EP1026464A1 - Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique - Google Patents

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EP1026464A1
EP1026464A1 EP00400235A EP00400235A EP1026464A1 EP 1026464 A1 EP1026464 A1 EP 1026464A1 EP 00400235 A EP00400235 A EP 00400235A EP 00400235 A EP00400235 A EP 00400235A EP 1026464 A1 EP1026464 A1 EP 1026464A1
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EP
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column
passage
gas
installation
exchange system
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EP00400235A
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German (de)
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Patrick Le Bot
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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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Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for air separation by cryogenic distillation.
  • the air can come from the exhaust of a turbine of detent as described in EP-A-698772: in this case, there is either a minimum oxygen pressure, i.e. a minimum production of liquid so that the whole is energetically optimal.
  • US-A-5 802 872 describes the use of a brazed plate heat exchanger and a reversible exchanger to cool the air intended for the middle column pressure of a double column.
  • WO 99/42773 published August 26, 1999 describes a method in which between 50 and 80% of the air intended for an air separation device is purified in water in regenerators and the rest of the air is purified by adsorption.
  • An object of the invention is to reduce the investment costs of impure oxygen producing apparatus.
  • the first air flow cools periodically and cyclically in at least a first pass of the system and in at least a third passage of the system. If the first air flow cools in at least one first pass of the system, the gas coming from a column of the installation warms up in at least one of the third passages. If the first flow air cools in at least a third pass of the system, at least part of the gas from a column in the installation regenerates the first passages and no longer circulates in at least part of the third passages.
  • the heat exchange system may include a single exchange line or can include two exchange lines separated including a first in which the first air flow cools compressed and a second in which the second air flow cools compressed. At least one of the third passes (or the third pass) in which the gas flow from the installation is heated in the first exchange line. Possibly at least one of the third passages in which the flow of gas from the installation heats up may be in the second exchange line.
  • the first flow can be lower than the second flow and, by preferably constitutes between 3 and 50% of the total air flow sent to the installation, especially between 10 and 40% of the total flow.
  • At least part of the first air flow cooled in the exchanger can supply a column operating at a pressure of at least 0.5 bar more low than medium pressure.
  • the column operating at a pressure of at least 0.5 lower than medium pressure bar is a mixing column, a column operating at an intermediate to medium and low pressure pressure or at the pressure of the low pressure column.
  • a waste gas enriched in nitrogen from the lower column pressure and / or oxygen enriched gas from the mixing column or the low pressure column and / or an argon enriched gas from an argon column warms up periodically and cyclically in the first pass where cools the first flow.
  • At least part of the first air flow can be drawn at a point intermediary of the exchange system, rather than at the cold end of it.
  • the purification can be completely or partially eliminated upstream from the heat exchange system.
  • the impure oxygen gas containing between 50 and 96 mol.% Of oxygen could serve to regenerate the first and / or second passage (s) and serve as a product while being charged water and CO 2 .
  • a gas having this composition can supply a blast furnace. So the impure oxygen is not wasted.
  • it comprises a mixing column, means to send liquid oxygen from the low pressure column to the column mixing and means for sending air from the exchange system thermal to the mixing column.
  • the necessary frigories can be produced at least in part by an insufflation turbine supplied with air from the exchanger.
  • FIG. 1 makes it possible to produce gaseous oxygen by a mixing column process in which the operating pressure of the mixing column 5 is lower than the operating pressure of column MP 1.
  • the installation includes a medium pressure column 1, a column low pressure 3 thermally connected to it and a mixing column 5.
  • the air 100 constituting between 30 and 50% of the air supplying the column of mixture 5 is compressed to a level close to the supply pressure of the oxygen 21 in the compressor 7.
  • Said air flow 100 is introduced directly into a first passage A forming part of the main exchange line 11, without being treated beforehand in a decarbonation / desiccation system.
  • this first passage A (or these first passages) and the third passage C can actually be in a exchanger and the second passage B and the third passage D can be find in another exchanger.
  • valves 1A, 1C, 2D, 2B are open and the valves 1B, 1D, 2A, 2C are closed and the air cools in the first one or more passages A before being sent to the tank of the mixing column 5.
  • the waste gas 17 is divided into two parts. A first part is sent to a third pass of the exchange system C (of the third exchange system passages) and the rest is sent to another third pass D of the exchange system (other passages of the system exchange) in the first phase.
