EP2475944A2 - Procédé d'opération d'au moins un appareil de séparation d'air et d'une unité de consommation d'oxygène - Google Patents

Procédé d'opération d'au moins un appareil de séparation d'air et d'une unité de consommation d'oxygène

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EP2475944A2
EP2475944A2 EP10763743A EP10763743A EP2475944A2 EP 2475944 A2 EP2475944 A2 EP 2475944A2 EP 10763743 A EP10763743 A EP 10763743A EP 10763743 A EP10763743 A EP 10763743A EP 2475944 A2 EP2475944 A2 EP 2475944A2
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EP
European Patent Office
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oxygen
during
air separation
air
rich gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10763743A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Guillard
Nicolas Allard
Pierre-Etienne Franc
Hadi Moussavi
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2475944A2 publication Critical patent/EP2475944A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present invention relates to a method of operating at least one air separation apparatus and an oxygen-rich gas consuming unit, comprising a carbonaceous fuel combustion unit or a gasification unit, the consuming unit of the oxygen-rich gas being able to generate electricity.
  • the consuming unit is fed with oxygen-rich gas from the apparatus or air separation apparatus.
  • Oxycombustion One of the technologies for capturing CO 2 for carbon fuel combustion units for energy production, called Oxycombustion, will require very large amounts of oxygen (from 10,000 M tonnes per day to 20000 M tonnes per day according to the sites) produced by a series of air separation apparatus associated with the waste gas separation units of the combustion units to produce the CO 2 at the outlet of the combustion unit or units before its transport and sequestration .
  • These air separation devices are very large consumers of electrical energy, which penalizes the networking of the power produced by the consumer unit at times when the energy is valued at the highest.
  • Part of the combustion units are designed to operate in a base, that is to say in a stable and continuous manner over all or almost all the year (high, intermediate, and low season), and this generally close to their nominal consumption, in order to put on the grid a continuous way of electrical energy, other combustion units are planned to walk in a way more erratic and meet the needs from a certain level of electrical energy consumption (high and intermediate season), or even others that are planned to meet only the peak needs (a few hundred, see a little more a thousand hours a year, high season).
  • the air separation units which supply the oxygen for the oxycombustion, are sized to supply at their nominal all the needs of the consuming unit when this works normally, and are forced to vent or stop when the combustion unit stops for a few hours each day or a few days a week when the demand is low, which results in the overall a considerable loss of energy.
  • a method of operation of an installation comprising at least two air separation apparatus, a storage system and an oxygen-rich gas consuming unit comprising a unit of combustion of carbonaceous fuels or a gasification unit, the consuming unit being able to generate electricity at least according to a first step, in which the installation operates in several steps,
  • the consuming unit receives a quantity of oxygen-rich gas, greater than a first consumption threshold, originating from at least one air separation apparatus, the oxygen-rich gas consisting in part of oxygen stored in the storage system, which is supplied by the air separation apparatus during a second step, and in part by the oxygen produced by distillation in at least one air separation apparatus during the first step and
  • the number of separation devices operating during the first step is less than the number of devices operating during the second step.
  • the number of moles of oxygen in the oxygen-rich liquid stored during the entire second step is less than the number of moles of oxygen sent as oxygen-rich gas to the consuming unit during the first step.
  • the consumption of oxygen-rich gas during the first step is substantially constant.
  • the quantity of air sent to at least one of the air separation units being that or those operating during the first step, corresponds to an oxygen production of at least 15%, preferably at least 25%; %, or at least 40%, of the production of gaseous oxygen sent to the consuming unit
  • the difference between the production of oxygen-rich gas corresponding to the quantity of air sent to the at least one apparatus operating during the first step and the consumption of oxygen-rich gas sent to the consuming unit corresponds to at least a part the amount of liquid oxygen stored during the second step.
  • the number of separation devices operating during the first step is at least 2 less than the number of devices operating during the second step.
  • the number of air compressors supplying an air separation apparatus and operating during the first step is less than, preferably at least 2, the number of air compressors supplying an air separation apparatus operating during the first step; second step.
