EP0595673B1 - Procédé et installation de production d'azote et d'oxygène - Google Patents

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EP0595673B1
EP0595673B1 EP93402421A EP93402421A EP0595673B1 EP 0595673 B1 EP0595673 B1 EP 0595673B1 EP 93402421 A EP93402421 A EP 93402421A EP 93402421 A EP93402421 A EP 93402421A EP 0595673 B1 EP0595673 B1 EP 0595673B1
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EP
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column
liquid
reboiler
condenser
nitrogen
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Pascal Arriulou
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/939—Partial feed stream expansion, air

Definitions

  • DE-A-30.35.844 describes a process for the production of nitrogen and impure oxygen.
  • the supply air is used to reboil the tank of the single column and a liquid is drawn off at an intermediate level of the column to be sent to the overhead condenser with the rich liquid.
  • the object of the invention is to improve this process so as to also allow a minority production of oxygen.
  • the installation represented in FIG. 1 essentially comprises an air compressor 1, an apparatus 2 for purifying the air of water and CO 2 by adsorption, a heat exchange line 3, a distillation column 4, an air expansion turbine 5, an auxiliary heat exchanger 6 and a nitrogen compressor 7.
  • Column 4 comprises an overhead condenser 8 and a tank reboiler 9. This column operates under a pressure known as medium pressure, typically of the order of 3 to 5 bars absolute.
  • the air to be treated compressed by the compressor 1 at a pressure markedly higher than the medium pressure and then purified in 2, is cooled to an intermediate temperature in the heat exchange line 3. A fraction of the air is then out of heat exchange line, expanded at medium pressure in turbine 5 and introduced at an intermediate level in column 4.
  • Production nitrogen gas is drawn off at the top of the column via a pipe 11, heated in 6 then in 3, and recovered as the first product (medium-pressure nitrogen gas) via a pipe 12.
  • An adjustable flow of medium pressure nitrogen is taken from line 12 and compressed to a high pressure by compressor 7. Part of the high pressure nitrogen can constitute a second product of the installation, recovered via line 13, and the rest is recycled via a pipe 14, cooled to the cold end of the exchange line 3 and sent to the reboiler 9, where it condenses.
  • the liquid nitrogen thus obtained, sub-cooled in 6, is expanded in an expansion valve 15 and injected under reflux at the top of the column 4, part of this liquid nitrogen being able to be recovered as a third product (liquid nitrogen under high pressure) via a 15A line.
  • a liquid, called “rich liquid” is withdrawn, via a line 16, at an intermediate level between the level of introduction of the turbined air and the reboiler, that is to say that there are a certain number of distillation plates 17 between line 16 and the introduction of the turbined air and a certain number of plates 18 below line 16.
  • This liquid is sub-cooled in 6, expanded at a low pressure slightly higher than the atmospheric pressure in an expansion valve 19 and introduced into the condenser 8, where it vaporizes.
  • the rich liquid vaporized, after heating in 6 and then in the heat exchange line 3, is discharged via a pipe 19 constituting the waste gas W of the installation.
  • the bottom liquid of the column which cools the reboiler 9, consists of oxygen at a desired content of impurities.
  • a relatively low flow rate of this liquid of the order of a few% of the incoming air flow rate, is vaporized by the reboiler 9 and withdrawn from the column in gaseous form immediately above it via a line 20, c that is to say that there is no distillation stage between the reboiler and this pipe 20.
  • this medium-pressure gaseous oxygen constitutes a fourth product of the installation, which is recovered via a line 21.
  • a pipe 22 for purging liquid oxygen from the bottom of the column is also shown in Figure 1, a pipe 22 for purging liquid oxygen from the bottom of the column.
  • the pipe 20 is deleted, and a pipe 23 is pitted on the pipe 22.
  • the liquid oxygen conveyed by this line 23 is sub-cooled at 6, expanded in an expansion valve 24 and introduced into an auxiliary condenser 25 mounted in the column 4 below the head condenser 8, to be vaporized there.
  • the expression "below” means that there are a number of distillation trays between the two condensers.
  • This variant makes it possible to increase the reflux in column 4, in return for the production of gaseous oxygen under low pressure.
  • the embodiment 3 differs from the previous one only in that the auxiliary condenser 25 is mounted in parallel with the head condenser 8 and therefore constitutes a second head condenser of the column.
  • the production of the column is thereby simplified, but, on the other hand, it is necessary to slightly increase the pressure of the rich liquid vaporized and therefore the pressure of the incoming air.

