CA2261097A1 - Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable - Google Patents

Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable Download PDF

Info

Publication number
CA2261097A1
CA2261097A1 CA002261097A CA2261097A CA2261097A1 CA 2261097 A1 CA2261097 A1 CA 2261097A1 CA 002261097 A CA002261097 A CA 002261097A CA 2261097 A CA2261097 A CA 2261097A CA 2261097 A1 CA2261097 A1 CA 2261097A1
Authority
CA
Canada
Prior art keywords
flow
liquid
auxiliary
pressure
gas
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
Application number
CA002261097A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernard Darredeau
Alain Guillard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9494477&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CA2261097(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CA2261097A1 publication Critical patent/CA2261097A1/fr
Abandoned legal-status Critical Current

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
    • 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
    • F25J3/04472—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 using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
    • F25J3/04496—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 using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
    • F25J3/04503—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 using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems
    • F25J3/04509—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 using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems within the cold part of the air fractionation, i.e. exchanging "cold" within the fractionation and/or main heat exchange line
    • F25J3/04515—Simultaneously changing air feed and products output
    • 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
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • 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
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • 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
    • F25J3/04406—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 using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—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 using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • 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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836—Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • 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
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • 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
    • F25J2230/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F25J2240/46—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval the fluid being oxygen
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

Cette installation, dans son application à la production d'oxygène gazeux sous pression, comprend, d'une part, une bascule, par exemple oxygène liquide/air liquide, pour satisfaire aux pointes de consommation de durée relativement longue et à celles de courte durée et de faible amplitude, et d'autre part, un circuit (13, 30) de compression d'oxygène sous une pression supérieure à la pression de production, ce circuit conduisant à une capacité auxiliaire (15) qui fournit au moins en partie les pointes de consommation de courte durée et de forte amplitude.

