine frigorifique à gaz froid qui peut liquéfier .Le produit gazeux, et que le condensât retourne
<EMI ID=13.1>
sation de prélèvement de liquide munie d'un robinet ou obturateur réglable.
Cette installation offre l'avantage qu'au moins l'un
des proauits peut être prélevé entièrement à l'état liquide, entièrement a L'état gazeux et au besoin en partie à l'état liquide et en partie à l'état gazeux, dans toute proportion voulue, sans
<EMI ID=14.1>
Une forme de réalisation avantageuse de l'installation conforme a l'invention, dans laquelle la canalisation, par laquelle
<EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
et une canalisation qui débouche dans le réfrigérant-vaporisateur, est caractérisée en ce que la canalisation par laquelle le produit
<EMI ID=17.1>
à point d'ébullition le plus élevé quitte la colonne se sépare en une canalisation qui aebouche dans l'échangeur de chaleur et en une canalisation qui débouche dans une enceinte dont au moins -Lune des parois est, ou côte opposé a cette enceinte, en contact avec le
<EMI ID=18.1>
dée une canalisation d'évacuation de liquide munie d'un robinet.
Dans cette forme de réalisation, il est donc possible
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
elles cèdent leur froid au gaz entrant.
Lorsque le mélange gazeux. entrant à rectifier est nais en contact thermique, dans le réfrigérant-vaporisateur, avec
<EMI ID=21.1>
risque que le mélange gazeux entrant acquiert une température trop basse, ce qui entraînerait un début de condensation. Afin d'éviter ce fait, l'installation conforme à l'invention présente la particularité que les éléments échangeurs de chaleur dans lesquels la partie au mélange gazeux qui ne traverse par l'échangeur de chaleur est refroidie, est mise en.contact thermique avec le
<EMI ID=22.1>
Dans une autre forme de réalisation de l'installation conforme à l'invention, la condensation du Mélange gazeux à rectifier est évitée par le fait que les éléments échangeurs de chaleur pour la partie au mélangeur gazeux à rectifier qui ne traver se pas l'échangeur ce chaleur sont formés par un ou plusieurs canaux
<EMI ID=23.1>
alors que les canaux de refroidissement communiquent avec cette enceinte par leur côté "sortie" de cette enceinte* On obtient ainsi que les canaux que traverse le mélange gazeux à rectifier baignent
<EMI ID=24.1>
gazeux a rectifier. Il va de soi qu'à la température correspondante, il ne peut se produire de condensation du mélange gazeux dans les canaux ce refroidissement.
Bien que, pour couvrir les besoins en froid de la
<EMI ID=25.1>
machine frigorifique à gaz froid ou une machine frigorifique à compression, suivant une forme de. réalisation avantageuse de l'invention, cette source de froid peut être constituée par une canalisation de communication entre la colonne et l'une dos enceintes, dans lesquelles s'accumule pendant le fonctionnement du <EMI ID=26.1>
l'installation conforme à l'invention est caractérisée en ce
que le 'dispositif de réglage, qui distribue le courant au Mélange
<EMI ID=27.1> tissant le courant de mélange gazeux sur une canalisation qui débouche dans le réfrigérant-vaporisateur et cela d'une manière telle que, lorsque la température croit dans l'échangeur de
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
courants ae fluide aans la colonne restant inchangés.
Une forme de réalisation favorable de l'installation conforme a l'invention présente la particularité que dans la canalisation par laquelle au moins une partie au mélange gazeux à rectifier peut circuler vers le réfrigérant-vaporisateur, est
<EMI ID=30.1>
comporte l'installation est moins chargée, tandis que le prélèvement de chaleur peut s'effectuer à une température plus élevée, ce qui, comme on le sait, peut s'effectuer avec un meilleur
<EMI ID=31.1>
éventuellement le gaz, se déposera sous forme de glace, de sorte que dans le réfrigérant-vaporisateur, seul l'acide carbonique
<EMI ID=32.1> vaporisateur se remplira donc moins vite de neige d'acide. carbonique.
<EMI ID=33.1>
conformément a l'invention, on y a prévu un dispositif de réglage qui adapte la production ae la machine frigorifique à gaz froid aux besoins en froid ae l'installation, ou inversement.
Une forme de réalisation avantageuse de l'installation conforme a l'invention est caractérisée en ce que le dispositif de réglage contient un indicateur de niveau de liquide qui règle la
<EMI ID=34.1>
telle que le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur reste constant, Dans cette installation, le prélèvement de gaz
<EMI ID=35.1>
niveau de liquide faisant en sorte que la production de la machine frigorifique soit adaptée à la quantité variable de liquide prélevé, le tout ae façon que le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur reste le même.
