EP1446621A2 - Procede de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents

Procede de separation d'air par distillation cryogenique

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Publication number
EP1446621A2
EP1446621A2 EP02793161A EP02793161A EP1446621A2 EP 1446621 A2 EP1446621 A2 EP 1446621A2 EP 02793161 A EP02793161 A EP 02793161A EP 02793161 A EP02793161 A EP 02793161A EP 1446621 A2 EP1446621 A2 EP 1446621A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
pressure column
sent
low pressure
exchange line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02793161A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Garnier
Frédéric Judas
Frédéric Staine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP1446621A2 publication Critical patent/EP1446621A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/903—Heat exchange structure

Definitions

  • the present invention relates to an air separation process by cryogenic distillation and an installation for the implementation of this process.
  • the goal of an engineer who creates an air separation process is to minimize energy costs. It is well known to use a double air separation column to produce oxygen at low energy, in particular on the one hand to minimize the discharge pressure of the air compressor by reducing the pressure drops in the exchange line, by reducing the temperature difference in the main vaporizer, and on the other hand to maximize the oxygen extraction efficiency by reducing the temperature difference in the exchange line, by choosing a large number of theoretical distillation trays and installing a sufficient number of sections of structured packing or trays.
  • low pressure columns have four sections of structured packing or trays, including two sections between the bottom of the low pressure column and a rich liquid inlet, which is an oxygen-enriched liquid taken from the bottom of the column. medium pressure. These two sections are necessary to ensure very efficient distillation in the bottom of the low pressure column.
  • medium pressure columns have four sections of structured packing or trays, including two sections between the supply of liquid air and the withdrawal of lean liquid.
  • the purified and compressed air sent to the columns cools in an exchange line comprising which would normally have a volume of more than 200m 3 , therefore with a ratio between the total air flow sent to the exchange line and the volume of the exchange line which would be around 2000 Nm 3 / h / m 3 in the case of the example described below.
  • the frigories required for distillation are frequently supplied by an air flow sent to an insufflation turbine feeding the low column near- sion and / or an air flow sent to a Claude turbine.
  • the ratio between the quantity of air sent to the exchange line and the flow rate sent to the insufflation turbine would normally be between 5: 1 and 15: 1 in the case of the example described below. In some cases when energy is inexpensive or even free, it pays to reduce equipment costs while increasing energy requirements.
  • An object of the present invention is to reduce the investment cost of the air separation installation and to increase its energy by reducing the size of the exchangers (therefore by increasing the pressure losses and the temperature differences in the exchange line and increasing the temperature difference at the main vaporizer), reducing the size of the distillation columns (minimizing the number of theoretical plates and the number of sections of packing or plates) and reducing the size of the refrigeration turbine (by increasing its intake temperature to decrease its flow).
  • the quantity of air V sent to the exchange line includes all the air sent for distillation, as well as any air flows which are expanded and then sent to the atmosphere.
  • a structured packing section is a section of structured packing between a fluid inlet or outlet.
  • Structured packings are typically of the corrugated-cross type but may have other geometries.
  • a method of air separation by cryogenic distillation using an apparatus comprising a medium pressure column and a low pressure column thermally connected together in which an amount of compressed and purified air V is cooled in an exchange line to a cryogenic temperature and is sent at least in part to the medium pressure column, flows enriched in oxygen and nitrogen are sent from the medium pressure column to the low pressure column and enriched flows nitrogen and oxygen are withdrawn from the low pressure column, characterized in that the medium pressure column operates between 6 and 9 bar abs and the ratio between the quantity of total air V entering the exchange line and the total volume of the exchange line is between 3000 and 6000 Nm 3 / h / m 3 .
  • the maximum temperature difference at the cold end of the exchange line is 10 ° C;
  • a liquid enriched in oxygen is sent from the low pressure column to a tank reboiler where it is partially vaporized by heat exchange with a gas enriched in nitrogen coming from the medium pressure column, the reboiler having a ⁇ T d '' at least 2.5K;
  • the ratio between the quantity of air V and the air flow rate sent to the insufflation turbine is between 20 and 40;
  • the medium pressure column contains two or three sections of structured packing and / or the low pressure column contains three sections of structured packing;
  • At least one liquid flow is withdrawn from a column, possibly pressurized, and vaporized in the exchange line; - the medium pressure column operates at between 6.5 and 8.5 bar abs.
