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 '