EP4256259A1 - Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique - Google Patents

Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique

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Publication number
EP4256259A1
EP4256259A1 EP21836349.7A EP21836349A EP4256259A1 EP 4256259 A1 EP4256259 A1 EP 4256259A1 EP 21836349 A EP21836349 A EP 21836349A EP 4256259 A1 EP4256259 A1 EP 4256259A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
air
heat exchanger
central part
purification unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP21836349.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benoit Davidian
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.)
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
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 pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP4256259A1 publication Critical patent/EP4256259A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—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
    • F25J3/04—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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/0489—Modularity and arrangement of parts of the air fractionation unit, in particular of the cold box, e.g. pre-fabrication, assembling and erection, dimensions, horizontal layout "plot"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J3/04—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
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04339—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—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
    • F25J3/04—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
    • F25J3/044—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 single pressure main column system only

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for separating air by cryogenic distillation.
  • EP629829 describes a modular air separation device having a framework comprising all the elements of the device apart from the column, the compressor and the purification containers. The frame is placed between the two sewage containers.
  • EP2657633 foresees a module to arrange the connections between the purification unit and the hot end of the heat exchanger.
  • This complex architecture requires subdividing an element of an air separation device, such as a purification unit, between several modules.
  • FR3017939 describes a separation device divided into modules, the modules being arranged in a framework serving as a support for the modules.
  • the present invention aims to arrange each element of the air separation apparatus in its entirety in a single module and to use a module to consolidate a collection of fluid transport means between one element and another. This reduces the time it takes to connect elements to each other on site, since the collection of means of transport arrives on site ready to be connected.
  • the module of the fluid transport means is placed below the module containing the purification unit or vice versa, this makes it possible to reduce the footprint of the device.
  • An additional object of the invention is to provide an apparatus for producing impure oxygen by cryogenic distillation.
  • JP-A-2020-69471 and AU2011101525 it is known from JP-A-2020-69471 and AU2011101525 to arrange a valve module below a purification unit comprising two beds of adsorbent to reduce the footprint on the ground.
  • the invention aims to make the transport and installation of an air separation device faster and easier.
  • the planned device is also particularly compact and robust.
  • Positioning the fourth module containing the purification unit in a raised position frees up space and brings the compressor or compressors closer to the cold part of the device. This reduces the total length of the pipes and thus the pressure drop.
  • an air separation apparatus by cryogenic distillation comprising a first module containing a main air compressor, optionally a second module containing an air booster, a third module, a fourth module containing a purification unit, a fifth module containing a heat exchanger and a column system comprising at least one distillation column contained or not in the fifth module, the heat exchanger of the fifth module being connected to a column of the column system via at least two connections for supplying the air to be separated there and to one/the column of the column system and for at least one separated fluid in the column system to be able to heat up there,
  • the third module being placed on the ground and acting as a support for the fourth module, characterized in that the third module has a central part corresponding to between two thirds and one fifth of its length, the first and/or the second and/or the fifth module being connected to this central part and preferably located opposite this central part.
  • placed on the ground means that the module placed on the ground can be placed on a flat concrete slab placed on the ground and/or raised by metal or concrete studs anchored to the ground and/or on concrete blocks placed directly on the ground or on a concrete slab itself placed on the ground.
  • the module concerned can be the first, second or fifth module.
  • the module concerned is the third module.
  • the first and/or second module is (are) preferably less than 2 m above the ground.
  • the base of the third module is preferably less than 2 m above the ground.
  • the fifth module is by nature higher than the others but its base can be placed on the ground.
  • its base is preferably less than 2 m above the ground.
  • the third module can be a parallelepiped-shaped piping module to be integrated into a cryogenic distillation air separation apparatus for connecting an air compressor, a purification unit and a heat exchanger comprising a first air connection compressed in a first wall on the main compressor side capable of being coupled to a fluid line coming from the main compressor, two auxiliary connections in a second wall on the purification unit side perpendicular to the first wall, including a first auxiliary connection capable of be coupled to a fluid pipe intended for the purification unit and a second auxiliary connector capable of being coupled to a pipe for purified fluid in the purification unit and at least one additional connector in a third wall on the exchanger side perpendicular to the second wall and opposite the first wall, the additional fitting being able to be coupled to the heat exchanger, the first connector being connected to the first auxiliary connector by means arranged in the module and the second auxiliary connector being connected to an additional connector by means arranged in the module, the first, second and third walls each having a side which is a length of the module characterized
  • the apparatus can comprise a single distillation column as well as a purification unit which can purify the air at low pressure (quasi-atmospheric) or at a pressure at least equal to 4 bars abs.
  • the apparatus may include a nitrogen cycle or an air cycle to provide the energy necessary for the distillation.
  • the enclosures used are preferably containers, preferably standardized.
