EP1623171A1 - Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents

Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique

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EP1623171A1
EP1623171A1 EP04722884A EP04722884A EP1623171A1 EP 1623171 A1 EP1623171 A1 EP 1623171A1 EP 04722884 A EP04722884 A EP 04722884A EP 04722884 A EP04722884 A EP 04722884A EP 1623171 A1 EP1623171 A1 EP 1623171A1
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EP
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air
booster
pressure
turbines
column
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Patrick Le Bot
Olivier De Cayeux
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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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    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
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    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/04—Multiple expansion turbines in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for air separation by cryogenic distillation. It is known to produce a gas of pressurized air by vaporization of pressurized liquid in an exchange line of an air separation apparatus by heat exchange with a compressed gas from a cryogenic temperature. Devices of this type are known from FR-A-2688052, EP-A-0644388, EP-A-1014020 and the patent application FR0301722. The energy efficiency of known devices is not excellent because it is necessary to evacuate the thermal inputs related to cryogenic compression.
  • the turbine assembly coupled to the cold booster is associated with an energy dissipation system (oil brake) integrated on the axis of machinery and technologically limited to small powers (of the order of 70 KW).
  • an energy dissipation system oil brake
  • An object of the invention is to provide an alternative that allows for cold booster method diagrams without energy dissipation system integrated into the turbine blower axis, and therefore to consider using this scheme for almost near all sizes of air separation units.
  • a process for separating air by cryogenic distillation in an installation comprising a double or triple air separation column, whose column operating at the highest pressure operates at a so-called medium pressure pressure. and an exchange line in which: a) all the air is brought to a higher pressure at least 5 bar higher than the average pressure and purified at this high pressure, b) part of the purified air flow is cooled in the exchange line and is then divided into two fractions, c) each fraction expands in a turbine, d) the inlet pressure of the two turbines is (the pressures of the two turbines are) greater than 5 bars at medium pressure, e) the discharge pressure of at least one of the two turbines is substantially equal to the average pressure; f) at least a portion of the expanded air is sent into at least one of the turbines at the medium pressure column of a double or triple column, g) a cold booster mechanically connected to one of the expansion turbines sucks in air, which has been cooled in the exchange line, and delivers
  • the air sent to the turbines is at a pressure higher than the high pressure and comes from the cold booster and / or the booster constituting the dissipation device or forming part of it ( Figures 1 and 3);
  • the air at high pressure is overpressed in the cold booster; the high-pressure air is divided into at least two parts, one part being overpressed in the cold supressor and another part (the rest) in the booster constituting the dissipation device or forming part of it (FIG.
  • At least one final product is produced in liquid form
  • a cryogenic distillation air separation plant comprising: a) a double or triple air separation column, whose column operating at the highest pressure operates at a temperature of so-called medium pressure, b) a line of exchange, c) means to bring all the air to a higher pressure than the average pressure and means to purify it at this high pressure, d) means for sending a portion of the purified air flow into the exchange line for cooling and means for dividing this cooled air into two fractions, e) two turbines and means for sending a fraction of air to each turbine, f) means for sending at least a portion of the expanded air in at least one of the turbines to the medium pressure column of the double or triple column, g) a cold booster, means for sending air, preferably withdrawn at an intermediate point of the main exchange line at the cold booster and means for sending air blown into the cold booster in the main exchange line at an intermediate point upstream of the draw-off point, h) means for pressurizing at least one liquid from one
  • the two boosters are connected in series or in parallel and the turbines are connected in parallel.
  • the suction temperature of the second booster is greater than the inlet temperature of the turbines.
  • a complementary turbine operating in parallel with the turbine of the first blower assembly booster, and equipped with its own energy dissipation system.
  • this system will be a su ⁇ resseur followed by a water cooler installed in the hot part.
  • “Close in terms of pressure” means that the pressures differ by not more than 5 bar, preferably not more than 2 bar.
