EP1223396A1 - Procédé intégré de séparation d'air et de génération d'énergie et installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé - Google Patents
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- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
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- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/80—Hot exhaust gas turbine combustion engine
Definitions
- the present invention relates to a method integrated air separation and power generation and an integrated installation for the implementation of such process.
- US-A-5664411 shows an installation with three gas turbines and an air separation device, this one being powered only by a dedicated compressor.
- each separation device can be powered from a gas turbine compressor and sends nitrogen only to this same gas turbine which feeds.
- an integrated air separation process for the production of fluid enriched in oxygen and optionally fluid enriched in nitrogen in an installation comprising at least a first air separation apparatus comprising at least at least two distillation columns, a first air compressor, a first combustion chamber, a first expansion turbine, a second air compressor, a second combustion chamber and a second expansion turbine and a third air compressor in which compressed air is sent from the first air compressor to the first combustion chamber and to the first air separation device, compressed air is sent from the second air compressor to the second combustion chamber and to the first air separation device, air is sent from the third air compressor to the first air separation device, combustion gas is sent to the first re expansion turbine from the first combustion chamber, combustion gas is sent to the second expansion turbine from the second combustion chamber and a nitrogen-enriched gas, possibly pressurized is sent from the first combustion device air separation upstream of the first expansion turbine and / or upstream
- the first separation device air may be the only air separation device the set or may be the first of several devices.
- the nitrogen-enriched gas is sent upstream of the first turbine: so it can be sent to the chamber combustion, possibly after being mixed with fuel or other fluid, and / or it can be sent to the turbine inlet.
- an oxygen-enriched gas produced by the first air separation unit is sent to a gasification unit where the fuel for the combustion chamber.
- 'air bar' which is a common line for air flows from various different compressors, whether air compressors also associated with a gas turbine, air compressors dedicated to one or more devices air separation.
- a integrated air separation system for production of oxygen-enriched fluid and possibly of nitrogen-enriched fluid comprising at least a first air separation apparatus comprising at least two distillation columns, a first air compressor, a first combustion chamber, a first turbine trigger, a second air compressor, a second combustion chamber and a second expansion turbine and a third air compressor, means for sending compressed air from the first air compressor to the first combustion chamber and the first separation device air, means for sending compressed air from the second air compressor to the second chamber of combustion and at the first air separation unit, means for supplying air from the third air compressor to the air separation apparatus, means for sending combustion gas to the first expansion turbine at from the first combustion chamber, means to send combustion gas to the second turbine expansion from the second combustion chamber and means to send a nitrogen-enriched gas from the first air separation device upstream of the first expansion turbine and / or upstream of the second turbine relaxation.
- the third compressor is not connected to a combustion chamber and / or is only connected to first air separation unit.
- a dedicated compressor is connected to the second air separation device.
- the same compressor is connected for send air to the first and second unit of air separation.
- the installation may include means for relax or compress the air from the first compressor upstream of the first and / or second device air separation and / or means for relaxing or compress the air from the second compressor upstream the first and / or second air separation device.
- the installation can include at least an expansion turbine, means for sending air from one of the first and second compressors to the turbine, a compressor, means to send air to each other first and second turbine compressors and coupling means between the turbine and the compressor.
- the installation may include means to relax or compress nitrogen-enriched gas from the first air separation device upstream at least one of the first and second expansion turbines and / or means for relaxing or compressing the enriched gas nitrogen from the second separation device air upstream of at least one of the first and second expansion turbines.
- the installation can include at least an expansion turbine, means for sending gas enriched in nitrogen from one of the first and second air separation at the turbine, compressor, means to send nitrogen-enriched gas from the other of first and second air separation unit at the turbine and coupling means between the turbine and the compressor.
- FIG. 1 An installation according to the invention capable of operating a method according to the invention is illustrated schematically in Figure 1.
- Figure 2 An installation according to the invention incorporating two air separation devices is illustrated diagrammatically in Figure 2.
- An air separation device 1 comprises at least two cryogenic distillation columns (not shown). can for example include three columns, including a high pressure column, a low pressure column and an intermediate pressure column.