  • the apparatus comprises a plurality of modules: a first module contains a main air compressor to compress all air for distillation, an optional second module contains an air booster, a third module contains means for connecting other modules between them, a fourth module contains an air purification unit to purify the air intended for the distillation of water and carbon dioxide and secondary impurities from the air and a fifth module contains a heat exchanger heat and possibly a distillation column.
  • a sixth optional module contains a refrigeration unit to cool the compressed air upstream of the purification unit, directly or via a chilled water circuit.
  • the first module and/or the second module and/or the fifth module are arranged on the ground.
  • the third module can be a simple frame that is not covered with sheet metal.
  • the apparatus comprises six modules preferably arranged on the ground S, with the exception of the fourth module 4.
  • the first module 1 contains a main air compressor to compress all the air intended for the distillation.
  • the second module 2 is optional and contains an air booster.
  • the fourth module 4 contains an air purification unit to purify the air intended for the distillation of water and carbon dioxide and secondary impurities from the air, in particular two containers of adsorbents at the ends of the module separated by pipes and control valves.
  • the third module 3 contains at least means for connecting other modules together.
  • the fifth module contains a heat exchanger, at least the cold end of which is designed to operate at a temperature below -50° C., or even at a cryogenic temperature, and a distillation column.
  • the sixth module 6 which is optional contains a refrigeration unit to cool the compressed air upstream of the purification unit, directly or via a chilled water circuit.
  • the third module 3 and the fourth module 4 are arranged one on top of the other with the fourth module above the third module, so that the third module supports the fourth module by being arranged on the ground S.
  • the third and fourth modules preferably have the same length and the same width, so that the two modules 3.4 form a block having the same length as each module 3.4 and the same width as each module 3.4.
  • the heights of the 3.4 modules are not necessarily identical.
  • Each of the third and fourth modules comprises an enclosure in the form of a right rectangular prism, or even a right square prism. At least one of the third and fourth modules can be a normalized container. Otherwise, the framework of the third and/or fourth module can have the dimensions of a standardized container and have standardized gripping systems in the angles, for example standardized corners, for example according to the ISO668 standard. Otherwise, the framework of the third and/or fourth module may have dimensions, allowing it to fit into a standardized container.
  • the ratio between the length of the module and its width is greater than 3 and the ratio between the length of the module and its height is greater than 3.
  • the third and fourth 3.4 modules are arranged with their length horizontal and have the shape of a straight block
  • the fourth module 4 includes one or two enclosures containing a purification unit and preferably does not include a compressor.
  • the fourth module 4 is connected to the first module 1 through the third module, the means for transporting the air from the compressor of the first module to the purification unit passing through the third module 3 before arriving at the unit of purification.
  • the fourth module 4 is also connected to the heat exchanger of the fifth module 5, the means for transporting the purified air in the purification unit of the fourth module passing through the third module 3 before arriving at the exchanger heat from the fifth module.
  • the fifth module 5 comprises an enclosure in the form of a right rectangular prism, or even a right square prism.
  • the enclosure is a standardized container or with a size identical to standardized containers and having standardized gripping systems in the corners.
  • the fifth module comprises a cylindrical enclosure.
  • the fifth module 5 is arranged with its length vertical. It contains a distillation column preferably arranged above the heat exchanger.
  • the heat exchanger preferably has its hot end in the lower position.
  • the distillation column produces at least one fluid enriched in an air component which is heated in the exchanger and then is sent to the third module 3 to be sent to the atmosphere or to a customer from this third module 3.
  • the base of the fifth module is opposite the third module to facilitate this transfer.
  • the fifth module 5 can contain an air expansion turbine to provide cold temperatures for the process, but other means of keeping cold can be envisaged, for example bottle feeding. It can also include at least one heat exchanger to subcool the air intended for the column or a liquid from the distillation system.
  • the fifth module will be insulated to allow the operation of the elements it contains at subambient or even cryogenic temperatures, preferably using vacuum insulation.
  • the compressed air in the first module can be sent to a refrigeration unit in a sixth module 6, the air passing from the first to the sixth module through the third module 3.
  • chilled water can be sent from a refrigeration unit in a sixth module 6 to the third module 3 to cool the air in an exchanger
  • the air cooled by the refrigeration unit directly or indirectly is then sent to the fourth module by passing through the third module.
  • the device can include a booster in a second module 2.
  • the air compressed in the first module and purified in the fourth module can be sent to a booster in the second module 2, the purified air passing from the fourth to the second module through the third module 3.
  • the supercharged air in the second module is then sent to the fifth module 5 to be cooled by passing through the third module 3.
