EP1230522A1 - Vaporiseur-condenseur et installation de distillation d'air correspondante - Google Patents

Vaporiseur-condenseur et installation de distillation d'air correspondante

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EP1230522A1
EP1230522A1 EP00958698A EP00958698A EP1230522A1 EP 1230522 A1 EP1230522 A1 EP 1230522A1 EP 00958698 A EP00958698 A EP 00958698A EP 00958698 A EP00958698 A EP 00958698A EP 1230522 A1 EP1230522 A1 EP 1230522A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
vaporizer
condenser
exchanger body
enclosure
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EP00958698A
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German (de)
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François Fuentes
Marc Wagner
Claude Gerard
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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Definitions

  • Vaporizer-condenser and corresponding air distillation installation Vaporizer-condenser and corresponding air distillation installation.
  • the present invention relates to a vaporizer-condenser of the bath type, comprising at least one heat exchanger body, having a multitude of flat passages for the counter-current circulation of two fluids, coming from one or more distillation columns, in the same direction, and at least one sealed enclosure for confining a fluid containing the or each heat exchanger body, the confinement enclosure comprising a central section of generally cylindrical shape along a longitudinal axis, the longitudinal axis of the central section of said or each confinement enclosure being substantially orthogonal to the direction of circulation against the current of the fluids in the flat passages of the corresponding heat exchanger body.
  • substantially orthogonal' includes deviations of up to 30 °, or 20 °, preferably 10 ° from strict orthogonality. It is sometimes necessary to orient the vaporizer in order to facilitate the drainage of liquids.
  • a vaporizer-condenser of this type is known from DE-A-1 152432 in which the confinement enclosure is delimited in part by the heat exchanger body, the liquid bath of the vaporizer being located exclusively outside the containment element.
  • the invention applies in particular to double column air distillation installations, that is to say a medium pressure column thermally connected with a low pressure column, provided with vaporizers-condensers of the aforementioned type.
  • the liquid oxygen which is in the bottom of the low pressure column is vaporized in the evaporator-condenser by heat exchange with the nitrogen gas taken off at the head of the medium pressure column.
  • the temperature difference between oxygen and nitrogen made necessary by the structure of the vaporizer-condenser imposes the operating pressure of the medium pressure column. It is therefore desirable that this temperature difference be as small as possible, in order to minimize the expenses linked to the compression of the air to be treated injected into the medium pressure column.
  • a first solution would be to increase the height of the heat exchanger body of the evaporator-condenser to increase the heat exchange surface.
  • such an increase in height would induce a hydrostatic overpressure within the oxygen passages which would tend to increase the temperature difference and which would affect the proper functioning of the vaporizer-condenser.
  • Another solution would be to multiply the number of passages dedicated to oxygen and nitrogen, for example by increasing the number of juxtaposed heat exchanger blocks which constitute the exchanger body and which operate in parallel within the vaporizer-condenser.
  • the low pressure column overcomes the evaporator-condenser which itself overcomes the medium pressure column.
  • the central section of the sealed enclosure of the vaporizer-condenser then consists of a ferrule with a vertical axis of revolution. This ferrule is preferably of the same diameter as the ferrules delimiting the medium pressure and low pressure columns.
  • the object of the invention is to solve this problem by providing a vaporizer-condenser of the aforementioned type, which can operate with reduced temperature differences and which in particular makes it possible to produce air distillation installations with double column, relatively simple and relatively expensive to build.
  • the subject of the invention is a vaporizer-condenser of the aforementioned type, characterized in that the enclosure is located outside any distillation column and is adapted to contain a bath of liquid to be vaporized.
  • the vaporizer-condenser can include one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination:
  • a liquid bath can surround at least the lower part of the exchanger body and preferably is flush with the highest edge thereof;
  • each heat exchanger body comprises several heat exchanger blocks juxtaposed along the longitudinal axis of the central section of the corresponding confinement enclosure;
  • each heat exchanger body comprises fluid inlet and outlet fittings, these fittings communicate with the flat passages of said heat exchanger body and are assigned in pairs to a fluid, the fittings of each pair of inlet and outlet fittings assigned to the same fluid being arranged substantially symmetrically with respect to a longitudinal and median plane of said heat exchanger body;
  • each of said heat exchanger bodies comprises at least one inlet manifold and one outlet manifold connected respectively to a pair of inlet and outlet fittings assigned to the same fluid;
  • the outlet manifold (s) and the inlet manifold (s) are supported by the same region, in particular of longitudinal end, of the confinement enclosure correspondent;
  • the central section has a general shape of revolution around its longitudinal axis and, preferably, the enclosure is cylindrical;
  • each confinement enclosure is or is not delimited, at its central section, in part by the corresponding heat exchanger body;
  • Said heat exchanger body comprises fittings for supplying and discharging fluids communicating with the flat passages of said heat exchanger body, and these fittings are arranged outside of said confinement enclosure;
  • each heat exchanger body comprises fittings for supplying a gas communicating with passages of the heat exchanger body, and said heat exchanger body comprises means for introducing into these passages condensed gas present in said supply fittings;
  • the flat passages of the or at least one body are oriented transversely with respect to the longitudinal direction of the confinement enclosure.
  • the vaporizer comprising at least two bodies, one having flat passages oriented transversely to the longitudinal direction of its confinement enclosure and another having flat passages oriented parallel to the longitudinal direction of its containment.
  • the invention further relates to an air distillation installation characterized in that it comprises a vaporizer-condenser as defined above, and in that the longitudinal axis of the central section of said or each enclosure confinement of the vaporizer-condenser is substantially horizontal.
  • 'Substantially horizontal' means 'horizontal or having deviations of up to 30 °, preferably 10 ° from horizontality'. Obviously the exchanger body inside the enclosure must remain horizontal for its operation to be ensured. According to variants:
  • the installation comprises a medium pressure column, a low pressure column, the top nitrogen of the medium pressure column and the tank oxygen of the low pressure column being brought into heat exchange relationship by the vaporizer-condenser;
  • At least part of the vaporizer-condenser is disposed at an intermediate level between those of the tank of the low pressure column and the head of the medium pressure column;
  • the enclosure contains a liquid oxygen bath in which the body in use is submerged and - the installation includes a main heat exchange line to cool the air to be distilled, and the vaporizer-condenser overcomes the main line d heat exchange, the vaporizer-condenser and the main heat exchange line possibly having parallel axes.
  • FIG. 1 is a schematic view of an air distillation installation according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 are schematic perspective views respectively illustrating the oxygen confinement chambers and the heat exchanger bodies of the vaporizer-condenser of the installation of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a schematic half-view in vertical cross section of the vaporizer-condenser of the installation of Figure 1 and in particular illustrating the structure of a nitrogen passage
  • - Figure 5 is a schematic view in cross section vertical showing an oxygen passage from the vaporizer-condenser of the installation of FIG. 1,
  • FIG. 1 schematically illustrates an air distillation installation 1 which essentially comprises:
  • a double distillation column which comprises a medium pressure column 2, a low pressure column 3 and a vaporizer-condenser 4 of the bath type,
  • the low pressure column 3 overcomes the medium pressure column 2.
  • a vertical ferrule 10 keeps the head of the medium pressure column 2 spaced from the tank of the low pressure column 3.
  • the main heat exchange line 5 comprises, in the example shown, five heat exchanger blocks 11. These heat exchanger blocks 11 are connected in parallel to the rest of the installation 1 but, for greater clarity, the connections of just one of these blocks were shown in Figure 1. The nature of these connections will appear more clearly during the description of the operation of the installation 1 which will be made later.
  • the vaporizer-condenser 4 comprises two identical heat exchanger bodies 13 (FIG. 3) made of brazed aluminum and which are each arranged in a sealed and cylindrical enclosure 14 for oxygen confinement in stainless steel or aluminum ( Figure 2).
  • a single heat exchanger body 13 and a single enclosure 14 for confining oxygen are visible in FIG. 1.
  • a vaporizer-condenser according to the invention may comprise only one exchanger body and therefore a single confinement enclosure or at least three exchanger bodies, each having its own enclosure.
