CA2132367A1 - Procede et ensemble de compression d'un gaz - Google Patents
Procede et ensemble de compression d'un gazInfo
- Publication number
- CA2132367A1 CA2132367A1 CA002132367A CA2132367A CA2132367A1 CA 2132367 A1 CA2132367 A1 CA 2132367A1 CA 002132367 A CA002132367 A CA 002132367A CA 2132367 A CA2132367 A CA 2132367A CA 2132367 A1 CA2132367 A1 CA 2132367A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- water
- air
- make
- compression
- heat exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
- F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
- F25J2205/34—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes as evaporative cooling tower to produce chilled water, e.g. evaporative water chiller [EWC]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/90—Cooling towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S62/00—Refrigeration
- Y10S62/912—External refrigeration system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
ABRÉGÉ DESCRIPTIF L'eau de refroidissement de l'appareil de compression est réfrigérée par un appareil de réfrigération à l'air. De l'eau d'appoint plus fraîche que l'eau traitée par cet appareil passe d'abord dans un échangeur de chaleur monté sur la conduite de refoulement de l'appareil de compression, puis alimente l'appareil de réfrigération. Application aux installations de distillation d'air.
Description
. ~32367 `
. - - `
. ~ `.
La présente invention est relative à un procédé de compression d'un gaz, du type dans lequel--on alimente en eau d'appoint un appareil de réfrigération à l'air de l'eau de refroidissement d'un appareil de ~;
compression d'un gaz. Elle s'applique en particulier aux divers appareils de compression que comportent les installations de distillation d'air.
Dans les installations de distillation d'air, l'air atmosphérique est comprimé vers 6 bars absolus par un compresseur à plu~ieurs étages. Chaque étage intermé-diaire comporte un échangeur de chaleur intermédiaire, dit "réfrigérant inter-étages", et le dernier étage comporte un échangeur de chaleur dit "réfrigérant final".
Ces échangeurs sont généralement alimentés par de l'eau qui provient de l'appareil de réfrigération à l'air, lequel traite l'eau de retour des échangeurs.
Du fait de l'évaporation d'une partie de l'eau dans l'appareil de réfrigération et de la nécessite d'effectuer des purges de déconcentration du circuit, on alimente cet appareil avec un débit d'eau d'appoint, qui provient généralement d'une nappe phréatique.
L'eau traitée par l'appareil de refrigération se trouve à une température variable suivant les saisons, fonction de la température de l'air atmospherique. En saison chaude au moins, elle ne permet géneralement pas d'abaisser la température de l'air issu du dernier étage du compresseur au-dessous de +25 à +30C. Pour optimiser l'appareil d'épuration par adsorption en réduisant la quantité d'absorbant nécessaire, on monte entre le réfrigérant final et l'appareil d'adsorption un groupe frigorifique, ou un autre appareil auxiliaire de refroi-dissement, afin d'abaisser la température de l'air comprimé, typiquement au-dessous de +15C.
. , ~ '~
~3%367 ~ ~
.
Les installations de distillation d'air comportent généralement d'autres appareils de compres~
sion, eux aussi refroidis par de l'eau provenant du circuit précité : un surpresseur d'air monté en aval du - 5 compresseur principal, generalement couple à une turbine de detente d'air, et/ou un compresseur d'azote de cycle, Ces appareils de compression refoulent généralement dans des échangeurs de refroidissement cryogénique, et il serait intéressant de prérefroidir de manière plus poussée le gaz qu'ils refoulent, par exemple pour augmenter la production de liquide.
Or, dans ces appareils de compression comme pour le compresseur d'air principal, l'abaissement de la température du gaz comprimé, en saison chaude au moins, au-dessous de 25C environ, nécessite l'utilisation d'un groupe frigorifique ou d'un autre appareil auxiliaire, dont le coût d'acquisition et de maintenance n'est pas négligeable.
L'invention a pour but de permettre d'abais-ser la température du gaz comprimé sans avoir recours àun groupe frigorifique ou autr~, appareil auxiliaire, et ce d~e manière particulièrement économique.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de compression d'un gaz, du type précité, caractérisé en ce que, au moins lorsque l'eau d'appoint est plus froide que l'eau traitée par l'appareil de réfrigération, on met l'eau d'appoint en relation d'échange thermique avec le gaz refoulé par le dernier étage de l'appare l de compression, puis on envoie l'eau d'appoint dans l'appareil de réfrigération.
Ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes ~
- on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression en relation d'échange thermique d'abord avec de l'eau traitée par l'appareil ~ ,^ 'a - ;~
` : .
~ .