  • the pressure losses in the exchange line are greater than 200 mbar for a residual nitrogen flow coming from the low pressure column.
  • a liquid air expansion turbine is supplied by all or part of a liquid air flow leaving the exchange line and / or ii) a refrigeration unit or chilled water produced by a refrigeration unit (which can be the same water circuit as that used to cool the air at the inlet of the treatment) cools the air at the outlet of an air suppressor and / or l at the lowest pressure and / or iii) an increased ratio of air is sent to the blowing turbine so that the ratio between the quantity of air V sent to the exchange line and the flow rate of air D sent to the insufflation turbine is less than 20: 1.
  • the purity of the oxygen is between 85 and 100%, preferably between 95 and 100%.
  • an air separation installation for producing gases from the air according to a process described above comprising the medium pressure column containing two or three sections of structured packings and / or the low pressure column containing three sections of structured packing.
  • the installation may include an argon column supplied from the low pressure column.
  • An insufflation turbine expands air and sends at least part of it to the low pressure column of a double column.
  • An air flow 1 of 475,000 Nm 3 / h at 7 bar abs. from a purification unit (not glossy) is divided into three.
  • a first flow 3 is boosted in the booster 5 to the pressure required to vaporize the liquid oxygen, for example.
  • the high pressure air AIR HP 7 is sent to the exchange line 10 but does not reach the cold end, being cooled to -160 ° C, expanded, liquefied and sent to the two columns 9 and 11, respectively medium pressure and low pressure of a double air separation column.
  • a second non-overpressed AIR MP 13 flow is also sent to the exchange line 10 which it partially crosses up to -140 ° C. before being sent to the tank of the medium pressure column 9.
  • a third flow 15 of 20,000 Nm 3 / h is sent to a booster 17, cooled in the exchange line partially is expanded in an insufflation turbine 19, with an inlet temperature of -80 ° C, before to be sent to the low pressure column 11.
  • the ratio between the air flow rate sent to the insufflation turbine 19 and the quantity of air sent to the exchange line is 24: 1.
  • the pressure drops in the exchange line 10 are around 300 mbar for the air flow 13 at the lowest pressure and around 250 mbar for the residual nitrogen 35.
  • the double column is a conventional device except with regard to its dimensions and the number of theoretical plates of the columns because the medium pressure column contains 40 and the low pressure column 45 and as regards the temperature difference for the reboiler 21 which is higher than 2.5 ° C.
  • liquids enriched with oxygen (rich liquid LR) and nitrogen (lean liquid LP) are sent from the medium pressure column to the low pressure column after under cooling in the exchanger SR and expansion in a valve.
  • the low pressure column 11 contains three sections of structured packings, including a section I in a tank between the bottom of the column and the arrival of rich liquid (which is combined with the arrival of blown air), a section II between 'arrival of rich liquid and the arrival of liquid air and a section III between the arrival of liquid air and the arrival of lean liquid.
  • the medium pressure column 9 contains three sections of structured packings, including a section I in a tank between the bottom of the column and the liquid air inlet, a section ⁇ between the liquid air inlet and the lean liquid outlet LP and a section III between the lean liquid outlet LP and the medium pressure nitrogen outlet 31. Obviously if there is no withdrawal of liquid nitrogen or nitrogen gas, the medium pressure column contains only two sections, section III being deleted.
  • the tank reboiler 21 of the low pressure column 11 is in fact integrated with the medium pressure column 9 and is heated by a flow of medium pressure nitrogen from this column 9.
  • a flow of liquid oxygen 23 coming from the tank of the low pressure column 11 is pumped to overcome the hydrostatic height and arrives at the reboiler 21 where it partially vaporizes, a gas flow 25 being returned to the low pressure column below the exchange means I and a liquid flow 27 being sent to the pump 29 where it is pressurized to its operating pressure.
  • the pumped flow 27 is vaporized in the exchange line 10.
  • a liquid nitrogen flow 31 is drawn off at the head of the medium pressure column 9 above the section III, pumped and also vaporizes in the exchange line 10 .
  • the values of the pressures of liquid nitrogen and liquid oxygen can have any value, as long as the exchange line 10 is designed as a function of the maximum air pressure required for vaporization. It will be understood that the invention also applies to the case in which a single flow of liquid vaporizes in the exchange line 10, or no liquid withdrawn from a column vaporizes in the installation.