  • valves 1A, 1C, 2D, 2B are closed and the valves 1B, 1D, 2A, 2C are open and the first part of the waste gas, constituting between 30 and 40% of the air sent to the device, is sent to first passages A, normally occupied by the air which cools and the rest waste gas is always sent to the same passages as in operation normal.
  • first passages A normally occupied by the air which cools and the rest waste gas is always sent to the same passages as in operation normal.
  • the number of passages C will be equal to the number of passages A.
  • the system goes back to the first phase and the air cools as before in the or the first passages A before being sent to the bottom of the column mixture 5.
  • the waste gas 17 is divided into two parts. Again, a first part is sent to a third pass of the exchange system C (third passages of the trading system) and the rest is sent to another third pass D of the exchange system (others passages D of the exchange system).
  • the waste gas will be used to regenerate the third passages C in which the air circulated during the second phase.
  • the circuits A of the exchange line dedicated to this untreated air and in which therefore the water vapor and the carbon dioxide snow are deposited are cyclically regenerated by one of the gases coming from the distillation or mixing columns, and therefore substantially free impurities (i.e. free of water and CO 2 ) (reversible exchanger system).
  • a residual gas from the low pressure column 3 can be sent either to regenerate the first pass of the exchanger or to a third pass where it heats up. While the regenerating gas circulates in the first passage, the first air flow cools in the third passage.
  • At least a third pass C will be part of the first exchanger where the first air flow and at least a third cool down passage D will be part of the second exchanger where the second cools air flow.
  • the air supplying the MP column is purified, either by a desiccation / décarbonatation 13, also by regenerating the second passage with a residual gas from the low pressure column (nitrogen or impure oxygen).
  • the air purified in purification 13 is partially cooled in the second passage or second passages B, part is withdrawn from the exchanger, expanded in an insufflation turbine 15 and sent to the low pressure column 3; the rest of the air continues to cool in the second pass and is sent to the medium pressure column 1.
  • Liquid oxygen pumped at below average pressure pressure supplies the head of the mixing column 5.
  • Gaseous oxygen impure containing between 60 and 96 mol%. oxygen is drawn from the head of the mixing column and is sent to the heat exchange system 11 or to the second exchanger, if there is one, where it heats up.
  • An intermediate liquid and a tank column liquid mixture are sent to the low pressure column.
  • Rich liquid is sent from the medium pressure column to the low pressure column at the same level as the air from the blowing turbine.
  • the first passage A is regenerated with all or part of the gas withdrawn at the head of the mixing column which contains at least 50% oxygen and preferably 80% oxygen which can be sent either to regenerate the first pass of the exchanger or to a third pass where it warms up. While the regenerating gas is circulating in the first pass (or the first passages), the first air flow is cools in the third pass (or third passes).
  • the part of impure oxygen wet and charged with CO 2 is mixed with the rest of the gas and sent to a blast furnace or other installation consuming wet impure oxygen.
  • At least two third passages are therefore preferably at least two third passages, at the less in the case of Figure 1.
  • Preferably at least a third passage will be part of the first exchanger where the first air flow cools and at least a third passage will be part of the second exchanger where cools the second air flow.
  • Figure 3 shows a simplified version of Figure 1 in which the first passages A and the third passages C are in a exchanger 11A and the second passages B, the heating passages of gaseous oxygen 21 and the third passages D are in a exchanger 11B.
  • Figure 4 shows a simplified version of Figure 2 in which the first passages A, and the third passages C are in a exchanger 11A and the second passages and the heating passages of the waste gas 17 from the low pressure column is in an exchanger 11B.
  • the air sent to the mixing column does not necessarily come from same compressor as the air intended for the medium pressure column.
  • one of the flows can come from the blower of a blast furnace or the compressor of a gas turbine or other air source compressed.
  • the invention is not limited to systems comprising a column mixture.
  • the first air flow can for example be intended for the lower column pressure or intermediate pressure of a triple column of the Etienne or Ha type.