~L323~7 " .;, :~ 3 :
de réfrigération, puis avec lleau d'appoint;
- on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression directement en relation d'echange thermique avec l'eau d'appoint; :~
5- l'appareil de compression est le compres- : -seur d'air principal d'une installa-tion de distillation d'air, l'air refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant directement envoyé à un appareil d'épura-tion d'air par adsorption ou à la ligne d'échange 10thermique principale de cette installation;
- l'appareil de compression est un sur- -presseur d'air d'une installation de distillation d'air, llair refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant envoyé au bout chaud de la ligne d'é :
15change thermique principale de cette installation; ~;
- l'appareil de compression est un compres~
seur d'azote de cycle d'une installation de distillation d'air, l'azote refroidi par l'échange thermique avec .:
l'eau d'appoint étant envoyé au bout chaud d'un échangeur 20thermique de liquéfaction d'azote de cette installation;
- on utilise, pour ledit échange thermique, un débit d'eau d'appoint excédentaire par rapport aux besoins de llappareil de réfrigération, et on compense l'excès d'eau d'appoint par purge de cet appareil et/ou 25par évacuation d'eau d'appoint en amont de cet appareil. ~ ~
L'invention a également pour objet un : i ensemble de compression d'un gaz destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet ensemble, du type comprenant un appareil de compression associé à un circuit de 30refroidissement à l'eau comprenant un appareil de ~ i réfrigération à l'air de l'eau de retour, et une conduite d'alimentation de l'appareil de réfrigération en eau d'appoint, est caractérise en ce que la conduite d'ali-mentation en eau d'appoint passe par un échangeur de~:
35chaleur monté~sur la conduite de refoulement du dernier ' . ~ ~.
~323~7 -................................................................ ~ .
étage de l'appareil de compression, avant d'atteindre -;
l'appareil de réfrigération. -~ -Dans un mode de réalisation de cet ensemble de compression, la conduite-d'alimentation en eau d'ap~
point comporte un by-pass sélectif aux bornes dudit échangeur de chaleur, et il est prévu des moyens pour alimenter sélectivement cet échangeur avec de l'eau traitée par l'appareil de réfrigération.
Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant etre décrits en regard du dessin annexé, sur lequel : ~ ~
- la Figure 1 représente schématiquement un ~ -ensemble de compression d'air conforme à l'invention; et - la Figure 2 est une vue analogue d'une variante.
On a représenté à la Figure 1 le compresseur principal d'air 1 d'une installation de distillation d'air, qui peut etre par ailleurs d'un type classique, par exemple à double colonne de distillation.
Le compresseur 1 comporte trois é~ages 2 à
4 et est associé à quatre echangeurs de chaleur de type indirect et à contre-courant. Un premier réfrigérant inter-étages 5, un second réfrigérant inter-étages 6, un réfrigérant "final" 7, et un échangeur de chaleur de prérefroidissement 8. -Un circuit de refroidissement à l'eau associé
au compresseur 1 comprend : une conduite 9 d'amenée d'eau réfrigéree, équipée d'une pompe de circulation 10 et d'où
partent trois dérivations 11 à 13 qui aboutissent respectivement au bout froid des échangeurs 5 à 7; une conduite 14 de retour d'eau chaude, à laquelle aboutis-sent trois conduites 15 à 17 partant respectivement du bout chaud des échangeurs 5 à 7; et une tour de réfrigé-ration 18 alimentee en tête par la conduite 14 et alimentant à sa base la conduite 9.
. '~
~323-~7 . .
. . ,~
La tour 18 comporte à sa base une entrée d'air atmosphérique 19 et a son sommet une sortie 20 d'air réchauffé et humidifié. Elle comporte également à
sa base une conduite de purge 21 munie d'une vanne 22, et elle est équipée d'un organe 23 de mise en circulation ascendante de l'air réfrigérant.
Le circuit décrit ci-dessus est complété par une conduite 24 d'alimentation en eau d'appoin-t, reliée, via une pompe ou un château d'eau (non représenté), à une nappe phréatique. Cette conduite traverse d'abord l'échangeur 8, de son bout froid à son bout chaud, puis est reliée à la tour 18. Elle comporte de plus un by-pass 25, muni d'une vanne 26, aux bornes de l'échangeur 8. La conduite 9, après sa dérivation 13, se prolonge par un tronçon 27 équipé d'une vanne 28 et aboutissant à un point 29 de la conduite 24 voisin du bout froid de l'échangeur 8. ~ne autre vanne 30 est prévue dans la conduite 24 entre le by-pass 25 et le point 29.
En saison chaude, l'air atmosphérique, à +25 à ~30C par exemple, ne permet pas à la tour 18 de réfrigérer l'eau, suivant l'hygrométrie de l'air, au-dessous de +25 à +35C environ. L'air comprimé sort donc de l'échangeur 7 vers +30 à +40C~
En revanche, l'eau d'appoint soutiree d'une nappe phréatique est toute l'année à une température relativement stable, par exemple comprise entre +5 et +15C. En circulant d'abord dans l'échangeur 8, elle abaisse donc la température de l'air comprimé jusqu'à +10 à +20C, ce qui est favorable pour sa dessication-décarbonation par adsorption et permet, au prix d'unsimple échangeur de chaleur 8, d'éviter l'utilisation d'un groupe frigorifique ou autre appareil de prérefroi-dissement en aval de l'échangeur 7. L'air sortant de l'échangeur 8 est ainsi directement envoyé dans l'appa-reil 31 d'épuration par adsorption.