Une autre l'orme de réalisation de l'installation conforme a l'invention présente la particularité que le dispositif
<EMI ID=36.1>
se raccordant au réfrigérant-vaporisateur, ce régulateur assurant chaque fois l'évacuation d'une quantité de liquide telle que le niveau du liquide dans le réfrigérant-vaporisateur reste constant. La production ae la machine frigorifique peut donc être réglée, alors que le régulateur d'évacuation.de liquide fait en sorte que, par exemple, un robinet dans la canalisation d'évacuation de liquide soit ajusté de façon que, le niveau de liquide dans le
<EMI ID=37.1>
de réalisation ue l'invention, le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur est maintenu constant par le fait que le réfrigérant-vaporisateur est muni u'une canalisation d'évacuation de liquide faisant office de trop-plein.
Une autre forme de réalisation avantageuse de l'installa-tion conforme à l'invention. présente la particularité qu'entre
le réfrigérant-vaporisateur et la colonne eat prévue une canalisation qui se raccorde comme trop-plein au réfrigérant-vaporisateur, alors que la production de la machine frigorifique a. gaz froid
ou la section de passage de la canalisation d'évacuation de liquide est régime de façon que la pression et le niveau de liquide dans la colonne restent constants.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être révisée, les particularités qui ressortent tant au texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Les fige, le 2 et 3 représentent schématiquement quelques formes de réalisation d'une installation rectificatrice, dans lesquelles l'un des produits peut être prélevé de l'installation a l'état liquide et/ou à l'état gazeux.
La fig, 4 montre une forme de réalisation d'une instal-
<EMI ID=38.1>
pour couvrir les besoins en froid.
<EMI ID=39.1>
formes de réalisation d'installations rectificatrices, dans lesquelles les deux proauits peuvent êtres prélevés à l'état gazeux et/ou à l'état liquide.
Les fige., 9 et 10 représentent schématiquement quelques formes de réalisation du réglage pour maintenir constant le niveau de liquide aans le. réfrigérant-vaporisateur.
Dans la mesure au possible, les organes correspondants portent sur les dessins les mêmes chiffres de référence,
<EMI ID=40.1>
d'une machine frigorifique à gaz froid 2 pour couvrir ses besoins en froid, par exemple J.es pertes par isolement et les partes dans les échangeurs de chaleur, A l'installation, on amène, par l'intermédiaire d'une canalisation 3 munie d'un obturateur réglable 4, un mélange gazeux tel que de l'air. L'air qui est amené à l'installation par l'intermédiaire de la canalisation 3 traverse l'échangeur <EMI ID=41.1>
et en azote ou en mélanges de ces gaz. : L'azote quitte la colonne par la canalisation 7, qui, a l'endroit 8, se sépare en ceux
<EMI ID=42.1>
Le réfrigérant-vaporisateur il, qui est représenté schématiquement sur le dessin, peut être réalisé par exemple de la manière décrite
<EMI ID=43.1>
culer vers l'enceinte de condensation, tandis que dans cette encein-
<EMI ID=44.1>
teur il* Au côté inférieur au réfrigérant-vaporisateur il est raccordée une canalisation d'évacuation de liquide 14 munie d'un
<EMI ID=45.1>
16 qui débouche dans l'echangeur de chaleur 5 et cet oxygène
est également amené en contact thermique avec l'air pénétrant dans l'installation, après quoi l'oxygène quitte l'installation par la canalisation 17. Bien que la fig.l ne représente qu'un seul échangeur de chaieur 5 pour l'air affluant et les deux produits
<EMI ID=46.1>
quitte la colonne a un échangeur de chaleur séparé. Dans ce cas, il y a lieu de raccoruer à la canalisation 3 une dérivation
qui conduit une partie de l'air affluant qui, en ce qui concerne
<EMI ID=47.1>
<EMI ID=48.1>
<EMI ID=49.1>
<EMI ID=50.1> affluant peuvent être amenés en contact thermique dans l'échan- gour ue chaleur séparé.