  • the third module 3 Since all fluids passing through the third module are at least room temperature, there is no need to insulate the third module 3 by filling the module with loose fill insulation. On the other hand, it is desirable to isolate certain elements of the third module 3 by covering them with insulation. For example, the air cooled by the refrigeration unit of module 6 must circulate in a pipe covered with a layer of insulation to limit heating. Similarly, the heater of the third module is insulated to protect personnel and to limit heat loss.
  • the third module 3 does not contain a distillation column and preferably does not contain any compressor. It may contain:
  • the third module does not contain any element operating at cryogenic temperatures, or even at temperatures below 0°C.
  • the walls of the third and/or fourth modules 3.4 can be covered with sheet metal or otherwise can be virtual walls.
  • connections between the third and fourth modules 3.4 pass through the roof or the top or the bottom or the bottom of the third module (here the roof or the top since the third module is below the fourth module). Thus these connections are made inside the common block formed by the two modules.
  • connections to the first module and to the fifth module will be made in the side walls of the third module.
  • the fourth module 4 is a frame, which can be closed by sheet metal, containing at least one, or even at least two purification containers, for example a bottle.
  • a container is arranged at one end of the fourth module and another at the other end of the fourth module. Between the two containers are the pipes connecting the containers to each other, to the air inlet and the purified air outlet, and to the regeneration gas.
  • the fourth module 4 does not contain a distillation column and preferably does not contain any compressor
  • the third and fourth modules each include a top or roof, a bottom or bottom and four side walls
  • the connection to the third goes through the roof or top of the third module and the bottom or bottom of the fourth module. If the frame does not have sheets that cover it, the walls, the roof and the bottom are materialized by the sides of the frame.
  • the at least two connections to the fifth module pass through a side wall.
  • the at least two connections from the third module to the fifth module 5 pass through a side wall opposite that through which the connection to the second module 2 passes.
  • the first module 1 is arranged next to the third and fourth stacked modules 3.4.
  • a second module 2 can also be arranged on the same side of the stacked modules 3.4 as the first module 1.
  • the fifth module 5 is preferably located on the other side of the third and fourth stacked modules 3.4 than the first and possibly second modules 1.2.
  • the sixth module 6, if present, is preferably on the same side as the fifth module 5.
  • the apparatus may include at least one distillation column apart from the fifth module 5 and the fifth module 5 may not contain a distillation column.
  • the main axis of the first, second or sixth module 1.2 and 6 is perpendicular to the common main axis of the third and fourth modules 3.4.
  • At least one of the first, second, third, fourth or fifth modules 1,2,3,5 comprises a framework, optionally at least partially closed.
  • the third and fourth modules can be placed or fixed on the third module to form an element to be transported, this element having the dimensions of a standardized container or being able to fit into a standardized container.
  • Each of the modules can be mounted on a platform (in English "skid") to facilitate its transport.
  • the height of a module does not exceed 3m, or even 2m for this reason.
  • the third module 3 is a piping module for a cryogenic distillation air separation device for connecting an air compressor 1.2, a purification unit 4 and a heat exchanger 5.
  • Compressor 1 purification unit 4 and heat exchanger 5 are interconnected and the exchanger is connected to a column system for air separation.
  • first compressed air connection in a first wall on the main compressor side capable of being coupled to a fluid line coming from the main compressor
  • two auxiliary connections in a second wall on the purification unit side including a first auxiliary connection capable to be coupled to a fluid pipe intended for the purification unit and a second auxiliary connection capable of being coupled to a pipe for purified fluid in the purification unit and at least one additional connection in a third wall heat exchanger side capable of being coupled to the heat exchanger 5.
  • the first connector is connected to the first auxiliary connector by means arranged in the module and the second auxiliary connector is connected to an additional connector by means arranged in the module.
  • the module 3 comprises at least two fittings on the heat exchanger side, one of which is capable of being coupled to a pipe for purified fluid intended for the heat exchanger and at least one capable of being coupled to a pipe of heated fluid in the heat exchanger.
  • the first wall is opposite the third wall and the second wall is perpendicular to the first and third walls.
  • the second wall can form a roof of module 3 or an end of module 3.
  • the module includes at least 2n connections on the heat exchanger side.
  • the purification unit comprises n adsorbent containers and at least 2n auxiliary connections in a second wall on the purification unit side, including at least n first auxiliary connections capable of being coupled to a fluid pipe intended for purification unit and at least n second auxiliary connectors capable of being coupled to a pipe of purified fluid in the purification unit.
  • the first, second and third walls each have two edges formed by the length of module 3.
  • first, second, third, fifth and sixth modules are placed on the ground.
  • at least one of these modules it is possible for at least one of these modules to be placed on an intermediate means placed on the ground for reasons of stability and to facilitate civil engineering.
  • the first and possibly the second module cannot be at a level above the highest of the third and fourth modules because one objective of the invention is to reduce the length of the connections and/or to reduce the grip on the ground of the entire device.