Description

W098/04877 PCT~7/01401 Procedë et installation de production d'un gaz de l~air à debit variable".
La présente invention est relative à un procédé
de production d'un gaz de l'air, notamment d'oxygène, à
débit variable par distillation d'air, du type décrit dans le préambule de la revendication l.
~ L'invention s'applique en particulier à la production d'oxygène sous pression à débit variable.
Les pressions dont il est question icl sont des pressions absolues, et les débits sont des débits molaires.
lo Le EP-A-0 422 974 au nom de la Demanderesse décrit un procédé de ce type, dit "procédé à bascule", destiné à la production d'oxygène gazeux à déblt variable.
Le second fluide en question est de l'air à distiller, qui est condensé suivant un débit variable.
l~ Dans ce procédé connu, il est facile de montrer que pour maintenir constants les débits d'alimentation et de soutirage de l'appareil de distillation, il est nécessaire de faire varier le débit d'air entrant dans le même sens que les variations de la consommation d'oxygène.
Dans le cas où l'oxygène est produit sous pression, l'air que l'on condense pour vaporiser l'oxygène liquide est surpressé par un surpresseur additionnel, et, lorsque la demande en oxygène varie, il faut faire varier de façon importante à la fois le débit surpressé et le débit 2j comprimé par le compresseur principal.
Par conséquent, dans ce procédé connu, le compresseur, et éventuellement le surpresseur, sont surdimensionnés de façon importante par rapport au débit nominal d'oxygène à produire. De plus, ils travaillent pendant la majorité du temps à des débits fortement réduits par rapport à leurs capacités, et donc avec un rendement dégradé.
Il a également été proposé de stocker du gaz à
produire, sous forme gazeuse, dans une capacité auxiliaire 3~ ou "buffer", à une pression supérieure à la pression de CA 02261097 l999-01-l9 production. Cependant, cette solutlon n'est pas satisfaisante, car elle nécessite la mise en place de buffers de très grande dimension pour fa1re face à des pointes de consommation de longue durée. De plus, la S production de la totalité du gaz à la presslon du buffer est coûteuse en énergie.
L'invention a pour but de permettre la production de gaz de l'air à débit variable dans des conditions particulièrement efficaces et économiques.
A cet effet, elle a pour objet un procédé du type précité, caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1.
Ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques des revendications 2 à 11.
lS L'invention a également pour objet une installation destinée à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette installation est décrite dans la revendication 12.
Cette installation peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques des revendications 13 à 16.
Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 représente schématiquement une 2s installation de production d'oxygène sous pression à débit variable conforme à l'invention ;
- la Figure 2 est un diagramme d'échange thermique illustrant la vaporisation de l'oxygène liquide sous la pression de production ; et - les Figures 3 et 4 représentent schématiquement deux variantes de l'installation.
L'installation représentée à la Figure comprend essentiellement un compresseur d'air principal 1 à débit variable, par exemple du type centrifuge à aubages 3s mobiles, un appareil d'épuration par adsorption 2, une WO9~lOl~l/ PCT~R97/01401 ligne d'échange thermique 3, une turbine 4 de malntien en froid, un appareil 5 de distlllation d'air constltué par une double colonne comprenant elle-même une colonne moyenne pression 6 surmontée d'une colonne basse pression 7 ainsi qu'un vaporiseur-condenseur 8, un réservoir d'oxygène liquide 10, un réservoir d'air liquéfié 11, deux pompes 12 et 13, un surpresseur d'air 14 et une capacité
auxiliaire ou "buffer" 15. Cette installation est destinée à produire un débit variable d'oxygène gazeux via une conduite de production 16, sous une pression d'environ 15 bars.
Pour décrire le fonctionnement de cette lnstallation, on supposera tout d'abord que la demand~
d'oxygène gazeux dans la conduite 16 est constante et égale à la production nominale, soit environ 20 % du débit d'air nominal comprimé par le compresseur 1.
Le débit nominal d'air à traiter, comprimé à 6 bars par le compresseur 1 et refroidi à la température ambiante par un réfrigérant 17 à air ou à eau, est épuré
dans l'appareil 2, puis divisé en deux flux ayant chacun un débit constant.
Un premier flux est refroidi dans des passages 19 de la ligne d'échange 3 ; une partie est sortie de cette ligne d'échange après un refroidissement partiel, détendue vers 1 bar dans la turbine 4 et lnsufflée dans la colonne basse pression 7 au voisinage de son point de rosée via une conduite 20 ; le reste poursuit son refroidissement jusqu'au voisinage de son point de rosée sous 6 bars, puis est injecté au bas de la colonne moyenne - 30 pression 6 via une conduite 21.
Un second flux est surpressé en 14 jusqu'à une haute pression de condensation définie plus loin, puis est refroidi et liquéfié dans des passages 22 de la ligne d'échange, puis stocké sous forme liquide dans le 3~ réservoir 11 après détente à 6 bars dans une vanne de CA 02261097 l999-01-l9 détente 23. Un débit constant d'air llquéfié est soutiré
du fond de ce réservoir et est divisé en un premier débit constant sous 6 bars envoyé dans la colonne moyenne pression via une conduite 24, et en un second débit constant détendu vers 1 bar dans une vanne de détente 25-puis injecté dans la colonne basse pression 7.
Le vaporisateur-condenseur 8 vaporise un débit constant d'oxygène liquide en cuve de la colonne basse pression 7 par condensation d'un débit à peu près égal 1() d'azote de tete de la colonne moyenne pression 6. Du "liquide riche" (air enrichi en oxygène) prélevé en cuve de la colonne moyenne pression et détendu vers 1 bar dans une vanne de détente 26 est injecté à un nivea~
intermédiaire de la colonne basse pression, et du "liquide l~ pauvre "(azote à peu près pur), prélevé en tête de la colonne moyenne pression et détendu vers 1 bar dans une vanne de détente 27, est injecté au sommet de la colonne basse pression.
Un débit constant d'oxygène liquide, correspondant à environ 20 % du débit d'air entrant, passe, via une conduite 28, dans le réservoir 10. Un débit constant identique d'oxygène liquide est soutiré du fond de ce réservoir et divisé en deux flux à débits constants:
- Un premier flux majoritaire, représentant par
2~ exemple 80 % du débit total, est comprimé à 15 bars par la pompe 12, puis vaporisé dans des passages 29 de la ligne d'échange et fourni à la conduite 16 de production.
- Un second flux est comprimé par la pompe 13 à
une pression très supérieure, par exemple 30 bars,
3() vaporisé dans des passages 30 de la ligne d'échange et fourni à la capacité 15.
La capacité 15 est reliée à la conduite de production 16 via une conduite 33 équipée d'une vanne de détente et de réglage de débit 34, et un débit constant W098/04877 PCT~R97/01401 égal à celui du second flux précité est détendu dans cette vanne 34 et envoyé de la capacité 1~ à la conduite 16.
En outre, un débit constant d'azote impur, soutiré du sommet de la colonne basse pression, est réchauffé dans des passages 31 de la ligne d'échange et évacué en tant que résiduaire via une conduite 32.
Comme on le voit, l'installation comporte un surpresseur unique 14, de sorte que la condensation de l'air surpressé est utilisée, dans les passages 22 de la ligne d'échange, pour vaporiser à la fois l'oxygène sous 15 bars et l'oxygène sous 30 bars.
Pour cela, on choisit la pression de l'air surpressé comme étant la pression dite "concomitante" à la vaporisation d'oxygène sous 15 bars. Cette pression est 1~ celle pour laquelle le genou G de liquéfaction de l'air est voisin du palier P de vaporisation de l'oxygène sous 15 bars, comme représenté sur la Figure 2, sur laquelle les quantités de chaleur échangées Q sont portées en ordonnées et les températures t en abscisses.
2~ Sous cette pression, le genou G précité se trouve à une température inférieure au palier P' de vaporisation de l'oxygène sous 30 bars, comme illustré
également sur le diagramme de la Figure 2, mais ceci est tout à fait possible à condition d'évacuer simultanément 2~ un produit liquide de l'installation (oxygène ou azote liquide dans cet exemple), suivant l'enseignement du FR-A-2 674 011.
Sur la Flgure 2, le point A représente la température d'admission de la turbine 4, et cette température d'admission est choisie de manière à obtenir un écart de température minimal, de l'ordre de quelques degrés, au bout chaud de la ligne d'échange.
A titre d'exemple numérique, on peut choisir une pression d'air surpressé d'environ 4Q bars.