<EMI ID=51.1>
18 qui peut être régie de façon qu'une partie de l'air affluant soit
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
sateur; les canaux peuvent en outre se prolonger dans une canalisation 21 qui débouche en 22 aans la canalisation 6,
Lorsque, par l'intermédiaire de l'obturateur 15, une
<EMI ID=54.1>
tion,, le dispositif fonctionne de la manière suivante. L'air
<EMI ID=55.1>
Une partie qui, en ce qui concerne son intensité de courant de capacité thermique, correspond à l'intensité de courant de capacité thermique de l'oxygène qui traverse la canalisation 16 et l'oxygène gazeux qui quitte l'installation par la canalisation 9, se dirige, par la canalisation 6, à travers l'échangeur de chaleur
<EMI ID=56.1>
le réfrigérant-vaporisateur il et de là, par 1'intermédiaire de la canalisation 21, vers l'endroit 22 ou le gaz sortant de la canalisation 21 et celui sortant de la canalisation 6 se rassemblent et
<EMI ID=57.1>
qui circule par l'intermédiaire de la canalisation 19 dans le réfrigérant-vaporisateur est prérefroidi par l'azote liquide,
ce qui provoque la congélation d'impuretés telles que l'acide carbonique et l'eau que peut contenir l'air. Le courant d'azote qui quitte la colonne par l'intermédiaire de la canalisation 7 est maintenu constant par un obturateur 23 qui est réglé selon la pression exercée sur la brlae de mesure" Suivant la production
<EMI ID=58.1>
l'azote gazeux quittant la colonne est liquéfiée, cet azote liquide <EMI ID=59.1>
vaporisateur où il est utilisa pour refroidir des serpentins de refroidissement 20, alors qu'en même temps, une partie de ce liquide est évacuée de l'installation par l'intermédiaire de la canalisation
14. L'oxygène, qui quitte la colonne à l'état gazeux, par l'intermédiaire de la canalisation 16, est maintenu constant par l'obturateur réglable 24 qui est réglé par la différence de pression mesu-
<EMI ID=60.1>
Lors d'une variation de la quantité de liquide prélevée, il y a lieu de modifier aussi les .quantités d'azote qui traversent respectivement les canalisations 9:et 10. Cela s'effectue de la manière suivante. Au réfrigérant-vaporisateur il est raccordé un oapteur ae niveau de liquide 25 qui, à son tour, réagit sur un système électrique non représenté sur le dessin qui lorsque le niveau au liquide baisse, provoque un accroissement de la production de la machine frigorifique à gaz froid, tandis qu'inversement, quand
<EMI ID=61.1>
rifique à gaz froid diminue. De plus, on a inséré dans l'échangeur
<EMI ID=62.1>
distributeur admet une plus grande quantité d'air dans la canalisation 19, de sorte que moins d'air est guidé vers l'échangeur de chaleur 5, tenais qu'à température baissante, le réglage s'effectue de manière inverse, Lorsque, par suite du prélèvement d'une p.�us
<EMI ID=63.1>
le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur baisse, la production de la machine frigorifique à gaz froid sera augmentée jusqu'à ce que le niveau de liquide requis soit à niveau atteint. Toutefois, de ce fait, une plus grande quantité d'azote traverse
la canalisation 10 et une plus petite quantité traverse la canalisa- tion 9. L'échangeur de chaleur 5 est ainsi déséquilibré, la temp6ra- ture va augmenter. Cet accroissement de température est mesuré à l'aide de l'élément thermosensible 26 qui, à son tour, influence la position ae l'organe distributeur 16, .de sorte qu'une plus petite quantité a'air chaud traverse l'échangeur de chaleur 5 et, de ce fait, la température requise s'établit dans L'échangeur de chaleur,
Bien qu'il soit possible de refroidir dans le réfrigérantvaporisateur il toute la quantité d'air traversant la canalisation
19, on peut avantageusement insérer dans la canalisation 19 une machine frigorifique à compression ou à adsorption séparée. Une telle installation est représentée schéma tiqueront en pointillés sur la fig.l et porte le chiffre de référence 27.
Une telle installation présente les avantages suivants t a) la charge de la machine frigorifique à gaz froid raccordée au réfrigérant-vaporisateur il est réduite, de sorte que l'on peut se contenter d'une plus petite machine; b) le prérefroidissement s'effectue à température plus élevée, ce qui peut s'effectuer avec un meilleur rendement, de sorte que la consommation d'énergie par quantité de chaleur prélevée est plus petite; c) une machine frigorifique à compression ou à adsorption demande, pour une même quantité de chaleur à prélever, moins de frais d'investissement;
<EMI ID=64.1>
<EMI ID=65.1>
dans le réfrigérant-vaporisateur il, il suffit de congeler encore l'acide carbonique, ce qui se traduit par un plus long temps de fonctionne.nent de l'installation entre deux périodes de chauffage.