  • the invention aims to reduce the distance between the first module and the block formed by the third and fourth module and/or the distance between the fifth module and the block formed by the third and fourth module.
  • the fourth module is placed on the ground and serves as a support for the third module, but alternatively the third module is placed on the ground and serves as a support for the fourth module.
  • the choice of positioning the fourth module on the ground or on the third module itself placed on the ground depends on the size of the first (or fifth) module. For example, if the first module is relatively low, it will be connected to the fourth module placed on the ground and if the first module is relatively high, it will be connected to the fourth module placed on the third module, itself placed on the ground.
  • connection pipes are located in the central part W of the third module 3.
  • At one end of the third module is at least one element X which can be
  • At the other end of the third module is at least one element Y
  • the X element(s) at one end will not be the same as the Y element(s) at the other end.
  • the proposed modules allow to have a large number of elements linked to the purification module, reducing the footprint on the ground. Access for users is facilitated because the elements that must be easily accessible are at ground level.
  • the ratio between the length of the module and its width is greater than 3 and/or the ratio between the length of the module and its height is greater than 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant un premier module (1) contenant un compresseur d'air principal, un deuxième module (3), un troisième module (4) contenant une unité d'épuration, un quatrième module (5) contenant un échangeur de chaleur ainsi qu'un système de colonnes comprenant au moins une colonne de distillation contenue ou pas dans le cinquième module, le deuxième module contenant une connexion pour relier le compresseur du premier module avec l'unité d'épuration du troisième module afin d'envoyer de l'air comprimé du compresseur vers l'unité d'épuration et contenant également une connexion pour relier l'unité d'épuration avec l'échangeur de chaleur du quatrième module afin d'envoyer de l'air épuré dans l'unité d'épuration vers l'échangeur de chaleur.

Description

    Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
  • La présente invention est relative à un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique.
  • Il est connu de disposer les différents éléments d’un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique en modules pour en faciliter la transportation et l’installation.
  • EP629829 décrit un appareil de séparation d’air modulaire ayant une ossature comprenant tous les éléments de l’appareil à part la colonne, le compresseur et les contenants d’épuration. L’ossature est placée entre les deux contenants d’épuration.
  • EP2657633 prévoit un module pour disposer les connexions entre l’unité d’épuration et le bout chaud de l’échangeur de chaleur.
  • Il est connu de FR3059087 de disposer des éléments d’un appareil de séparation d’air dans des enceintes allongées disposées horizontalement, les enceintes étant empilées les unes sur les autres. Pour permettre de communiquer des fluides d’un empilement d’enceinte à un autre, il est prévu une enceinte chapeautant deux empilements.
  • Cette architecture complexe nécessite de subdiviser un élément d’un appareil de séparation d’air, tel qu’une unité d’épuration, entre plusieurs modules.
  • FR3017939 décrit un appareil de séparation divisé en modules, les modules étant disposés dans une ossature servant de support pour les modules.
  • La présente invention vise plutôt à disposer chaque élément de l’appareil de séparation d’air dans sa totalité dans un seul module et d’utiliser un module pour regrouper une collection de moyens de transport de fluide entre un élément et un autre. Ceci réduit le temps de connexion des éléments entre eux sur site, puisque la collection de moyens de transport arrive sur site prête à être connectée.
  • De plus, puisque le module des moyens de transport de fluide est disposé en dessous du module content l’unité d’épuration ou vice versa, ceci permet de réduire l’empreinte au sol de l’appareil.
  • Cette architecture nécessite une ossature extrêmement coûteuse et la présence de machines générant des vibrations risque de rendre son usage dangereux. Pour cette raison, l’usage d’une ossature n’est pas envisagé pour la présente invention.
  • Un but additionnel de l’invention est de prévoir un appareil pour produire de l’oxygène impur par distillation cryogénique.
  • Il est connu de JP-A-2020-69471 et de AU2011101525 de disposer un module de vannes en dessous d’une unité d’épuration comprenant deux lits d’adsorbant pour réduire l’empreinte au sol.
  • L’invention vise à rendre le transport et la mise en place d’un appareil de séparation d’air plus rapide et plus facile. L’appareil prévu est également particulièrement compact et robuste.
  • Le fait de positionner le quatrième module contenant l’unité d’épuration dans une position surélevée permet de libérer de la place et de rapprocher le compresseur ou les compresseurs à la partie froide de l’appareil. Ceci réduit la longueur totale des conduites et ainsi la perte de charge.