  • “Close in terms of temperature” means that the temperatures differ by not more than 15 ° C, preferably not more than 10 ° C.
  • a su ⁇ resseur is a single-stage compressor.
  • condensation includes pseudo condensation.
  • vaporization includes pseudo vaporization.
  • This invention differs from US-A-5 475 980 in that in Figure 4 (optional turbine 9), the two turbines 8, 32 aspire at very different pressures, the difference being at least 14 bars and in Figure 5, the pressure difference is about 13 bar and a turbine escapes the low pressure, which is penalizing for pure oxygen.
  • a flow of air at atmospheric pressure is compressed to about 15 bar in a main compressor (not shown).
  • the air is then optionally cooled, before being purified to remove impurities (not shown).
  • the clean air is divided in two.
  • Part of the air 3 is sent to a booster 5 up to a pressure of between 17 and 20 bar and then the supercharged air is cooled by a water cooler 7 before being sent to the hot end of the main exchange line 9 of the air separation apparatus.
  • Sufficient air 11 cools to an intermediate temperature before exiting the exchange line and being divided into two fractions.
  • a fraction 13 is sent into a turbine 17 and the remainder, a fraction 15 is sent into a turbine 19.
  • the two turbines have the same temperature and suction pressure and the same temperature and outlet pressure but it is obviously possible that these temperatures and pressure are close to each other instead of being identical.
  • the two flow turbines are mixed to form a flow 21 of gaseous air which is sent to the column system as will be described with respect to FIG. 2.
  • the turbine 19 may be an insufflation turbine leading to the pressure of the low pressure column.
  • Another part 2 of the air at 15 bars constituting the rest of the air is cooled in the exchange line at an intermediate temperature higher than the suction temperature of the turbines 17, 19, compressed in a second booster 23 until at about 30 bar and reintroduced into the exchange line 9 at a higher temperature to continue cooling.
  • the air 37 to 30 bar is liquefied in the exchange line and liquid oxygen 25 vaporizes in the exchange line, the vaporization temperature of the liquid being close to the suction temperature of the second booster 23.
  • the liquefied air leaves the exchange line and is sent to the column system.
  • a flow of residual nitrogen 27 is heated in the exchange line 9.
  • the first booster 5 is coupled with one of the turbines 17, 19 and the second supressor 23 is coupled with the other of the turbines 19, 17.
  • the column system of an air separation apparatus is constituted by a medium pressure column 100 thermally connected with a low pressure column 200.
  • the medium pressure column operates at a pressure of 5.5 bar but can operate at a higher pressure.
  • the gaseous air 21 from the two turbines 17, 19 is the flow rate delivered to the bottom of the medium pressure column 100.
  • the liquefied air 37 is expanded in the valve 39 and divided in two, a portion being sent to the medium pressure column. 100 and the remainder at the low pressure column 200.
  • Rich liquid 51, lower lean liquid 53 and upper lean liquid 55 are sent from the medium pressure column 100 to the low pressure column 200 after expansion stages in valves and subcooling.
  • Liquid oxygen 57 and liquid nitrogen 59 are withdrawn as final products of the double column.
  • Liquid oxygen is pressurized by the pump 500 and sent as pressurized liquid 25 to the exchange line 9.
  • Other liquids, pressurized or not, can vaporize in the exchange line.
  • Nitrogen gas is optionally withdrawn from the medium pressure column and is also cooled in the exchange line 9. Nitrogen 33 is withdrawn at the top of the low pressure column and heats up in the exchange line, after having served to sub-cool the reflux liquids.
  • Residual nitrogen 27 is withdrawn from a lower level of the low pressure column and heats up in the exchange line, after having been used to sub-cool the reflux liquids.
  • the column may optionally produce argon by treating a flow rate withdrawn in low pressure column 200.
  • the air is then optionally cooled and purified to remove impurities and cooled.
  • a first portion of the purified air is supercharged in the first booster 5 to a pressure of about 17 bar before being cooled by a water cooler 7.