Sur la fig.ll, l'échangeur de chaleur 5 et le réfrigérantvaporisateur il sont simples. Cela implique que lorsque, par suite du dépôt à .l'état solide de vapeur d'eau et d'acide carbonique, les canaux dans l'échangeur de chaleur et dans le réfrigérantvaporisateur se bouchent, l'installation doit être arrêtée et ensuite 'chauffée, les produits déposés devenant ensuite à nouveau volatils lorsque l'installation est remise en service. Afin d'éviter la mise hors service de l'installation pendant le temps
<EMI ID=66.1> <EMI ID=67.1>
le tout de façon que, lorsque l'un des échangeurs de chaleur est bouché, on peut commuter sur l'autre, ce qui permet de nettoyer l'échangeur de chaleur mis hors service*
Il va ae soi que, pour Les échangeurs de chaleur,
on peut utiliser tant des récupérateurs que des régénérateurs de chaleur*
Un grand avantage de l'installation conforme à l'invention est qu'il suffit de moyens assez simples pour approprier une colonne séparatrice de gaz au prélèvement tant du produit gazeux que du produit liquide, Il n'est pas nécessaire de modifier a cet effet les circuits de fluide dans la colonne,
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
Cela entraine cependant le risque,qu'une partie de l'air amené se condense dans le réfrigérant-vaporisateur. Afin d'éliminer ce risque, le réfrigérant-vaporisateur il peut être réalisé de la
<EMI ID=70.1>
19 ne se raccorde pas au réfrigérant-vaporisateur lui-même, mais
à une enceinte 28 dont au moins t'une des parois 29 est en contact thermique avec l'azote liquide dans le réfrigérant-vaporisateur
11, La canalisation 19 se continue par les serpentins de refroidissement 20 et par la canalisation y raccordée 21. La cana.. lisation 21 communique librement, par l'intermédiaire d'un canal
30, aveu l'enceinte 28, de sorte que, de ce fait, de l'air peut
<EMI ID=71.1>
de refroidisse.tient 2U sont donc entourés dans ce cas de liquide
<EMI ID=72.1>
que la condensation de l'air dans les serpentins 20 est exclue, four
<EMI ID=73.1> illustré sur la rigole
<EMI ID=74.1>
qui, aans ses grands traits, est identique à l'installation représentée sur .la rigole La différence entre les deux installation
<EMI ID=75.1>
par une machine frigorifique séparée 2, dans l'installation
<EMI ID=76.1>
<EMI ID=77.1>
alors qu'entre le réfrigérant-vaporisateur et la colonne existe
<EMI ID=78.1>
liquéfié peut être amené à la colonne. Dans la canalisation 31 est prévu un rooinet 32 qui permet de régler la quantité d'azote liquide amenée à la colonne, four le reste, le réglage de l'installation est identique à celui représenté sur les figures précédentes,
<EMI ID=79.1>
la colonne. Cela offre l'avantage que lorsqu'on peut monter le réfrigérant-vaporisateur et la machine frigorifique à gaz froid en en endroit situe plus bas, cet air peut être évacué par suite du fait que l'air .liquide, contrairement à 1'azote liquide, peut être évacué au bas de la colonne.
Les figs. 5, 6 et 7 représentent des installations rectificatrices dans lesquelles les ceux produits peuvent être prélevés
<EMI ID=80.1>
états. Uans ses grands traits, l'agencement de ces installations
<EMI ID=81.1>
<EMI ID=82.1>
lisation 16 se sépare ici à l'endroit 33 en deux canalisations
<EMI ID=83.1>
chaleur 5, tandis que la canalisation 35 se raccorde a une enceinte
36 aont au moins une paroi fait contact avec l'azote liquide qui se trouve dans le réfrigérant-vaporisateur 11, de sorte que l'oxygène affluant par la canalisation 35 peut se condenser
sur la paroi 37. L'enceinte 36 est: en outre munie d'une canalisation d'évacuation de liquide 38.
Sur la fig, 5, la canalisation 19 que traverse la partie ae l'air qui n'est pas guidée à travers l'échangeur de chaleur
<EMI ID=84.1>
dans l'enceinte 36 et qui, pendant le fonctionnement, baignent
<EMI ID=85.1>
l'air amené par la canalisation 19: n'est poursuivi que jusqu'au
<EMI ID=86.1>
se produit pas de début de condensation dans les canaux de
<EMI ID=87.1>
froid 2 est encore présente pour couvrir les besoins en froid de
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
par la machine frigorifique à gaz'froid raccordée au réfrigérant** vaporisateur il et, pour couvrir les besoins en froid de la colonne
<EMI ID=90.1>
élevé, parce que l'azote liquide qui est amené à la colonne par la canalisation 31 doit être fourni à la partie supérieure de la colonne.
<EMI ID=91.1>
les enceintes de condensation qui l'entourent 36, pour l'oxygèn et 28 pour l'air, peuvent être montés à niveau plus bas. Cela est
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
à la partie inférieure de la colonne.
Dans les Installations représentées sur les figs.5, 6 et 7, l'azote et/ou l'oxygène peuvent être prélevés à l'état liquide
<EMI ID=95.1>
composants qui sont prélevées à l'état liquide peuvent être modi" fiées au besoin par réglage des obturateurs existant dans les canaux d'évacuation, Le réglage de ces installations est Identique à celui utilisé dans l'installation représentée sur la fig.l, c'est-à-uire que la production de la machine frigorifique à gaz froid et la position de l'organe distributeur 18 sont réglées
<EMI ID=96.1>
vement la température mesurée .dans l'échangeur de chaleur 5.
Une autre possibilité de Maintenir constant le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur il est représentée sur les <EMI ID=97.1> rifique à gaz froid 13 est réglée à la main, après quoi on règle le prélèvement de liquide de manière telle que le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur reste constant, Ce résultat est obtenu dans le dispositif représenté sur la fig.8 en raccordant au réfrigérant-vaporisateur 11 une canalisation de prélèvement de liquide 37 qui fait office d'évacuation à trop-plein. Une seconde posai-
<EMI ID=98.1>
teur est monté un capteur de niveau de liquide 25 qui réagit, par l'intermédiaire d'un système électrique, sur un obturateur réglable
38 inséré dans la canalisation d'évacuation de liquide 14.