  • Each body 13 has a height between 800 and 1400mm.
  • the vaporizer-condenser 4 being symmetrical with respect to a vertical plane P, the trace of which is visible in FIG. 4, only half of the structure of this vaporizer-condenser 4 will be described below.
  • a single heat exchanger body 13 and a single sealed enclosure 14 will therefore be described in the following.
  • the heat exchanger body 13 has a generally elongated shape along a horizontal or substantially horizontal longitudinal axis X-X and comprises, in the example shown, five heat exchanger blocks 16 with similar brazed plates joined together.
  • the five blocks 15 are substantially identical; their number is chosen according to the size of the vaporizer, thus facilitating sizing, because identical blocks will be mass produced. Thus there can be at least five or more than five blocks 15.
  • the heat exchanger body 13 is symmetrical with respect to a longitudinal, vertical and median plane Q, the trace of which is visible in FIG. 4.
  • Each heat exchanger block 16 comprises a stack of parallel brazed rectangular plates 17 which define two by two of the passages dedicated alternately to nitrogen and to oxygen.
  • the spacing between the parallel plates 17 is provided by spacer waves which also perform the function of thermal fins.
  • the flat passages of the blocks are oriented transversely with respect to the longitudinal dimension of the enclosure 14.
  • a passage 18 dedicated to nitrogen is visible in FIG. 4.
  • This passage 18, like all the passages 18 dedicated to nitrogen, is rectangular and includes a central main region 19 for heat exchange, two input distributor regions 20 and two outlet collecting regions 21.
  • the main heat exchange region 19 comprises a spacer wave with vertical generators.
  • Each inlet distributor region 20 is in the shape of a right triangle, arranged at an upper corner 22 of the passage 18 and comprises a spacer wave with horizontal generatrices.
  • the two input distributing regions 20 meet at the median plane Q, the large bases of these regions 20 in a right triangle being horizontal.
  • outlet collector regions 21 The structure and arrangement of the outlet collector regions 21 is similar to that of the inlet distributor regions 20, these regions 21 each being arranged at a lower corner 23 of the passage 18.
  • the passage 18 is closed over its entire periphery by vertical and horizontal bars except on the one hand at the level of the small vertical bases 24 of the triangular inlet regions 20 and of the small vertical bases 25 of the triangular outlet regions 21, and of on the other hand, at the level of means for introducing liquid nitrogen which will be mentioned later.
  • the small bases 24 and 25 of the inlet 20 and outlet 21 regions of the five heat exchanger blocks 16 form, on each side of the heat exchanger body 13, respectively a series of inlet windows and a series of windows nitrogen outlet aligned horizontally.
  • Each series of inlet windows 24 is hermetically capped by an inlet box 28 of semicircular section, which extends along the five heat exchanger blocks 16.
  • Each inlet box 28 is arranged in the vicinity of the upper corners 22 of the nitrogen passages 18 and has a height, according to the vertical, significantly higher than that of the small bases 24 of the input distributing regions 20.
  • Each nitrogen passage 18 further comprises, near the lower edge of each box 28, means 30 for introducing into the passage 18 liquid nitrogen present in the bottom of the box 28.
  • These means 30 are in the form, by example, of a triangular region, communicating with the bottom of the inlet box 28. Such a triangular region converges towards the plane Q and includes a spacer wave with oblique generaters inclined downward and inside the passage 18.
  • such means 30 for introducing liquid nitrogen may not include a wave to guide the liquid nitrogen or be constituted by a bar regularly pierced with orifices.
  • Each series of outlet windows 25 of the passages 18 dedicated to nitrogen is hermetically capped by an outlet box 32, of semicircular section with a radius smaller than that of the inlet boxes 28.
  • Each outlet box 32 s' extends longitudinally along the five heat exchanger blocks 16.
  • Each outlet box 32 is arranged in the vicinity of the lower corners 23 of the passages 18 dedicated to nitrogen and has a height, in the vertical, greater than that of the small bases 25 outlet collecting regions 21.
  • Figure 5 is a vertical cross-sectional view illustrating the structure of a passage 34 of the heat exchanger body 13 dedicated to oxygen.
  • a passage 34 like all the passages 34 dedicated to oxygen, comprises a single spacer wave 35 with vertical generators.
  • This passage 34 is closed on its lateral sides by two vertical bars 36 and opens outwards at its upper 37 and lower 38 horizontal edges.
  • the exchanger body 13 also comprises, at its front end (on the right in FIGS. 1 and 3) a manifold 39 for the entry of nitrogen gas, symmetrical with respect to the plane Q.
  • This inlet manifold 39 comprises a straight and horizontal inlet duct 40, and two ducts outlet 41 bent and each connected to the front end of an inlet box 28.
  • Each outlet box 32 comprises, at each heat exchanger block 16, a vertical sleeve 42 for connection.
  • Two pipes 44 for collecting incondensable rare gases extend horizontally on either side of the heat exchanger body 13 along the latter.
  • Each collection pipe 44 is located at an intermediate level between the inlet box 28 and the corresponding outlet box 32.
  • These pipes 44 are connected to the upper ends of the sleeves 42 and open, at the front end of the heat exchanger body 13, into a pipe 45 which collects the outlet of incondensable rare gases.
  • This outlet collector duct 45 is horizontal and symmetrical with respect to the plane Q.
  • Cross pipes 46 bent are disposed under the heat exchanger body 13 and connect the lower ends of the sleeves 42 for connection to a pipe 48 collecting the longitudinal liquid nitrogen outlet and which extends substantially horizontally over the entire length of the heat exchanger body 13, symmetrically with respect to the plane Q.
  • This outlet collecting pipe 48 like the inlet pipe 40 and the outlet collecting pipe 45, projects forwardly with respect to the heat exchanger body 13.
  • the sealed enclosure 14 comprises a central section 50 of generally cylindrical shape, in the form of a metallic ferrule with an axis of revolution Y-Y.
  • This ferrule 50 is closed in a sealed manner at its front end by a front partition 51 and, at its rear end by a rear partition 52.
  • the partitions 51 and 52 are of concavity directed towards the interior of the enclosure 14.
  • the enclosure 50 has, in its front partition 51, three circular passages arranged one below the other, respectively 54, 55 and 56 whose sections correspond respectively to those of the inlet duct 40 of the manifold 39 d ' nitrogen gas inlet, from duct 45 uncondensable rare gas outlet and line 48 for collecting liquid nitrogen outlet.
  • Another passage 57 for supplying liquid oxygen is provided in this front partition 51 between passages 54 and 55.
  • a passage 58 (FIG. 1) for withdrawing liquid oxygen is provided in the rear partition 52.
  • a purge 59 is provided in the bottom of the central section 50 of the sealed enclosure 14.
  • the heat exchanger body 13 is disposed in the sealed enclosure 14, their longitudinal axes X-X and Y-Y being parallel.
  • the inlet pipe 40, the outlet manifold pipe 45 and the outlet collecting pipe 48 exit outside the sealed enclosure 14 respectively through the passages 54, 55 and 56.
  • the two sealed enclosures 14 are arranged with their longitudinal axes Y-Y parallel and horizontal.
  • the sealed enclosures 14 are connected symmetrically with respect to the plane P to a common pipe 60 for discharging gaseous oxygen, which extends above the sealed enclosures 14, parallel to their longitudinal axes Y-Y.
  • the vaporizer-condenser 4 is placed next to the medium pressure 2 and low pressure 3 columns above the main heat exchange line 5, the height of which has been reduced in FIG. 1 to facilitate representation.
  • the vaporizer-condenser 4 is supported by the heat exchange line 5 by means of spacers not shown.
  • a part of the heat exchanger bodies 13 of the vaporizer-condenser 4 is disposed at an intermediate level between the tank of the low pressure column 3 and the head of the medium pressure column 2.
  • the air to be distilled previously compressed by the compressor 6 and purified by the device 7, crosses the heat exchange line 5 while cooling down to the vicinity of its dew point. This cooling is provided in parallel by the heat exchanger blocks 11. Next, the cooled oxygen is injected into the tank of the medium pressure column 2.