  • the second part 2 of the air at 15 bar is cooled in the exchange line at a temperature below the suction temperature of su ⁇ resseur 23, leaves the exchange line and is divided in two. Each portion of the air is expanded in a turbine 17, 19 before being sent to the medium pressure column 100.
  • the hot booster 5 is coupled to the turbine 17 and the cold booster 23 is coupled to the turbine 19.
  • the two turbines 17 and 19 are supplied not with air coming from the hot booster but with water. at high pressure.
  • the cold booster 23 overpresses all the air from the hot booster 5 and this air is then liquefied.
  • the inlet pressure of the turbines is therefore lower than in Figure 1.
  • the rest of Figure 2 is identical to Figure 1.
  • the hot booster 5 is removed. All air 1 is sent to the exchange line at a single pressure greater than 5 to 10 bars at medium pressure. This air is withdrawn from the exchange line at an intermediate temperature and all the air is su ⁇ ressé at a temperature below ambient to a pressure of 18 bars in the cool su ⁇ resseur 23. Then the air is compressed in two.
  • a portion 33 continues cooling to the cold end of the exchange line, liquefies and is expanded to be sent into at least one column of the column system 100, 200.
  • the combined flow of air expanded in the turbines 17, 19 is sent to the medium pressure column and is the only gaseous air inlet in the double column.
  • the cold booster 23 is coupled to the turbine 19 and the turbine 17 is coupled to an electric generator 61 which can be replaced by an oil brake.

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Description

Procédé et installation de séparation d'air par distillation cryogénique
La présente invention est relative à un procédé et à une installation de séparation d'air par distillation cryogénique. II est connu de produire un gaz de l'air sous pression par vaporisation de liquide pressurisé dans une ligne d'échange d'un appareil de séparation d'air par échange de chaleur avec un gaz comprimé à partir d'une température cryogénique. Des appareils de ce type sont connus de FR-A-2688052, EP-A-0644388, EP-A-1014020 et de la demande de brevet FR0301722. L'efficacité énergétique des appareils connus n'est pas excellente car il faut évacuer les entrées thermiques liées à la compression cryogénique.
De plus, pour les schémas tels que celui de la Figure 7 de US-A-5475980, l'ensemble de la turbine couplée au surpresseur froid est associé à un système de dissipation d'énergie (frein d'huile), intégré sur l'axe des machines et technologiquement limité à de petites puissances (de l'ordre de 70 KW).
Néanmoins, ce type de procédé paraît avoir un intérêt économique, en particulier lorsque l'énergie est peu valorisée ou disponible à faible coût. Il est donc potentiellement intéressant de pouvoir s'affranchir de la limite technologique du frein d'huile intégré à l'axe de l'ensemble turbine/booster. Un but de l'invention est de proposer une alternative qui permette de réaliser des schémas de procédé à surpresseur froid sans système de dissipation d'énergie intégré à l'axe turbine surpresseur, et donc d'envisager d'utiliser ce schéma pour à peu près toutes les tailles d'appareils de séparation d'air.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation comprenant une double ou triple colonne de séparation d'air, dont la colonne opérant à la pression la plus élevée opère à une pression dite moyenne pression et une ligne d'échange dans lequel : a) tout l'air est porté à une haute pression plus supérieure d'au moins 5 bars à la moyenne pression et épuré à cette haute pression, b) une partie du débit d'air épuré est refroidie dans la ligne d'échange et est ensuite divisée en deux fractions, c) chaque fraction se détend dans une turbine , d) la pression d'admission des deux turbines est (les pressions des deux turbines sont) supérieure d'au moins 5 bars à la moyenne pression, e) la pression de refoulement d'au moins une des deux turbines est sensiblement égale à la moyenne pression, f) on envoie au moins une partie de l'air détendu dans au moins une des turbines à la colonne moyenne pression d'une double ou triple colonne, g) un surpresseur froid mécaniquement relié à une des turbines de détente aspire de l'air, qui a subi un refroidissement dans la ligne d'échange, et refoule l'air à une température supérieure à la température d'admission, et le fluide ainsi comprimé est réintroduit dans la ligne d'échange dans laquelle au moins une partie du fluide se (pseudo) condense, h) au moins un liquide pressurisé provenant d'une des colonnes est (pseudo) vaporisé dans la ligne d'échange à une température de vaporisation et caractérisé en ce que i) la turbine non couplée au surpresseur froid est pourvue d'un dispositif de dissipation d'énergie parmi : i) un surpresseur autre que le surpresseur froid et mécaniquement couplé et suivi d'un réfrigérant ii) un système à frein d'huile iii) une génératrice électrique et éventuellement j) la température d'aspiration du surpresseur froid est proche de la température de (pseudo) vaporisation du liquide. Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention :
- les conditions d'admission et de refoulement des deux turbines sont proches ou identiques en termes de pression et de température ; - l'air envoyé aux turbines est à la haute pression (Figure 2) ;
- l'air envoyé aux turbines est à une pression supérieure à la haute pression et provient du surpresseur froid et/ou du surpresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci (Figures 1 et 3) ;
- tout l'air envoyé aux turbines provient du surpresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci et l'air surpressé dans le surpresseur froid poursuit son refroidissement dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à au moins une colonne de la double colonne ou la triple colonne (Figure 1) ;
- une partie de l'air surpressée dans le surpresseur froid est envoyée aux turbines et le reste poursuit son refroidissement dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à au moins une colonne de la double colonne ou la triple colonne (Figure 3) ;
- au moins une partie de l'air à la haute pression est surpressée dans le surpresseur froid ; - l'air à haute pression est divisé en au moins deux parties, une partie étant surpressée dans le suφresseur froid et une autre partie (le reste) dans le surpresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci (Figure
D ;
- au moins une partie de l'air provenant du surpresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci est envoyée au surpresseur froid (Figure
2) ;
- au moins une partie de l'air surpressé dans le surpresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci est envoyée aux turbines ;
- une partie de l'air provenant du suφresseur constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci se refroidit contre au moins un liquide qui se vaporise dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à une colonne de la double ou triple colonne ;
- on produit au moins un produit final sous forme liquide ;
- tout l'air gazeux destiné aux colonnes de la double ou triple colonne provient des turbines de détente d'air.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une installation de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant : a) une double ou triple colonne de séparation d'air, dont la colonne opérant à la pression la plus élevée opère à une pression dite moyenne pression, b) une ligne d'échange, c) des moyens pour porter tout l'air à une haute pression plus élevée que la moyenne pression et des moyens pour l'épurer à cette haute pression, d) des moyens pour envoyer une partie du débit d'air épuré dans la ligne d'échange pour le refroidir et des moyens pour diviser cet air refroidi en deux fractions, e) deux turbines et des moyens pour envoyer une fraction d'air à chaque turbine, f) des moyens pour envoyer au moins une partie de l'air détendu dans au moins une des turbines à la colonne moyenne pression de la double ou triple colonne, g) un surpresseur froid, des moyens pour envoyer de l'air, de préférence soutiré à un point intermédiaire de la ligne d'échange principale au surpresseur froid et des moyens pour envoyer de l'air surpressé dans le surpresseur froid dans la ligne d'échange principale à un point intermédiaire en amont du point de soutirage, h) des moyens pour pressuriser au moins un liquide provenant d'une des colonnes, des moyens pour envoyer l'au moins un liquide pressurisé dans la ligne d'échange et des moyens pour sortir un liquide vaporisé de la ligne d'échange, i) le surpresseur froid est couplé à une des turbines, caractérisé en ce que la turbine non-couplée au suφresseur froid est couplée à un moyen de dissipation d'énergie comprenant : i) un suφresseur autre que le surpresseur froid et mécaniquement couplé et suivi d'un réfrigérant ii) un système à frein d'huile iii) une génératrice électrique Selon d'autres aspects facultatifs, l'installation comprend
- des moyens pour envoyer de l'air aux turbines depuis le surpresseur froid et/ou le surpresseur constituant le moyen de dissipation d'énergie ou faisant partie de celui-ci ;
- des moyens pour envoyer au moins une partie de l'air à distiller au surpresseur constituant le moyen de dissipation d'énergie ou faisant partie de celui- ci.