  • the liquid flow (s) can vaporize against a cycle nitrogen flow.
  • the liquid flow rate (s) can alternatively vaporize in a dedicated exchanger used only to vaporize the liquid flow rate (s) against an air flow or a cycle nitrogen flow.
  • the process can also produce liquid oxygen and / or liquid nitrogen and / or liquid argon as the final (final) product (s).
  • Nitrogen gas 33, 35 can be withdrawn from the medium pressure column
  • the nitrogen gas 35 heats up in the sub-cooler SR.
  • a flow of gaseous oxygen can be drawn off as the final product of the low pressure column 11 (not shown). This flow can possibly be pressurized in a compressor.
  • a medium pressure nitrogen gas flow NG MP 33 and a low pressure residual nitrogen flow 35 heat up in the exchange line 10.
  • the flow NR 35 can be used to regenerate the air cleaning system so known and / or can be sent to a gas turbine.
  • a process as described makes it possible to produce oxygen OG HP at 99.5% with a yield of more than 97%.
  • This oxygen is typically used in a gasifier powered by a fuel, such as natural gas.
  • the low pressure column 11 may be next to the medium pressure column 9, as in the example or else above it.
  • the required frlgories can be supplied in using i) a liquid air expansion turbine supplied with all or part of the HP 7 liquid air flow at the outlet of the exchanger 10 and / or ii) a refrigeration unit or chilled water produced by a refrigeration unit (which can be the same water circuit as that used to cool the air at the inlet of the treatment) to cool the air at the outlet of the air blower 5 and / or the air at the outlet of the booster 17 and / or the air MP 13 and / or iii) by sending an increased ratio of air to the blowing turbine 19 so that the ratio between the quantity of air V sent to the line exchange and the air flow D sent to the insufflation turbine is less than 20: 1.
  • the boosters 5,17 and / or the main compressor can (can) be driven by electricity, by steam turbine and / or by gas turbine.
  • the turbine 19 can have a dedicated booster or a generator.
  • the installation can also include conventional elements, such as a Claude turbine, a hydraulic turbine, a medium or low pressure nitrogen turbine, one or more columns for producing argon, a column for mixing supplied by air. and the oxygen of the low pressure column, a column operating at intermediate pressure, for example supplied by the rich liquid and / or air, a low pressure column with double or triple reboiler etc.

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique utilisant un appareil comprenant une colonne moyenne pression (9) et une colonne basse pression (11) reliées thermiquement entre elles, une quantité d'air comprimé et épuré V est refroidi dans une ligne d'échange (10) jusqu'à une température cryogénique et est envoyé au moins en partie à la colonne moyenne pression, des débits enrichis en oxygène et en azote (LR, LP) sont envoyés de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression et des débits (35, 23) enrichis en azote et en oxygène sont soutirés de la colonne basse pression caractérisé en ce que la colonne moyenne pression opère entre 6 et 9 bar abs et le rapport entre la quantité d'air total V entrant dans la ligne d'échange et le volume total de la ligne d'échange est compris entre 3000 et 6000 Nm3/h/m3.

Description

PROCEDE DE SEPARATION D'AIR PAR DISTILLATION CRYOGENIQUE ET UNE INSTALLATION POUR LA MISE EN ŒUVRE DE CE PROCEDE.
La présente invention est relative à un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique et une installation pour la mise en œuvre de ce procédé.
De manière générale, le but d'un ingénieur qui crée un procédé de séparation d'air est de minimiser les dépenses d'énergie. Il est bien connu d'utiliser pour produire de l'oxygène à basse énergie une double colonne de séparation d'air en s'appliquant notamment d'une part à minimiser la pression au refoulement du compresseur d'air en réduisant les pertes de charge dans la ligne d'échange, en réduisant l'écart de température au vaporiseur principal, et d'autre part à maximiser le rendement d'extraction de l'oxygène en réduisant l'écart de température dans la ligne d'échange, en choisissant un nombre de plateaux théoriques de distillation important et en installant un nombre de tronçons de garnissages structurés ou de plateaux suffisant.
C'est ainsi que les colonnes basse pression ont quatre tronçons de garnissages structurés ou de plateaux, dont deux tronçons entre le bas de la colonne basse pression et une arrivée de liquide riche, qui est un liquide enrichi en oxygène pris en cuve de la colonne moyenne pression. Ces deux tronçons sont nécessaires pour assurer une distillation très performante en cuve de la colonne basse pression. C'est ainsi que les colonnes moyenne pression ont quatre tronçons de garnissages structurés ou de plateaux, dont deux tronçons entre l'arrivée d'air liquide et le soutirage de liquide pauvre.