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'air dans une installation comprenant au moins deux colonnes (1,3), une partie de l'air (100) à une pression intermédiaire se refroidit dans au moins un passage d'un système d'échange thermique qui est régénéré (sont régénérés) par un gaz de l'installation (17,21) qui peut contenir au moins 50 % d'oxygène. Le reste de l'air à la moyenne pression (200) est soit épuré en dehors de système d'échange thermique soit envoyé dans un passage qui est épuré de la même manière. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation de séparation d'air par distillation cryogénique.
En particulier il concerne les procédés de production d'oxygène gazeux contenant entre 60 et 96 mol.% d'oxygène.
Il est connu de EP-A-229803 et US-A-4022030 d'utiliser un procédé à colonne de mélange pour produire de l'oxygène impur sous pression. Des variantes de ce procédé telles que celles décrites en EP-A-531182 distinguent les pressions de fonctionnement des colonnes moyenne pression et de mélange, et fait fonctionner la colonne de mélange à une pression inférieure ou supérieure à celle de la colonne moyenne pression. Ainsi l'air alimentant la cuve de la colonne de mélange peut provenir d'un étage intermédiaire du compresseur d'air principal; dans ce cas, deux systèmes de dessiccation/décarbonatation sont nécessaires, un sur chacun des deux faisceaux d'air.
Alternativement l'air peut provenir de l'échappement d'une turbine de détente tel que décrit dans EP-A-698772: dans ce cas, il existe soit une pression minimale d'oxygène, soit une production de liquide minimale pour que l'ensemble soit énergétiquement optimal.
US-A- 5 802 872 décrit l'usage d'un échangeur à plaques brasées et un échangeur réversible pour refroidir l'air destiné à la colonne moyenne pression d'une double colonne.
WO 99/42773 publiée le 26 août 1999 décrit un procédé dans lequel entre 50 et 80% de l'air destiné à un appareil de séparation d'air est épuré en eau dans des régénérateurs et le reste de l'air est épuré par adsorption.
Un but de l'invention est de réduire les coûts d'investissement des appareils de production d'oxygène impur.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'air dans une installation de séparation d'air comprenant au moins deux colonnes de distillation d'air dont une colonne moyenne pression et une colonne basse pression dans lequel:
  • a) on refroidit un premier débit d'air comprimé dans un (des) premier(s) passage(s) d'un système d'échange thermique
  • b) on refroidit un deuxième débit d'air comprimé dans un (des) deuxième(s) passage(s) du système d'échange thermique
  • c) on réchauffe au moins un débit de gaz provenant d'une colonne de l'installation dans un(des) troisième(s) passage(s) du système d'échange thermique caractérisé en ce que l'on envoie périodiquement et cycliquement au moins une partie du débit de gaz provenant de l'installation au(x) premier(s) passage(s) afin de régénérer le(s) premier(s) passage(s) et le premier débit d'air est alors renvoyé dans le/au moins un des troisième(s) passage(s) du système d'échange thermique, libéré(s) par le gaz provenant de l'installation et substantiellement dépourvu(s) de toutes impuretés
    • Ainsi le premier débit d'air se refroidit périodiquement et cycliquement dans au moins un premier passage du système et dans au moins un troisième passage du système. Si le premier débit d'air se refroidit dans au moins un premier passage du système, le gaz provenant d'une colonne de l'installation se réchauffe dans au moins un des troisièmes passages. Si le premier débit d'air se refroidit dans au moins un troisième passage du système, au moins une partie du gaz provenant d'une colonne de l'installation régénère le ou les premiers passages et ne circule plus dans au moins une partie des troisièmes passages.
    Néanmoins si seulement une partie du gaz sert à régénérer les premiers passages d'air, le reste du gaz peut se réchauffer dans le ou les troisièmes passages non-utilisés par l'air.
    Il sera compris que le système d'échange thermique peut comporter une seule ligne d'échange ou peut comprendre deux lignes d'échange séparées dont une première dans laquelle se refroidit le premier débit d'air comprimé et une deuxième dans laquelle se refroidit le deuxième débit d'air comprimé. Au moins un des troisièmes passages (ou le troisième passage) dans lequel se réchauffe le débit de gaz provenant de l'installation se trouve dans la première ligne d'échange. Eventuellement au moins un des troisième passages dans lequel se réchauffe le débit de gaz provenant de l'installation peut se trouver dans la deuxième ligne d'échange.