Une autre possibilité de réglage est représentée sur la
<EMI ID=99.1>
de l'azote liquide au réfrigérant-vaporisateur 11 vers la colonne 1, est réalisée sous forme d'une canalisation, ouverte à la hauteur du niveau de liquide désiré dans le réfrigérant-vaporisateur, qui est raccordée a la paroi au réfrigérant-vaporisateur. De ce fait, le niveau de liquide dans le réfrigérant-vaporisateur est maintenu constant. A l'aide de l'obturateur 15, on peut régler la quantité de liquide prélevée, après quoi un, élément sensible à la pression inséré dans la colonne 1 ou un indicateur de niveau de liquide réagissant sur le niveau de liquide dans la colonne 1, règle, par '
Gas separator installation,
<EMI ID = 1.1>
cooling needs, is equipped with at least one refrigeration machine
cold gas, while it further comprises a heat exchanger ^
in which to care a part of the: gas mixture to be rectified can
be brought into thermal contact with products which leave the installation in the gaseous state.
In known installations of the type mentioned,
the components leave the installation in gaseous or liquid state.
These installations have a drawback: they do not allow
no simple sampling of one of the components or the <EMI ID = 2.1>
not allow components to be taken from both states in any proportion.
The installation according to the invention obviates this drawback} it is characterized by the fact that the assembly of the installation is such that at least one of the products can be
<EMI ID = 3.1>
or that in both states.
This result can be achieved in a very
simple in accordance with the invention by providing the installation with two heat exchangers mounted in series so that at least a part of the gas mixture to be rectified comes into thermal contact, in the first heat exchanger, with at least part of the products which leave the installation in the gaseous state, and in the second heat exchanger, which forms a refrigerant-vaporizer, in thermal contact with the condensate of one or more of the products which can be taken in the liquid state of installation.
By this arrangement of the installation, we obtain
that the gaseous products leaving the installation are heated in the first heat exchanger to normal room temperature by the penetrating gas mixture which is thus cooled, after which the entering gas mixture is further cooled by coming into thermal contact with the cold liquid of one of the products
which leave the installation in a liquid state. During this cooling, any impurities which the incoming gas mixture contains, such as water vapor and carbonic acid, are deponent in the heat exchanger and in the refrigerant-vaporizer in the form of ice or snow. By refrigerant-vaporizer, it is appropriate to understand here a tank containing a liquid product which can be brought into thermal contact .., that with a gas or a more heated gas mixture which licks this <EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
<EMI ID = 7.1>
in each heat exchanger one of the products which leaves the installation in the gaseous state is placed in thermal contact with part of the entering gas.
Another orb of realization of the installation
according to the invention has the particularity that the installation
<EMI ID = 8.1>
one of these products in the second heat exchanger, produced under
<EMI ID = 9.1>
The heat exchangers can be made in the form of recuperators, but; it is also possible to use regenerators which. must then obviously be
<EMI ID = 10.1>
the refrigerant-vaporizer, is freed by cooling any impurities it contains, for example water and carbonic acid,
<EMI ID = 11.1>
stallation according to the invention, in which the products leave the column in the gaseous state, while the column, to cover its cooling needs, is provided with a cold source such as a cold gas refrigeration machine, present the particular- <EMI ID = 12.1>
A refrigeration machine is connected to a cold gas refrigeration machine which can liquefy. The gaseous product, and that the condensate returns
<EMI ID = 13.1>
Liquid sampling station equipped with an adjustable valve or shutter.
This installation offers the advantage that at least one
The products can be taken entirely in the liquid state, entirely in the gaseous state and if necessary partly in the liquid state and partly in the gaseous state, in any desired proportion, without
<EMI ID = 14.1>
An advantageous embodiment of the installation according to the invention, in which the pipe, through which
<EMI ID = 15.1>
<EMI ID = 16.1>
and a pipe which opens into the refrigerant-vaporizer, is characterized in that the pipe through which the product
<EMI ID = 17.1>
at the highest boiling point leaves the column separates into a pipe which opens into the heat exchanger and into a pipe which opens into an enclosure of which at least one of the walls is, or side opposite to this enclosure, in contact with the
<EMI ID = 18.1>
a liquid evacuation pipe fitted with a tap.
In this embodiment, it is therefore possible
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
they give up their cold to the incoming gas.