  • the quantity of liquid oxygen sent from the apparatus or the air separation devices to the storage system during the first step does not exceed 1%, preferably 2% or even 5% of the air flow sent to the air separation apparatus (to the air separation apparatus).
  • the quantity of liquid oxygen sent from the storage system to the apparatus or air separation apparatus during the second step does not exceed 1%, preferably 2% or even 5% of the air flow sent to the air separation apparatus or air separation apparatus.
  • the amount of gaseous oxygen withdrawn from the air separation units (1) during the second step does not exceed 1%, preferably 2% or even 5% of the air flow rate sent to the air separation units.
  • liquid nitrogen and / or liquid air is sent to the air separation units, liquid nitrogen and / or liquid air being produced (s) during the first step, and preferably not during the second step, by the air separation device (s).
  • n being preferably at least 2
  • at least one of the air separation apparatus or the air separation apparatus has a nominal oxygen-rich gas capacity lower than the nominal capacity of the oxygen-rich gas consumption unit divided by n
  • n is at least equal to three and at least two of the air separation apparatuses have a nominal oxygen-rich gas capacity lower than the nominal capacity of the oxygen-rich gas consumption unit divided by n,
  • n being preferably at least 2, and at least one of the air separation apparatus or the air separation apparatus has a nominal oxygen-rich gas capacity higher than the nominal capacity of the oxygen-rich gas consumption unit divided by n, n is at least three and at least two of the air separation units have a nominal oxygen-rich gas capacity that is greater than the nominal capacity of the oxygen-rich gas consumption unit divided by n.
  • each installation generally comprises at least two air separation devices.
  • Each separating apparatus comprises a purification unit for water and carbon dioxide to purify the air as well as a cold box where the distillation columns are located.
  • To compress the air is provided at least as much air compressor as air separation devices, so for the case of two devices, at least two air compressors. These compressors are possibly associated with air boosters.
  • the installation also includes a liquid product storage system (liquid oxygen, liquid nitrogen, and possibly liquid air) consisting of one or more storage products.
  • This storage system can be pooled with these air separation units.
  • Air compressors and air boosters can be networked together to provide all air separation devices.
  • the consuming unit consumes a substantially constant amount of oxygen.
  • This constant amount is provided by the air separation device (s) at all times.
  • the cost of electricity is above the minimum rate and the consumption of oxygen by the consuming unit is above a first consumption threshold.
  • Oxygen from the storage can be vaporized in a vaporizer external to the air separation apparatus but it is more energetically attractive that the air separation apparatus receives the cold energy from the latent heat of the oxygen from the storage.
  • Liquid nitrogen and / or liquid air may be produced during periods of high demand for electrical energy (tariff above the first tariff threshold) on the network by supplying an element of the apparatus (apparatus) with liquid oxygen, while the air separation apparatuses are supplied with liquid oxygen from a storage of the storage system, a storage of the cold box or an outside source.
  • At least one of the air separation apparatus still operates and produces large amounts of liquid oxygen, a column of the air separation apparatus optionally being supplied with liquid nitrogen and / or liquid air from storage of the storage system, storage of the cold box or an external source.
  • a column of the air separation apparatus optionally being supplied with liquid nitrogen and / or liquid air from storage of the storage system, storage of the cold box or an external source.
  • the number of air separation devices operating when stopping the consumer unit is higher than the number of air separation devices operating when the consuming unit is operating. In this way, we take advantage of the low electricity rate during the second step to make liquid oxygen that will be used to power the consumer unit during the first step when electricity is expensive.
  • the installation comprises an assembly 1 of four air separation units, a storage system 2 and an oxygen-rich gas consuming unit 3 which can be a combustion unit for carbon fuels or a gasifier. If it is a combustion unit, the consuming unit can also be supplied with air in place of oxygen.
  • Each air separation apparatus comprises a purification unit 5A, 5B, 5C, 5D and a cold box 7A, 7B, 7C, 7D, the apparatuses being substantially identical.
  • the air separation units can receive air from four air compressors 3A, 3B, 3C, 3D connected by a common pipe 9, so that they can supply all air separation devices.
  • the oxygen-rich gas consuming unit 3 receives this gas from at most three of the air separation units.