W098/04877 PCT~R97/01401 Toutes les conduites qul aboutissent à la double colonne 5 et toutes celles qui en partent sont équipées de moyens (non représentés) assurant un débit constant.
Ainsi, lorsque la demande d'oxygène gazeux varie, le réglage de cette double colonne n'est pas modi~ié. De plus, le débit d'oxygène vaporisé en 30 sous la haute pression reste constant.
Lorsque la demande en oxygène augmente, plusieurs cas sont à distinguer :
lo (1) Si la pointe de consommation est limitée en amplitude à une valeur prédéterminée, par exemple à une valeur égale à 120 % du débit nominal, on prélève un débit supplémentaire correspondant d'oxygène liquide du réservoir 10 au moyen de la pompe 12, en augmentant le débit de pompage de celle-ci, et on le vaporise en 29 sous la pression de production par condensation, en 22, d'alr surpressé par le surpresseur 14.
Ceci correspond au fonctionnement classique de la bascule oxygène liquide/air liquide : le niveau d'oxygène liquide baisse dans le réservoir 10, tandis que le niveau monte dans le réservoir 11.
(2) Si la pointe de consommation est supérieure en amplitude à ladite valeur prédéterminée, deux cas sont à distinguer :
(a) Si la durée de la pointe de consommation est brève, le débit d'oxygène complémentaire nécessaire, au-delà de la valeur précitée, est prélevé dans la capacité
15, par ouverture plus grande de la vanne 34, et envoyé
après détente dans cette vanne dans la conduite de production 16.
Par exemple, pour une pointe de consommation égale à 160 ~ du débit nominal, 20 % de débit supplémentaire sont ~ournis par la pompe 12, et les 40 %
restants par la capacité 15.