When the gas mixture. entering to rectify is born in thermal contact, in the refrigerant-vaporizer, with
<EMI ID = 21.1>
risk that the incoming gas mixture acquires too low a temperature, which would cause condensation to begin. In order to avoid this fact, the installation according to the invention has the particular feature that the heat exchanger elements in which the part of the gas mixture which does not pass through the heat exchanger is cooled, is placed in thermal contact with the
<EMI ID = 22.1>
In another embodiment of the installation according to the invention, the condensation of the gas mixture to be rectified is avoided by the fact that the heat exchange elements for the part of the gas mixer to be rectified which does not pass through the exchanger this heat are formed by one or more channels
<EMI ID = 23.1>
while the cooling channels communicate with this enclosure via their "outlet" side of this enclosure * This results in the channels through which the gas mixture to be rectified is bathed
<EMI ID = 24.1>
gaseous to rectify. It goes without saying that at the corresponding temperature, there can be no condensation of the gas mixture in the cooling channels.
Although, to cover the cooling needs of the
<EMI ID = 25.1>
cold gas refrigeration machine or compression refrigeration machine, according to a form of. advantageous embodiment of the invention, this cold source can be constituted by a communication pipe between the column and one of the enclosures, in which <EMI ID = 26.1> accumulates during operation.
the installation according to the invention is characterized in that
as the 'regulator, which distributes the current to the Mixture
<EMI ID = 27.1> weaving the flow of gas mixture on a pipe which opens into the condenser-vaporizer and this in such a way that, when the temperature increases in the heat exchanger
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
currents ae fluid aans the column remaining unchanged.
A favorable embodiment of the installation according to the invention has the particularity that in the pipe through which at least part of the gas mixture to be rectified can circulate towards the refrigerant-vaporizer, is
<EMI ID = 30.1>
includes the installation is less loaded, while the heat withdrawal can be done at a higher temperature, which, as we know, can be done with a better
<EMI ID = 31.1>
eventually the gas will settle in the form of ice, so that in the condenser-vaporizer, only carbonic acid
<EMI ID = 32.1> the vaporizer will therefore fill up more slowly with acid snow. carbonic.
<EMI ID = 33.1>
in accordance with the invention, there is provided an adjustment device which adapts the production ae the cold gas refrigeration machine to the cooling requirements of the installation, or vice versa.
An advantageous embodiment of the installation according to the invention is characterized in that the adjustment device contains a liquid level indicator which adjusts the
<EMI ID = 34.1>
such that the liquid level in the refrigerant-vaporizer remains constant, In this installation, the gas sampling
<EMI ID = 35.1>
liquid level ensuring that the production of the refrigerating machine is adapted to the variable quantity of liquid withdrawn, the whole ae so that the level of liquid in the refrigerant-vaporizer remains the same.
Another form of embodiment of the installation according to the invention has the particularity that the device
<EMI ID = 36.1>
connecting to the refrigerant-vaporizer, this regulator ensuring each time the evacuation of a quantity of liquid such that the level of the liquid in the refrigerant-vaporizer remains constant. The output to the refrigeration machine can therefore be regulated, while the liquid discharge regulator ensures that, for example, a valve in the liquid discharge line is adjusted so that the liquid level in the
<EMI ID = 37.1>
As an embodiment of the invention, the level of liquid in the refrigerant-vaporizer is kept constant by the fact that the refrigerant-vaporizer is provided with a liquid discharge pipe acting as an overflow.
Another advantageous embodiment of the installa-tion according to the invention. presents the peculiarity that between
the refrigerant-vaporizer and the column is provided a pipe which connects as overflow to the refrigerant-vaporizer, while the production of the refrigerating machine has. cold gas
or the passage section of the liquid discharge line is regulated so that the pressure and the liquid level in the column remain constant.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be revised, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention.
Figures 2 and 3 schematically show some embodiments of a rectifying installation, in which one of the products can be taken from the installation in the liquid state and / or in the gaseous state.
Fig, 4 shows an embodiment of an installation
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to cover cooling needs.
<EMI ID = 39.1>
embodiments of rectifying installations, in which the two proauits can be taken in the gaseous state and / or in the liquid state.
Figs., 9 and 10 schematically show some embodiments of the adjustment to keep the liquid level constant. refrigerant-vaporizer.
As far as possible, the corresponding parts bear the same reference numbers in the drawings,
<EMI ID = 40.1>
a cold gas refrigeration machine 2 to cover its cooling needs, for example losses by insulation and parts in the heat exchangers, At the installation, we bring, via a pipe 3 provided with an adjustable shutter 4, a gas mixture such as air. The air which is brought to the installation via line 3 passes through the exchanger <EMI ID = 41.1>
and nitrogen or mixtures of these gases. : The nitrogen leaves the column via line 7, which, at location 8, separates into those
<EMI ID = 42.1>
The refrigerant-vaporizer 11, which is shown schematically in the drawing, can be produced, for example, in the manner described.