L'air épuré et comprimé envoyé aux colonnes se refroidit dans une ligne d'échange comportant qui aurait normalement un volume de plus que 200m3, donc avec un rapport entre le débit d'air total envoyé à la ligne d'échange et le volume de la ligne d'échange qui serait d'environ 2000 Nm3/h/m3 dans le cas de l'exemple décrit ci-dessous.
Les frigories requises pour la distillation sont fréquemment fournies par un débit d'air envoyé à une turbine d'insufflation alimentant la colonne basse près- sion et/ou un débit d'air envoyé à une turbine Claude. Le rapport entre la quantité d'air envoyé à la ligne d'échange et le débit envoyé à la turbine d'insufflation serait normalement compris entre 5 :1 et 15 :1 dans le cas de l'exemple décrit ci- dessous. Dans certains cas quand l'énergie n'est pas chère voire gratuite, il est profitable de réduire les dépenses de matériel tout en augmentant les besoins énergétiques.
Un but de la présente invention est de réduire le coût d'investissement de l'installation de séparation d'air et d'augmenter son énergie en réduisant la taille des échangeurs (donc en augmentant les pertes de charge et les écarts de température dans la ligne d'échange et en augmentant l'écart de température au vaporiseur principal), en réduisant la taille des colonnes de distillations (en minimisant le nombre de plateaux théoriques et le nombre de tronçons de garnissages ou de plateaux) et en réduisant la taille de la turbine frigorifique (en augmentant sa température d'admission pour diminuer son débit).
La quantité d'air V envoyée à la ligne d'échange comprend tout l'air envoyé à la distillation ainsi des débits d'air éventuels qui sont détendus et ensuite envoyés à l'atmosphère.
Une section de garnissages structurés est un tronçon de garnissages structurés entre une entrée ou sortie de fluide.
Les garnissages structurés sont typiquement du type ondulé-croisé mais peuvent avoir d'autres géométries.
Selon un objet de la présente invention, il est prévu un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique utilisant un appareil comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression reliées thermiquement entre elles dans lequel une quantité d'air comprimé et épuré V est refroidi dans une ligne d'échange jusqu'à une température cryogénique et est envoyé au moins en partie à la colonne moyenne pression, des débits enrichis en oxygène et en azote sont envoyés de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression et des débits enrichis en azote et en oxygène sont soutirés de la colonne basse pression caractérisé en ce que la colonne moyenne pression opère entre 6 et 9 bar abs et le rapport entre la quantité d'air total V entrant dans la ligne d'échange et le volume total de la ligne d'échange est compris entre 3000 et 6000 Nm3/h/m 3.
Selon d'autres aspects facultatifs :
- l'écart de température maximal au bout froid de la ligne d'échange est de 10°C ;
- l'écart de température maximal au bout chaud de la ligne d'échange est de 3°C ;
- l'écart de température maximal au début de la vaporisation de l'oxygène liquide dans la ligne d'échange est de 3°C ; - l'écart de température maximal à la fin de la vaporisation de l'oxygène liquide dans la ligne d'échange est de 10° ;
- un liquide enrichi en oxygène est envoyé de la colonne basse pression à un rebouilleur de cuve où il se vaporise partiellement par échange de chaleur avec un gaz enrichi en azote provenant de la colonne moyenne pression, le re- bouilleur ayant d'un ΔT d'au moins 2,5K ;
- une partie de l'air comprimé et épuré est envoyée dans une turbine d'insufflation, ayant une température d'entrée d'entre -50 et -90°C ;
- le rapport entre la quantité d'air V et le débit d'air envoyé à la turbine d'insufflation est entre 20 et 40 ; - la colonne moyenne pression contient deux ou trois sections de garnissages structurés et/ou la colonne basse pression contient trois sections de garnissages structurés ;
- au moins un débit de liquide est soutiré d'une colonne, éventuellement pressurisé, et vaporisé dans la ligne d'échange ; - la colonne moyenne pression opère à entre 6,5 et 8,5 bar abs.
- les pertes de charge dans la ligne d'échange sont supérieures à 200 mbar pour un débit d'azote résiduaire provenant de la colonne basse pression.