  • Nitrogen gas from the head of the medium pressure column 2 is introduced via the inlet manifolds 39 into the two inlet boxes 28 of each heat exchanger body 13. This gaseous nitrogen is distributed, by the distributor regions 20 uniformly over the entire width of the passages 18 dedicated to the nitrogen of this heat exchanger body 13. The nitrogen then flows vertically downwards into the regions 19 of the passages 18, gradually condensing. Liquid nitrogen possibly present in the bottom of the inlet boxes 28 is introduced into the regions 19 of the passages 18 by means of the introduction means 30. This liquid nitrogen then flows vertically downwards with the condensed nitrogen in regions 19.
  • Liquid nitrogen is collected at the bottom of the regions 19 of the passages 18 via the outlet collecting regions 21 and then returned to the two outlet boxes 32.
  • the noncondensable fraction contained in this nitrogen flow is sent via the pipes 44 of collection and the outlet collector conduit 45 to the outside atmosphere.
  • the condensed nitrogen from the passages 18 is collected by the transverse lines 46 and by the outlet collecting line 48 and then returned to the head of the medium pressure column 2.
  • Liquid oxygen coming from the tank of the low pressure column 3 is introduced into each oxygen confinement enclosure 14 via the passages 57 formed in their front partitions 51. This liquid oxygen forms a bath in each enclosure 14 which fills the majority of the interior volume of this sealed enclosure 14.
  • the upper face of the corresponding heat exchanger body 13 is flush with the surface slightly above the liquid oxygen bath.
  • Liquid oxygen from the bath circulates vertically upwards in the passages 34 of the heat exchanger body 13 considered by vaporizing against the current of the nitrogen circulating in the passages 18.
  • the oxygen vaporized by each heat exchanger body 13 is then returned via the pipe 60 to the tank of the low pressure column 3.
  • Lean liquid LP (almost pure nitrogen), taken from the top of the medium pressure column 2, is expanded in an expansion valve 62 and then injected at the top of the low pressure column 3. Impure nitrogen or " residual »NR, withdrawn from the top of the low pressure column 3, is heated to the crossing of the main heat exchange line 1 1.
  • the purges 59 make it possible to evacuate the impurities which accumulate at the bottom of the oxygen containment enclosures 14.
  • the structure of the vaporizer-condenser 4 and the position of the sealed enclosures 14 makes it possible to reach relatively large heat exchange surfaces by juxtaposition of heat exchanger blocks 16.
  • vaporizer-condenser 4 Furthermore, the cost of such a vaporizer-condenser 4 is relatively reduced due to the relatively small diameter of the central sections 50 of the oxygen containment chambers 14 and the simplicity of the structure of these chambers 14. The size of the vaporizer-condenser 4 is also relatively small due to the small diameter of the central sections 50 of the enclosures 14. In addition, due to the position of the vaporizer-condenser 4, the circulation of the various fluids between the head of the medium column pressure 2 and the tank of the low pressure column 3 and the vaporizer-condenser 4 can be ensured by limiting the pumping means.
  • the length and the floor area of the heat exchange line 5 are comparable to that of the vaporizer-condenser 4.
  • the height of the medium pressure column 2, and therefore the height at which the vaporizer-condenser 4 must be positioned corresponds practically to the height of the main heat exchange line 5 plus the height necessary for the various connections of this line 5 with the rest of the installation 1
  • the height of the support spacers of this vaporizer-condenser 4 is limited.
  • the symmetry of the structure of the heat exchanger bodies 13 makes it possible to reduce the height of the inlet distributor 20 and outlet header 21 regions and therefore, at a given exchange height, to minimize the hydrostatic overpressure harmful to the '' obtaining a small temperature difference.
  • the structure and the presence for each heat exchanger body 13 of the inlet manifold 39, single outlet manifold duct 45 and outlet collector pipe 48 make it possible to limit the number of these junctions. Indeed, it is only necessary to provide such junctions at the level of the inlet conduit 40 of the inlet manifold 39, of the outlet manifold conduit 45, and of the front end of the outlet manifold 48 .
  • FIG. 6 illustrates a variant of the invention which differs from that of FIGS. 1 to 5 in particular by the following.
  • a part 70 of the internal flank of the central section 50 of each enclosure 14 is constituted by a flank 71 of the corresponding heat exchanger body 13.
  • the general cylindrical shape of the central sections 15 is therefore no longer of revolution.
  • Each heat exchanger body 13 no longer has a symmetrical structure and comprises, for each passage 18 dedicated to nitrogen, a single triangular inlet distributing region 20 and a single triangular outlet collecting region 21 which each extend over the entire width of the passage 18 considered.
  • a single inlet box 28 and a single outlet box 32 are connected to each heat exchanger body 13 on its side 71. These boxes 23 and 25 are located outside of the oxygen confinement enclosure 14 corresponding.
  • the nitrogen gas is brought from the head of the medium pressure column 2 to the two inlet boxes 28 via a common inlet collecting pipe 73 and two series of transverse pipes 74.
  • the collecting pipe d the inlet 73 is horizontal and symmetrical with respect to the plane P.
  • Each series of pipes 74 comprises transverse pipes 74 regularly spaced from one another and supplying the same inlet box 28.
  • an incondensable rare gas outlet collecting pipe 75 common to the two outlet boxes 32, extends horizontally and symmetrically with respect to the plane P.
  • This outlet collecting pipe 75 is connected to each outlet box 32 by a series of transverse pipes 76 regularly spaced from one another.
  • a line 77 for collecting the condensed liquid nitrogen outlet extends horizontally and symmetrically with respect to the plane P.
  • This outlet collection pipe 77 is connected to each outlet box 32 by a series of transverse conduits 78 regularly spaced from each other.
  • the condensed nitrogen is therefore returned to the head of the medium pressure column 2 via the outlet collecting pipe 77.
  • the supply of liquid oxygen to each oxygen confinement enclosure 14 is ensured by a collecting pipe d 'inlet 80 disposed in the enclosure 14 considered parallel to the axis YY, and regularly pierced with distribution orifices.
  • the withdrawal of liquid oxygen from each enclosure 14 is ensured by a series of transverse pipes 81 opening into the bottom of the enclosure 14 and by a horizontal outlet collecting pipe 82, symmetrical with respect to the plane P, and common to the two enclosures 14.
  • each heat exchanger body 13 is located outside of the oxygen containment chambers 14 makes it possible to improve the safety of the vaporizer-condenser 4. It does not is then no longer necessary to take into account a possible failure of these connections to determine the thickness of the wall of the central body 50 of each enclosure 14 of oxygen confinement.
  • the variant of FIG. 6 also makes it possible to simplify the structure of the heat exchanger bodies 13 and their connections to the rest of the installation 1. Furthermore, the inlet collecting pipe 80, the transverse pipes 81 and the common outlet collecting pipe 82 make it possible to ensure good circulation of liquid oxygen in the bath of each enclosure 14. It should be noted that such pipes may also be provided in the variant of FIGS. 1 to 5.
  • FIGS 7 and 8 illustrate another variant of the invention which differs mainly from that of Figure 6 by the following.
  • each outlet box 32 has a section covering three quarters of a circle and covers a lower corner 23 of the corresponding exchanger body 13.
  • each passage 34 dedicated to oxygen has an inlet distributor region 87.
  • This region 87 is in the shape of a right triangle, is arranged at the lower edge 38 of the passage 34 and extends over the entire width of this passage 34.
  • the region 87 converges towards the side 71 of the heat exchanger body 13.
  • the small base 88 of the inlet distributor region 87 is located at the side 89 of the heat exchanger body 13 opposite the side 71.
  • the passage 34 is closed on its lateral sides by two vertical bars 36, except at the level of the small base 88 of the inlet distributor region 87, and by a horizontal bar 90 at the level of the lower edge 38 of the passage 34.