- a device of this genre is described in EP-A-0538118.
- it can include a mixing column and / or an argon production column. It produces gas enriched in nitrogen, usually designated waste gas 3, a gas enriched in oxygen at a high pressure 5, another gas enriched in nitrogen 7 and possibly one or more products liquid (s) 9 and / or a fluid enriched in argon 11.
- the air supply to this device is from one or more air compressors.
- a first air compressor 13 supplies air to the air separation apparatus 1 and with a first chamber combustion 17, the combustion gases of which supply a first expansion turbine 19 which generates electricity.
- a second air compressor 15 supplies air to the air separation unit 1 and a second chamber 23, the combustion gases of which supply a second expansion turbine 25 which generates electricity.
- a third air compressor 21 supplies air exclusively for the air separation unit.
- the air separation unit 1 receives at least 90% of its air from compressor 21.
- Means for cooling the air from the temperature of compressor output 13.15 at a temperature close to the ambient upstream of the air separation device 1 does not are not illustrated.
- the waste gas 3 from the separation device can be sent before the first and / or second turbine, for example at the first and / or at the second combustion chamber or at the entrance to the first and / or the second turbine.
- the device can include means pressure modification of the waste gas 3, such as one or more compressors 31, 33, 35 shown in dotted lines.
- means pressure modification of the waste gas 3 such as one or more compressors 31, 33, 35 shown in dotted lines.
- This means can be by a compressor, an expansion valve or a turbine.
- the oxygen-enriched pressurized gas is preferably sent to one or more gasifiers where it is used to produce fuel for at least one of the combustion 17.23.
- the compressors 13, 15, 21 can supply air at different pressures, for example different from at least 1 bar from each other.
- the flow rates at higher pressures can be expanded to the lower pressure to purify all air flows together.
- the load levels of gas turbines can be different.
- debits can be sent to columns ASU operating at different and / or refined pressures, each at their optimum pressure.
- Device 1 produces the same products as those described above: the apparatus 101 produces at least waste nitrogen 103 and oxygen-enriched gas under high pressure.
- Waste nitrogen 103 can be sent to the first and / or the second combustion chamber or alternatively may be released to the atmosphere, used for regeneration of first and / or second purges 1,101 devices or used otherwise.
- Oxygen 105 can be sent to another gasifier 131, gasify it 31 or another job, particularly if its purity is different from that of oxygen 5.
- the apparatus 101 is supplied with air from a possibly dedicated compressor 121 and possibly to from the first compressor 13 and / or the second compressor 15 and / or the dedicated compressor 21.
- the installation may include means of modification 3.103 waste gas pressure, such as one or more compressors.
- means of modification 3.103 waste gas pressure such as one or more compressors.
- there may be a way to pressure modification on the line bringing air from compressor 13 to ASU 1 or ASU 101 and / or a means of pressure modification on the line bringing air from compressor 15 to ASU 1 and / or ASU 101.
- This means can be constituted by a compressor, an expansion valve or a turbine.
Abstract
Description
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé intégré de séparation d'air pour la production de fluide enrichi en oxygène et éventuellement de fluide enrichi en azote dans une installation comprenant au moins un premier appareil de séparation d'air comprenant au moins deux colonnes de distillation, un premier compresseur d'air, une première chambre de combustion, une première turbine de détente, un deuxième compresseur d'air, une deuxième chambre de combustion et une deuxième turbine de détente et un troisième compresseur d'air dans lequel de l'air comprimé est envoyé du premier compresseur d'air à la première chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, de l'air comprimé est envoyé du deuxième compresseur d'air à la deuxième chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, de l'air est envoyé du troisième compresseur d'air au premier appareil de séparation d'air, du gaz de combustion est envoyé à la première turbine de détente à partir de la première chambre de combustion, du gaz de combustion est envoyé à la deuxième turbine de détente à partir de la deuxième chambre de combustion et un gaz enrichi en azote, éventuellement pressurisé est envoyé à partir du premier appareil de séparation d'air en amont de la première turbine de détente et/ou en amont de la deuxième turbine de détente.