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Description

  • La présente invention est relative à un procédé de production majoritaire d'azote et minoritaire d'oxygène par distillation d'un mélange gazeux, notamment d'air, du type dans lequel :
    • le mélange gazeux est refroidi dans une ligne d'échange puis introduit à un niveau intermédiaire d'une colonne de distillation fonctionnant à une moyenne pression et équipée d'un condenseur de tête et d'un rebouilleur de cuve ;
    • du liquide soutiré de la colonne au-dessous du point d'introduction du mélange gazeux est, après détente à une basse pression inférieure à la moyenne pression, vaporisé dans le condenseur de tête ;
    • de l'azote gazeux est soutiré en tête de colonne et réchauffé et, pour partie, comprimé à une haute pression supérieure à la moyenne pression, refroidi et introduit dans le rebouilleur pour y être condensé ; et
    • une partie au moins de l'azote liquide ainsi obtenu est détendue à la moyenne pression et, éventuellement après épuration, introduite en tête de la colonne.
  • Un tel procédé, décrit dans EP-A-413.631 en vue de produire uniquement de l'azote, présente l'avantage de pouvoir commander le taux de reflux dans la colonne, indépendamment du débit d'azote produit.
  • DE-A-30.35.844 décrit un procédé de production d'azote et d'oxygène impur. L'air d'alimentation sert à rebouillir la cuve de la simple colonne et un liquide est soutiré à un niveau intermédiaire de la colonne pour être envoyé au condenseur de tête avec le liquide riche.
  • L'invention a pour but de perfectionner ce procédé de manière à permettre en outre une production minoritaire d'oxygène.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que :
    • ledit liquide est soutiré à un niveau intermédiaire entre le niveau d'injection d'air et le rebouilleur et réchauffé dans la ligne d'échange avant d'être évacué comme gaz résiduaire ; et
    • du liquide de cuve de la colonne est vaporisé et récupéré en tant que produit minoritaire constitué essentiellement d'oxygène.
  • Suivant des modes particuliers de réalisation de l'invention :
    • le liquide de cuve destiné à constituer ledit produit minoritaire est vaporisé par le rebouilleur et soutiré sous forme gazeuse immédiatement au-dessus de celui-ci ;
    • le liquide de cuve destiné à constituer ledit produit minoritaire est détendu puis vaporisé dans un condenseur auxiliaire prévu dans la partie supérieure de la colonne ;
    • le condenseur auxiliaire est prévu au-dessous du condenseur de tête ;
    • le condenseur auxiliaire est prévu en parallèle avec le condenseur de tête, ledit liquide de cuve étant détendu à une pression inférieure à ladite basse pression.
  • L'invention a également pour objet une installation destinée à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette installation, du type comprenant :
    • une colonne de distillation fonctionnant sous une moyenne pression et équipée d'un condenseur de tête et d'un rebouilleur de cuve ;
    • des moyens pour comprimer, épurer et refroidir le mélange gazeux et l'introduire à un niveau intermédiaire de la colonne ;
    • des moyens pour soutirer un liquide à un niveau de la colonne inférieur au niveau d'introduction du mélange gazeux, des moyens pour détendre ce liquide à une basse pression et des moyens pour l'introduire en vue de sa vaporisation dans le condenseur de tête;
    • des moyens pour soutirer de l'azote en tête de colonne, et des moyens pour réchauffer, comprimer à une haute pression, refroidir et introduire dans le rebouilleur une partie de cet azote; et
    • des moyens pour détendre à la moyenne pression une partie au moins de l'azote liquide issu du rebouilleur et pour l'introduire en tête de la colonne, est caractérisée en ce que :
    • le niveau de soutirage dudit liquide est intermédiaire entre le niveau d'introduction du mélange gazeux et le rebouilleur ; et
    • il est prévu des moyens pour vaporiser du liquide de cuve de la colonne et pour récupérer le gaz résultant, constitué essentiellement d'oxygène, en tant que produit minoritaire de l'installation.
  • Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels les Figures 1 à 3 représentent schématiquement trois modes de réalisation d'une installation de production d'azote et d'oxygène conforme à l'invention.
  • L'installation représentée à la Figure 1 comprend essentiellement un compresseur d'air 1, un appareil 2 d'épuration de l'air en eau et en CO2 par adsorption, une ligne d'échange thermique 3, une colonne de distillation 4, une turbine 5 de détente d'air, un échangeur de chaleur auxiliaire 6 et un compresseur d'azote 7. La colonne 4 comporte un condenseur de tête 8 et un rebouilleur de cuve 9. Cette colonne fonctionne sous une pression dite moyenne pression, typiquement de l'ordre de 3 à 5 bars absolus.