  • the cost of electricity exceeds a first tariff threshold and is expensive. It is therefore desirable to minimize electricity consumption during this walk.
  • Air from the two or three running compressors is sent to the two or three air separation units and distills into the columns placed in the cold boxes to form a low pressure oxygen rich gas. This pressure rarely exceeds 5 bar abs.
  • Oxygen can be withdrawn in gaseous form from the low pressure column of a double column.
  • the double columns can be devices having two condensers in the low pressure column, in known manner. It is also possible to vaporize a liquid withdrawn from the column by taking the usual precautions for a low pressure vaporization.
  • liquid oxygen 13 is sent from the storage system 2 to the air separation units in operation, from so that their frigories are used intelligently in the devices.
  • the gaseous oxygen thus formed becomes a part of the oxygen-rich gas 17 sent to the consumer unit 3.
  • no flow of liquid oxygen is sent from the air separation units to the storage system.
  • a flow of liquid oxygen not exceeding 1%, preferably 2% or 5% of the air can be sent air separation apparatus to the storage system.
  • the consuming unit 3 does not operate and therefore no flow of oxygen-rich gas is sent to this unit or the flow sent to the unit does not exceed 2% of the air sent to the units of the unit. air separation.
  • the cost of electricity is below a second rate threshold, the second rate threshold being lower than the first rate threshold and electricity is therefore comparatively cheap.
  • the production of gaseous oxygen by separation devices becomes marginal or non-existent.
  • the production of gaseous oxygen may represent up to 1%, preferably 2% or even 5% of the supply air, this oxygen being vented.
  • the air separation devices all produce liquid oxygen 1 1 which is sent to the storage system 2.
  • the storage system 2 fills with liquid oxygen during the second step but not during the first and empties in liquid oxygen during the first walk but not during the first. However, it is possible to empty very small amounts of liquid from the storage during the second step.
  • the cold behavior of the apparatus during the second step is partially ensured by sending liquid nitrogen and / or liquefied air to the air separation apparatus or apparatus.
  • This sending liquid nitrogen and / or liquefied air does not take place during the first step and preferably liquid nitrogen and / or liquefied air is produced during the first step and sent to the storage system 2.
  • the liquid nitrogen and / or liquid air can be sent at least partly to a column of the apparatus, a separator pot or an exchanger of the apparatus.

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Abstract

Dans un procédé d'opération d'une installation comprenant au moins deux appareil de séparation d'air (1), un système de stockage (2) et une unité (3) consommatrice d'un gaz riche en oxygène l'unité consommatrice étant capable de générer de l'électricité, selon la première marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est supérieur à un premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice reçoit une quantité de gaz riche en oxygène, supérieure à un premier seuil de consommation, provenant du ou au moins certains des appareils de séparation d'air, le gaz riche en oxygène constitué en partie par de l'oxygène stocké dans le système de stockage, qui est alimenté par le ou les appareils de séparation d'air pendant une deuxième marche, et en partie par de l'oxygène produit par distillation pendant la première marche et selon la deuxième marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est inférieur à un deuxième seuil tarifaire, le deuxième seuil tarifaire étant inférieur au premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice consomme une quantité de gaz riche en oxygène en dessous d'un deuxième seuil de consommation, de l'air se sépare dans le ou au moins un des appareils de séparation d'air et un liquide riche en oxygène est envoyé d'au moins deux appareils de séparation au système de stockage.

Description

Procédé d'opération d'au moins un appareil de séparation d'air et d'une unité de consommation d'oxygène
La présente invention concerne un procédé d'opération d'au moins un appareil de séparation d'air et d'une unité consommatrice d'un gaz riche en oxygène, comprenant une unité de combustion de combustibles carbonés ou une unité de gazéification, l'unité consommatrice du gaz riche en oxygène étant capable de générer de l'électricité. L'unité consommatrice est alimentée par un gaz riche en oxygène, issu de l'appareil ou des appareils de séparation d'air.