- au moins 20% du débit d'air traité par le premier appareil de séparation en marche nominale provient du troisième compresseur, de préférence au moins 30% ou 40% ou 50% ou 60% ou 70%.
- en marche réduite par rapport à la marche nominale, le premier appareil de séparation d'air reçoit au moins 90% de son air ou au moins 80%, de préférence au moins 85% ou 90% ou 95% de son air du troisième compresseur ou est alimenté exclusivement par le troisième compresseur (cette marche réduite peut par exemple être pendant un phase transitoire de changement de marche, pendant le démarrage ou n'importe quelle autre phase ou la marche est réduite, c'est à dire que l'appareil produit moins de produits que la quantité de produits maximale qu'il est censé produire).
- en marche nominale au plus 70% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air provient du premier et/ou du deuxième compresseur.
- en marche nominale au plus 50% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air provient du premier et/ou du deuxième compresseurs.
- en marche nominale au plus 40% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air provient d'au moins un des premier et deuxième compresseurs.
- de l'air comprimé est fourni à un deuxième appareil de séparation d'air produisant au moins un fluide enrichi en oxygène et éventuellement au moins un fluide enrichi en azote, par au moins un des premiers et deuxième compresseurs et un gaz enrichi en azote est envoyé du deuxième appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- le même compresseur envoie au moins 80%, de préférence au moins 90% ou même 100% de l'air qu'il comprime , aux premier et au deuxième appareil de séparation d'air.
- le troisième compresseur n'alimente pas de chambre de combustion et/ou n'alimente que le premier appareil de séparation d'air .
- un compresseur dédié alimente le deuxième appareil de séparation d'air.
- l'air provenant d'au moins le premier compresseur est détendu ou comprimé en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air.
- l'air provenant d'au moins le deuxième compresseur () est détendu ou comprimé en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air.
- une turbine de détente d'air qui provient d'un des premier, deuxième et troisième compresseurs d'air est couplée à un compresseur d'air qui provient d'un autres des premier, deuxième et troisième compresseur d'air.
- de l'air provenant du premier compresseur est mélangé avec de l'air provenant du deuxième compresseur et/ou de l'air provenant du troisième compresseur avant d'être envoyé au premier appareil de séparation d'air, et de préférence avant d'être épuré dans une seule unité d'épuration en amont de l'appareil de séparation d'air
- le gaz enrichi en azote provenant du premier appareil de séparation d'air est détendu ou comprimé en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- le gaz enrichi en azote provenant du deuxième appareil de séparation d'air est détendu ou comprimé en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- une turbine de détente de gaz enrichi en azote provenant d'un des appareil de séparation d'air est couplée avec un compresseur de gaz enrichi en azote provenant de l'autre appareil de séparation d'air.
- un deuxième appareil de séparation d'air produisant au moins un fluide enrichi en oxygène et éventuellement au moins un fluide enrichi en azote,, des moyens pour fournir de l'air comprimé au deuxième appareil de séparation d'air par au moins un des premiers et deuxième compresseurs et des moyens pour envoyer un gaz enrichi en azote du deuxième appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- des moyens pour détendre ou comprimer l'air provenant d'au moins un des premier et deuxième compresseurs en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air.
- des moyens pour détendre ou comprimer le gaz enrichi en azote provenant d'au moins un des premier et deuxième appareils de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
Une deuxième installation selon l'invention incorporant deux appareils de séparation d'air est illustrée schématiquement dans la Figure 2.
Les niveaux de charge des turbines à gaz peuvent être différents.
Claims (28)
- Procédé intégré de séparation d'air pour la production de fluide enrichi en oxygène et éventuellement de fluide enrichi en azote dans une installation comprenant au moins un premier appareil de séparation d'air (1) comprenant au moins deux colonnes de distillation, un premier compresseur d'air (13), une première chambre de combustion (17), une première turbine de détente (19), un deuxième compresseur d'air (15), une deuxième chambre de combustion (23) et une deuxième turbine de détente (25)et un troisième compresseur d'air (21) dans lequel de l'air comprimé est envoyé du premier compresseur d'air à la première chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, de l'air comprimé est envoyé du deuxième compresseur d'air à la deuxième chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, de l'air est envoyé du troisième compresseur d'air au premier appareil de séparation d'air, du gaz de combustion (27) est envoyé à la première turbine de détente à partir de la première chambre de combustion, du gaz de combustion (29) est envoyé à la deuxième turbine de détente à partir de la deuxième chambre de combustion et un gaz enrichi en azote (3), éventuellement pressurisé, est envoyé à partir du premier appareil de séparation d'air en amont de la première turbine de détente et/ou en amont de la deuxième turbine de détente.