De préférence les deux surpresseurs sont connectés en série ou en parallèle et les turbines sont connectées en parallèle.
De préférence la température d'aspiration du deuxième surpresseur est supérieure à la température d'entrée des turbines.
On utilisera une turbine complémentaire, fonctionnant en parallèle de la turbine du premier ensemble turbine surpresseur, et équipée de son propre système de dissipation d'énergie. Favorablement, ce système sera un suφresseur suivi d'un réfrigérant à eau installé en partie chaude. « Proches en termes de pression » veut dire que les pressions diffèrent d'au plus 5 bars, de préférence d'au plus 2 bars. « Proches en termes de température » veut dire que les températures diffèrent d'au plus de 15°C, de préférence au plus 10°C. Un suφresseur est un compresseur à un seul étage.
Toutes les pressions mentionnées sont des pressions absolues.
Le terme « condensation » comprend la pseudo condensation. Le terme « vaporisation » comprend la pseudo vaporisation.
Cette invention se distingue de US-A- 5 475 980 en ce sens que dans la Figure 4 (turbine 9 optionnelle), les deux turbines 8, 32 aspirent à des pressions très différenciées, la différence étant d'au moins 14 bars et dans la Figure 5, la différence de pressions est d'environ 13 bars et une turbine échappe à la basse pression, ce qui est pénalisant pour de l'oxygène pur.
L'invention sera décrite en plus de détails en se référant aux figures dans lesquelles :
- Les Figures 1 , 2 et 3 représentent un appareil de séparation d'air selon l'invention.
- Dans la Figure 1, un débit d'air à la pression atmosphérique est comprimé à environ 15 bars dans un compresseur principal (non-illustré). L'air est ensuite éventuellement refroidi, avant d'être épuré pour enlever les impuretés (non-illustré). L'air épuré est divisé en deux. Une partie de l'air 3 est envoyée à un surpresseur 5 jusqu'à une pression d'entre 17 et 20 bars et ensuite l'air surpressé est refroidi par un réfrigérant à l'eau 7 avant d'être envoyé au bout chaud de la ligne d'échange principal 9 de l'appareil de séparation d'air. L'air suφressé 11 se refroidit jusqu'à une température intermédiaire avant de sortir de la ligne d'échange et d'être divisé en deux fractions. Une fraction 13 est envoyée dans une turbine 17 et le reste, une fraction 15 est envoyée dans une turbine 19. Les deux turbines ont la même température et pression d'aspiration et la même température et pression de sortie mais il est évidemment possible que ces températures et pression soient proches les unes des autres au lieu d'être identiques. Les deux débits turbines sont mélangés pour former un débit 21 d'air gazeux qui est envoyé vers le système de colonnes comme il sera décrit vis-à-vis de la Figure 2. En variante, la turbine 19 peut être une turbine d'insufflation débouchant à la pression de la colonne basse pression. Une autre partie 2 de l'air à 15 bars constituant le reste de l'air est refroidie dans la ligne d'échange à une température intermédiaire supérieure à la température d'aspiration des turbines 17, 19, comprimée dans un deuxième surpresseur 23 jusqu'à 30 bars environ et réintroduite dans la ligne d'échange 9 à une température plus élevée afin de poursuivre son refroidissement.