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Abstract

L'invention concerne un vaporiseur-condenseur (4) du type à bain, comprenant au moins un corps d'échangeur thermique (13), présentant une multitude de passages plats (18) pour la circulation à contre-courant de deux fluides selon une même direction, et une enceinte étanche (14) de confinement d'un fluide contenant le ou chaque corps d'échangeur thermique, l'enceinte de confinement comprenant un tronçon central (50) de forme générale cylindrique selon un axe longitudinal (Y-Y). L'axe longitudinal du tronçon central de ladite ou de chaque enceinte de confinement est orthogonal à la direction de circulation à contre-courant des fluides dans les passages plats du corps d'échangeur thermique correspondant. Application aux installations de distillation d'air à double colonne.

Description

Vaporiseur-condenseur et installation de distillation d'air correspondante.
La présente invention concerne un vaporiseur-condenseur du type à bain, comprenant au moins un corps d'échangeur thermique, présentant une multitude de passages plats pour la circulation à contre-courant de deux fluides, provenant d'une ou plusieurs colonnes de distillation, selon une même direction, et au moins une enceinte étanche de confinement d'un fluide contenant le ou chaque corps d'échangeur thermique, l'enceinte de confinement comprenant un tronçon central de forme générale cylindrique selon un axe longitudinal, l'axe longitudinal du tronçon central de ladite ou de chaque enceinte de confinement étant substantiellement orthogonal à la direction de circulation à contre-courant des fluides dans les passages plats du corps d'échangeur thermique correspondant..
Le terme 'substantiellement orthogonal' comprend des écarts allant jusqu'à 30°, ou 20°, de préférence 10° de la stricte orthogonalité. II est parfois nécessaire d'orienter le vaporiseur afin de faciliter le drainage des liquides.
Un vaporiseur-condenseur de ce genre est connu de DE-A-1 152432 dans lequel l'enceinte de confinement est délimité en partie par le corps d'échangeur thermique, le bain de liquide du vaporiseur se trouvant exclusivement à l'extérieur de l'élément de confinement.
L'invention s'applique en particulier aux installations de distillation d'air à double colonne, c'est à dire à colonne moyenne pression reliée thermiquement avec une colonne basse pression, munies de vaporiseurs- condenseurs du type précité. Dans de telles installations de distillation d'air, l'oxygène liquide qui se trouve en cuve de la colonne basse pression est vaporisé dans le vaporiseur-condenseur par échange de chaleur avec l'azote gazeux prélevé en tête de la colonne moyenne pression. Pour une pression de fonctionnement donnée de la colonne basse pression, l'écart de température entre l'oxygène et l'azote rendu nécessaire par la structure du vaporiseur-condenseur impose la pression de fonctionnement de la colonne moyenne pression. II est donc souhaitable que cet écart de température soit le plus faible possible, afin de minimiser les dépenses liées à la compression de l'air à traiter injecté dans la colonne moyenne pression.
La réduction de l'écart de température entre l'azote et l'oxygène impose, pour conserver la capacité d'échange de chaleur du vaporiseur- condenseur, d'augmenter la surface d'échange de chaleur au sein de ce dernier.
Une première solution consisterait à augmenter la hauteur du corps d'échangeur thermique du vaporiseur-condenseur pour augmenter la surface d'échange de chaleur. Toutefois, une telle augmentation de hauteur induirait une surpression hydrostatique au sein des passages d'oxygène qui tendrait à augmenter l'écart de température et qui nuirait au bon fonctionnement du vaporiseur-condenseur.
Une autre solution consisterait à multiplier le nombre de passages dédiés à l'oxygène et à l'azote, par exemple en augmentant le nombre des blocs d'échangeur de chaleur juxtaposés qui constituent le corps d'échangeur et qui fonctionnent en parallèle au sein du vaporiseur- condenseur.
Généralement, dans les installations de distillation à double colonne de distillation, la colonne basse pression surmonte le vaporiseur- condenseur qui surmonte lui-même la colonne moyenne pression. Le tronçon central de l'enceinte étanche du vaporiseur-condenseur est alors constitué par une virole d'axe vertical de révolution. Cette virole est de préférence de même diamètre que les viroles délimitant les colonnes moyenne pression et basse pression. L'application de la deuxième solution pour augmenter la surface d'échange de chaleur à une telle installation de distillation imposerait alors d'avoir une virole de vaporiseur-condenseur de diamètre plus important que celles des colonnes moyenne pression et basse pression.
Le coût de construction d'une telle installation serait donc relativement élevé, notamment en raison du diamètre important de la virole du vaporiseur-condenseur et des pièces particulières de liaison à prévoir entre la virole du vaporiseur-condenseur et les viroles des colonnes moyenne pression et basse pression.
L'invention a pour but de résoudre ce problème en fournissant un vaporiseur-condenseur du type précité, qui peut fonctionner avec des écarts de température réduits et qui permet notamment de réaliser des installations de distillation d'air à double colonne, relativement simples et peu coûteuses à construire.
A cet effet, l'invention a pour objet un vaporiseur-condenseur du type précité, caractérisé en ce que l'enceinte se trouve à l'extérieur de toute colonne de distillation et est adaptée pour contenir un bain de liquide à vaporiser.
Selon des modes particuliers de réalisation, le vaporiseur- condenseur peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
-I adite ou chaque enceinte est formée de sorte qu'en usage, un bain de liquide puisse entourer au moins la partie inférieure du corps d'échangeur et de préférence affleure le bord le plus haut de celui-ci ;
- ledit ou chaque corps d'échangeur thermique comprend plusieurs blocs d'échangeur thermique juxtaposés le long de l'axe longitudinal du tronçon central de l'enceinte de confinement correspondante ;
- ledit ou chaque corps d'échangeur thermique comprend des raccords d'amenée et d'évacuation de fluides, ces raccords communiquent avec les passages plats dudit corps d'échangeur thermique et sont affectés par paire à un fluide, les raccords de chaque paire de raccords d'amenée et de sortie affectée à un même fluide étant disposés sensiblement symétriquement par rapport à un plan longitudinal et médian dudit corps d'échangeur thermique ;
- ledit ou chacun desdits corps d'échangeur thermique comprend au moins un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie raccordés respectivement à une paire de raccords d'amenée et de sortie affectée à un même fluide ;
- pour ledit ou chaque corps d'échangeur thermique, le ou les collecteur(s) de sortie et le ou les collecteur(s) d'entrée sont supportés par une même région, notamment d'extrémité longitudinale, de l'enceinte de confinement correspondante ;
- pour ladite ou chaque enceinte de confinement, le tronçon central a une forme générale de révolution autour de son axe longitudinal et, de préférence, l'enceinte est cylindrique ;
- ladite ou chaque enceinte de confinement est ou n'est pas délimitée, au niveau de son tronçon central, en partie par le corps d'échangeur thermique correspondant ;
- ledit corps d'échangeur thermique comprend des raccords d'amenée et d'évacuation de fluides communiquant avec les passages plats dudit corps d'échangeur thermique, et ces raccords sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte de confinement ;
- ledit ou chaque corps d'échangeur thermique comprend des raccords d'amenée d'un gaz communiquant avec des passages du corps d'échangeur thermique, et ledit corps d'échangeur thermique comprend des moyens d'introduction dans ces passages du gaz condensé présent dans lesdits raccords d'amenée ;
- les passages plats du ou d'au moins un corps sont orientés tranversalement par rapport à la direction longitudinale de l'enceinte de confinement.
- le vaporiseur comprenant au moins deux corps, un ayant des passages plats orientés tranversalement par rapport à la direction longitudinale de son enceinte de confinement et un autre ayant des passages plats orientés parallèlement par rapport à la direction longitudinale de son enceinte de confinement.
L'invention a en outre pour objet une installation de distillation d'air caractérisée en ce qu'elle comprend un vaporiseur-condenseur tel que défini ci-dessus, et en ce que l'axe longitudinal du tronçon central de ladite ou de chaque enceinte de confinement du vaporiseur-condenseur est substantiellement horizontal.