  • Selon un objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant un premier module contenant un compresseur d’air principal, éventuellement un deuxième module contenant un surpresseur d’air, un troisième module, un quatrième module contenant une unité d’épuration, un cinquième module contenant un échangeur de chaleur ainsi qu’un système de colonnes comprenant au moins une colonne de distillation contenue ou pas dans le cinquième module, , l’échangeur de chaleur du cinquième module étant relié à une colonne du système de colonnes par au moins deux connexions pour y envoyer de l’air à séparer et à une/la colonne du système de colonnes et pour qu’au moins un fluide séparé dans le système de colonnes puisse s’y réchauffer,
  • le troisième module étant disposé au sol et servant de support du quatrième module caractérisé en ce que le troisième module a une partie centrale correspondante à entre deux tiers et un cinquième de sa longueur, le premier et/ou le deuxième et/ou le cinquième module étant relié à cette partie centrale et de préférence se trouvant en face de cette partie centrale.
  • Selon d’autres aspects de l’invention :
    • le troisième module contient un élément qui est un échangeur de chaleur par exemple pour refroidir l’air provenant du premier module destiné au quatrième module.
    • le troisième module contient un élément qui est une armoire électrique.
    • le troisième module contient un élément qui est une armoire d’instrumentation / contrôle commande.
    • le troisième module contient un élément qui est un appareil d’analyse.
    • le troisième module contient un élément qui est un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module.
    • le troisième module contient un élément qui est un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air.
    • le troisième module contient un élément qui est un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement et éventuellement à une pompe d’eau de refroidissement.
    • le troisième module a une partie centrale comprenant entre un cinquième et les deux tiers de sa longueur.
    • au moins un des éléments des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale.
    • au moins un des éléments des revendications décrits ci-dessus est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale
    • au moins un premier des éléments des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale à une première extrémité du troisième module et au moins un deuxième des éléments des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale à une deuxième extrémité du troisième module.
    • le quatrième module a une partie centrale comprenant entre un cinquième et les deux tiers de sa longueur, deux contenants d’adsorbants étant disposés de part et d’autre de la partie centrale.
    • le troisième et/le quatrième module a les dimensions d’un conteneur normalisé.
    • -pour le troisième et/ou quatrième module, le rapport entre la longueur du module et sa largeur est supérieur à 3.
    • pour le troisième et/ou quatrième module, le rapport entre la longueur du module et sa hauteur est supérieur à 3.
  • Le terme « disposé au sol » veut dire que le module disposé au sol peut être disposé sur une dalle plate en béton posée sur le sol et/ou surélevé par des plots métalliques ou en béton ancrés au sol et/ou sur des massifs de béton posés directement sur le sol ou sur une dalle en béton elle-même posée sur le sol. Le module concerné peut être le premier, deuxième ou cinquième module. Le module concerné est le troisième module.
  • Le premier et/ou deuxième module se trouve(nt) de préférence à moins de 2 m au-dessus du sol.
  • La base du troisième module se trouve de préférence à moins de 2 m au-dessus du sol.
  • Le cinquième module est par nature plus haute que les autres mais sa base peut être disposée au sol. De préférence sa base se trouve de préférence à moins de 2 m au-dessus du sol.
  • Selon d’autres aspects facultatifs, combinable entre eux :
    • le premier et/ou le deuxième module est disposé en face du troisième module qui se trouve disposé au sol.
    • la base du cinquième module est disposé en face du troisième module qui se trouve disposé au sol.
    • les troisième et quatrième modules forment un bloc dont la longueur est celle du troisième et/ou du quatrième module.
    • les troisième et quatrième modules ont la forme d’un pavé droit
    • les troisième et quatrième modules ont la même longueur et de préférence la même largeur.
    • le troisième module et/ou le quatrième module est/sont disposés avec leur axe principal à l’horizontal.
    • le cinquième module est disposé avec son axe principal à la verticale.
    • le cinquième module comprend une seule colonne de distillation ou système de colonne de distillation disposée au-dessus de l’échangeur de chaleur.
    • le troisième module est relié à l’échangeur de chaleur du cinquième module pour recevoir au moins un fluide réchauffé dans l’échangeur de chaleur.
    • le quatrième module a une partie centrale correspondante à entre deux tiers et un cinquième de sa longueur
    • le troisième module a une partie centrale correspondante à entre deux tiers et un cinquième de sa longueur, le premier et/ou le deuxième et/ou le cinquième module étant relié à cette partie centrale et de préférence se trouvant en face de cette partie centrale.
    • le troisième module est relié au quatrième module pour transmettre des fluides à travers leurs parties centrales respectives et/ou à travers le dessus du troisième module et le dessous du quatrième module et/ou à travers le dessous du troisième module et le dessus du quatrième module.
    • le quatrième module contient au moins deux contenants d’épuration pour épurer l’air, se trouvant chacune de part et d’autre d’une ligne droite divisant la longueur du quatrième module en deux parties.
    • le premier module ainsi qu’éventuellement le deuxième module et le cinquième module se trouvent de part et l’autre du bloc formé par les troisième et quatrième modules.