Ainsi, l'air 37 à 30 bars se liquéfie dans la ligne d'échange et de l'oxygène liquide 25 se vaporise dans la ligne d'échange, la température de vaporisation du liquide étant proche de la température d'aspiration du deuxième surpresseur 23. L'air liquéfié sort de la ligne d'échange et est envoyé vers le système de colonnes. Un débit d'azote résiduaire 27 se réchauffe dans la ligne d'échange 9.
Le premier surpresseur 5 est couplé avec l'une des turbines 17, 19 et le deuxième suφresseur 23 est couplé avec l'autre des turbines 19, 17.
Le système de colonnes d'un appareil de séparation d'air est constitué par une colonne moyenne pression 100 thermiquement reliée avec une colonne basse pression 200.
La colonne moyenne pression opère à une pression de 5,5 bars mais peut opérer à une pression plus élevée.
L'air gazeux 21 provenant des deux turbines 17, 19 est le débit envoyé en cuve de la colonne moyenne pression 100. L'air liquéfié 37 est détendu dans la vanne 39 et divisé en deux, une partie étant envoyée à la colonne moyenne pression 100 et le reste à la colonne basse pression 200.
Du liquide riche 51 , du liquide pauvre inférieur 53 et du liquide pauvre supérieur 55 sont envoyés depuis la colonne moyenne pression 100 vers la colonne basse pression 200 après des étapes de détente dans des vannes et de sous- refroidissement.
De l'oxygène liquide 57 et de l'azote liquide 59 sont soutirés comme produits finaux de la double colonne.
De l'oxygène liquide est pressurisé par la pompe 500 et envoyé comme liquide pressurisé 25 vers la ligne d'échange 9. D'autres liquides, pressurisés ou non, peuvent se vaporiser dans la ligne d'échange.
De l'azote gazeux est optionnellement soutiré de la colonne moyenne pression et se refroidit également dans la ligne d'échange 9. De l'azote 33 est soutiré en tête de la colonne basse pression et se réchauffe dans la ligne d'échange, après avoir servi à sous-refroidir les liquides de reflux.
De l'azote résiduaire 27 est soutiré d'un niveau inférieur de la colonne basse pression et se réchauffe dans la ligne d'échange, après avoir servi à sous-refroidir les liquides de reflux.
La colonne peut éventuellement produire de l'argon en traitant un débit soutiré en colonne basse pression 200.
En variante de la Figure 1 , seule une partie de l'air surpressé dans le premier surpresseur est envoyée vers les turbines 17, 19. Le reste de l'air 41 se retrouve liquéfié à la sortie de la ligne d'échange. Le liquide est ensuite détendu dans une vanne 43 et mélangé au liquide 30 détendu dans la vanne 39. Le reste de la Figure est identique à celle de la Figure 1.
Dans la Figure 2, un débit d'air à la pression atmosphérique est comprimé à
15 bars dans un compresseur principal 1. L'air est ensuite éventuellement refroidi et épuré pour enlever les impuretés et refroidi. Une première partie de l'air épuré est surpressée dans le premier surpresseur 5 jusqu'à une pression d'environ 17 bars avant d'être refroidi par un réfrigérant à l'eau 7.
En sortie de réfrigérant 7, l'air 11 est surpressé dans le deuxième surpresseur
23 jusqu'à environ 30 bars après avoir été refroidi jusqu'à une température intermédiaire de la ligne d'échange 9, proche de la température de vaporisation de l'oxygène liquide. L'air à 30 bars est ensuite réintroduit dans l'échangeur 9 à une température plus élevée et se refroidit en traversant la ligne d'échange et se trouve liquéfié. L'air 33 est divisé en deux, détendu et envoyé aux deux colonnes 100,200.
La deuxième partie 2 de l'air à 15 bars est refroidie dans la ligne d'échange à une température inférieure à la température d'aspiration du suφresseur 23, sort de la ligne d'échange et est divisée en deux. Chaque partie de l'air est détendue dans une turbine 17, 19 avant d'être envoyée à la colonne moyenne pression 100.