'Substantiellement horizontal' veut dire 'horizontal ou ayant des écarts allant jusqu'à à 30°, de préférence 10° de la horizontalité'. Evidemment le corps d'échangeur à l'intérieur de l'enceinte doit rester horizontal pour que son fonctionnement soit assuré. Selon des variantes :
- l'installation comprend une colonne moyenne pression, une colonne basse pression, l'azote de tête de la colonne moyenne pression et l'oxygène de cuve de la colonne basse pression étant mis en relation d'échange thermique par le vaporiseur-condenseur ;
- ladite ou chaque enceinte de confinement est disposée à côté des colonnes moyenne pression et basse pression ;
- une partie au moins du vaporiseur-condenseur est disposée à un niveau intermédiaire entre ceux de la cuve de la colonne basse pression et de la tête de la colonne moyenne pression ;
- l'enceinte contient un bain d'oxygène liquide dans lequel est submergé le corps en usage et - l'installation comprend une ligne principale d'échange thermique pour refroidir l'air à distiller, et le vaporiseur-condenseur surmonte la ligne principale d'échange thermique, le vaporiseur-condenseur et la ligne principale d'échange thermique ayant éventuellement des axes parallèles.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de distillation d'air selon l'invention,
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective illustrant respectivement les enceintes de confinement d'oxygène et les corps d'échangeur thermique du vaporiseur-condenseur de l'installation de la figure 1 ,
- la figure 4 est une demi-vue schématique en coupe transversale verticale du vaporiseur-condenseur de l'installation de la figure 1 et illustrant notamment la structure d'un passage d'azote, - la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale verticale illustrant un passage d'oxygène du vaporiseur-condenseur de l'installation de la figure 1 ,
- les figures 6 et 7 sont des vues analogues à la figure 4 illustrant deux variantes de l'invention, et - la figure 8 est une vue analogue à la figure 5 illustrant la structure d'un passage d'oxygène pour la variante de la figure 7.
La figure 1 illustre schématiquement une installation de distillation d'air 1 qui comprend essentiellement :
- une double colonne de distillation qui comporte une colonne moyenne pression 2, une colonne basse pression 3 et un vaporiseur- condenseur 4 du type à bain,
- une ligne principale d'échange thermique 5,
- un compresseur d'air 6,
- un appareil d'épuration d'air 7, et - une pompe 8.
La colonne basse pression 3 surmonte la colonne moyenne pression 2. Une virole 10 verticale maintient la tête de la colonne moyenne pression 2 espacée de la cuve de la colonne basse pression 3.
La ligne principale d'échange thermique 5 comprend, dans l'exemple représenté, cinq blocs d'échangeur thermique 11. Ces blocs d'échangeur thermique 11 sont raccordés en parallèle au reste de l'installation 1 mais, pour plus de clarté, les raccordements d'un seul de ces blocs ont été représentés sur la figure 1. La nature de ces raccordements apparaîtra plus clairement lors de la description du fonctionnement de l'installation 1 qui sera faite ultérieurement.
Comme illustré par les figures 1 à 4, le vaporiseur-condenseur 4 comprend deux corps d'échangeur thermique 13 (figure 3) identiques en aluminium brasé et qui sont disposés chacun dans une enceinte étanche et cylindrique 14 de confinement d'oxygène en acier inoxydable ou en aluminium (figure 2). Un seul corps d'échangeur thermique 13 et une seule enceinte 14 de confinement d'oxygène sont visibles sur la figure 1. II sera compris qu'un vaporiseur-condenseur selon l'invention peut ne comporter qu'un seul corps d'échangeur et donc une seule enceinte de confinement ou au moins trois corps d'échangeur, chacun ayant sa propre enceinte. Chaque corps 13 a une hauteur entre 800 et 1400mm.
Le vaporiseur-condenseur 4 étant symétrique par rapport à un plan vertical P dont la trace est visible sur la figure 4, seule une moitié de la structure de ce vaporiseur-condenseur 4 sera décrite ci-dessous. Ainsi, un seul corps d'échangeur thermique 13 et une seule enceinte étanche 14 seront donc décrits dans ce qui suit.
Le corps d'échangeur thermique 13 a une forme générale allongée selon un axe longitudinal X-X horizontal ou substantiellement horizontal et comprend, dans l'exemple représenté, cinq blocs d'échangeur thermique 16 à plaques brasées analogues et accolés. Les cinq blocs 15 sont substantiellement identiques ; leur nombre est choisi en fonction de la taille du vaporiseur, ainsi facilitant le dimensionnement, car des blocs identiques seront fabriqués en série. Ainsi il peut y avoir au moins cinq ou plus que cinq blocs 15. Le corps d'échangeur thermique 13 est symétrique par rapport à un plan longitudinal, vertical et médian Q dont la trace est visible sur la figure 4.
Chaque bloc d'échangeur thermique 16 comprend un empilage de plaques parallèles 17 rectangulaires brasées qui définissent deux à deux des passages dédiés alternativement à l'azote et à l'oxygène. L'espacement entre les plaques parallèles 17 est assuré par des ondes entretoises qui remplissent également la fonction d'ailettes thermiques. Les passages plats des blocs sont orientés tranversalement par rapport à la dimension longitudinale de l'enceinte 14.
Un passage 18 dédié à l'azote est visible sur la figure 4. Ce passage 18, comme tous les passages 18 dédiés à l'azote, est rectangulaire et comprend une région principale centrale 19 d'échange thermique, deux régions distributrices d'entrée 20 et deux régions collectrices de sortie 21.
La région principale 19 d'échange thermique comprend une onde entretoise à génératrices verticales. Chaque région distributrice d'entrée 20 est en forme de triangle rectangle, disposée au niveau d'un coin supérieur 22 du passage 18 et comprend une onde entretoise à génératrices horizontales. Les deux régions distributrices d'entrée 20 se rejoignent au niveau du plan médian Q, les grandes bases de ces régions 20 en triangle rectangle étant horizontales.
La structure et la disposition des régions collectrices de sortie 21 est analogue à celle des régions distributrices d'entrée 20, ces régions 21 étant chacune disposées au niveau d'un coin inférieur 23 du passage 18.
Le passage 18 est fermé sur tout son pourtour par des barres verticales et horizontales sauf d'une part au niveau des petites bases 24 verticales des régions triangulaires d'entrée 20 et des petites bases 25 verticales des régions triangulaires de sortie 21 , et d'autre part, au niveau de moyens d'introduction d'azote liquide qui seront mentionnés plus loin.
Les petites bases 24 et 25 des régions d'entrée 20 et de sortie 21 des cinq blocs d'échangeur thermique 16 forment, de chaque côté du corps d'échangeur thermique 13, respectivement une série de fenêtres d'entrée et une série de fenêtres de sortie d'azote alignées horizontalement.
Chaque série de fenêtres d'entrée 24 est coiffée hermétiquement par une boîte d'entrée 28 de section en demi-cercle, qui s'étend le long des cinq blocs d'échangeur thermique 16.
Chaque boîte d'entrée 28 est disposée au voisinage des coins supérieurs 22 des passages d'azote 18 et a une hauteur, selon la verticale, nettement supérieure à celle des petites bases 24 des régions distributrices d'entrée 20.
Chaque passage d'azote 18 comprend en outre au voisinage du bord inférieur de chaque boîte 28, des moyens 30 d'introduction dans le passage 18 d'azote liquide présent dans le fond de la boîte 28. Ces moyens 30 sont sous forme, par exemple, d'une région triangulaire, communiquant avec le fond de la boîte d'entrée 28. Une telle région triangulaire converge vers le plan Q et comprend une onde entretoise à génératrices obliques inclinées vers le bas et l'intérieur du passage 18. Selon une variante non représentée, de tels moyens 30 d'introduction d'azote liquide peuvent ne pas comprendre d'onde pour guider l'azote liquide ou être constitués par une barre régulièrement percée d'orifices.
Chaque série de fenêtres de sortie 25 des passages 18 dédiés à l'azote est coiffée hermétiquement par une boîte de sortie 32, de section en demi-cercle de rayon inférieur à celui des boîtes d'entrée 28. Chaque boîte de sortie 32 s'étend longitudinalement le long des cinq blocs d'échangeur thermique 16. Chaque boîte de sortie 32 est disposée au voisinage des coins inférieurs 23 des passages 18 dédiés à l'azote et a une hauteur, selon la verticale, supérieure à celle des petites bases 25 des régions collectrices de sortie 21.