Une des technologies de capture de CO2 pour les unités de combustion de combustibles carbonés, pour la production d'énergie, appelée l'Oxycombustion, nécessitera de très grande quantités d'oxygène (de 10000 M tonnes par jour à 20000 M tonnes par jour suivant les sites) produite par une série d'appareil de séparation d'air associée à des l'unités de séparation des gaz résiduaires des unités de combustion pour produire le CO2 à la sortie de ou des unité de combustions avant son transport et séquestration. Ces appareils de séparation d'air sont de très gros consommateurs d'énergie électrique, ce qui pénalise la mise sur réseau de la puissance produite par l'unité consommatrice aux heures où l'énergie est valorisée au plus haut.
Sont connus des systèmes de bascule qui permettent de limiter la puissance consommée par celles-ci pendant les heures de pointes, (US-A-200801 15531 ou WO-A-09/071833).
II est aussi envisageable d'arrêter et de redémarrer les appareils de séparation d'air pour économiser de l'énergie et de repasser ainsi en mode air pour l'unité consommatrice et en ne capturant pas le CO2 que pendant ces périodes de relativement courte durée, mais le temps de redémarrage n'est pas forcément compatible avec plusieurs opérations de ce type chaque jour.
Une partie des unités de combustion est prévue pour fonctionner en base, c'est-à-dire d'une façon stable et continu sur tout ou presque toute l'année (haute, intermédiaire, et basse saison), et ce généralement proche de leur consommation nominale, afin de mettre sur le réseau d'une façon continue de l'énergie électrique, d'autres unité de combustions sont prévues pour marcher d'une façon plus erratique et répondre aux besoins à partir d'un certain niveau de consommation d'énergie électrique (haute et saison intermédiaire), voire d'autres encore qui sont prévues pour répondre uniquement aux besoins de pointe (quelques centaines, voir un peu plus d'un millier d'heures par an, haute saison).
Dans le cas des unité de combustion fonctionnant d'une façon relativement erratique, les appareils de séparation d'air, qui fournissent l'oxygène pour l'oxycombustion sont dimensionnés pour fournir à leur nominal l'ensemble des besoins de l'unité consommatrice quand celle-ci marche normalement, et sont obligées de mettre à l'air ou de s'arrêter lorsque la unité de combustion s'arrête durant quelques heures chaque jour ou quelques jours par semaine quand la demande est faible, ce qui a pour conséquence au global une perte d'énergie considérable.
En effet la mise à l'air de l'oxygène après que celui-ci ait été séparé, même si elle peut être faite à basse pression, représente une énergie perdue de l'ordre de 0,2 à 0,35 KWh/Nm3 suivant les schémas de procédé utilisés.
Quant au redémarrage d'un appareil de séparation d'air après un arrêt de courte durée, en dehors de sa complexité, prendra de l'ordre d'une heure avant d'obtenir les puretés et pression requises, ce qui correspond aussi à une perte d'énergie non négligeable.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé d'opération d'une installation comprenant au moins deux appareils de séparation d'air, un système de stockage et une unité consommatrice d'un gaz riche en oxygène comprenant u n e u n ité d e com bustion de combustibles carbonés ou d'une unité de gazéification, l'unité consommatrice étant capable de générer de l'électricité au moins selon une première marche, dans lequel l'installation fonctionne suivant plusieurs marches,
a) selon la première marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est supérieur à un premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice reçoit une quantité de gaz riche en oxygène, supérieure à un premier seuil de consommation, provenant d'au moins un des appareils de séparation d 'air, le gaz riche en oxygène constitué en partie par de l'oxygène stocké dans le système de stockage, qui est alimenté par les appareils de séparation d'air pendant une deuxième marche, et en partie par de l'oxygène produit par distillation dans au moins un appareil de séparation d'air pendant la première marche et
b) selon la deuxième marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est inférieur à un deuxième seuil tarifaire, le deuxième seuil tarifaire étant inférieur au premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice consomme une quantité de gaz riche en oxygène en dessous d'un deuxième seuil de consommation, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil, la quantité pouvant être zéro, de l'air se sépare dans au moins certains des appareils de séparation d'air et un liquide riche en oxygène est envoyé de l'appareil de séparation ou du au moins un appareil de séparation au système de stockage et
c) le nombre d'appareils de séparation fonctionnant pendant la première marche est inférieur au nombre d'appareils fonctionnant pendant la deuxième marche.