    • l’axe principal du premier, deuxième ou sixième module est perpendiculaire à l’axe principal commun des troisième et quatrième modules.
    • au moins un des premier, deuxième, troisième, quatrième ou cinquième modules comprend une ossature, éventuellement au moins partiellement fermée.
    • le troisième et quatrième modules comprennent chacun une ossature au moins partiellement fermée.
    • le quatrième module comprend une ossature, éventuellement au moins partiellement fermée, contenant tous les contenants d’adsorbant de l’appareil.
    • l’appareil comprend au moins deux contenants d’adsorbant, un contenant disposé à une extrémité du quatrième module et l’autre à l’autre extrémité du quatrième module.
    • les deux contenants disposés dans le quatrième module se trouvent en dehors de la partie centrale de celui-ci
    • au moins la plupart des vannes de l’unité d’épuration sont disposées dans la partie centrale du quatrième module
    • au moins la plupart des vannes de l’unité d’épuration sont disposées entre les deux contenants du quatrième module
    • la partie centrale du quatrième module se trouve au-dessus de la partie centrale du troisième module
    • le troisième module sert de support pour le quatrième module.
    • pour le troisième et/ou quatrième module, le rapport entre la longueur du module et sa largeur est supérieur à 3.
    • pour le troisième et/ou quatrième module, le rapport entre la longueur du module et sa hauteur est supérieur à 3.
    • le quatrième module comprend un dessus, un dessous et quatre parois latérales, les connexions vers le troisième module passant par le dessus ou le dessous.
    • le troisième module comprend un dessus, un dessous et quatre parois latérales, la connexion vers le premier module passant par une paroi latérale.
    • le troisième module comprend un dessus, un dessous et quatre parois latérales, les au moins deux connexions vers le cinquième module passant par une paroi latérale.
    • les au moins deux connexions du troisième module vers le cinquième module passent par une paroi latérale en face de celle par laquelle passe la connexion vers le deuxième module.
    • le premier et/ou le deuxième et/ou le cinquième module sont disposés sur le sol.
  • Le troisième module peut être un module de tuyauterie de forme parallélépipédique à intégrer dans un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique pour relier un compresseur d’air, une unité d’épuration et un échangeur de chaleur comprenant un premier raccord d’air comprimé dans une première paroi côté compresseur principal capable d’être accouplé à une conduite de fluide provenant du compresseur principal, , deux raccords auxiliaires dans une deuxième paroi côté unité d’épuration perpendiculaire à la première paroi, dont un premier raccord auxiliaire capable d’être accouplé à une conduite de fluide destiné à l’unité d’épuration et un deuxième raccord auxiliaire capable d’être accouplé à une conduite de fluide épuré dans l’unité d’épuration et au moins un raccord additionnel dans une troisième paroi côté échangeur de chaleur perpendiculaire à la deuxième paroi et en face de la première paroi , le raccord additionnel étant capable d’être accouplé à l’échangeur de chaleur, le premier raccord étant relié au premier raccord auxiliaire par des moyens disposés dans le module et le deuxième raccord auxiliaire étant relié à un raccord additionnel par des moyens disposés dans le module, les première, deuxième et troisième parois ayant chacun un côté qui est une longueur du module caractérisé en ce qu’il contient :
    1. des organes de contrôle et/ou de commande et/ou d’instrumentation et/ou d’analyses et/ou
    2. un échangeur de chaleur.
  • Selon d’autres aspects facultatifs :
    • le troisième module comprend au moins deux raccords côté échangeur de chaleur dont un capable d’être accouplé à une conduite de fluide épuré destiné à l’échangeur de chaleur et au moins un capable d’être accouplé à une conduite de fluide réchauffé dans l’échangeur de chaleur.
    • l’échangeur comprend n corps d’échange et le troisième module comprend au moins 2n raccords côté échangeur de chaleur.
    • l’unité d’épuration comprend n contenants d’adsorbant et au moins 2n raccords auxiliaires, les raccords auxiliaires passant dans une paroi de côté unité d’épuration, dont au moins n premiers raccords auxiliaires capables d’être accouplés à une conduite de fluide destiné à être épuré dans l’unité d’épuration et au moins n deuxièmes raccords auxiliaires capables d’être accouplés à une conduite de fluide épuré dans l’unité d’épuration.
    • la première paroi est en face de la troisième paroi et la deuxième paroi est perpendiculaire aux première et troisième parois.
    • la première, deuxième et troisième parois ont chacune deux bords formés par la longueur du troisième module.
  • L’appareil peut comprendre une seule colonne de distillation ainsi qu’une unité d’épuration qui peut épurer l’air à basse pression (quasi-atmosphérique) ou à une pression au moins égale à 4 bars abs. L’appareil comprend éventuellement un cycle d’azote ou un cycle d’air permettant d’apporter l’énergie nécessaire pour la distillation.