<EMI ID = 43.1>
back towards the condensation enclosure, while in this enclosure
<EMI ID = 44.1>
teur il * To the side below the condenser-vaporizer is connected a liquid evacuation pipe 14 provided with a
<EMI ID = 45.1>
16 which opens into the heat exchanger 5 and this oxygen
is also brought into thermal contact with the air entering the installation, after which the oxygen leaves the installation through the pipe 17. Although fig.l shows only one heat exchanger 5 for the air flowing and the two products
<EMI ID = 46.1>
leaves the column to a separate heat exchanger. In this case, a bypass must be connected to line 3
which conducts part of the inflowing air which, with regard to
<EMI ID = 47.1>
<EMI ID = 48.1>
<EMI ID = 49.1>
Flowing <EMI ID = 50.1> can be brought into thermal contact in the separate heat exchanger.
<EMI ID = 51.1>
18 which can be regulated so that part of the inflowing air is
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
sateur; the channels can also be extended into a pipe 21 which opens at 22 in the pipe 6,
When, through the shutter 15, a
<EMI ID = 54.1>
tion ,, the device operates as follows. The air
<EMI ID = 55.1>
A part which, with regard to its thermal capacity current intensity, corresponds to the thermal capacity current intensity of the oxygen which passes through the pipe 16 and the gaseous oxygen which leaves the installation through the pipe 9, goes through line 6 through the heat exchanger
<EMI ID = 56.1>
the refrigerant-vaporizer there and from there, via the pipe 21, to the place 22 where the gas leaving the pipe 21 and that leaving the pipe 6 collect and
<EMI ID = 57.1>
which circulates through line 19 in the refrigerant-vaporizer is pre-cooled with liquid nitrogen,
which causes the freezing of impurities such as carbonic acid and water that the air may contain. The nitrogen stream which leaves the column via the pipe 7 is kept constant by a shutter 23 which is adjusted according to the pressure exerted on the measuring burner "According to the production
<EMI ID = 58.1>
the gaseous nitrogen leaving the column is liquefied, this liquid nitrogen <EMI ID = 59.1>
vaporizer where it is used to cool cooling coils 20, while at the same time, part of this liquid is evacuated from the installation via the pipe
14. The oxygen, which leaves the column in the gaseous state, through line 16, is kept constant by the adjustable shutter 24 which is regulated by the pressure difference measured.
<EMI ID = 60.1>
When varying the quantity of liquid withdrawn, it is also necessary to modify the quantities of nitrogen which respectively pass through the pipes 9: and 10. This is carried out as follows. To the vaporizer refrigerant is connected a liquid level sensor 25 which, in turn, reacts on an electrical system not shown in the drawing which when the liquid level drops, causes an increase in the production of the gas refrigeration machine. cold, while conversely, when
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cold gas rific decreases. In addition, we inserted in the exchanger
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distributor admits a greater quantity of air in the pipe 19, so that less air is guided towards the heat exchanger 5, while at lower temperature, the adjustment is carried out in the opposite way, When, for following the collection of a p. � us
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the liquid level in the vaporizer refrigerant drops, the output of the cold gas refrigeration machine will be increased until the required liquid level is reached. However, because of this, more nitrogen passes through
line 10 and a smaller amount passes through line 9. The heat exchanger 5 is thus unbalanced, the temperature will rise. This increase in temperature is measured using the thermosensitive element 26 which, in turn, influences the position of the distributor member 16, so that a smaller quantity of hot air passes through the heat exchanger. heat 5 and thereby the required temperature is established in the heat exchanger,
Although it is possible to cool in the refrigerant vaporizer it all the amount of air passing through the pipe
19, it is advantageously possible to insert into the pipe 19 a refrigeration machine with compression or separate adsorption. Such an installation is shown in a dotted line diagram in fig.l and bears the reference numeral 27.
Such an installation has the following advantages: a) the load of the cold gas refrigeration machine connected to the vaporizer refrigerant it is reduced, so that one can be satisfied with a smaller machine; b) the precooling is carried out at a higher temperature, which can be carried out with a better efficiency, so that the energy consumption per quantity of heat withdrawn is smaller; c) a compression or adsorption refrigeration machine requires, for the same quantity of heat to be sampled, less investment costs;
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in the condenser-vaporizer it suffices to freeze the carbonic acid further, which results in a longer operating time of the installation between two heating periods.