(b) Cependant, on comprend que, lorsqu'on prélève un débit supplémentaire de la capacité 15, la pression de celle-ci chute Par suite, si la pointe de consommation a une durée excessive, le débit d'oxygène supplémentaire, par rapport au débit nominal, doit nécessairement être fourni par des moyens extérieurs, par exemple par un stockage auxiliaire d'oxygène.
Il est à noter que l'invention s'applique également au cas suivant : l'oxygène est produit sous 1 lobar environ, et la demande d'oxygène est toujours supérieure à une valeur minimale donnée. Un débit d'oxygène gazeux constant égal à cette valeur minimale peut alors être soutiré directement du bas de la colonn;e basse pression 7 via une conduite 35, comme indiqué en 15trait mixte sur la Figure 1, puis réchauffé dans la ligne d'échange. Cette variante permet de réduire la capacité
des réservoirs 10 et 11. De même, des productions constantes d'oxygène liquide et/ou d'azote gazeux et/ou d'azote liquide peuvent être assurées simultanément par la 20double colonne, via des condultes 36 et/ou 37 et/ou 38, également comme indiqué en trait mixte sur la Flgure 1.
D'autres variantes de l'invention peuvent être envisagées.
Ainsi, dans la variante de la Figure 3, la pompe 2~13 est supprimée. Le débit auxiliaire d'oxygène est soutiré sous forme gazeuse de la cuve de la colonne 7, via une conduite 39, est réchauffé en 30 sous la basse pression, puis est comprimé à la haute pression par un compresseur auxiliaire 40 avant d'être introduit dans la 30capacité lS.
En variante également, le fluide de vaporisation d'au moins l'un des deux débits d'oxygène est de l'azote.
En particulier, dans la variante de la Figure 4, où la production d'oxygène est au voisinage de 1 bar, la 3~vaporisation du débit principal s'effectue au moyen du , WO9~l01_7/ PCT~R97/01401 vaporiseur 8 de la double colonne. Ce débit principal est alors soutiré sous forme gazeuse de la cuve de la colonne 7, via une conduite 41, et réchauffé en 29. Le refoulement de la pompe 12 est alors relié à la cuve de la colonne, laquelle alimente le réservoir 10 par gravité.
Dans ce cas, la vaporisation du débit varlable d'oxygène produit un débit variable d'azote liquide dans la colonne 6. Pour cette raison, la conduite 38 est reliée à un réservoir 42 d'azote, et le fond de ce réservoir est relié à une pompe 43 de retour d'un débit constant d'azote liquide en tête de la colonne 6.
La bascule est, dans cette variante, une bascule oxygène/azote, et le réservoir 11, à niveau constant, peu~
être supprimé.
I~ Si l'on combine les variantes des Figures 3 et
4, il n'y a plus d'oxygène à vaporiser dans la ligne d'échange 3. Par suite, les éléments 14, 22, 23, 11, 24 et 25 sont supprimés, et tout l'air entrant est comprimé à 6 bars en 1 et envoyé dans les passages 19.