La figure 5 est une vue en coupe transversale verticale illustrant la structure d'un passage 34 du corps d'échangeur thermique 13 dédié à l'oxygène. Un tel passage 34, comme tous les passages 34 dédiés à l'oxygène, comprend une onde entretoise unique 35 à génératrices verticales. Ce passage 34 est obturé sur ses côtés latéraux par deux barres verticales 36 et débouche vers l'extérieur au niveau de ses bords horizontaux supérieur 37 et inférieur 38.
Le corps d'échangeur 13 comprend également, au niveau de son extrémité avant (à droite sur les figures 1 et 3) un collecteur 39 d'entrée d'azote gazeux, symétrique par rapport au plan Q. Ce collecteur d'entrée 39 comprend un conduit d'entrée 40 rectiligne et horizontal, et deux conduits de sortie 41 coudés et raccordés chacun à l'extrémité avant d'une boîte d'entrée 28.
Chaque boîte de sortie 32 comprend, au niveau de chaque bloc d'échangeur thermique 16, un manchon vertical 42 de raccordement. Deux conduites 44 de collecte des gaz rares incondensables s'étendent horizontalement de part et d'autre du corps d'échangeur thermique 13 le long de celui-ci. Chaque conduite 44 de collecte est située à un niveau intermédiaire entre la boîte d'entrée 28 et la boîte de sortie 32 correspondante. Ces conduites 44 sont raccordées aux extrémités supérieures des manchons 42 et débouchent, au niveau de l'extrémité avant du corps d'échangeur thermique 13, dans un conduit 45 collecteur de sortie de gaz rares incondensables. Ce conduit collecteur de sortie 45 est horizontal et symétrique par rapport au plan Q.
Des conduites transversales 46 coudées (figures 1 et 4) sont disposées sous le corps d'échangeur thermique 13 et raccordent les extrémités inférieures des manchons 42 de raccordement à une conduite 48 collectrice de sortie d'azote liquide longitudinale et qui s'étend horizontalement pratiquement sur toute la longueur du corps d'échangeur thermique 13, symétriquement par rapport au plan Q. Cette conduite collectrice de sortie 48, comme le conduit d'entrée 40 et le conduit collecteur de sortie 45, fait saillie vers l'avant par rapport au corps d'échangeur thermique 13.
Comme illustré par les figures 1 et 2, l'enceinte étanche 14 comprend un tronçon central 50 de forme générale cylindrique, sous forme d'une virole métallique d'axe de révolution Y-Y. Cette virole 50 est fermée de manière étanche au niveau de son extrémité avant par une cloison avant 51 et, au niveau de son extrémité arrière par une cloison arrière 52. Les cloisons 51 et 52 sont de concavité dirigée vers l'intérieur de l'enceinte 14.
L'enceinte 50 présente, dans sa cloison avant 51, trois passages circulaires disposés l'un en dessous de l'autre, respectivement 54, 55 et 56 dont les sections correspondent respectivement à celles du conduit d'entrée 40 du collecteur 39 d'entrée d'azote gazeux, du conduit 45 collecteur de sortie de gaz rares incondensables et de la conduite 48 collectrice de sortie d'azote liquide.
Un autre passage 57 d'amenée d'oxygène liquide est prévu dans cette cloison avant 51 entre les passages 54 et 55. Un passage 58 (figure 1) de soutirage d'oxygène liquide est ménagé dans la cloison arrière 52.
Une purge 59 est prévue dans le fond du tronçon central 50 de l'enceinte étanche 14.
Le corps d'échangeur thermique 13 est disposé dans l'enceinte étanche 14, leurs axes longitudinaux X-X et Y-Y étant parallèles. Le conduit d'entrée 40, le conduit collecteur de sortie 45 et la conduite collectrice de sortie 48 sortent à l'extérieur de l'enceinte étanche 14 respectivement par les passages 54, 55 et 56.
Comme illustré par la figure 2, les deux enceintes étanches 14 sont disposées avec leurs axes longitudinaux Y-Y parallèles et horizontaux. Les enceintes étanches 14 sont raccordées symétriquement par rapport au plan P à un tuyau commun 60 d'évacuation d'oxygène gazeux, qui s'étend au- dessus des enceintes étanches 14, parallèlement à leurs axes longitudinaux Y-Y. Le vaporiseur-condenseur 4 est disposé à côté des colonnes moyenne pression 2 et basse pression 3 au-dessus de la ligne principale d'échange thermique 5 dont la hauteur a été réduite sur la figure 1 pour faciliter la représentation. Le vaporiseur-condenseur 4 est supporté par la ligne d'échange thermique 5 au moyen d'entretoises non représentées. Une partie des corps d'échangeur thermique 13 du vaporiseur-condenseur 4 est disposée à un niveau intermédiaire entre la cuve de la colonne basse pression 3 et la tête de la colonne moyenne pression 2.
Le fonctionnement de l'installation 1 va maintenant être décrit. L'air à distiller, préalablement comprimé par le compresseur 6 et épuré par l'appareil 7, traverse la ligne d'échange thermique 5 en se refroidissant jusqu'au voisinage de son point de rosée. Ce refroidissement est assuré en parallèle par les blocs d'échangeur thermique 11. Ensuite, l'oxygène refroidi est injecté en cuve de la colonne moyenne pression 2.
De l'azote gazeux provenant de la tête de la colonne moyenne pression 2 est introduit par l'intermédiaire des collecteurs d'entrée 39 dans les deux boîtes d'entrée 28 de chaque corps d'échangeur thermique 13. Cet azote gazeux est distribué, par les régions distributrices 20 uniformément sur toute la largeur des passages 18 dédiés à l'azote de ce corps d'échangeur thermique 13. L'azote s'écoule alors verticalement vers le bas dans les régions 19 des passages 18 en se condensant progressivement. De l'azote liquide éventuellement présent dans le fond des boîtes d'entrée 28 est introduit dans les régions 19 des passages 18 grâce aux moyens 30 d'introduction. Cet azote liquide s'écoule ensuite verticalement vers le bas avec l'azote condensé dans les régions 19.
L'azote liquide est collecté en bas des régions 19 des passages 18 par l'intermédiaire des régions collectrices de sortie 21 puis renvoyé vers les deux boîtes de sortie 32. La fraction incondensable contenue dans ce flux d'azote est envoyée par les conduites 44 de collecte et le conduit collecteur de sortie 45 vers l'atmosphère extérieure. L'azote condensé issu des passages 18 est quant à lui collecté par les conduites transversales 46 et par la conduite collectrice de sortie 48 puis renvoyé vers la tête de la colonne moyenne pression 2.
De l'oxygène liquide provenant de la cuve de la colonne basse pression 3 est introduit dans chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène par l'intermédiaire des passages 57 ménagés dans leurs cloisons avant 51. Cet oxygène liquide forme un bain dans chaque enceinte 14 qui remplit la majorité du volume intérieur de cette enceinte étanche 14. La face supérieure du corps d'échangeur thermique 13 correspondant affleure légèrement au-dessus du bain d'oxygène liquide.
De l'oxygène liquide du bain circule verticalement vers le haut dans les passages 34 du corps d'échangeur thermique 13 considéré en se vaporisant à contre courant de l'azote circulant dans les passages 18. L'oxygène vaporisé par chaque corps d'échangeur thermique 13 est ensuite renvoyé par l'intermédiaire du tuyau 60 vers la cuve de la colonne basse pression 3.
Du « liquide riche » LR (air enrichi en oxygène), prélevé en cuve de la colonne moyenne pression 2 est détendu dans une vanne de détente 61 puis injecté à un niveau intermédiaire de la colonne basse pression 3.
Du « liquide pauvre » LP (azote à peu près pur), prélevé en tête de la colonne moyenne pression 2, est détendu dans une vanne de détente 62 puis injecté au sommet de la colonne basse pression 3. De l'azote impur ou « résiduaire » NR, soutiré du sommet de la colonne basse pression 3, est réchauffé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 1 1.
De l'oxygène gazeux, prélevé en cuve de la colonne basse pression
3 est réchauffé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 5. De l'oxygène liquide, soutiré par l'intermédiaire des passages 58 des enceintes étanches 14 et de la pompe 8, est vaporisé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 5.