. .: :.
, .
. .:
_, ~3~36~
L'eau d'appoint ressort de l'échangeur 8 vers +15 à +25C et alimente ensuite la tour 18, pour com-penser l'évaporation d'eau dans celle-ci ainsi que le débit de~purge soutiré en 21.
5Il est à noter que l'élévation de température de l'eau d'appoint, par rapport à une solution classique dans laquelle elle alimenterait directement la tour 18, a une influence négligeable sur les performances de cette tour, car son débit ne représente que quelques ~ du débit 10total d'eau réfrigérée.
En saison froide, l'air atmosphérique peut être suffisa~.nment froid pour que l'eau traitée en 18 soit refroidie au-dessous de +15~C, et plus précisément jus~u'à une température au moins aussi basse que celle 15de l'eau d'appoint. Dans ce cas, on ferme la vanne 30 et on ouvre les vannes 26 et 28. L'eau d'appoint alimente alors directement la tour 18, et c'est l'eau de circula-tion issue de cette dernière qui alimente l'échangeur 8.
En variante, on pourrait d'ailleurs se passer 20du tron~con de conduite 27, puisque, dans un tel cas, l'échangeur 7 fonctionne dans les memes conditions que l'échangeur 8.
La variante de la Figure 2 ne diffère de celle de la Figure 1 que par la réunion des echangeurs 257 et 8 en un seul échangeur 7A, alimenté par la conduite 24. Ainsi, en période chaude, l'air comprimé en 4 est directement refroidi par l'eau d'appoint, avant que celle-ci soit envoyée à la tour 18. L'air sortant de l'échangeur 7A est ensuite directement envoyé à l'appa-30reil 31 d'épuration par adsorption, comme précédemment.
Bien entendu, en periode froide, le by-pass 25 permet, comme expliqué plus haut, d'envoyer directement l'eau d'appoint à la tour 18 et de refroidir l'échangeur 7A au moyen de l'eau circulant dans la conduite 9.
35Comme on le comprend, la vari~nte de la ~,'' - ~323~7 Figure 2 nécessite un débit relativement important d'eau d'appoint pour refroidir l'échangeur 7A. Si ce débit est excédentaire par rapport aux besoins de la tour 18, on ~peut soit augmenter le débit de purge en 21, soit envoyer à l'égout, ou évacuer autrement de l'installa-tion, l'excédent d'eau d'appoint en amont de la tour 18, comme illustré en trait mixte en 32. Cette remarque est également valable pour la variante de la Figure 1.
I Le refroidissement d'un gaz comprimé par 1 10l'eau d'appoint d'une tour de réfrigération à l'air, sous l'une ou l'autre forme de mise en oeuvre décrite ci-dessus, peut s'appliquer également aux autres appareils de compression des installations de distillation d'air.
En effet, dans le cas d'un surpresseur d'air ou d'un compresseur d'azote de cycle frigorifique, ce mode de refroidissement permet de facon économique d'abaisser de facon substantielle la température du gaz comprimé avant son entrée dans la ligne d'échange thermique cryogénique qui suit. Ce.-i permet par exemple d'augmenter la produc-tion de liquide.
De plus, dans tous les cas, on régulariseainsi la température d'entrée du gaz comprimé dans la ligne d'échange thermique qui suit Ceci s'applique notamment au cas où, sur la Figure 1, on prévoirait, en supplément de l'échangeur 8 ou d'un autre appareil de préréfrigération monté à la place de cet échangeur, un échangeur de chaleur refroidi par l'eau d'appoint, monté
entre la sortie de l'appareil d'épuration 31 et le bout chaud de la ligne d'échange thermique principale de l'installation de distillation d'air.
La tour 18 peut etre spécifiquement associée aux compresseurs à refroidir, ou bien elle peut servir en meme temps à réfrigérer de l'eau de refroidissement d'autres appareils du site, par exemple d'un four à arc alimenté en oxygène par l'installation de distillation d'air.
~ ~' : : ::'.
. - - `
. ~ `.
La présente invention est relative à un procédé de compression d'un gaz, du type dans lequel--on alimente en eau d'appoint un appareil de réfrigération à l'air de l'eau de refroidissement d'un appareil de ~;
compression d'un gaz. Elle s'applique en particulier aux divers appareils de compression que comportent les installations de distillation d'air.
Dans les installations de distillation d'air, l'air atmosphérique est comprimé vers 6 bars absolus par un compresseur à plu~ieurs étages. Chaque étage intermé-diaire comporte un échangeur de chaleur intermédiaire, dit "réfrigérant inter-étages", et le dernier étage comporte un échangeur de chaleur dit "réfrigérant final".