- Procédé selon la revendication 1 dans lequel au moins 20% du débit d'air traité par le premier appareil de séparation (1) en marche nominale provient du troisième compresseur (21).
- Procédé selon la revendication 2 ou 3 dans lequel en marche réduite par rapport à la marche nominale, le premier appareil de séparation d'air (1) reçoit au moins 80% de son air du troisième compresseur (21).
- Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 dans lequel en marche nominale au plus 80% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air (1) provient du premier et/ou du deuxième compresseur (13,15).
- Procédé selon la revendication 4 dans lequel en marche nominale au plus 50% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air (1) provient du premier et/ou du deuxième compresseur (13,15).
- Procédé selon la revendication 5 dans lequel en marche nominale au plus 40% de l'air traité par le premier appareil de séparation d'air (1) provient d'au moins un des premier et deuxième compresseurs (13,15).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel de l'air comprimé est fourni à un deuxième appareil de séparation d'air (101), produisant au moins un fluide enrichi en oxygène et éventuellement au moins un fluide enrichi en azote, par au moins un des premiers et deuxième compresseur (13,15)et éventuellement par le troisième compresseur (21), et un gaz enrichi en azote (103) est envoyé du deuxième appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente (19,25).
- Procédé selon la revendication 7 dans lequel le même compresseur (21) envoie au moins 80% de l'air qu'il comprime exclusivement aux premier et/ou au deuxième appareils de séparation d'air (1,101).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le troisième compresseur (21) n'alimente pas de chambre de combustion et/ou n'alimente que le premier appareil de séparation d'air (1).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un compresseur dédié (21,121) alimente au moins le deuxième appareil de séparation d'air(101).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'air provenant d'au moins le premier compresseur (13) est détendu ou comprimé en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air (1,101).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'air provenant d'au moins le deuxième compresseur (15) est détendu ou comprimé en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air (1,101).
- Procédé selon l'une des revendications 11 et 12 dans lequel une turbine de détente d'air provenant d'un des premier, deuxième ou troisième compresseurs d'air (13,15,21,121) est couplée à un compresseur d'air provenant d'un autre des premier, deuxième ou troisième compresseurs d'air(13,15,21,121).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel de l'air provenant du premier compresseur (13) est mélangé avec de l'air provenant du deuxième compresseur (15) et/ou de l'air provenant du troisième compresseur (21) avant d'être envoyé au premier appareil de séparation d'air (1), et de préférence avant d'être épuré dans une seule unité d'épuration en amont de l'appareil de séparation d'air.
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le gaz enrichi en azote (3) provenant du premier appareil de séparation d'air (1,101) est détendu ou comprimé en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente (19,25).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le gaz enrichi en azote (103) provenant du deuxième appareil de séparation d'air (1,101) est détendu ou comprimé en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente (19,25).
- Procédé selon les revendications 15 et 16 dans lequel une turbine de détente de gaz enrichi en azote provenant d'un des appareil de séparation d'air est couplée avec un compresseur de gaz enrichi en azote provenant de l'autre appareil de séparation d'air.