Les purges 59 permettent d'évacuer les impuretés qui s'accumulent au fond des enceintes 14 de confinement d'oxygène. La structure du vaporiseur-condenseur 4 et la position des enceintes étanches 14 permet d'atteindre des surfaces d'échange thermique relativement importantes par juxtaposition de blocs d'échangeur thermique 16.
Par ailleurs, le coût d'un tel vaporiseur-condenseur 4 est relativement réduit du fait du diamètre relativement faible des tronçons centraux 50 des enceintes 14 de confinement d'oxygène et de la simplicité de la structure de ces enceintes 14. L'encombrement du vaporiseur-condenseur 4 est également relativement faible en raison du faible diamètre des tronçons centraux 50 des enceintes 14. En outre, du fait de la position du vaporiseur-condenseur 4, la circulation des différents fluides entre la tête de la colonne moyenne pression 2 et la cuve de la colonne basse pression 3 et le vaporiseur- condenseur 4 peut être assurée en limitant les moyens de pompage.
On constate également que, pour une capacité de distillation d'air donnée, la longueur et la surface au sol de la ligne d'échange thermique 5 sont comparables à celles du vaporiseur-condenseur 4. De plus, la hauteur de la colonne moyenne pression 2, et donc la hauteur à laquelle le vaporiseur-condenseur 4 doit être positionné correspond pratiquement à la hauteur de la ligne principale d'échange thermique 5 additionnée de la hauteur nécessaire aux divers raccordements de cette ligne 5 avec le reste de l'installation 1. Ainsi, la hauteur des entretoises de support de ce vaporiseur-condenseur 4 est limitée.
On notera que la symétrie de la structure des corps d'échangeur thermique 13 permet de diminuer la hauteur des régions distributrices d'entrée 20 et collectrices de sortie 21 et donc, à hauteur d'échange donnée, de minimiser la surpression hydrostatique néfaste à l'obtention d'un faible écart de température.
De plus, dans le cas où les enceintes 14 de confinement d'oxygène et les corps d'échangeur thermique 13 seraient réalisées en métaux différents nécessitant l'utilisation de jonctions mixtes, la structure et la présence pour chaque corps d'échangeur thermique 13 du collecteur d'entrée 39, du conduit collecteur de sortie unique 45 et de la conduite collectrice de sortie 48 permettent de limiter le nombre de ces jonctions. En effet, il n'est nécessaire de prévoir de telles jonctions qu'au niveau du conduit d'entrée 40 du collecteur d'entrée 39, du conduit collecteur de sortie 45, et de l'extrémité avant de la conduite collectrice de sortie 48.
Le fait que le collecteur d'entrée 39, le conduit collecteur de sortie 45 et la conduite collectrice de sortie 48 soient portés par une même région de la cloison avant 51 de chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène permet également de limiter les inconvénients liés à la différence des coefficients de dilatation thermique entre les enceintes 14 et les corps d'échangeur thermique 13. Une circulation satisfaisante d'oxygène liquide dans le bain de chaque enceinte 14 est assurée par le fait que les passages 57 d'amenée d'oxygène liquide et 58 de soutirage d'oxygène liquide sont situés à des extrémités opposées de chaque enceinte 14 Enfin, pour réaliser des vaporiseurs-condenseurs 4 de capacités différentes en fonction des besoins spécifiques d'installations de distillation d'air 1 différentes, il suffit de modifier le nombre de blocs d'échangeur thermique 16, le nombre et le diamètre des différents raccords, et la longueur des viroles 50. La figure 6 illustre une variante de l'invention qui se distingue de celle des figures 1 à 5 notamment par ce qui suit.
Une partie 70 du flanc interne du tronçon central 50 de chaque enceinte 14 est constituée par un flanc 71 du corps d'échangeur thermique 13 correspondant. La forme générale cylindrique des tronçons centraux 15 n'est donc plus de révolution.
Chaque corps d'échangeur thermique 13 n'a plus de structure symétrique et comprend, pour chaque passage 18 dédié à l'azote, une seule région distributrice d'entrée 20 triangulaire et une seule région collectrice de sortie 21 triangulaire qui s'étendent chacune sur toute la largeur du passage 18 considérée.
Une seule boîte d'entrée 28 et une seule boîte de sortie 32 sont raccordées à chaque corps d'échangeur thermique 13 sur son flanc 71. Ces boîtes 23 et 25 sont situées à l'extérieur de l'enceinte 14 de confinement d'oxygène correspondante. L'azote gazeux est amené depuis la tête de la colonne moyenne pression 2 vers les deux boîtes d'entrée 28 par l'intermédiaire d'une conduite collectrice d'entrée commune 73 et de deux séries de conduites transversales 74. La conduite collectrice d'entrée 73 est horizontale et symétrique par rapport au plan P. Chaque série de conduites 74 comprend des conduites transversales 74 régulièrement espacées l'une de l'autre et alimentant une même boîte d'entrée 28. De manière analogue, une conduite 75 collectrice de sortie de gaz rares incondensables, commune aux deux boîtes de sortie 32, s'étend horizontalement et symétriquement par rapport au plan P.
Cette conduite 75 collectrice de sortie est raccordée à chaque boîte de sortie 32 par une série de conduites transversales 76 régulièrement espacées les unes des autres.
De même, une conduite 77 collectrice de sortie d'azote liquide condensé, commune aux deux boîtes de sortie 32, s'étend horizontalement et symétriquement par rapport au plan P. Cette conduite collectrice de sortie 77 est raccordée à chaque boîte de sortie 32 par une série de conduites transversales 78 régulièrement espacées les unes des autres. L'azote condensé est donc renvoyé vers la tête de la colonne moyenne pression 2 par l'intermédiaire de la conduite collectrice de sortie 77. L'alimentation en oxygène liquide de chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène est assurée par une conduite collectrice d'entrée 80 disposée dans l'enceinte 14 considérée parallèlement à l'axe Y-Y, et percée régulièrement d'orifices de distribution. Le soutirage d'oxygène liquide depuis chaque enceinte 14 est assuré par une série de conduites transversales 81 débouchant dans le fond de l'enceinte 14 et par une conduite collectrice de sortie 82 horizontale, symétrique par rapport au plan P, et commune aux deux enceintes 14.
Le fait que les boîtes d'entrée 28 et de sortie 32 de chaque corps d'échangeur thermique 13 soient situés à l'extérieur des enceintes 14 de confinement d'oxygène permet d'améliorer la sécurité du vaporiseur- condenseur 4. Il n'est alors plus nécessaire de prendre en compte une éventuelle défaillance de ces raccords pour déterminer l'épaisseur de la paroi du corps central 50 de chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène. La variante de la figure 6 permet également de simplifier la structure des corps d'échangeur thermique 13 et leurs raccordements au reste de l'installation 1. Par ailleurs, la conduite collectrice d'entrée 80, les conduites transversales 81 et la conduite collectrice de sortie commune 82 permettent d'assurer une bonne circulation d'oxygène liquide dans le bain de chaque enceinte 14. Il est à noter que de telles conduites peuvent également être prévues dans la variante des figures 1 à 5.
Les figures 7 et 8 illustrent une autre variante de l'invention qui se distingue principalement de celle de la figure 6 par ce qui suit.
Pour chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène, une partie du fond 85 du corps central 50 de l'enceinte est formée par la paroi inférieure 86 du corps d'échangeur thermique 13 correspondant. Chaque boîte de sortie 32 a une section couvrant les trois quarts d'un cercle et coiffe un coin inférieur 23 du corps d'échangeur 13 correspondant.
Comme illustré par la figure 8, chaque passage 34 dédié à l'oxygène présente une région distributrice d'entrée 87. Cette région 87 est en forme de triangle rectangle, est disposée au niveau du bord inférieur 38 du passage 34 et s'étend sur toute la largeur de ce passage 34. La région 87 converge vers le flanc 71 du corps d'échangeur thermique 13. La petite base 88 de la région distributrice d'entrée 87 est située au niveau du flanc 89 du corps d'échangeur thermique 13 opposé au flanc 71. Le passage 34 est obturé sur ses côtés latéraux par deux barres verticales 36, sauf au niveau de la petite base 88 de la région distributrice d'entrée 87, et par une barre horizontale 90 au niveau du bord inférieur 38 du passage 34.