Selon d'autres objets facultatifs :
- le nombre de moles d'oxygène dans le l iquide riche en oxygène stockée pendant la totalité de la deuxième marche est inférieure au nombre de moles d'oxygène envoyé comme gaz riche en oxygène à l'unité consommatrice pendant la première marche.
la consommation de gaz riche en oxygène pendant la prem ière marche est substantiellement constante.
la quantité d'air envoyée à au moins un des appareils de séparation d'air, étant celui ou ceux fonctionnant pendant la première marche, correspond à une production d'oxygène inférieure d'au moins 15%, de préférence d'au moins 25%, voire d'au moins 40%, à la production d'oxygène gazeux envoyée à l'unité consommatrice
la différence entre la production de gaz riche en oxygène correspondant à la quantité d'air envoyée à l'au moins un appareil fonctionnant pendant la première marche et la consommation de gaz riche en oxygène envoyé à l'unité consommatrice correspond à au moins une partie de la quantité d'oxygène liquide stockée pendant la deuxième marche.
le nombre d'appareils de séparation fonctionnant pendant la première marche est inférieur d'au moins 2 au nombre d'appareils fonctionnant pendant la deuxième marche. le nombre de compresseurs d'air alimentant un appareil de séparation d'air et fonctionnant pendant la première marche est inférieur, de préférence d'au moins 2, au nombre de compresseurs d'air alimentant un appareil de séparation d'air fonctionnant pendant la deuxième marche.
- la quantité d'oxygène liquide envoyée de l'appareil ou des appareils de séparation d'air vers le système de stockage pendant la première marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé à l'appareil de séparation d'air (aux appareils de séparation d'air).
la quantité d'oxygène liquide envoyée du système de stockage vers l'appareil ou les appareils de séparation d'air pendant la deuxième marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé à l'appareil de séparation d'air ou aux appareils de séparation d'air.
la quantité d'oxygène gazeux soutiré des appareils de séparation d'air (1 ) pendant la deuxième marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé aux appareils de séparation d'air.
pendant la deuxième marche et de préférence pas pendant la première marche, de l'azote liquide et/ou de l'air liquide est envoyé vers les appareils de séparation d'air, l'azote liquide et/ou l'air liquide étant produit(s) pendant la première marche, et de préférence pas pendant la deuxième marche, par le ou les appareils de séparation d'air.
il y a n appareils de séparation d'air, n étant de préférence au moins 2, et au moins un des appareils de séparation d'air ou l'appareil de séparation d'air a une capacité nominale en gaz riche en oxygène inférieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n,
- n est au moins égal à trois et au moins deux des appareils de séparation d'air ont une capacité nominale en gaz riche en oxygène inférieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n,
il y a n appareils de séparation d'air, n étant de préférence au moins 2, et au moins un des appareils de séparation d'air ou l'appareil de séparation d'air a une capacité nominale en gaz riche en oxygène supérieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n, n est au moins égal à trois et au moins deux des appareils de séparation d'air ont une capacité nominale en gaz riche en oxygène supérieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n.
Pour des questions de faisabilité et/ou de fiabilité, chaque installation comprend généralement au moins deux appareils de séparation d'air. Chaque appareil de séparation comprend une unité d'épuration d'eau et de dioxyde de carbone pour épurer l'air ainsi qu'une boîte froide où se trouvent les colonnes de distillation. Pour comprimer l'air il est prévu au moins autant de compresseur d'air que d'appareils de séparation d'air, donc pour le cas de deux appareils, au moins deux compresseurs d'air. Ces compresseurs sont associés éventuellement à des surpresseurs d'air.
L'installation comprend également un système de stockage de produits liquide (oxygène liquide, azote liquide, et éventuellement air liquide) constitués par un ou plusieurs stockages par produit. Ce système de stockage peut être mis en commun avec ces appareils de séparation d'air.