In fig.ll, the heat exchanger 5 and the refrigerant vaporizer are simple. This implies that when, as a result of the deposition in a solid state of water vapor and carbon dioxide, the channels in the heat exchanger and in the vaporizer cooler become blocked, the installation must be stopped and then ' heated, the deposited products then becoming volatile again when the installation is put back into service. In order to prevent the installation from being shut down during the time
<EMI ID = 66.1> <EMI ID = 67.1>
all so that, when one of the heat exchangers is blocked, it is possible to switch to the other, which makes it possible to clean the heat exchanger taken out of service *
It goes without saying that, for heat exchangers,
both recuperators and heat regenerators can be used *
A great advantage of the installation according to the invention is that fairly simple means are sufficient to adapt a gas separating column to the sampling of both the gaseous product and the liquid product. It is not necessary to modify for this purpose the fluid circuits in the column,
<EMI ID = 68.1>
<EMI ID = 69.1>
However, this entails the risk that part of the air supplied condenses in the refrigerant-vaporizer. In order to eliminate this risk, the refrigerant-vaporizer can be made from
<EMI ID = 70.1>
19 does not connect to the vaporizer refrigerant itself, but
to an enclosure 28 of which at least one of the walls 29 is in thermal contact with the liquid nitrogen in the refrigerant-vaporizer
11, The pipe 19 is continued by the cooling coils 20 and by the pipe connected to it 21. The pipe 21 communicates freely, via a channel
30, admits enclosure 28, so that air can
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of cooling. holds 2U are therefore surrounded in this case by liquid
<EMI ID = 72.1>
that the condensation of the air in the coils 20 is excluded, oven
<EMI ID = 73.1> shown on the channel
<EMI ID = 74.1>
which, in its broad outline, is identical to the installation shown on the channel The difference between the two installations
<EMI ID = 75.1>
by a separate refrigeration machine 2, in the installation
<EMI ID = 76.1>
<EMI ID = 77.1>
whereas between the condenser-vaporizer and the column exists
<EMI ID = 78.1>
liquefied can be fed to the column. In the pipe 31 is provided a roller 32 which makes it possible to adjust the quantity of liquid nitrogen supplied to the column, furnace the rest, the adjustment of the installation is identical to that shown in the preceding figures,
<EMI ID = 79.1>
the column. This has the advantage that when the refrigerant-vaporizer and the cold gas refrigeration machine can be mounted at a lower location, this air can be exhausted due to the fact that the air is liquid, unlike nitrogen. liquid, can be drained at the bottom of the column.
Figs. 5, 6 and 7 represent rectifying installations in which those produced can be sampled
<EMI ID = 80.1>
states. In its main features, the arrangement of these facilities
<EMI ID = 81.1>
<EMI ID = 82.1>
lisation 16 separates here at location 33 into two pipes
<EMI ID = 83.1>
heat 5, while pipe 35 connects to an enclosure
36 have at least one wall in contact with the liquid nitrogen which is in the vaporizer condenser 11, so that the oxygen flowing through line 35 can condense
on the wall 37. The enclosure 36 is: further provided with a liquid discharge pipe 38.
In fig, 5, the pipe 19 through which the part ae the air which is not guided through the heat exchanger
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in the enclosure 36 and which, during operation, bathe
<EMI ID = 85.1>
the air supplied by pipe 19: is only continued until
<EMI ID = 86.1>
there is no beginning of condensation in the
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cooling 2 is still present to cover the cooling needs of
<EMI ID = 88.1>
<EMI ID = 89.1>
by the gas-cooled refrigeration machine connected to the refrigerant ** vaporizer it and, to cover the cooling needs of the column
<EMI ID = 90.1>
high, because the liquid nitrogen which is supplied to the column through line 31 must be supplied to the upper part of the column.
<EMI ID = 91.1>
the surrounding condensing enclosures 36, for oxygen and 28 for air, can be mounted at a lower level. That is
<EMI ID = 92.1>
<EMI ID = 93.1>
<EMI ID = 94.1>
at the bottom of the column.
In the installations shown in figs. 5, 6 and 7, nitrogen and / or oxygen can be taken in the liquid state
<EMI ID = 95.1>
components which are taken in the liquid state can be modified if necessary by adjusting the shutters existing in the discharge channels. The adjustment of these installations is Identical to that used in the installation shown in fig.l, c 'that is, the production of the cold gas refrigeration machine and the position of the distributor member 18 are adjusted
<EMI ID = 96.1>
the temperature measured in the heat exchanger 5.
Another possibility of Maintaining constant the level of liquid in the refrigerant-vaporizer it is represented on the <EMI ID = 97.1> cold gas rifle 13 is regulated by hand, after which the liquid withdrawal is adjusted in such a way that the liquid level in the refrigerant-vaporizer remains constant. This result is obtained in the device shown in FIG. 8 by connecting to the refrigerant-vaporizer 11 a liquid withdrawal pipe 37 which acts as an overflow outlet. A second posed
<EMI ID = 98.1>
there is mounted a liquid level sensor 25 which reacts, via an electrical system, to an adjustable shutter
38 inserted into the liquid discharge pipe 14.
A further adjustment possibility is shown on the
<EMI ID = 99.1>
liquid nitrogen to the refrigerant-vaporizer 11 to column 1, is carried out in the form of a pipe, open at the level of the desired liquid level in the refrigerant-vaporizer, which is connected to the wall to the refrigerant-vaporizer. As a result, the liquid level in the vaporizer cooler is kept constant. By means of the shutter 15, the quantity of liquid withdrawn can be adjusted, after which a pressure sensitive element inserted in column 1 or a liquid level indicator reacting on the liquid level in column 1 rule by '