,

Claims (16)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de production d'un gaz de l'air, notamment d'oxygène, à débit variable par distillation d'air, du type dans lequel on stocke une partie au moins du gaz à produire, sous forme d'un premier liquide, dans un premier réservoir (10); on soutire de ce réservoir un débit variable dudit premier liquide, et on l'amène (en 12, 29; 12, 8, 29) sous forme gazeuse et à la pression de production, ce débit variable étant vaporisé (en 29;
8) en condensant un débit variable correspondant d'un second fluide, notamment d'air à distiller; on stocke ce second fluide condensé, sous forme d'un second liquide, dans un second réservoir (11); et on envoie un débit commandé de ce second liquide à l'appareil de distillation, caractérisé en ce qu'on amène un débit auxiliaire du gaz à produire sous forme gazeuse et à une haute pression supérieure à la pression de production, puis on le stocke dans une capacité auxiliaire (15) sous ladite haute pression, et, lors de certaines pointes de consommation dudit gaz, on prélève une partie au moins du gaz excédentaire dans cette capacité auxiliaire, après l'avoir détendu (en 34) à la pression de production.
2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on comprime (en 13) ledit débit auxiliaire, sous forme liquide, à ladite haute pression, et on vaporise sous cette haute pression le débit auxiliaire comprimé, avant de l'introduire dans la capacité auxiliaire (15).
3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on vaporise ledit débit auxiliaire comprimé par échange de chaleur avec ledit second fluide.
4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on vaporise ledit débit variable et ledit débit auxiliaire par échange de chaleur avec ledit second fluide sous une pression de condensation unique.
5 - Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite pression de condensation unique est telle que la température de condensation du second fluide est inférieure à la température de vaporisation dudit gaz, au moins sous ladite haute pression.
6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la température de condensation dudit second fluide sous ladite pression de condensation est concomitante à la température de vaporisation dudit gaz sous la pression de production.
7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on soutire un débit constant dudit premier liquide de l'appareil de distillation (5), et en ce qu'on fait passer un débit constant dudit second liquide du second réservoir (11) à l'appareil de distillation.
8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le débit auxiliaire représente une fraction minoritaire du débit dudit premier liquide, notamment environ 25% de ce dernier en marche nominale.
9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit débit auxiliaire est constant.
10 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites pointes de consommation sont des pointes d'amplitude supérieure à une valeur prédéterminée.
11 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, jusqu'à un débit excédentaire prédéterminé dudit gaz, ce débit excédentaire est fourni par augmentation dudit débit variable.
12 - Installation de production d'un gaz de l'air, notamment d'oxygène, à débit variable, du type comprenant : un appareil de distillation d'air (5); une ligne d'échange thermique (3) pour refroidir l'air à
distiller par échange de chaleur avec des produits provenant de l'appareil de distillation; un premier réservoir (10) de stockage dudit gaz sous forme d'un premier liquide; des premiers moyens (12, 29; 12, 8, 29) pour soutirer du premier réservoir un débit variable dudit premier liquide et l'amener sous forme gazeuse et à la pression de production, ces premiers moyens comprenant des seconds moyens (29; 8) pour vaporiser ledit débit variable en condensant un débit variable correspondant d'un second fluide, notamment d'air à distiller, sous forme d'un second liquide; et un second réservoir (11) de stockage du second liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend des troisièmes moyens (13, 30) pour amener un débit auxiliaire du gaz à produire sous forme gazeuse et à une haute pression supérieure à la pression de production, puis l'introduire dans une capacité
auxiliaire (15), et une conduite (33) munie d'une vanne de détente et de réglage de débit (34) et reliant cette capacité auxiliaire à la conduite de production (16) de l'installation.
13 - Installation suivant la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens (13, 30) comprennent une pompe (13) pour comprimer ledit débit auxiliaire sous forme liquide, et des moyens (30) pour vaporiser ce débit auxiliaire comprimé.
14 - Installation suivant la revendication 13, caractérisée en ce que ladite pompe (13) est reliée audit premier réservoir (10).
15 - Installation suivant la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle comprend un surpresseur unique (14) amenant ledit second fluide à une pression unique de condensation par échange de chaleur avec ledit débit variable et avec ledit débit auxiliaire.
16 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de soutirage (28) adaptés pour soutirer un débit constant dudit premier liquide de l'appareil de distillation (5), et des moyens pour faire passer un débit constant dudit second liquide du second réservoir (11) à l'appareil de distillation.
CA002261097A 1996-07-25 1997-07-25 Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable Abandoned CA2261097A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9609376A FR2751737B1 (fr) 1996-07-25 1996-07-25 Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable
FR96/09376 1996-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CA2261097A1 true CA2261097A1 (fr) 1998-02-05