Les compresseurs d'air et les surpresseurs d'air peuvent être mis en réseau afin de fournir en commun l'ensemble des appareils de séparation d'air.
Pendant certaines des périodes de marche, voire toutes, de l'unité consommatrice (première marche), l'unité consommatrice consomme une quantité substantiellement constante d'oxygène.
Cette quantité constante est fournie par le ou les appareils de séparation d'air en permanence. Pendant cette marche, le coût d'électricité est au-dessus d ' u n p re m i er se u i l tarifaire et la consommation d'oxygène par l'unité consommatrice est au-dessus d'un premier seuil de consommation. Pendant toute la première marche, une partie de l'oxygène est toujours produite, à partir d'oxygène stocké et produit pendant la deuxième marche. L'oxygène provenant du stockage peut être vaporisé dans un vaporiseur externe aux appareils de séparation d'air mais il est plus intéressant énergétiquement que les appareils de séparation d'air reçoivent les frigories de la chaleur latente de l'oxygène provenant des stockages.
De l'azote liquide et/ou de l'air liquide peut être produit dans les périodes de forte demande d'énergie électrique (tarif au-delà du premier seuil tarifaire) sur le réseau par alimentation d'un élément de l'appareil (des appareils) en oxygène liquide, pendant que les appareils de séparation d'air sont alimentés par de l'oxygène liquide provenant d'un stockage du système de stockage, un stockage de la boîte froide ou une source extérieure.
Pendant les périodes d'arrêt de l'unité de combustion, au moins un des appareils de séparation d'air fonctionne toujours et produit de grandes quantités d'oxygène liquide, une colonne de l 'appareil de séparation d'air en étant éventuellement alimentée en azote liquide et/ou d'air liquide provenant d'un stockage du système de stockage, un stockage de la boîte froide ou une source extérieure. De préférence, le nombre d'appareils de séparation d'air fonctionnant lors de l'arrêt de l'unité consommatrice est plus élevé que le nombre d'appareils de séparation d'air fonctionnant lorsque l'unité consommatrice fonctionne. De cette manière, on profite du bas tarif d'électricité pendant la deuxième marche pour faire de l'oxygène liquide qui servira à alimenter l'unité consommatrice pendant la première marche lorsque l'électricité est chère.
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui montre une installation capable de fonctionner selon le procédé de l'invention.
L'installation comprend un ensemble 1 de quatre appareils de séparation d'air, un système de stockage 2 et une unité consommatrice de gaz riche en oxygène 3 pouvant être une unité de combustion de combustibles carbones ou un gazéifieur. S'il s'agit une unité de combustion, l'unité consommatrice peut également être alimentée par de l'air à la place de l'oxygène.
Chaque appareil de séparation d'air comprenant une unité d'épuration 5A, 5B, 5C, 5 D et u n e boîte fro id e 7A , 7B, 7C, 7D, les appareils étant substantiellement identiques.
Les appareils de séparation d'air peuvent recevoir de l'air de quatre compresseurs d'air 3A, 3B, 3C, 3D reliés par une conduite commune 9, de sorte qu'ils puissent alimenter tous les appareils de séparation d'air.
Selon une première marche, l'unité consommatrice de gaz riche en oxygène 3 reçoit ce gaz d'au plus trois des appareils de séparation d'air. Pendant cette première marche, le coût de l'électricité dépasse un premier seuil tarifaire et coûte cher. Il est donc désirable de réduire le plus possible la consommation d'électricité pendant cette marche. Dans ce but, on fait fonctionner au plus trois des appareils de séparation d'air, voire au plus deux des appareils de séparation d'air où préférentiellement on ne fait fonctionner qu'au plus trois compresseurs d'air, voire au plus deux compresseurs d'air, les boîtes froides fonctionnant en marche réduite.
De l'air des deux ou trois compresseurs en marche est envoyé aux deux ou trois appareils de séparation d'air et se distille dans les colonnes placées dans les boîtes froides pour former un gaz riche en oxygène sous basse pression. Cette pression dépasse rarement 5 bars abs. L'oxygène peut être soutiré sous forme gazeuse de la colonne basse pression d'une double colonne. Les doubles colonnes peuvent être des appareils ayant deux condenseurs dans la colonne basse pression, de manière connue. Il est également possible de vaporiser un liquide soutiré de la colonne en prenant les précautions habituelles pour une vaporisation à basse pression.