- Installation intégrée de séparation d'air comprenant au moins un premier appareil de séparation d'air ( 1,101 ) produisant un fluide enrichi en oxygène et éventuellement un fluide enrichi en azote, comprenant au moins deux colonnes de distillation, un premier compresseur d'air (13), une première chambre de combustion (17), une première turbine de détente (19), un deuxième compresseur d'air (15), une deuxième chambre de combustion (23) et une deuxième turbine de détente (25)et un troisième compresseur d'air (21), des moyens pour envoyer de l'air comprimé du premier compresseur d'air à la première chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer de l'air comprimé du deuxième compresseur d'air à la deuxième chambre de combustion et au premier appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer de l'air du troisième compresseur d'air au premier appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer du gaz de combustion (27) à la première turbine de détente à partir de la première chambre de combustion, des moyens pour envoyer du gaz de combustion (29) à la deuxième turbine de détente à partir de la deuxième chambre de combustion et des moyens pour envoyer un gaz enrichi en azote (3) du premier appareil de séparation d'air en amont de la première turbine de détente et/ou en amont de la deuxième turbine de détente.
- Installation selon la revendication 18 comprenant un deuxième appareil de séparation d'air (101) produisant un fluide enrichi en oxygène et éventuellement un fluide enrichi en azote,, des moyens pour fournir de l'air comprimé au deuxième appareil de séparation d'air par au moins un des premiers et deuxième compresseurs (13,15) et des moyens pour envoyer un gaz enrichi en azote (103) du deuxième appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- Installation selon la revendication 18 ou 19 dans laquelle le même compresseur (21) est relié pour envoyer de l'air au premier et au deuxième appareils de séparation d'air.
- Installation selon l'une des revendications 18 à 20, dans lequel le troisième compresseur ( 21 ) n'est pas relié à une chambre de combustion et/ou n'est relié qu'au premier appareil de séparation d'air (1).
- Installation selon l'une des revendications 18 à 21 dans lequel un compresseur dédié (121) est relié au deuxième appareil de séparation d'air.
- Installation selon l'une des revendications 18 à 22 comprenant des moyens (37,39) pour détendre ou comprimer l'air provenant du premier compresseur en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air.
- Installation selon l'une des revendications 18 à 23 comprenant des moyens (37,39) pour détendre ou comprimer l'air provenant du deuxième compresseur en amont du premier et/ou du deuxième appareil de séparation d'air.
- Installation selon les revendications 23 et 24 comprenant au moins une turbine de détente, des moyens pour envoyer de l'air d'un des premier et deuxième compresseurs à la turbine, un compresseur, des moyens pour envoyer de l'air de l'autre des premier et deuxième compresseurs à la turbine et des moyens de couplage entre la turbine et le compresseur.
- Installation selon l'une des revendications 18 à 25 comprenant des moyens (31,33,35) pour détendre ou comprimer le gaz enrichi en azote provenant du premier appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- Installation selon l'une des revendications 18 à 26 comprenant des moyens (31,33,35) pour détendre ou comprimer le gaz enrichi en azote provenant du deuxième appareil de séparation d'air en amont d'une au moins des première et deuxième turbines de détente.
- Installation selon les revendications 26 et 27 comprenant au moins une turbine de détente, des moyens pour envoyer du gaz enrichi en azote d'un des premier et deuxième appareils de séparation d'air à la turbine, un compresseur, des moyens pour envoyer du gaz enrichi en azote de l'autre des premier et deuxième appareil de séparation d'air à la turbine et des moyens de couplage entre la turbine et le compresseur.
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PLAB | Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified |
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PLAQ | Examination of admissibility of opposition: information related to despatch of communication + time limit deleted |
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PLAR | Examination of admissibility of opposition: information related to receipt of reply deleted |
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PLBI | Opposition filed |
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PLBQ | Unpublished change to opponent data |
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PLAX | Notice of opposition and request to file observation + time limit sent |
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26 | Opposition filed |
Opponent name: PRAXAIR, INC. Effective date: 20050111 |
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26 | Opposition filed |
Opponent name: PRAXAIR, INC. Effective date: 20050111 Opponent name: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT Effective date: 20050114 |
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NLR1 | Nl: opposition has been filed with the epo |
Opponent name: PRAXAIR, INC. |
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NLR1 | Nl: opposition has been filed with the epo |
Opponent name: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT Opponent name: PRAXAIR, INC. |
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PLAF | Information modified related to communication of a notice of opposition and request to file observations + time limit |
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RAP2 | Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred) |
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Opponent name: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT Opponent name: PRAXAIR, INC. |
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