Le surpresseur chaud 5 est couplé à la turbine 17 et le surpresseur froid 23 est couplé à la turbine 19. Dans la Figure 2, les deux turbines 17 et 19 sont alimentées non pas avec de l'air provenant du surpresseur chaud mais avec de l'air à la haute pression. Le surpresseur froid 23 surpresse tout l'air provenant du surpresseur chaud 5 et cet air est ensuite liquéfié. La pression d'entrée des turbines est donc plus basse que dans la Figure 1. Le reste de la Figure 2 est identique à la Figure 1. Dans la Figure 3, le surpresseur chaud 5 est supprimé. Tout l'air 1 est envoyé à la ligne d'échange à une seule pression supérieure de 5 à 10. bars à la moyenne pression. Cet air est soutiré de la ligne d'échange à une température intermédiaire et tout l'air est suφressé à une température inférieure à l'ambiante jusqu'à une pression de 18 bars dans le suφresseur froid 23. Ensuite l'air surpressé est divisé en deux. Une partie 33 poursuit son refroidissement jusqu'au bout froid de la ligne d'échange, se liquéfie et est détendue pour être envoyée dans au moins une colonne du système de colonnes 100, 200.
Le reste de l'air sort de la ligne d'échange à une température intermédiaire inférieure à la température d'aspiration du suφresseur froid, est divisé en deux et envoyé à deux turbines 17, 19 ayant les mêmes conditions ou des conditions proches de température et pression à l'entrée et à la sortie. Le débit réuni d'air détendu dans les turbines 17, 19 est envoyé à la colonne moyenne pression et constitue la seule entrée d'air gazeux dans la double colonne. Le surpresseur froid 23 est couplé à la turbine 19 et la turbine 17 est couplée à une génératrice électrique 61 qui peut être remplacée par un frein d'huile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation comprenant une double ou triple colonne (100,200) de séparation d'air, dont la colonne opérant à la pression la plus élevée (100) opère à une pression dite moyenne pression et une ligne d'échange (9) dans lequel : a) tout l'air est porté à une haute pression plus supérieure d'au moins 5 bars à la moyenne pression et épuré à cette haute pression, b) une partie du débit d'air épuré est refroidie dans la ligne d'échange et est ensuite divisée en deux fractions, c) chaque fraction se détend dans une turbine (17,19), d) la pression d'admission des deux turbines est (les pressions des deux turbines sont) supérieure d'au moins 5 bars à la moyenne pression, e) la pression de refoulement d'au moins une des deux turbines est sensiblement égale à la moyenne pression, ' f) on envoie au moins une partie de l'air détendu dans au moins une des turbines à la colonne moyenne pression d'une double ou triple colonne, g) un suφresseur froid (23) mécaniquement relié à une des turbines de détente aspire de l'air, qui a subi un refroidissement dans la ligne d'échange , et refoule l'air à une température supérieure à la température d'admission, et le fluide ainsi comprimé est réintroduit dans la ligne d'échange dans laquelle au moins une partie du fluide se ( pseudo ) condense, h) au moins un liquide pressurisé provenant d'une des colonnes est ( pseudo ) vaporisé dans la ligne d'échange à une température de vaporisation et caractérisé en ce que i) la turbine (17) non couplée au suφresseur froid est pourvue d'un dispositif de dissipation d'énergie parmi :
I) un suφresseur (5) autre que le surpresseur froid et mécaniquement couplé et suivi d'un réfrigérant II) un système à frein d'huile
III) une génératrice électrique (61) et éventuellement j) la température d'aspiration du surpresseur froid (23) est proche de la température de ( pseudo ) vaporisation du liquide.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les conditions d'admission et de refoulement des deux turbines (17,19) sont proches ou identiques en termes de pression et de température.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'air (2) envoyé aux turbines (17,19) est à la haute pression (Figure 2).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel l'air (13,15) envoyé aux turbines est à une pression supérieure à la haute pression et provient du suφresseur froid (23) et/ou du surpresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci (Figures 1 et 3).