  • Pour faciliter le transport, les enceintes utilisées sont de préférence des conteneurs, de préférence normalisés.
  • L’appareil comprend une pluralité de modules : un premier module contient un compresseur principal d’air pour comprimer tout l’air destiné à la distillation, un deuxième module facultatif contient un surpresseur d’air, un troisième module contient des moyens permettant de relier d’autres modules entre eux, un quatrième module contient une unité d’épuration d’air pour épurer l’air destiné à la distillation en eau et en dioxyde de carbone et impuretés secondaires de l’air et un cinquième module contient un échangeur de chaleur et éventuellement une colonne de distillation.
  • Un sixième module facultatif contient un groupe frigorifique pour refroidir l’air comprimé en amont de l’unité d’épuration, de façon directe ou via un circuit d’eau réfrigérée.
  • De préférence le premier module et/ou le deuxième module et/ou le cinquième module sont disposés sur le sol.
  • Le troisième module peut être une simple ossature qui n’est pas revêtue de tôlerie.
  • Il peut contenir :
    • une tuyauterie de mise à l’air d’un gaz résiduaire provenant de la colonne et/ou
    • substantiellement toutes les conduites de liaison entre les premier et/ou quatrième et/ou cinquième modules et/ou
    • tout ou partie des organes de contrôle et/ou de commande et/ou d’instrumentation et/ou d’analyses de l’appareil et/ou
    • un réchauffeur de gaz de régénération de l’unité d’épuration du quatrième module et/ou
    • un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air et/ou
    • un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement.
  • De préférence il ne contient :
    • aucun compresseur et/ou
    • aucun contenant d’adsorbant et/ou
    • aucune colonne de distillation et/ou
    • aucun échangeur de chaleur devant fonctionner à une température cryogénique relié à un compresseur d’air ou à un surpresseur d’air.
  • L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures et qui représentent des appareils selon l’invention.
  • illustre un appareil selon l’invention, vue de côté.
  • illustre le même appareil vu de dessus.
  • illustre deux modules de l’appareil en coupe selon leur axe principal.
  • Comme on voit à la , l’appareil comprend six modules de préférence disposés sur le sol S, à l’exception du quatrième module 4. Le premier module 1 contient un compresseur principal d’air pour comprimer tout l’air destiné à la distillation. Le deuxième module 2 est facultatif et contient un surpresseur d’air. Le quatrième module 4 contient une unité d’épuration d’air pour épurer l’air destiné à la distillation en eau et en dioxyde de carbone et impuretés secondaires de l’air, en particulier deux contenants d’adsorbants aux extrémités du module séparés par des tuyauteries et des vannes de régulation. Le troisième module 3 contient au moins des moyens permettant de relier d’autres modules entre eux. Le cinquième module contient un échangeur de chaleur dont au moins le bout froid est conçu pour opérer à une température inférieure à -50°C, voire à une température cryogénique et une colonne de distillation. Le sixième module 6 qui est facultatif contient un groupe frigorifique pour refroidir l’air comprimé en amont de l’unité d’épuration, de façon directe ou via un circuit d’eau réfrigérée.
  • Le troisième module 3 et le quatrième module 4 sont disposés l’un sur l’autre avec le quatrième module au-dessus du troisième module, de sorte que le troisième module soutient le quatrième module en étant disposé au sol S.
  • Les troisième et quatrième modules ont de préférence la même longueur et la même largeur, de sorte que les deux modules 3,4 forment un bloc ayant la même longueur que chaque module 3,4 et la même largeur que chaque module 3,4. Les hauteurs des modules 3,4 ne sont pas forcément identiques.
  • Chacun des troisième et quatrième modules comprend une enceinte en forme d’un prisme rectangle droit, voire un prisme carré droit. Au moins un des troisième et quatrième modules peut être un conteneur normalisé. Sinon l’ossature du troisième et/ou du quatrième module peut avoir les dimensions d’un conteneur normalisé et disposer de systèmes de préhension normalisés dans les angles, par exemple des coins normalisés, par exemple selon la norme ISO668. Sinon l’ossature du troisième et/ou du quatrième module peut avoir des dimensions, le permettant de rentrer dans un conteneur normalisé.
  • De préférence pour le troisième et/ou quatrième module, le rapport entre la longueur du module et sa largeur est supérieur à 3 et le rapport entre la longueur du module et sa hauteur est supérieur à 3.
  • Les troisième et quatrième modules 3,4 sont disposés avec leur longueur à l’horizontal et ont la forme d’un pavé droit
  • Le quatrième module 4 comprend une ou deux enceintes contenant une unité d’épuration et de préférence ne comprend pas de compresseur.