Ces échangeurs sont généralement alimentés par de l'eau qui provient de l'appareil de réfrigération à l'air, lequel traite l'eau de retour des échangeurs.
Du fait de l'évaporation d'une partie de l'eau dans l'appareil de réfrigération et de la nécessite d'effectuer des purges de déconcentration du circuit, on alimente cet appareil avec un débit d'eau d'appoint, qui provient généralement d'une nappe phréatique.
L'eau traitée par l'appareil de refrigération se trouve à une température variable suivant les saisons, fonction de la température de l'air atmospherique. En saison chaude au moins, elle ne permet géneralement pas d'abaisser la température de l'air issu du dernier étage du compresseur au-dessous de +25 à +30C. Pour optimiser l'appareil d'épuration par adsorption en réduisant la quantité d'absorbant nécessaire, on monte entre le réfrigérant final et l'appareil d'adsorption un groupe frigorifique, ou un autre appareil auxiliaire de refroi-dissement, afin d'abaisser la température de l'air comprimé, typiquement au-dessous de +15C.
. , ~ '~
~3%367 ~ ~
.
Les installations de distillation d'air comportent généralement d'autres appareils de compres~
sion, eux aussi refroidis par de l'eau provenant du circuit précité : un surpresseur d'air monté en aval du - 5 compresseur principal, generalement couple à une turbine de detente d'air, et/ou un compresseur d'azote de cycle, Ces appareils de compression refoulent généralement dans des échangeurs de refroidissement cryogénique, et il serait intéressant de prérefroidir de manière plus poussée le gaz qu'ils refoulent, par exemple pour augmenter la production de liquide.
Or, dans ces appareils de compression comme pour le compresseur d'air principal, l'abaissement de la température du gaz comprimé, en saison chaude au moins, au-dessous de 25C environ, nécessite l'utilisation d'un groupe frigorifique ou d'un autre appareil auxiliaire, dont le coût d'acquisition et de maintenance n'est pas négligeable.
L'invention a pour but de permettre d'abais-ser la température du gaz comprimé sans avoir recours àun groupe frigorifique ou autr~, appareil auxiliaire, et ce d~e manière particulièrement économique.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de compression d'un gaz, du type précité, caractérisé en ce que, au moins lorsque l'eau d'appoint est plus froide que l'eau traitée par l'appareil de réfrigération, on met l'eau d'appoint en relation d'échange thermique avec le gaz refoulé par le dernier étage de l'appare l de compression, puis on envoie l'eau d'appoint dans l'appareil de réfrigération.
Ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes ~
- on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression en relation d'échange thermique d'abord avec de l'eau traitée par l'appareil ~ ,^ 'a - ;~
` : .
~ .
~L323~7 " .;, :~ 3 :
de réfrigération, puis avec lleau d'appoint;
- on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression directement en relation d'echange thermique avec l'eau d'appoint; :~
5- l'appareil de compression est le compres- : -seur d'air principal d'une installa-tion de distillation d'air, l'air refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant directement envoyé à un appareil d'épura-tion d'air par adsorption ou à la ligne d'échange 10thermique principale de cette installation;
- l'appareil de compression est un sur- -presseur d'air d'une installation de distillation d'air, llair refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant envoyé au bout chaud de la ligne d'é :
15change thermique principale de cette installation; ~;
- l'appareil de compression est un compres~
seur d'azote de cycle d'une installation de distillation d'air, l'azote refroidi par l'échange thermique avec .:
l'eau d'appoint étant envoyé au bout chaud d'un échangeur 20thermique de liquéfaction d'azote de cette installation;
- on utilise, pour ledit échange thermique, un débit d'eau d'appoint excédentaire par rapport aux besoins de llappareil de réfrigération, et on compense l'excès d'eau d'appoint par purge de cet appareil et/ou 25par évacuation d'eau d'appoint en amont de cet appareil. ~ ~
L'invention a également pour objet un : i ensemble de compression d'un gaz destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet ensemble, du type comprenant un appareil de compression associé à un circuit de 30refroidissement à l'eau comprenant un appareil de ~ i réfrigération à l'air de l'eau de retour, et une conduite d'alimentation de l'appareil de réfrigération en eau d'appoint, est caractérise en ce que la conduite d'ali-mentation en eau d'appoint passe par un échangeur de~:
35chaleur monté~sur la conduite de refoulement du dernier ' . ~ ~.
~323~7 -................................................................ ~ .
étage de l'appareil de compression, avant d'atteindre -;
l'appareil de réfrigération. -~ -Dans un mode de réalisation de cet ensemble de compression, la conduite-d'alimentation en eau d'ap~
point comporte un by-pass sélectif aux bornes dudit échangeur de chaleur, et il est prévu des moyens pour alimenter sélectivement cet échangeur avec de l'eau traitée par l'appareil de réfrigération.
Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant etre décrits en regard du dessin annexé, sur lequel : ~ ~
- la Figure 1 représente schématiquement un ~ -ensemble de compression d'air conforme à l'invention; et - la Figure 2 est une vue analogue d'une variante.
On a représenté à la Figure 1 le compresseur principal d'air 1 d'une installation de distillation d'air, qui peut etre par ailleurs d'un type classique, par exemple à double colonne de distillation.
Le compresseur 1 comporte trois é~ages 2 à
4 et est associé à quatre echangeurs de chaleur de type indirect et à contre-courant. Un premier réfrigérant inter-étages 5, un second réfrigérant inter-étages 6, un réfrigérant "final" 7, et un échangeur de chaleur de prérefroidissement 8. -Un circuit de refroidissement à l'eau associé
au compresseur 1 comprend : une conduite 9 d'amenée d'eau réfrigéree, équipée d'une pompe de circulation 10 et d'où
partent trois dérivations 11 à 13 qui aboutissent respectivement au bout froid des échangeurs 5 à 7; une conduite 14 de retour d'eau chaude, à laquelle aboutis-sent trois conduites 15 à 17 partant respectivement du bout chaud des échangeurs 5 à 7; et une tour de réfrigé-ration 18 alimentee en tête par la conduite 14 et alimentant à sa base la conduite 9.
. '~
~323-~7 . .
. . ,~
La tour 18 comporte à sa base une entrée d'air atmosphérique 19 et a son sommet une sortie 20 d'air réchauffé et humidifié. Elle comporte également à
sa base une conduite de purge 21 munie d'une vanne 22, et elle est équipée d'un organe 23 de mise en circulation ascendante de l'air réfrigérant.
Le circuit décrit ci-dessus est complété par une conduite 24 d'alimentation en eau d'appoin-t, reliée, via une pompe ou un château d'eau (non représenté), à une nappe phréatique. Cette conduite traverse d'abord l'échangeur 8, de son bout froid à son bout chaud, puis est reliée à la tour 18. Elle comporte de plus un by-pass 25, muni d'une vanne 26, aux bornes de l'échangeur 8. La conduite 9, après sa dérivation 13, se prolonge par un tronçon 27 équipé d'une vanne 28 et aboutissant à un point 29 de la conduite 24 voisin du bout froid de l'échangeur 8. ~ne autre vanne 30 est prévue dans la conduite 24 entre le by-pass 25 et le point 29.
En saison chaude, l'air atmosphérique, à +25 à ~30C par exemple, ne permet pas à la tour 18 de réfrigérer l'eau, suivant l'hygrométrie de l'air, au-dessous de +25 à +35C environ. L'air comprimé sort donc de l'échangeur 7 vers +30 à +40C~
En revanche, l'eau d'appoint soutiree d'une nappe phréatique est toute l'année à une température relativement stable, par exemple comprise entre +5 et +15C. En circulant d'abord dans l'échangeur 8, elle abaisse donc la température de l'air comprimé jusqu'à +10 à +20C, ce qui est favorable pour sa dessication-décarbonation par adsorption et permet, au prix d'unsimple échangeur de chaleur 8, d'éviter l'utilisation d'un groupe frigorifique ou autre appareil de prérefroi-dissement en aval de l'échangeur 7. L'air sortant de l'échangeur 8 est ainsi directement envoyé dans l'appa-reil 31 d'épuration par adsorption.
. .: :.
, .
. .:
_, ~3~36~
L'eau d'appoint ressort de l'échangeur 8 vers +15 à +25C et alimente ensuite la tour 18, pour com-penser l'évaporation d'eau dans celle-ci ainsi que le débit de~purge soutiré en 21.
5Il est à noter que l'élévation de température de l'eau d'appoint, par rapport à une solution classique dans laquelle elle alimenterait directement la tour 18, a une influence négligeable sur les performances de cette tour, car son débit ne représente que quelques ~ du débit 10total d'eau réfrigérée.
En saison froide, l'air atmosphérique peut être suffisa~.nment froid pour que l'eau traitée en 18 soit refroidie au-dessous de +15~C, et plus précisément jus~u'à une température au moins aussi basse que celle 15de l'eau d'appoint. Dans ce cas, on ferme la vanne 30 et on ouvre les vannes 26 et 28. L'eau d'appoint alimente alors directement la tour 18, et c'est l'eau de circula-tion issue de cette dernière qui alimente l'échangeur 8.
En variante, on pourrait d'ailleurs se passer 20du tron~con de conduite 27, puisque, dans un tel cas, l'échangeur 7 fonctionne dans les memes conditions que l'échangeur 8.