5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel tout l'air envoyé aux turbines (17,19) provient du surpresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci et l'air suφressé dans le surpresseur froid (23) poursuit son refroidissement dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à au moins une colonne (100,200) de la double colonne ou la triple colonne (Figure 1).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel une partie (13,15) de l'air suφressé dans le surpresseur froid (23) est envoyée aux turbines (17,19) et le reste (33) poursuit son refroidissement dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à au moins une colonne de la double colonne ou la triple colonne (Figure 3).
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de l'air à la haute pression est suφressée dans le surpresseur froid (23).
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'air à haute . pression est divisé en au moins deux parties, une partie étant surpressée dans le surpresseur froid (23) et une autre partie (le reste) dans le surpresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci. (Figure 1).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de l'air provenant du suφresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci est envoyée au surpresseur froid (23) (Figure 2).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de l'air surpressé dans le surpresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci est envoyée aux turbines (17,19) (Figure D-
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie de l'air provenant du surpresseur (5) constituant le dispositif de dissipation ou faisant partie de celui-ci se refroidit contre au moins un liquide qui se vaporise dans la ligne d'échange, est détendu, liquéfié et envoyé à une colonne de la double ou triple colonne.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on produit au moins un produit final (57,59) sous forme liquide.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel tout l'air gazeux (21) destiné aux colonnes de la double ou triple colonne provient des turbines de détente d'air.
14. Installation de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant : a) une double ou triple colonne (100,200) de séparation d'air, dont la colonne
(100) opérant à la pression la plus élevée opère à une pression dite moyenne pression, b) une ligne d'échange (9), c) des moyens pour porter tout l'air à une haute pression plus élevée que la moyenne pression et des moyens pour l'épurer à cette haute pression, d) des moyens pour envoyer une partie du débit d'air épuré dans la ligne d'échange pour le refroidir et des moyens pour diviser cet air refroidi en deux fractions, e) deux turbines (17,19) et des moyens pour envoyer une fraction d'air à chaque turbine, f) des moyens pour envoyer au moins une partie de l'air détendu dans au moins une des turbines à la colonne moyenne pression de la double ou triple colonne, g) un surpresseur froid (23), des moyens pour envoyer de l'air, de préférence soutiré à un point intermédiaire de la ligne d'échange principale au surpresseur froid et des moyens pour envoyer de l'air surpressé dans le surpresseur froid dans la ligne d'échange à un point intermédiaire en amont du point de soutirage, h) des moyens (500) pour pressuriser au moins un liquide provenant d'une des colonnes, des moyens pour envoyer l'au moins un liquide pressurisé dans la ligne d'échange et des moyens pour sortir un liquide vaporisé de la ligne d'échange, i) le surpresseur froid est couplé à une des turbines (19), caractérisé en ce que la turbine non-couplée (17) au suφresseur froid est couplée à un moyen de dissipation d'énergie comprenant :
I) un surpresseur (5) autre que le surpresseur froid et mécaniquement couplé et suivi d'un réfrigérant II) un système à frein d'huile
III) une génératrice électrique (61)
15. Installation selon la revendication 14 comprenant des moyens pour envoyer de l'air aux turbines depuis le surpresseur froid (23) et/ou le surpresseur (5) constituant le moyen de dissipation d'énergie ou faisant partie de celui-ci.
16. Installation selon la revendication 14 ou 15 comprenant des moyens pour envoyer au moins une partie de l'air à distiller au suφresseur (5) constituant le moyen de dissipation d'énergie ou faisant partie de celui-ci.
17. Installation selon une des revendications 14 à 16 dans laquelle les deux suφresseurs (5, 23) sont connectés en série ou en parallèle et les turbines sont connectées en parallèle (17, 19).
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