    Dans le cas dans lequel seulement une partie du gaz sert à régénérer les premiers passages d'air, seulement ce gaz de régénération est envoyée à la première ligne d'échange, le reste du gaz pouvant se réchauffer dans le ou les troisièmes passages situé(s) dans la deuxième ligne d'échange.
    De préférence, on envoie le premier débit d'air dans le système d'échange thermique à une pression plus basse que celle à laquelle entre le deuxième débit.
    Le premier débit peut être inférieur au deuxième débit et, de préférence, constitue entre 3 et 50% du débit d'air total envoyé à l'installation, notamment entre 10 et 40% du débit total.
    Au moins une partie du premier débit d'air refroidi dans l'échangeur peut alimenter une colonne opérant à une pression au moins 0,5 bar plus basse que la moyenne pression.
    Selon une variante, la colonne opérant à une pression au moins 0,5 bar plus basse que la moyenne pression est une colonne de mélange, une colonne opérant à une pression intermédiaire à la moyenne et la basse pression ou à la pression de la colonne basse pression.
    De préférence, un gaz résiduaire enrichi en azote de la colonne basse pression et/ou un gaz enrichi en oxygène de la colonne de mélange ou la colonne basse pression et/ou un gaz enrichi en argon d'une colonne argon se réchauffe périodiquement et cycliquement dans le premier passage où se refroidit le premier débit.
    Au moins une partie du premier débit d'air peut être soutiré à un point intermédiaire du système d'échange, plutôt qu'au bout froid de celui-ci.
    Soit seul le deuxième débit d'air (pas le premier débit) est épuré en eau et en CO2 , par exemple par des lits d'adsorbants, avant d'être refroidi dans l'échangeur, soit le(s) deuxième(s) passage(s) est (sont) également régénéré(s) par un gaz provenant de l'installation substantiellement dépourvu de toutes impuretés, par exemple de l'azote impur de la colonne basse pression. Dans ce cas, on peut supprimer complètement ou partiellement l'épuration en amont du système d'échange thermique.
    Dans certains cas l'oxygène impur gazeux contenant entre 50 et 96 mol.% d'oxygène pourrait servir à régénérer le(s) premier(s) et/ou deuxième(s) passage(s) et servir de produit tout en étant chargé d'eau et de CO2. Par exemple, un gaz ayant cette composition peut alimenter un haut fourneau. Ainsi l'oxygène impur n'est pas gaspillé.
    Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant:
    • au moins deux colonnes dont une colonne moyenne pression et une colonne basse pression,
    • un système d'échange thermique,
    • des moyens pour envoyer un premier débit d'air à un/des premier(s) passage(s) du système d'échange thermique sans l'épurer avant qu'il rentre dans le système d'échange thermique,
    • des moyens pour envoyer un deuxième débit d'air à un/des deuxième(s) passage(s) du système d'échange thermique,
    • des moyens pour envoyer un gaz de l'installation à un/des troisième(s) passage(s) du système d'échange thermique où il se réchauffe,
         caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz de l'installation au(x) premier(s) passage(s) afin de le régénérer cycliquement et des moyens pour envoyer le premier débit d'air au/ à au moins un des troisième(s) passage(s).
    De préférence, elle comprend une colonne de mélange, des moyens pour envoyer de l'oxygène liquide de la colonne basse pression à la colonne de mélange et des moyens pour envoyer de l'air du système d'échange thermique à la colonne de mélange.
    Les frigories nécessaires peuvent être produites au moins en partie par une turbine d'insufflation alimentée par de l'air de l'échangeur.
    Selon une variante il y a des moyens pour envoyer de l'oxygène impur au(x) premier(s) passage(s) comme gaz de régénération, provenant éventuellement de la colonne de mélange ou de la colonne basse pression.
    Il y a soit des moyens pour épurer le deuxième débit d'air avant de l'envoyer à l'échangeur soit des moyens pour envoyer le gaz de l'installation au(x) deuxième(s) passage(s) afin de le régénérer et ne comprenant pas de moyens pour épurer entièrement le deuxième débit d'air avant de l'envoyer à l'échangeur.
    L'invention sera maintenant décrite plus en détails en se référant aux figures 1,2,3 et 4 qui sont des schémas d'installations selon l'invention.