- les pertes de charge dans la ligne d'échange sont supérieures à 250 mbar pour le débit d'air à plus basse pression. ; - le rapport entre la quantité d'air V et le débit d'air D est entre 20 :1 et
40 :1 i) une turbine de détente d'air liquide est alimentée par la totalité ou une partie d'un débit d'air liquide en sortie de la ligne d'échange et/ou ii) un groupe frigorifique ou de l'eau glacée produite par un groupe frigorifique (qui peut être le même circuit d'eau que celui utilisé pour re- froidir l'air à l'entrée de l'épuration) refroidit de l'air en sortie d'un suppresseur d'air et/ou l'air à la plus basse pression et/ou iii) un rapport augmenté d'air est envoyé à la turbine d'insufflation de sorte que le rapport entre la quantité d'air V envoyée à la ligne d'échange et le débit d'air D envoyé à la turbine d'insufflation est infé- rieur à 20 :1.
- la pureté de l'oxygène est entre 85 et 100%, de préférence entre 95 et 100%.
- le rendement d'extraction de l'oxygène est entre 85 et 100%.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de séparation d'air pour produire des gaz de l'air selon un procédé décrit ci-dessus comprenant la colonne moyenne pression contenant deux ou trois sections de garnissages structurés et/ou la colonne basse pression contenant trois sections de garnissages structurés.
Eventuellement l'installation peut comprendre une colonne argon alimentée à partir de la colonne basse pression.
Une turbine d'insufflation détend de l'air et en envoie au moins une partie à la colonne basse pression d'une double colonne.
L'invention sera maintenant décrite en se référant à la Figure qui est un schéma d'une installation pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention. Un débit d'air 1 de 475000 Nm3/h à 7 bar abs. provenant d'une unité d'épuration (non-il lustrée) est divisé en trois. Un premier débit 3 est surpressé dans le surpresseur 5 jusqu'à la pression requise pour vaporiser l'oxygène liquide, par exemple. L'air haute pression AIR HP 7 est envoyé à la ligne d'échange 10 mais ne parvient pas au bout froid, étant refroidi jusqu'à -160°C, détendu, liquéfié et envoyé aux deux colonnes 9 et 11 , respectivement moyenne pression et basse pression d'une double colonne de séparation d'air. Un deuxième débit non-surpressé AIR MP 13 est également envoyé à la ligne d'échange 10 qu'il traverse partiellement jusqu'à -140°C avant d'être envoyé en cuve de la colonne moyenne pression 9.
Un troisième débit 15 de 20000 Nm3/h est envoyé à un surpresseur 17, re- froidi dans la ligne d'échange partiellement est détendu dans une turbine d'insufflation 19, avec une température d'entrée de -80°C, avant d'être envoyé à la colonne basse pression 11. Le rapport entre le débit d'air envoyé à la turbine d'insufflation 19 et la quantité d'air envoyée à la ligne d'échange est de 24 : 1.
Les pertes de charge dans la ligne d'échange 10 sont d'environ 300 mbar pour le débit d'air 13 à la plus basse pression et d'environ 250 mbar pour l'azote résiduaire 35.
La ligne d'échange 10 a un volume de 125 m3, ainsi le rapport entre la quantité d'air envoyé à la ligne d'échange 10 (débit 1 ou débit V) et le volume de cette ligne d'échange 10 (= nombre de corps x largeur totale x empilage total x longueur totale) est de 3800 Nm3/h/m3.
La double colonne est un appareil classique sauf en ce qui concerne ses dimensions et le nombre de plateaux théoriques des colonnes car la colonne moyenne pression en contient 40 et la colonne basse pression 45 et en ce qui concerne la différence de température pour le rebouilleur 21 qui est supérieur à 2,5°C.