  • L'air à traiter, comprimé par le compresseur 1 à une pression nettement supérieure à la moyenne pression puis épuré en 2, est refroidi jusqu'à une température intermédiaire dans la ligne d'échange thermique 3. Une fraction de l'air est alors sorti de ligne d'échange thermique, détendu à la moyenne pression dans la turbine 5 et introduit à un niveau intermédiaire dans la colonne 4.
  • Le reste de l'air poursuit son refroidissement jusqu'à liquéfaction et sous-refroidissement et, après détente dans une vanne de détente 10, est introduit dans la colonne 4 au-dessus du premier flux d'air précité.
  • De l'azote gazeux de production est soutiré en tête de colonne via une conduite 11, réchauffé en 6 puis en 3, et récupéré en tant que premier produit (azote gazeux moyenne pression) via une conduite 12.
  • Un débit réglable d'azote moyenne pression est prélevé sur la conduite 12 et comprimé à une haute pression par le compresseur 7. Une partie de l'azote haute pression peut constituer un deuxième produit de l'installation, récupéré via une conduite 13, et le reste est recyclé via une conduite 14, refroidi jusqu'au bout froid de la ligne d'échange 3 et envoyé dans le rebouilleur 9, où il se condense.
  • L'azote liquide ainsi obtenu, sous-refroidi en 6, est détendu dans une vanne de détente 15 et injecté en reflux en tête de la colonne 4, une partie de cet azote liquide pouvant être récupéré en tant que troisième produit (azote liquide sous la haute pression) via une conduite 15A.
  • Un liquide, dit "liquide riche" est soutiré, via une conduite 16, à un niveau intermédiaire entre le niveau d'introduction de l'air turbiné et le rebouilleur, c'est-à-dire qu'il existe un certain nombre de plateaux de distillation 17 entre la conduite 16 et l'introduction de l'air turbiné et un certain nombre de plateaux 18 au-dessous de la conduite 16. Ce liquide est sous-refroidi en 6, détendu à une basse pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique dans une vanne de détente 19 et introduit dans le condenseur 8, où il se vaporise. Le liquide riche vaporisé, après réchauffement en 6 puis dans la ligne d'échange thermique 3, est évacué via une conduite 19 en constituant le gaz résiduaire W de l'installation.
  • Le liquide de cuve de la colonne, qui refroidit le rebouilleur 9, est constitué d'oxygène à une teneur désirée en impuretés. Un débit de ce liquide relativement faible, de l'ordre de quelques % du débit d'air entrant, est vaporisé par le rebouilleur 9 et soutiré de la colonne sous forme gazeuse immédiatement au-dessus de celui-ci via une conduite 20, c'est-à-dire qu'il n'existe aucun plateau de distillation entre le rebouilleur et cette conduite 20.
  • Après réchauffement dans la ligne d'échange thermique, cet oxygène gazeux moyenne pression constitue un quatrième produit de l'installation, qui est récupéré via une conduite 21.
  • On a également représenté sur la Figure 1, une conduite 22 de purge d'oxygène liquide partant de la cuve de la colonne.
  • On peut ainsi, par le simple choix des nombres de plateaux 17 et 18, produire de l'oxygène sous la pureté désirée, en plus de l'azote, qui constitue le produit largement majoritaire de l'installation. De même que dans le procédé du EP-A-413 631 précité, le reflux de la colonne peut être commandé par le débit d'azote haute pression recyclé en 14, indépendamment de la production d'azote et d'oxygène.
  • Le mode de réalisation de la Figure 2 ne diffère de celui de la Figure 1 que par la manière dont est obtenu l'oxygène gazeux à partir du liquide de cuve de la colonne.
  • En effet, dans ce cas, la conduite 20 est supprimée, et une conduite 23 est piquée sur la conduite 22. L'oxygène liquide véhiculé par cette conduite 23 est sous-refroidi en 6, détendu dans une vanne de détente 24 et introduit dans un condenseur auxiliaire 25 monté dans la colonne 4 au-dessous du condenseur de tête 8, pour y être vaporisé. Comme précédemment, l'expression "au-dessous" signifie qu'il existe un certain nombre de plateaux de distillation entre les deux condenseurs.
  • On produit ainsi de l'oxygène gazeux basse pression, réchauffé dans la ligne d'échange thermique puis récupéré via une conduite 26.
  • Cette variante permet d'augmenter le reflux dans la colonne 4, en contrepartie de la production de l'oxygène gazeux sous basse pression.
  • Le mode de la réalisation 3 ne diffère du précédent que par le fait que le condenseur auxiliaire 25 est monté en parallèle avec le condenseur de tête 8 et constitue donc un second condenseur de tête de la colonne. La réalisation de la colonne s'en trouve simplifiée, mais, en revanche, il est nécessaire d'augmenter légèrement la pression du liquide riche vaporisé et donc la pression de l'air entrant.