    Pour simplifier la description, on considère ici qu'il n'y qu'un seul premier passage d'air et un seul deuxième passage d'air. En réalité, il y aura probablement plusieurs passages remplissant le rôle de premiers passages et plusieurs passages remplissant le rôle de deuxièmes passages
    Le procédé de la figure 1 permet de produire de l'oxygène gazeux par un procédé à colonne de mélange dans lequel la pression de fonctionnement de la colonne de mélange 5 est inférieure à la pression de fonctionnement de la colonne MP 1.
    L'installation comprend une colonne moyenne pression 1, une colonne basse pression 3 reliée thermiquement à celle-ci et une colonne de mélange 5.
    L'air 100 constituant entre 30 et 50% de l'air alimentant la colonne de mélange 5 est comprimé à un niveau proche de la pression de fourniture de l'oxygène 21 dans le compresseur 7.
    Le reste de l'air à distiller 200 constituant entre 40% et 60% de l'air est surpressé en 7 jusqu'a une valeur proche de ta pression de fonctionnement de la colonne moyenne pression 1.
    Ledit débit d'air 100 est introduit directement dans un premier passage A faisant partie de la ligne d'échange principal 11, sans être traité au préalable dans un système de décarbonatation/dessiccation.
    Comme décrit précédemment, ce premier passage A (ou ces premiers passages) et le troisième passage C peuvent en fait se trouver dans un échangeur et le deuxième passage B et le troisième passage D peuvent se trouver dans un autre échangeur.
    Dans une première phase, les vannes1A,1C,2D,2B sont ouvertes et les vannes 1B,1D,2A,2C sont fermées et l'air se refroidit dans le ou les premiers passages A avant d'être envoyé en cuve de la colonne de mélange 5.
    Le gaz résiduaire 17 est divisé en deux parties. Une première partie est envoyée à un troisième passage du système d'échange C (des troisième passages du système du système d'échange) et le reste est envoyé à un autre troisième passage D du système d'échange (d'autres passages du système d'échange) en première phase.
    Dans une deuxième phase, les vannes1A,1C,2D,2B sont fermées et les vannes 1B,1D,2A,2C sont ouvertes et la première partie du gaz résiduaire, constituant entre 30 et 40% de l'air envoyé à l'appareil, est envoyée aux premiers passages A, normalement occupés par l'air qui se refroidit et le reste du gaz résiduaire est toujours envoyé aux mêmes passages d qu'en marche normale. De manière générale le nombre de passages C sera égal au nombre de passages A.
    En même temps l'air destiné à la colonne de mélange est envoyé aux troisième passage C (troisièmes passages) libérés par le gaz résiduaire).
    Une fois les passages A régénérés par le gaz résiduaire, le système passe de nouveau à la première phase et l'air se refroidit comme avant dans le ou les premiers passages A avant d'être envoyé en cuve de la colonne de mélange 5.
    Le gaz résiduaire 17 est divisé en deux parties. De nouveau, une première partie est envoyée à un troisième passage du système d'échange C (des troisièmes passages du système du système d'échange) et le reste est envoyé à un autre troisième passage D du système d'échange (d'autres passages D du système d'échange).
    Ainsi en première phase, le gaz résiduaire servira à régénérer les troisièmes passages C dans lesquels l'air a circulé pendant la deuxième phase.
    Les moyens nécessaires pour envoyer l'air soit aux passages A en première phase soit aux passages C en deuxième phase et pour envoyer le gaz résiduaire aux passages D en permanence et soit aux passages C en première phase soit aux passages A en deuxième phase sont illustrés et sont bien connus à l'homme de l'art familier avec l'art des échangeurs réversibles traité par exemple dans 'Tieftemperaturtechnik' de Hausen et Linde.
    Les circuits A de la ligne d'échange dédiés à cet air non traité et dans lequel se déposent donc la vapeur d'eau et la neige carbonique sont régénérés cycliquement par un des gaz issus des colonnes de distillation ou de mélange, et donc substantiellement dépourvu d'impuretés (c'est-à-dire exempts d'eau et de CO2) (système d'échangeurs réversibles). Dans l'exemple un gaz résiduaire de la colonne basse pression 3 peut être envoyé soit pour régénérer le premier passage de l'échangeur soit à un troisième passage où il se réchauffe. Pendant que le gaz régénérant circule dans le premier passage, le premier débit d'air se refroidit dans le troisième passage.