De manière classique, des liquides enrichis en oxygène (liquide riche LR ) et en azote (liquide pauvre LP) sont envoyés de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression après sous refroidissement dans l'échangeur SR et détente dans une vanne. La colonne basse pression 11 contient trois tronçons de garnissages structurés, dont un tronçon I en cuve entre le bas de la colonne et l'arrivée de liquide riche (qui est conjointe avec l'arrivée d'air insufflé), un tronçon II entre l'arrivée de liquide riche et l'arrivée d'air liquide et un tronçon III entre l'arrivée d'air liquide et l'arrivée de liquide pauvre. La colonne moyenne pression 9 contient trois tronçons de garnissages structurés, dont un tronçon I en cuve entre le bas de la colonne et l'arrivée d'air liquide, un tronçon π entre l'arrivée d'air liquide et la sortie de liquide pauvre LP et un tronçon III entre la sortie de liquide pauvre LP et la sortie d'azote moyenne pression 31. Evidemment s'il n'y a pas de soutirage d'azote liquide ou d'azote gazeux, la colonne moyenne pression ne contient que deux tronçons, le tronçon III étant supprimé. Le rebouilleur de cuve 21 de la colonne basse pression 11 est en fait intégré avec la colonne moyenne pression 9 et est chauffé par un débit d'azote moyenne pression de cette colonne 9. Un débit d'oxygène liquide 23 provenant de la cuve de la colonne basse pression 11 est pompé pour surmonter la hauteur hydrostatique et arrive au rebouilleur 21 où il se vaporise partiellement, un débit gazeux 25 étant renvoyé à la colonne basse pression en dessous des moyens d'échange I et un débit liquide 27 étant envoyé à la pompe 29 où il est pressurisé jusqu'à sa pression d'utilisation.
Le débit pompé 27 se vaporise dans la ligne d'échange 10. Un débit d'azote liquide 31 est soutiré en tête de la colonne moyenne pression 9 au-dessus du tronçon III, pompé et se vaporise également dans la ligne d'échange 10.
Les valeurs des pressions de l'azote liquide et l'oxygène liquide peuvent avoir n'importe laquelle valeur, du moment que la ligne d'échange 10 est conçue en fonction de la pression maximale de l'air requise pour la vaporisation. II sera compris que l'invention s'applique également au cas dans lequel un seul débit de liquide se vaporise dans la ligne d'échange 10, ou aucun liquide soutiré d'une colonne ne vaporise dans l'installation.
Au lieu de se vaporiser contre de l'air, le ou les débits de liquide peuvent se vaporiser contre un débit d'azote de cycle. Le ou les débits liquides peuvent alternativement se vaporiser dans un échangeur dédié ne servant qu'à vaporiser le ou les débits liquide contre un débit d'air ou un débit d'azote de cycle.
Le procédé peut également produire de l'oxygène liquide et/ou de l'azote liquide et/ou de l'argon liquide comme produit(s) final (finaux). De l'azote gazeux 33, 35 peut être soutiré de la colonne moyenne pression
9 et/ou de la colonne basse pression 11.
L'azote gazeux 35 se réchauffe dans le sous-refroidisseur SR. Alternativement ou en addition un débit d'oxygène gazeux peut être soutiré comme produit final de la colonne basse pression 11 (non-illustré). Ce débit peut éventuellement être pressurisé dans un compresseur.
Un débit d'azote gazeux moyenne pression NG MP 33 et un débit d'azote résiduaire basse pression 35 se réchauffent dans la ligne d'échange 10. Le débit NR 35 peut servir à régénérer le système d'épuration de l'air de manière connue et/ou peut être envoyé à une turbine à gaz.
Un procédé tel que décrit permet de produire de l'oxygène OG HP à 99,5% avec un rendement de plus que 97%. Cet oxygène sert typiquement dans un ga- zéifieur alimenté par un carburant, tel que le gaz naturel.
Dans l'installation la colonne basse pression 11 peut être à coté de la colonne moyenne pression 9, comme dans l'exemple ou bien au-dessus de celle-ci. Afin de produire un débit d'oxygène liquide et/ou d'azote liquide et/ou d'argon liquide, et/ou de réduire les niveaux de pression, notamment la pression de l'AIRπP 7, les frlgories requises peuvent être fournies en utilisant i) une turbine de détente d'air liquide alimentée par la totalité ou une partie du débit d'air liquide HP 7 en sortie de l'échangeur 10 et/ou ii) un groupe frigorifique ou de l'eau glacée produite par un groupe frigorifique (qui peut être le même circuit d'eau que celui utilisé pour re- froidir l'air à l'entrée de l'épuration) pour refroidir de l'air en sortie du surpresseur d'air 5 et/ou l'air en sortie du surpresseur 17 et/ou l'air MP 13 et/ou iii) en envoyant un rapport augmenté d'air à la turbine d'insufflation 19 de sorte que le rapport entre la quantité d'air V envoyée à la ligne d'échange et le débit d'air D envoyé à la turbine d'insufflation est inférieur à 20 :1. Ces moyens de production de frigories peuvent également être employés dans le cas où l'on ne produirait pas de liquide.