Pour compenser la différence entre l'oxygène gazeux distillé dans les colonnes et la consommation en oxygène de l'unité consommatrice 3, de l'oxygène liquide 13 est envoyée du système de stockage 2 vers les appareils de séparation d'air en fonctionnement, de sorte que leurs frigories soient utilisées intelligemment dans les appareils. L'oxygène gazeux ainsi formé devient une partie du gaz riche en oxygène 17 envoyé à l'unité consommatrice 3. Pendant cette première marche, de préférence, aucun débit d'oxygène liquide n'est envoyé des appareils de séparation d'air vers le système de stockage. Eventuellement un débit d'oxygène liquide ne dépassant pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% de l'air peut être envoyé des appareils de séparation d'air vers le système de stockage.
Pendant la deuxième marche, l'unité consommatrice 3 ne fonctionne pas et donc aucun débit de gaz riche en oxygène n'est envoyé vers cette unité ou le débit envoyé vers l'unité ne dépasse pas 2% de l'air envoyé aux appareils de séparation d'air. Dans ce cas, le coût de l'électricité est en dessous d'un deuxième seuil tarifaire, le deuxième seuil tarifaire étant plus bas que le premier seuil tarifaire et l'électricité est donc comparativement bon marché.
Ici il est intéressant de faire fonctionner plus d'appareils de séparation d'air et/ou plus de compresseur d'air que pendant la première marche. Ainsi si deux appareils fonctionnaient pendant la première marche, pendant la deuxième marche, trois ou quatre appareils fonctionnent et si trois appareils fonctionnaient pendant la première marche, pendant la deuxième marche, quatre appareils fonctionnent. De même pour les compresseurs, si deux compresseurs fonctionnaient pendant la première marche, pendant la deuxième marche, trois ou quatre compresseurs fonctionnent et si trois compresseurs fonctionnaient pendant la première marche, pendant la deuxième marche, quatre compresseurs fonctionnent.
Selon la deuxième marche, la production d'oxygène gazeux par les appareils de séparation devient marginale, voire inexistante. La production d'oxygène gazeux peut représenter jusqu'à 1 %, de préférence 2%, voire 5% de l'air d'alimentation, cet oxygène étant mis à l'air. Par contre, les appareils de séparation d'air produisent tous de l'oxygène liquide 1 1 qui est envoyé au système de stockage 2. Le système de stockage 2 se remplit en oxygène liquide pendant la deuxième marche mais pas pendant la première et se vide en oxygène liquide pendant la première marche mais pas pendant la première. Il est toutefois possible de vider de toutes petites quantités de liquide du stockage pendant la deuxième marche.
La tenue en froid de l'appareil pendant la deuxième marche est assurée partiellement par un envoi d'azote liquide et/ou d'air liquéfié à l'appareil ou aux appareils de séparation d'air. Cet envoi d'azote liquide et/ou d'air liquéfié n'a pas lieu pendant la première marche et de préférence l'azote liquide et/ou air liquéfié est produit pendant la première marche et envoyé au système de stockage 2. L'azote liquide et/ou l'air liquide peut être envoyé au moins en partie à une colonne de l'appareil, un pot séparateur ou un échangeur de l'appareil.