    De préférence au moins un troisième passage C fera partie du premier échangeur où se refroidit le premier débit d'air et au moins un troisième passage D fera partie du deuxième échangeur où se refroidit le deuxième débit d'air.
    Ainsi les troisièmes passages D toujours alimentés en gaz résiduaire peuvent être dans le deuxième échangeur tandis que ceux C qui reçoivent de l'air en phase d'épuration peuvent être dans le premier échangeur (voir pointillés dans les Figures 1 et 2).
    L'air alimentant la colonne MP est épuré, soit par un système de dessiccation/décarbonatation 13, soit également en régénérant le deuxième passage avec un gaz résiduaire de la colonne basse pression (azote ou oxygène impur).
    L'air épuré dans l'épuration 13 est partiellement refroidi dans le deuxième passage ou des deuxièmes passages B, une partie est soutirée de l'échangeur, détendue dans une turbine d'insufflation 15 et envoyée à la colonne basse pression 3; le reste de l'air poursuit son refroidissement dans le deuxième passage et est envoyé à la colonne moyenne pression 1.
    De l'oxygène liquide pompé à une pression inférieure à la moyenne pression alimente la tête de la colonne de mélange 5. De l'oxygène gazeux impur contenant entre 60 et 96 mol %. d'oxygène est soutiré de la tête de la colonne de mélange et est envoyé au système d'échange thermique 11 ou au deuxième échangeur, s'il y en a un, où il se réchauffe.
    Un liquide intermédiaire et un liquide de cuve de la colonne de mélange sont envoyés à la colonne basse pression.
    Du liquide riche est envoyé de la colonne moyenne pression a la colonne basse pression au même niveau que l'air de la turbine d'insufflation.
    Du liquide pauvre est envoyé de la tête de la colonne moyenne pression à la tête de la colonne basse pression.
    Dans la variante de la figure 2, le premier passage A est régénéré avec tout ou une partie du gaz soutiré en tête de la colonne de mélange qui contient au moins 50 % d'oxygène et de préférence 80 % d'oxygène qui peut être envoyé soit pour régénérer le premier passage de l'échangeur soit à un troisième passage où il se réchauffe. Pendant que le gaz régénérant circule dans le premier passage (ou les premiers passages), le premier débit d'air se refroidit dans le troisième passage (ou les troisièmes passages).
    Après la régénération la partie d'oxygène impur humide et chargé de CO2 est mélangée avec le reste du gaz et envoyée à un haut fourneau ou autre installation consommatrice d'oxygène impur humide.
    Il y a donc de préférence au moins deux troisièmes passages, au moins dans le cas de la Figure 1. De préférence au moins un troisième passage fera partie du premier échangeur où se refroidit le premier débit d'air et au moins un troisième passage fera partie du deuxième échangeur où se refroidit le deuxième débit d'air.
    Dans les Figures 3 et 4 le premier débit d'air est soutiré de l'échangeur 11A en amont du bout froid de celui-ci. Les vannes régulant les débits d'air et de gaz de l'appareil illustrées dans les Figures 1 et 2 ne sont pas montrées dans les Figures 3 et 4 par souci de simplification.
    La Figure 3 montre une version simplifiée de la Figure 1 dans lequel les premiers passages A et les troisièmes passages C se trouvent dans un échangeur 11A et les deuxièmes passages B, les passages de réchauffage d'oxygène gazeux 21 et les troisièmes passages D se trouvent dans un échangeur 11B.
    La Figure 4 montre une version simplifiée de la Figure 2 dans lequel les premiers passages A, et les troisièmes passages C se trouvent dans un échangeur 11A et les deuxièmes passages et les passages de réchauffage du gaz résiduaire 17 de la colonne basse pression se trouvent dans un échangeur 11B.
    Les modifications suivantes peuvent être envisagées entre autres:
    • production d'une partie de l'oxygène à une pureté supérieure à 98 % à partir de la colonne basse pression, sous forme liquide ou gazeuse, sous pression ou non
    • usage d'une turbine Claude ou turbine azote, éventuellement produisant au moins une fraction liquide
    • opération de la colonne basse pression à une pression au-dessus de 1,5 bar
    • usage d'une ou plusieurs colonnes d'argon alimentée(s) à partir de la colonne basse pression; dans ce cas au moins une partie du gaz de régénération peut être constituée par un gaz enrichi en argon
    • production de liquide comme produit final
    • vaporisation d'un liquide de la colonne ou d'une source extérieure dans la ligne d'échange
    • opération de la colonne de mélange à une pression égale à ou supérieure à la moyenne pression
    • usage du gaz qui a régénéré le premier ou deuxième passage comme produit, par exemple oxygène impur humide
    • détente d'air destiné à la colonne de mélange dans une turbine.