Family

ID=9494477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CA002261097A Abandoned CA2261097A1 (fr) 1996-07-25 1997-07-25 Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6062044A (fr)
EP (1) EP0914584B1 (fr)
JP (1) JP2000515236A (fr)
KR (1) KR100488029B1 (fr)
CN (1) CN1145004C (fr)
AR (1) AR013064A1 (fr)
AT (1) ATE217071T1 (fr)
BR (1) BR9710525A (fr)
CA (1) CA2261097A1 (fr)
DE (1) DE69712340T2 (fr)
ES (1) ES2175446T3 (fr)
FR (1) FR2751737B1 (fr)
PL (1) PL331280A1 (fr)
WO (1) WO1998004877A1 (fr)
ZA (2) ZA976197B (fr)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6182471B1 (en) * 1999-06-28 2001-02-06 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing oxygen product at a non-constant rate
US6354105B1 (en) * 1999-12-03 2002-03-12 Ipsi L.L.C. Split feed compression process for high recovery of ethane and heavier components
EP1318368A1 (fr) * 2001-12-10 2003-06-11 The Boc Group, Inc. Méthode de séparation d'air pour la production d'un produit gazeux à débit variable
GB0219415D0 (en) * 2002-08-20 2002-09-25 Air Prod & Chem Process and apparatus for cryogenic separation process
US7228715B2 (en) * 2003-12-23 2007-06-12 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic air separation process and apparatus
US7272954B2 (en) * 2004-07-14 2007-09-25 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Proceded Georges Claude Low temperature air separation process for producing pressurized gaseous product
US7553419B2 (en) * 2006-05-03 2009-06-30 Organix, Inc. Method of material processing to produce a fiber product
FR2949845B1 (fr) * 2009-09-09 2011-12-02 Air Liquide Procede d'operation d'au moins un appareil de separation d'air et d'une unite de combustion de combustibles carbones
US20130098106A1 (en) * 2010-07-05 2013-04-25 Benoit Davidian Apparatus and process for separating air by cryogenic distillation
CN103080678B (zh) * 2010-09-09 2015-08-12 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和装置
US10359231B2 (en) * 2017-04-12 2019-07-23 Praxair Technology, Inc. Method for controlling production of high pressure gaseous oxygen in an air separation unit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2652887B1 (fr) * 1989-10-09 1993-12-24 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux a debit variable par distillation d'air.
FR2670278B1 (fr) * 1990-12-06 1993-01-22 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air en regime variable de production d'oxygene gazeux.
FR2723184B1 (fr) * 1994-07-29 1996-09-06 Grenier Maurice Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression a debit variable
FR2757282B1 (fr) * 1996-12-12 2006-06-23 Air Liquide Procede et installation de fourniture d'un debit variable d'un gaz de l'air

Also Published As

Publication number Publication date
KR100488029B1 (ko) 2005-05-09
JP2000515236A (ja) 2000-11-14
WO1998004877A1 (fr) 1998-02-05
ES2175446T3 (es) 2002-11-16
CN1226312A (zh) 1999-08-18
US6062044A (en) 2000-05-16
FR2751737A1 (fr) 1998-01-30
AR013064A1 (es) 2000-12-13
PL331280A1 (en) 1999-07-05
KR20000023846A (ko) 2000-04-25
CN1145004C (zh) 2004-04-07
BR9710525A (pt) 1999-08-17
ZA976197B (en) 1999-02-17
EP0914584A1 (fr) 1999-05-12
ATE217071T1 (de) 2002-05-15
EP0914584B1 (fr) 2002-05-02
ZA976620B (en) 1999-01-25
DE69712340D1 (de) 2002-06-06
DE69712340T2 (de) 2002-11-14
FR2751737B1 (fr) 1998-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0576314B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression
EP0689019B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression
CA2062506C (fr) Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression
EP0628778B2 (fr) Procédé et unité de fourniture d'un gaz sous pression à une installation consommatrice d'un constituant de l'air
EP0848220B1 (fr) Procédé et installation de fourniture d'un débit variable d'un gaz de l'air
EP0422974B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux à débit variable par distillation d'air
EP1447634B1 (fr) Procédé et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote par distillation cryogénique de l'air
EP0605262B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression
EP1711765B1 (fr) Procédé et installationde de séparation d'air par distillation cryogénique
EP0694746B1 (fr) Procédé de production d'un gaz sous pression à débit variable
EP0789208B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous haute pression
CA2261097A1 (fr) Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable
CA2115129A1 (fr) Procede et installation de production d'azote ultra-pur par distillation d'air
EP0952415A1 (fr) Procédé et installation de distillation d'air avec production variable d'argon
EP0611218B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygene sous pression
EP0612967B1 (fr) Procédé de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression
EP0595673A1 (fr) Procédé et installation de production d'azote et d'oxygène
FR2929697A1 (fr) Procede de production d'azote gazeux variable et d'oxygene gazeux variable par distillation d'air
EP0629828A1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression à débit variable
FR2864213A1 (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

Legal Events

Date Code Title Description
FZDE Discontinued