L'alimentation en oxygène liquide et le soutirage d'oxygène liquide de chaque enceinte 14 sont assurés comme dans le cas des figures 1 à 5. Comme dans le cas de la variante de la figure 6, cette variante permet de simplifier la structure des corps d'échangeur thermique 13 et leurs raccordements au reste de l'installation de distillation 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vaporiseur-condenseur (4) du type à bain, comprenant au moins un corps d'échangeur thermique (13), présentant une multitude de passages plats (18,34) pour la circulation à contre-courant de deux fluides, provenant d'une ou plusieurs colonnes, selon une même direction et au moins une enceinte étanche (14) de confinement d'un fluide contenant le ou chaque corps d'échangeur thermique, l'enceinte de confinement comprenant un tronçon central (50) de forme générale cylindrique selon un axe longitudinal (Y- Y), l'axe longitudinal du tronçon central de ladite ou de chaque enceinte de confinement étant substantiellement orthogonal à la direction de circulation à contre-courant des fluides dans les passages plats du corps d'échangeur thermique correspondant caractérisé en ce que l'enceinte se trouve à l'extérieur de toute colonne de distillation et est adaptée pour contenir un bain de liquide à vaporiser.
2. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ou chaque corps d'échangeur thermique (13) comprend plusieurs blocs d'échangeur thermique (16) juxtaposés le long de l'axe longitudinal (Y- Y) du tronçon central (50) de l'enceinte de confinement (14) correspondante.
3. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite ou chaque enceinte (14) est formée de sorte qu'en usage, un bain de liquide puisse entourer au moins la partie inférieure du corps d'échangeur (13) et de préférence affleure le bord le plus haut de celui-ci.
4. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que ledit ou chaque corps d'échangeur thermique (13) comprend des raccords d'amenée (28) et d'évacuation (32) de fluides, en ce que ces raccords (28, 32) communiquent avec les passages plats (18, 34) dudit corps d'échangeur thermique et sont affectés par paire à un fluide, les raccords de chaque paire de raccords d'amenée et de sortie affectée à un même fluide étant disposés sensiblement symétriquement par rapport à un plan longitudinal et médian (Q) dudit corps d'échangeur thermique (13).
5. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit ou chacun desdits corps d'échangeur thermique (13) comprend au moins un collecteur d'entrée (39) et un collecteur de sortie (45, 48) raccordés respectivement à une paire de raccords (28, 32) d'amenée et de sortie affectée à un même fluide.
6. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour ledit ou chaque corps d'échangeur thermique (13), le ou les collecteur(s) de sortie (45, 48) et le ou les collecteur(s) d'entrée (39) sont supportés par une même région, notamment d'extrémité longitudinale (51), de l'enceinte de confinement (14) correspondante.
7. Vaporiseur-condenseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour ladite ou chaque enceinte de confinement (14), le tronçon central (50) a une forme générale de révolution autour de son axe longitudinal (Y-Y) et éventuellement en ce que l'enceinte est cylindrique.
8. Vaporiseur-condenseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite ou chaque enceinte de confinement (14) est ou n'est pas délimitée, au niveau de son tronçon central (50), en partie par le corps d'échangeur thermique (13) correspondant (figures 6 à 8).
9. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit corps d'échangeur thermique (13) comprend des raccords d'amenée (28) et d'évacuation (32) de fluides communiquant avec les passages plats (18, 34) dudit corps d'échangeur thermique, et en ce que ces raccords (28, 32) sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte de confinement (14).
10. Vaporiseur-condenseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit ou chaque corps d'échangeur thermique (13) comprend des raccords (28) d'amenée d'un gaz communiquant avec des passages (18) du corps d'échangeur thermique (13), et en ce que ledit corps d'échangeur thermique (13) comprend des moyens (30) d'introduction dans ces passages (18) du gaz condensé présent dans lesdits raccords d'amenée (28).
11. Vaporiseur-condenseur selon l'une des revendications précédentes dans lequel les passages plats (18,34) du ou d'au moins un corps (13) sont orientés tranversalement par rapport à la direction longitudinale de l'enceinte de confinement (14).
12. Vaporiseur-condenseur selon la revendication 11 comprenant au moins deux corps (13) dont un ayant des passages plats (18,34) orientés tranversalement par rapport à la direction longitudinale de son enceinte de confinement (14) et un autre ayant des passages plats orientés parallèlement par rapport à la direction longitudinale de son enceinte de confinement.
13. Installation de distillation d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend un vaporiseur-condenseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, et en ce que l'axe longitudinal du tronçon central de ladite ou de chaque enceinte de confinement (14) du vaporiseur- condenseur (4) est substantiellement horizontal.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une colonne moyenne pression (2), une colonne basse pression (3), l'azote de tête de la colonne moyenne pression et l'oxygène de cuve de la colonne basse pression étant mis en relation d'échange thermique par le vaporiseur-condenseur (4).
15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que ladite ou chaque enceinte de confinement (14) est disposée à côté des colonnes moyenne pression et basse pression.
16. Installation selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce qu'une partie au moins du vaporiseur-condenseur (4) est disposée à un niveau intermédiaire entre ceux de la cuve de la colonne basse pression (3) et de la tête de la colonne moyenne pression (2).
17. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'installation comprend une ligne principale d'échange thermique (5) pour refroidir l'air à distiller, et en ce que le vaporiseur-condenseur (4) surmonte la ligne principale d'échange thermique (5).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929789A (zh) * 2010-05-12 2010-12-29 李大仁 一种空气分离的方法
WO2017212147A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de construction ou de modification d'un appareil d'échange de matière et/ou de chaleur

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2884436B1 (fr) * 2005-04-13 2007-07-20 Air Liquide Colonne de distillation a dispositif pare-feu
FR2963417B1 (fr) * 2010-08-02 2014-03-28 Air Liquide Vaporiseur a tubes en forme de u
US9429317B2 (en) 2010-10-05 2016-08-30 Edward Stock Wastewater evaporation apparatus and method
CN105980803A (zh) * 2013-12-05 2016-09-28 林德股份公司 具有用于排放液相的收集通道的换热器
CA2941608C (fr) * 2014-03-07 2021-10-12 Conocophillips Company Systeme echangeur de chaleur a separateur en ligne mono-cyclonique

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1152432B (de) * 1962-04-21 1963-08-08 Linde Eismasch Ag Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger
US3282334A (en) * 1963-04-29 1966-11-01 Trane Co Heat exchanger
DE1519599C3 (de) * 1965-10-22 1975-11-06 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Rektifikationskolonne
JPS49104435U (fr) * 1972-12-22 1974-09-06
FR2456924A2 (fr) * 1979-05-18 1980-12-12 Air Liquide Ensemble d'echange thermique du genre echangeur de chaleur a plaques
JPS6014146Y2 (ja) * 1981-07-16 1985-05-07 日本酸素株式会社 横型コンデンサ
SE469669B (sv) * 1992-01-21 1993-08-16 Alfa Laval Thermal Ab Foerdelningsmoenster hos plattvaermevaexlare
JPH05223445A (ja) * 1992-02-10 1993-08-31 Nippon Sanso Kk 空気液化分離方法及び装置
FR2718836B1 (fr) * 1994-04-15 1996-05-24 Maurice Grenier Echangeur de chaleur perfectionné à plaques brasées.
DE4415747C2 (de) * 1994-05-04 1996-04-25 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
FR2733823B1 (fr) * 1995-05-04 1997-08-01 Packinox Sa Echangeur thermique a plaques

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0114808A1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929789A (zh) * 2010-05-12 2010-12-29 李大仁 一种空气分离的方法
CN101929789B (zh) * 2010-05-12 2012-07-18 李大仁 一种空气分离的方法
WO2017212147A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de construction ou de modification d'un appareil d'échange de matière et/ou de chaleur

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