La variante de la Figure 2 ne diffère de celle de la Figure 1 que par la réunion des echangeurs 257 et 8 en un seul échangeur 7A, alimenté par la conduite 24. Ainsi, en période chaude, l'air comprimé en 4 est directement refroidi par l'eau d'appoint, avant que celle-ci soit envoyée à la tour 18. L'air sortant de l'échangeur 7A est ensuite directement envoyé à l'appa-30reil 31 d'épuration par adsorption, comme précédemment.
Bien entendu, en periode froide, le by-pass 25 permet, comme expliqué plus haut, d'envoyer directement l'eau d'appoint à la tour 18 et de refroidir l'échangeur 7A au moyen de l'eau circulant dans la conduite 9.
35Comme on le comprend, la vari~nte de la ~,'' - ~323~7 Figure 2 nécessite un débit relativement important d'eau d'appoint pour refroidir l'échangeur 7A. Si ce débit est excédentaire par rapport aux besoins de la tour 18, on ~peut soit augmenter le débit de purge en 21, soit envoyer à l'égout, ou évacuer autrement de l'installa-tion, l'excédent d'eau d'appoint en amont de la tour 18, comme illustré en trait mixte en 32. Cette remarque est également valable pour la variante de la Figure 1.
I Le refroidissement d'un gaz comprimé par 1 10l'eau d'appoint d'une tour de réfrigération à l'air, sous l'une ou l'autre forme de mise en oeuvre décrite ci-dessus, peut s'appliquer également aux autres appareils de compression des installations de distillation d'air.
En effet, dans le cas d'un surpresseur d'air ou d'un compresseur d'azote de cycle frigorifique, ce mode de refroidissement permet de facon économique d'abaisser de facon substantielle la température du gaz comprimé avant son entrée dans la ligne d'échange thermique cryogénique qui suit. Ce.-i permet par exemple d'augmenter la produc-tion de liquide.
De plus, dans tous les cas, on régulariseainsi la température d'entrée du gaz comprimé dans la ligne d'échange thermique qui suit Ceci s'applique notamment au cas où, sur la Figure 1, on prévoirait, en supplément de l'échangeur 8 ou d'un autre appareil de préréfrigération monté à la place de cet échangeur, un échangeur de chaleur refroidi par l'eau d'appoint, monté
entre la sortie de l'appareil d'épuration 31 et le bout chaud de la ligne d'échange thermique principale de l'installation de distillation d'air.
La tour 18 peut etre spécifiquement associée aux compresseurs à refroidir, ou bien elle peut servir en meme temps à réfrigérer de l'eau de refroidissement d'autres appareils du site, par exemple d'un four à arc alimenté en oxygène par l'installation de distillation d'air.
~ ~' : : ::'.
Claims (14)
1. Procédé de compression d'un gaz, du type dans lequel on alimente en' eau d'appoint un appareil de réfrigération à l'air de l'eau de refroidissement d'un appareil de compression d'un gaz, caractérisé en ce que, au moins lorsque l'eau d'appoint est plus froide que l'eau traitée par l'appareil de réfrigération, on met l'eau d'appoint en relation d'échange thermique avec le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression, puis on envoie l'eau d'appoint dans l'appareil de réfrigération.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression en relation d'échange thermique d'abord avec de l'eau traitée par l'appareil de réfrigération, puis avec l'eau d'appoint.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met le gaz refoulé par le dernier étage de l'appareil de compression directement en relation d'échange thermique avec l'eau d'appoint.
4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appareil de compression est le compresseur d'air principal d'une installation de distillation d'air, l'air refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant directement envoyé à un appareil d'épuration d'air par adsorption ou à la ligne d'échange thermique principale de cette installation.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appareil de compression est un surpresseur d'air d'une installation de distillation, l'air refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant envoyé
au bout chaud de la ligne d'échange thermique principale de cette installation.
au bout chaud de la ligne d'échange thermique principale de cette installation.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appareil de compression est un compresseur d'azote de cycle d'une installation de distillation d'air, l'azote refroidi par l'échange thermique avec l'eau d'appoint étant envoyé au bout chaud d'un échangeur thermique de liquéfaction d'azote de cette installation.
7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise, pour ledit échange thermique, un débit d'eau d'appoint excédentaire par rapport aux besoins de l'appareil de réfrigération, et on compense l'excès d'eau d'appoint par purge de cet appareil et/ou par évacuation d'eau d'appoint en amont de cet appareil.
8. Ensemble de compression d'un gaz, du type comprenant un appareil de compression associé à un circuit de refroidissement à l'eau comprenant un appareil de réfrigération à l'air de l'eau de retour, et une conduite d'alimentation de l'appareil de réfrigération en eau d'appoint, caractérisée en ce que la conduite d'alimentation en eau d'appoint passe par un échangeur de chaleur monté sur la conduite de refoulement du dernier étage de l'appareil de compression, avant d'atteindre l'appareil de réfrigération.
9. Ensemble suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'elle comprend un pré-échangeur de chaleur alimenté par l'eau traitée par l'appareil de réfrigération, monté sur ladite conduite de refoulement entre l'appareil de compression et ledit échangeur de chaleur.