Claims

Revendications
1 . Procédé d'opération d'une installation comprenant au moins deux appareils de séparation d'air (1 ), un système de stockage (2) et une unité (3) consommatrice d'un gaz riche en oxygène comprenant une unité de combustion de combustibles carbonés ou d'une unité de gazéification, l'unité consommatrice étant capable de générer de l'électricité au moins selon une première marche, dans lequel l'installation fonctionne suivant plusieurs marches,
a) selon la première marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est supérieur à un premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice reçoit une quantité de gaz riche en oxygène, supérieure à un premier seuil de consommation, provenant d'au moins un des appareils de séparation d'air, le gaz riche en oxygène constitué en partie par de l'oxygène stocké dans le système de stockage, qui est alimenté par les appareils de séparation d'air pendant une deuxième marche, et en partie par de l'oxygène produit par distillation dans au moins un appareil de séparation d'air pendant la première marche et
b) selon la deuxième marche, pendant laquelle le coût de l'électricité est inférieur à un deuxième seuil tarifaire, le deuxième seuil tarifaire étant inférieur au premier seuil tarifaire, l'unité consommatrice consomme une quantité de gaz riche en oxygène en dessous d'un deuxième seuil de consommation, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil, la quantité pouvant être zéro, de l'air se sépare dans au moins certains des appareils de séparation d'air et un liquide riche en oxygène est envoyé de l'appareil de séparation ou du au moins un appareil de séparation au système de stockage et
c) le nombre d'appareils de séparation (1 ) fonctionnant pendant la première marche est inférieur au nombre d'appareils fonctionnant pendant la deuxième marche.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le nombre de moles d'oxygène dans le liquide riche en oxygène stockée pendant la totalité de la deuxième marche est inférieure au nombre de moles d'oxygène envoyé comme gaz riche en oxygène à l'unité consommatrice pendant la première marche.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la consommation de gaz riche en oxygène pendant la première marche est substantiellement constante.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'air envoyée à au moins un des appareils de séparation d'air, étant celui ou ceux fonctionnant pendant la première marche, correspond à une production d'oxygène inférieure d'au moins 15%, de préférence d'au moins 25%, voire d'au moins 40%, à la production d'oxygène gazeux envoyée à l'unité consommatrice.
5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel la différence entre la production de gaz riche en 'oxygène correspondant à la quantité d'air envoyée à l 'au moins u n appareil fonction nant pendant la prem ière marche et la consommation de gaz riche en oxygène envoyé à l'unité consommatrice (3) correspond à au moins une partie de la quantité d'oxygène liquide stockée pendant la deuxième marche.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le nombre d'appareils de séparation (1 ) fonctionnant pendant la première marche est inférieur d'au moins 2 au nombre d'appareils fonctionnant pendant la deuxième marche.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le nombre de compresseurs d'air (3A, 3 B , 3C , 3 D) alimentant un appareil de séparation d'air et fonctionnant pendant la première marche est inférieur, de préférence d'au moins 2, au nombre de compresseurs d'air alimentant un appareil de séparation d'air fonctionnant pendant la deuxième marche.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'oxygène liquide envoyée de l'appareil ou des appareils de séparation d'air (1 ) vers le système de stockage (2) pendant la première marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé à l'appareil de séparation d'air (aux appareils de séparation d'air).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'oxygène liquide envoyée du système de stockage vers l'appareil ou les appareils de séparation d'air pendant la deuxième marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé à l'appareil de séparation d'air (aux appareils de séparation d'air).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'oxygène gazeux soutiré des appareils de séparation d'air (1 ) pendant la deuxième marche ne dépasse pas 1 %, de préférence 2%, voire 5% du débit d'air envoyé aux appareils de séparation d'air.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel pendant la deuxième marche et de préférence pas pendant la première marche, de l'azote liquide et/ou de l'air liquide est envoyé vers les appareils de séparation d'air, l'azote liquide et/ou l'air liquide étant produit(s) pendant la première marche, et de préférence pas pendant la deuxième marche, par le ou les appareils de séparation d'air.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel il y a n appareils de séparation d'air, n étant au moins 2, et au moins un des appareils de séparation d'air a une capacité nominale en gaz riche en oxygène inférieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n.
13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel n est au moins égal à trois et au moins deux des appareils de séparation d'air ont une capacité nominale en gaz riche en oxygène inférieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel il y a n appareils de séparation d'air, n étant au moins 2, et au moins un des appareils de séparation d'air a une capacité nominale en gaz riche en oxygène supérieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n.
15. Procédé selon la revendication 14 dans lequel n est au moins égal à trois et au moins deux des appareils de séparation d'air ont une capacité nominale en gaz riche en oxygène supérieur à la capacité nominale de l'unité de consommation en gaz riche en oxygène divisé par n.
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