Claims (10)

  1. Procédé de production majoritaire d'azote et minoritaire d'oxygène par distillation d'un mélange gazeux, notamment d'air, du type dans lequel :
    - le mélange gazeux est refroidi dans une ligne d'échange thermique (3) puis introduit à un niveau intermédiaire d'une colonne de distillation (4) fonctionnant à une moyenne pression et équipée d'un condenseur de tête (8) et d'un rebouilleur de cuve (9) ;
    - du liquide soutiré de la colonne au-dessous du point d'introduction du mélange gazeux est, après détente (en 19) à une basse pression inférieure à la moyenne pression, vaporisé dans le condenseur de tête (8);
    - de l'azote gazeux (11) est soutiré en tête de colonne et réchauffé et, pour partie, comprimé à une haute pression supérieure à la moyenne pression, refroidi et introduit dans le rebouilleur (9) pour y être condensé ; et
    - une partie au moins de l'azote liquide ainsi obtenu est détendue (en 15) à la moyenne pression et, éventuellement après épuration, introduite en tête de la colonne, caractérisé en ce que :
    - ledit liquide (96) est soutiré à un niveau intermédiaire entre le niveau d'injection d'air et le rebouilleur et réchauffé dans la ligne d'échange (3) avant d'être évacué comme gaz résiduaire, et
    - du liquide de cuve de la colonne est vaporisé et récupéré en tant que produit minoritaire constitué essentiellement d'oxygène.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide de cuve destiné à constituer ledit produit minoritaire est vaporisé par le rebouilleur (9) et soutiré sous forme gazeuse immédiatement au-dessus de celui-ci.
  3. Procédé selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que le liquide de cuve destiné à constituer ledit produit minoritaire est détendu (en 24) puis vaporisé dans un condenseur auxiliaire (25) prévu dans la partie supérieure de la colonne (4).
  4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le condenseur auxiliaire (25) est prévu au-dessous du condenseur de tête (8).
  5. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le condenseur auxiliaire (25) est prévu en parallèle avec le condenseur de tête (8), ledit liquide de cuve étant détendu (en 24) à une pression inférieure à ladite basse pression.
  6. Installation de production majoritaire d'azote et minoritaire d'oxygène par distillation d'un mélange gazeux, notamment d'air, du type comprenant :
    - une colonne de distillation (4) fonctionnant sous une moyenne pression et équipée d'un condenseur de tête (8) et d'un rebouilleur de cuve (9);
    - des moyens (1, 2, 3, 5) pour comprimer, épurer et refroidir le mélange gazeux et l'introduire à un niveau intermédiaire de la colonne;
    - des moyens (16) pour soutirer un liquide à un niveau de la colonne inférieur au niveau d'introduction du mélange gazeux, des moyens (19) pour détendre ce liquide à une basse pression et des moyens pour l'introduire en vue de sa vaporisation dans le condenseur de tête (8);
    - des moyens (11) pour soutirer de l'azote en tête de colonne, et des moyens (6, 3, 7, 14) pour réchauffer, comprimer à une haute pression, refroidir et introduire dans le rebouilleur (9) une partie de cet azote; et
    - des moyens (15) pour détendre à la moyenne pression une partie au moins de l'azote liquide issu du rebouilleur et pour l'introduire en tête de la colonne;