Ensemble suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur est monté directement au refoulement du dernier étage de l'appareil de compression.
11. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation en eau d'appoint comporte un by-pass sélectif aux bornes dudit échangeur de chaleur et en ce qu'il est prévu des moyens pour alimenter sélectivement cet échangeur avec de l'eau traitée par l'appareil de réfrigération.
12. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'appareil de compression est le compresseur d'air principal d'une installation de distillation d'air, ledit échangeur de chaleur étant disposé entre ce compresseur et un appareil d'épuration d'air par adsorption de l'installation ou entre cet appareil et le bout chaud de la ligne d'échange thermique principale de cette installation.
13. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'appareil de compression est un surpresseur d'air d'une installation de distillation d'air, ledit échangeur de chaleur étant disposé entre ce surpresseur et le bout chaud de la ligne d'échange principale de l'installation.
14. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'appareil de compression est un compresseur d'azote de cycle d'une installation de distillation d'air, ledit échangeur de chaleur étant disposé entre ce compresseur d'azote et le bout chaud d'un échangeur thermique de liquéfaction d'azote de cette installation de distillation d'air.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9311232A FR2710370B1 (fr) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Procédé et ensemble de compression d'un gaz. |
FR9311232 | 1993-09-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA2132367A1 true CA2132367A1 (fr) | 1995-03-22 |
Family
ID=9451074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA002132367A Abandoned CA2132367A1 (fr) | 1993-09-21 | 1994-09-19 | Procede et ensemble de compression d'un gaz |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5481880A (fr) |
EP (1) | EP0644390B1 (fr) |
JP (1) | JPH07167554A (fr) |
CN (1) | CN1104617C (fr) |
CA (1) | CA2132367A1 (fr) |
DE (1) | DE69400794T2 (fr) |
ES (1) | ES2094030T3 (fr) |
FR (1) | FR2710370B1 (fr) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2815549B1 (fr) * | 2000-10-19 | 2003-01-03 | Air Liquide | Installation et procede de mise a l'air de gaz residuels des unites de distillation ou de liquefaction d'air |
US20030033831A1 (en) * | 2001-08-15 | 2003-02-20 | Davies Brian M. | System and method of cooling |
US6912859B2 (en) * | 2002-02-12 | 2005-07-05 | Air Liquide Process And Construction, Inc. | Method and apparatus for using a main air compressor to supplement a chill water system |
WO2003091162A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Praxair Technology, Inc. | Systeme integre de recuperation d'energie |
CN1847766A (zh) * | 2005-02-11 | 2006-10-18 | 林德股份公司 | 通过与冷却液体直接热交换而冷却气体的方法和装置 |
BE1018598A3 (nl) * | 2010-01-25 | 2011-04-05 | Atlas Copco Airpower Nv | Werkwijze voor het recupereren van enrgie. |
US20120118004A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Adsorption chilling for compressing and transporting gases |
FR2988166B1 (fr) * | 2012-03-13 | 2014-04-11 | Air Liquide | Procede et appareil de condensation d'un debit gazeux riche en dioxyde de carbone |
FR2989454A1 (fr) * | 2012-04-16 | 2013-10-18 | Air Liquide | Installation de compression d'un flux gazeux humide |
CN103343740B (zh) * | 2013-05-27 | 2015-08-12 | 中国五环工程有限公司 | 二氧化碳压缩机的节能降耗方法及其系统 |
EP3124902A1 (fr) | 2015-07-28 | 2017-02-01 | Linde Aktiengesellschaft | Installation de décomposition de l'air, procédé de fonctionnement et dispositif de commande |
CN105758235B (zh) * | 2016-02-26 | 2018-05-08 | 国网上海市电力公司 | 一种中空板式空气冷却塔及其控制方法 |
DE102019102387A1 (de) | 2019-01-30 | 2020-07-30 | Gardner Denver Deutschland Gmbh | Kühlungsanordnung und Verfahren zur Kühlung eines mindestens zweistufigen Drucklufterzeugers |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2333748A (en) * | 1941-06-25 | 1943-11-09 | Hercules Powder Co Ltd | Treatment of chlorine |
US2708831A (en) * | 1953-04-09 | 1955-05-24 | Air Reduction | Separation of air |
LU35441A1 (fr) * | 1956-09-25 | |||
US3094133A (en) * | 1959-07-22 | 1963-06-18 | Earl E Treanor | Chemical feed and blowdown system |
US3144316A (en) * | 1960-05-31 | 1964-08-11 | Union Carbide Corp | Process and apparatus for liquefying low-boiling gases |
GB1074550A (en) * | 1964-09-04 | 1967-07-05 | English Electric Co Ltd | Water storage systems for closed steam turbine condensate cooling systems |
US3677019A (en) * | 1969-08-01 | 1972-07-18 | Union Carbide Corp | Gas liquefaction process and apparatus |
US3722226A (en) * | 1970-03-25 | 1973-03-27 | Airco Inc | Process gas forecooling system |