Les surpresseurs 5,17 et/ou le compresseur principal (non-illustré) peut (peuvent ) être entraîné(s) par électricité, par turbine à vapeur et/ou par turbine à gaz.
La turbine 19 peut avoir un surpresseur dédié ou une génératrice. L'installation peut également comprendre des éléments classiques, tels qu'une turbine Claude, une turbine hydraulique, une turbine d'azote moyenne ou basse pression, une ou des colonnes de production d'argon, une colonne de mélange alimentée par l'air et l'oxygène de la colonne basse pression, une colonne opérant à pression intermédiaire, par exemple alimentée par le liquide riche et/ou de l'air, une colonne basse pression à double ou triple rebouilleur etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique utilisant un ap- pareil comprenant une colonne moyenne pression (9) et une colonne basse pression (11) reliées thermiquement entre elles dans lequel une quantité d'air comprimé et épuré V est refroidi dans une ligne d'échange (10) jusqu'à une température cryogénique et est envoyé au moins en partie à la colonne moyenne pression, des débits enrichis en oxygène et en azote (LR, LP) sont envoyés de la co- lonne moyenne pression à la colonne basse pression et des débits (35, 23) enrichis en azote et en oxygène sont soutirés de la colonne basse pression caractérisé en ce que la colonne moyenne pression opère entre 6 et 9 bar abs et le rapport entre la quantité d'air total V entrant dans la ligne d'échange et le volume total de la ligne d'échange est compris entre 3000 et 6000 Nm3/h/m 3. „
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel un liquide enrichi en oxygène (23) est envoyé de la colonne basse pression (11) à un rebouilleur de cuve (21) où il se vaporise partiellement par échange de chaleur avec un gaz enrichi en azote provenant de la colonne moyenne pression (9), le rebouilleur ayant d'un ΔT d'au moins 2,5°C.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel une partie de l'air comprimé et épuré est envoyée dans une turbine d'insufflation (19), ayant une température d'entrée d'entre -50 et -90°C.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le rapport entre la quantité d'air V et le débit d'air envoyé à la turbine d'insufflation (19) est entre 20 et 40.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la colonne moyenne pression (9) contient deux ou trois sections de garnissages structurés (I,II,III) et/ou la colonne basse pression (11) contient trois sections de garnissages structurés (I,II,III).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un débit de liquide (27,31) est soutiré d'une colonne (9,11), éventuellement pressurisé, et vaporisé.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la colonne moyenne pression (9) opère à entre 6,5 et 8,5 bar abs.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les pertes de charge dans la ligne d'échange (10) sont supérieures à 200 mbar pour un débit d'azote résiduaire (35) provenant de la colonne basse pression.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les pertes de charge dans la ligne d'échange (10) sont supérieures à 250 mbar pour le débit d'air (13) à plus basse pression.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le rapport entre la quantité d'air V et le débit d'air D (1) est entre 20 :1 et 40 :1.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel i) une turbine de détente d'air liquide est alimentée par la totalité ou une partie d'un débit d'air liquide en sortie de la ligne d'échange (10) et/ou ii) un groupe frigorifique ou de l'eau glacée produite par un groupe frigorifique (qui peut être le même circuit d'eau que celui utilisé pour refroidir l'air à l'entrée de l'épuration) refroidit de l'air en sortie d'un sur- presseur d'air (5, 7) et/ou l'air à la plus basse pression et/ou iii) un rapport augmenté d'air est envoyé à la turbine d'insufflation (19) de sorte que le rapport entre la quantité d'air V envoyée à la ligne d'échange et le débit d'air D envoyé à la turbine d'insufflation est inférieur à 20 :1.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la pureté de l'oxygène est entre 85 et 100%, de préférence entre 95 et 100%.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le rendement d'extraction de l'oxygène est entre 85 et 100%.
14. Installation de séparation d'air pour produire des gaz de l'air selon un procédé selon une des revendications ci-dessus comprenant la colonne moyenne pression (9) contenant deux ou trois sections de garnissages structurés et/ou la colonne basse pression (11) contenant trois sections de garnissages structurés.
15. Installation selon la revendication 14 comprenant une colonne argon alimentée à partir de la colonne basse pression.
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