    caractérisée en ce que :
    - le niveau de soutirage dudit liquide est intermédiaire entre le niveau d'introduction du mélange gazeux et le rebouilleur (9); et
    - il est prévu des moyens (9, 20, 21; 23 à 26) pour vaporiser du liquide de cuve de la colonne et pour récupérer le gaz résultant, constitué essentiellement d'oxygène, en tant que produit minoritaire de l'installation.
  7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la colonne (4) comporte une conduite (20) de soutirage dudit produit minoritaire immédiatement au-dessus du rebouilleur (9).
  8. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la colonne (4) comporte un condenseur auxiliaire (25) alimenté par ledit liquide de cuve via une conduite (23) équipée d'une vanne de détente (24).
  9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le condenseur auxiliaire (25) est monté à un niveau inférieur à celui du condenseur de tête (8).
  10. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le condenseur auxiliaire (25) est monté en parallèle avec le condenseur de tête (8).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157544A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-12 Messer Ags Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Stickstoff aus Luft

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706675A (en) * 1995-08-18 1998-01-13 G & A Associates High efficiency oxygen/air separation system
US5832748A (en) * 1996-03-19 1998-11-10 Praxair Technology, Inc. Single column cryogenic rectification system for lower purity oxygen production
US5761927A (en) * 1997-04-29 1998-06-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process to produce nitrogen using a double column and three reboiler/condensers
FR2767317B1 (fr) * 1997-08-14 1999-09-10 Air Liquide Procede de conversion d'un debit contenant des hydrocarbures par oxydation partielle
US6000239A (en) * 1998-07-10 1999-12-14 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with high ratio turboexpansion
FR2782544B1 (fr) * 1998-08-19 2005-07-08 Air Liquide Pompe pour un liquide cryogenique ainsi que groupe de pompage et colonne de distillation equipes d'une telle pompe
CN113686099B (zh) * 2021-08-09 2022-08-09 北京科技大学 一种基于内压缩空分储能装置的物质回收方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE680216A (fr) * 1965-05-07 1966-10-28
FR2461906A1 (fr) * 1979-07-20 1981-02-06 Air Liquide Procede et installation cryogeniques de separation d'air avec production d'oxygene sous haute pression
DE3035844A1 (de) * 1980-09-23 1982-05-06 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von sauerstoff mittlerer reinheit
DE3738559A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 Linde Ag Verfahren zur luftzerlegung durch tieftemperaturrektifikation
FR2651035A1 (fr) * 1989-08-18 1991-02-22 Air Liquide Procede de production d'azote par distillation
US5049173A (en) * 1990-03-06 1991-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Production of ultra-high purity oxygen from cryogenic air separation plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157544A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-12 Messer Ags Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Stickstoff aus Luft

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