US3851495A (en) * | 1971-10-05 | 1974-12-03 | Computer Sciences Corp | Method and apparatus for preventing thermal pollution |
FR2284848A1 (fr) * | 1974-09-12 | 1976-04-09 | Cem Comp Electro Mec | Perfectionnements apportes aux installations de refrigeration |
US4054623A (en) * | 1975-09-24 | 1977-10-18 | Michael Ouska | Cooling system |
DE2550908A1 (de) * | 1975-11-13 | 1977-05-18 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Verfahren zum abfuehren der im kuehlwasserkreislauf von industrieanlagen anfallenden waerme |
US4315404A (en) * | 1979-05-25 | 1982-02-16 | Chicago Bridge & Iron Company | Cooling system, for power generating plant, using split or partitioned heat exchanger |
JPS5918395A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | Toshiba Corp | 冷却塔 |
JPS6093298A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Toshiba Corp | 冷却設備 |
JPS6470635A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-16 | Nec Corp | Cooling water temperature control device |
US5231835A (en) * | 1992-06-05 | 1993-08-03 | Praxair Technology, Inc. | Liquefier process |
-
1993
- 1993-09-21 FR FR9311232A patent/FR2710370B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-12 DE DE69400794T patent/DE69400794T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-12 EP EP94402025A patent/EP0644390B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-12 ES ES94402025T patent/ES2094030T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-13 JP JP6218986A patent/JPH07167554A/ja not_active Ceased
- 1994-09-16 US US08/307,001 patent/US5481880A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-19 CA CA002132367A patent/CA2132367A1/fr not_active Abandoned
- 1994-09-20 CN CN94115355A patent/CN1104617C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1104617C (zh) | 2003-04-02 |
JPH07167554A (ja) | 1995-07-04 |
EP0644390B1 (fr) | 1996-10-23 |
FR2710370B1 (fr) | 1995-12-08 |
FR2710370A1 (fr) | 1995-03-31 |
ES2094030T3 (es) | 1997-01-01 |
CN1104724A (zh) | 1995-07-05 |
EP0644390A1 (fr) | 1995-03-22 |
DE69400794D1 (de) | 1996-11-28 |
DE69400794T2 (de) | 1997-02-27 |
US5481880A (en) | 1996-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0644390B1 (fr) | Procédé et ensemble de compression d'un gaz | |
CA1146724A (fr) | Procede et installation cryogeniques de separation d'air avec production d'oxygene sous haute pression | |
FR2851330A1 (fr) | Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air | |
EP2185873B1 (fr) | Procédé de réfrigération cryogénique d'un fluide, par exemple d'hélium, destiné à alimenter un consommateur de fluide, ainsi qu'à une installation correspondante | |
EP0676373B1 (fr) | Procédé et installation de production de monoxyde de carbone | |
EP0848220B1 (fr) | Procédé et installation de fourniture d'un débit variable d'un gaz de l'air | |
CA2027071C (fr) | Procede et installation de production d'oxygene gazeux a debit variable par distillation d'air | |
EP0178207A1 (fr) | Procédé et installation de fractionnement cryogénique de charges gazeuses | |
EP0940624A1 (fr) | Poste et procédé de distribution d'un gaz détendu | |
CA2098895A1 (fr) | Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression | |
EP0606027B1 (fr) | Procédé et installation de production d'au moins un produit gazeux sous pression et d'au moins un liquide par distillation d'air | |
EP0618415B1 (fr) | Procédé et installation de production d'oxygène gazeux et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air | |
EP0694746B1 (fr) | Procédé de production d'un gaz sous pression à débit variable | |
FR2805339A1 (fr) | Procede de production d'oxygene par rectification cryogenique | |
EP0661505B1 (fr) | Procédé et installation de liquéfaction d'un gaz | |
EP0718576A1 (fr) | Procédé de séparation d'un mélange gazeux par distillation cryogénique | |
FR2787560A1 (fr) | Procede de separation cryogenique des gaz de l'air | |
EP0914584B1 (fr) | Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable | |
FR2688052A1 (fr) | Procede et installation de production d'oxygene et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air. | |
FR2775518A1 (fr) | Procede et installation de production frigorifique a partir d'un cycle thermique d'un fluide a bas point d'ebullition | |
FR2706595A1 (fr) | Procédé et installation de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression à débit variable. | |
EP1409937B1 (fr) | Procede de production de vapeur d'eau et de distillation d'air | |
EP0422973A1 (fr) | Procédé et installation de réfrigeration utilisant un mélange réfrigerant | |
CA2234435A1 (fr) | Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique | |
BE901144A (fr) | Installation de transformation d'energie calorifique en energie mecanique. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EEER | Examination request | ||
FZDE | Discontinued |