    L'air envoyé à la colonne de mélange ne vient pas obligatoirement du même compresseur que l'air destiné à la colonne moyenne pression.
    En particulier un des débits peut provenir de la soufflante d'un hautfourneau ou du compresseur d'une turbine à gaz ou d'une autre source d'air comprimé.
    L'invention n'est pas restreinte aux systèmes comprenant une colonne de mélange.
    Le premier débit d'air peut par exemple être destiné à la colonne basse pression ou pression intermédiaire d'une triple colonne du type Etienne ou Ha.

    Claims (25)

    1. Procédé de séparation d'air dans une installation de séparation d'air comprenant au moins deux colonnes (1,3,5) de distillation dont une colonne moyenne pression (1) et une colonne basse pression (3) dans lequel dans une première phase:
      a) on refroidit un premier débit d'air comprimé (100) dans au moins un premier passage (A) d'un système d'échange thermique (11)
      b) on refroidit un deuxième débit d'air comprimé (200) dans au moins un deuxième passage (B) du système d'échange thermique
      c) on réchauffe un débit de gaz (17,21) provenant de l'installation dans au moins un troisième passage (C, D)du système d'échange thermique
      caractérisé en ce que:
         on envoie périodiquement et cycliquement en deuxième phase au moins une partie du débit de gaz provenant de l'installation au(x) premier(s) passage(s) pour le(s) régénérer et,
         le premier débit d'air est alors renvoyé dans le/au moins un des troisième(s) passage(s) (C) du système d'échange thermique, alors libéré(s) par le gaz provenant de l'installation et substantiellement dépourvu(s) de toutes impuretés.
    2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on envoie le premier débit d'air (100) au système d'échange thermique (11,11A) à une pression plus basse que celle à laquelle le deuxième débit (200) entre dans le deuxième échangeur.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel au moins une partie du premier débit d'air refroidi dans l'échangeur alimente une colonne (5) opérant à une pression au moins 0,5 bar plus basse que la moyenne pression (1).
    4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel la colonne (5) opérant à une pression au moins 0,5 bar plus basse que la moyenne pression est une colonne de mélange opérant à une pression intermédiaire à la moyenne et la basse pression ou opérant à la pression de la colonne basse pression.
    5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel pendant la deuxième phase un gaz enrichi en azote de la colonne basse pression ou moyenne pression et/ou un gaz enrichi en oxygène provenant de la colonne de mélange et/ou un gaz enrichi en argon provenant d'un colonne argon se réchauffe dans le ou les premiers passages (A) où se refroidit le premier débit (100).en première phase
    6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie du premier débit d'air est soutiré à un point intermédiaire du système d'échange thermique (11).
    7. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel au moins une partie du premier débit d'air(100) alimente une colonne (5) opérant à une pression au moins 0,5 bar plus élevée que la moyenne pression.
    8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la colonne (5) opérant à une pression au moins 0,5 bar plus élevée que la moyenne pression est une colonne de mélange.
    9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel seul le deuxième débit d'air (200) est au moins partiellement épuré en eau et en CO2 avant d'être refroidi dans l'échangeur.
    10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel le(s) deuxième(s) passage(s) (B) est (sont) régénéré(s) pendant la deuxième phase par un ou des gaz provenant de l'installation.
    11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel le(s) deuxième(s) passage(s) est(sont) régénérés par un gaz enrichi en azote de la colonne moyenne ou basse pression.
    12. Procédé selon la revendication 10 dans lequel le(s) deuxième(s) passage(s) (B) est/sont régénéré(s) par un gaz enrichi en oxygène d'une colonne de mélange ou de la colonne basse pression.
    13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel pendant la deuxième phase une partie du gaz provenant de l'installation est envoyés à un moins un des troisième passages (D) et une partie du même gaz est envoyé au(x) premier(s) passage(s).
    14. Installation de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant:
      au moins deux colonnes (1,3,5) dont une colonne moyenne pression et une colonne basse pression,
      un système d'échange thermique (11),
      des moyens (1A à 1D, 2Aà2D) pour envoyer en première phase, un premier débit d'air à un/des premier(s) passage(s) (A)du système d'échange thermique sans l'épurer avant qu'il rentre dans le système d'échange thermique,
      des moyens pour envoyer un deuxième débit d'air à un/des deuxièmes passages (B) du système d'échange thermique,
      des moyens (1A à 1D, 2Aà2D) pour envoyer au moins un gaz d'une colonne de l'installation à un/des troisième(s) passage(s) (C,D)de système d'échange thermique,
         caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (1A à 1D, 2A à 2D) pour envoyer le gaz de l'installation au(x) premier(s) passage(s) (A) en deuxième phase afin de le régénérer cycliquement et des moyens (1A à 1D, 2A à 2D) pour envoyer le premier débit d'air au troisième passage/à au moins un des troisièmes passages (C) en deuxième phase.
    15. Installation selon la revendication 14 comprenant une colonne de mélange (5) et des moyens pour envoyer de l'air du système d'échange thermique à la colonne de mélange.
    16. Installation selon la revendication 14 ou 15 comprenant une turbine d'insufflation (15) alimentée par de l'air du/des deuxièmes passages du système d'échange thermique.
    17. Installation selon la revendication 14, 15 ou 16 comprenant des moyens (17) pour envoyer un gaz enrichi en oxygène d'une colonne de l'installation au(x) premier(s) passage(s) comme gaz de régénération.
    18. Installation selon la revendication14, 15, 16 ou 17 dans laquelle le gaz enrichi en oxygène provient de la colonne de mélange ou de la colonne basse pression.
    19. Installation selon l'une des revendications 14 à 18 comprenant des moyens (13) pour épurer au moins partiellement le deuxième débit d'air avant de l'envoyer à système d'échange thermique.
    20. Installation selon l'une des revendications 14 à 19 comprenant des moyens pour envoyer le gaz de l'installation au deuxième passage afin de le régénérer et ne comprenant pas de moyens pour épurer le deuxième débit d'air avant de l'envoyer au système d'échange thermique.
    21. Installation selon l'une des revendications 14 à 20 dans laquelle le système d'échange thermique (11) comprend un premier échangeur de chaleur (11A) comprenant au moins le ou les premiers passages et le troisième passage/au moins une partie des troisièmes passages et un deuxième échangeur de chaleur (11B) comprenant au moins le ou les deuxièmes passages et d'autres passages dans lesquels se réchauffent des fluides provenant d'au moins une colonne de l'installation.
    22. Installation selon la revendication 21 dans laquelle le deuxième échangeur (11B) comprend une partie des troisièmes passages (D).
    23. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation de séparation d'air comprenant au moins deux colonnes (1,3,5) dans lequel
      on refroidit un débit d'air comprimé contenant de l'eau et du dioxyde de carbone dans un(des) premier(s) passage(s) d'un système d'échange thermique,
      on réchauffe un débit gazeux comprenant au moins 50 mol.% d'oxygène provenant d'une colonne (3,5) de l'installation dans un(des) autre(s) passage(s) du système d'échange thermique,
         caractérisé en ce que l'on régénère le(s) premier(s) passage(s) en y envoyant au moins une partie du débit gazeux comprenant au moins 50 % d'oxygène.
    24. Procédé selon la revendication 23 dans lequel le débit gazeux contient au moins 80 mol % d'oxygène. % d'oxygène.
    25. Installation de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant
      au moins une colonne de distillation(1,3,5),
      un système d'échange thermique (11),
      des moyens pour envoyer de l'air comprenant de l'eau et du dioxyde de carbone à un (des) premier(s) passage(s) (A),
      des moyens pour envoyer un gaz contenant au moins 50 mol.% d'oxygène provenant d'une colonne de l'installation à un(des) deuxième(s) passage(s) (B)
         caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour envoyer un gaz contenant au moins 50 mol.% d'oxygène provenant d'une des colonnes au(x) passage(s) où se refroidit l'air afin de le régénérer et des moyens pour envoyer l'air au deuxième passage(au moins un des autres passages).
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