  • Le quatrième module 4 est relié au premier module 1 à travers le troisième module, les moyens pour transporter l’air du compresseur du premier module vers l’unité d’épuration traversant le troisième module 3 avant d’arriver à l’unité d’épuration.
  • Le quatrième module 4 est également relié à l’échangeur de chaleur du cinquième module 5, les moyens pour transporter l’air épuré dans l’unité d’épuration du quatrième module passant par le troisième module 3 avant d’arriver à l’échangeur de chaleur du cinquième module.
  • Le cinquième module 5 comprend une enceinte en forme d’un prisme rectangle droit, voire un prisme carré droit. De préférence l’enceinte est un conteneur normalisé ou avec une taille identique à des containers normalisés et disposant des systèmes de préhension normalisés dans les angles. Alternativement, le cinquième module comprend une enceinte de forme cylindrique.
  • Le cinquième module 5 est disposé avec sa longueur à la verticale. Il contient une colonne de distillation disposée préférentiellement au-dessus de l’échangeur de chaleur. L’échangeur de chaleur a préférentiellement son bout chaud en position inférieure. La colonne de distillation produit au moins un fluide enrichi en un composant de l’air qui se réchauffe dans l’échangeur et ensuite est envoyé au troisième module 3 pour être envoyé à l’atmosphère ou à un client depuis ce troisième module 3.
  • La base du cinquième module est en face du troisième module pour faciliter ce transfert.
  • Le cinquième module 5 peut contenir une turbine de détente d’air pour fournir des frigories du procédé mais d’autres moyens de tenue en froid sont envisageables, par exemple le biberonnage. Il peut également comprendre au moins un échangeur de chaleur pour sous refroidir l’air destiné à la colonne ou un liquide issu du système de distillation. Le cinquième module sera isolé pour permettre le fonctionnement des éléments qu’il contient à des températures subambiantes, voire cryogéniques de préférence à l’aide d’une isolation sous vide.
  • Optionnellement l’air comprimé dans le premier module peut être envoyé à un groupe frigorifique dans un sixième module 6, l’air passant du premier au sixième module à travers le troisième module 3.
  • Pour cette raison, il est conseillé de disposer le premier module 1 en face du sixième module 6 pour rendre l’appareil plus compact.
  • Alternativement, de l’eau réfrigérée peut être envoyée depuis un groupe frigorifique dans un sixième module 6 vers le troisième module 3 pour refroidir l’air dans un échangeur
  • L’air refroidi par le groupe frigorifique de façon direct ou indirecte est ensuite envoyé au quatrième module en passant à travers le troisième module.
  • Optionnellement l’appareil peut comprendre un surpresseur dans un deuxième module 2.
  • L’air comprimé dans le premier module et épuré dans le quatrième module peut être envoyé à un surpresseur dans le deuxième module 2, l’air épuré passant du quatrième au deuxième module à travers le troisième module 3.
  • L’air surpressé dans le deuxième module est ensuite envoyé au cinquième module 5 pour être refroidi en passant à travers le troisième module 3.
  • Il sera aisément compris qu’il peut y avoir plusieurs deuxièmes modules contenant des surpresseurs ou le deuxième module peut contenir plusieurs surpresseurs.
  • Puisque tous les fluides passant dans le troisième module sont au moins à la température ambiante, il n’est pas nécessaire d’isoler le troisième module 3 en remplissant le module d’isolant en vrac. Par contre il est souhaitable d’isoler certains éléments du troisième module 3 en les revêtant d’isolant. Par exemple l’air refroidi par le groupe frigorifique du module 6 doit circuler dans une conduite revêtue d’une couche d’isolant pour limiter le réchauffement. De même le réchauffeur du troisième module est isolé pour protéger le personnel et pour limiter les pertes thermiques.
  • Le troisième module 3 ne contient pas de colonne de distillation et de préférence ne contient aucun compresseur. Il peut contenir :
    • Un échangeur de chaleur par exemple pour refroidir l’air provenant du premier module destiné au quatrième module et/ou
    • Une armoire électrique et/ou
    • Une armoire d’instrumentation / contrôle commande et/ou
    • Un appareil d’analyse et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air et/ou
    • Un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement.
  • De préférence le troisième module ne contient aucun élément fonctionnant à des températures cryogéniques, voire à des températures inférieures à 0°C.
  • Pour la régénération de l’unité d’épuration, il sera nécessaire d’envoyer un gaz résiduaire produit par la distillation à l’unité d’épuration. Ce débit sera réchauffé, de préférence dans l’échangeur de chaleur du troisième module, et envoyé au quatrième module où il peut être réchauffé de nouveau par un échangeur de chaleur dédié présent dans le quatrième module.
  • Les parois du troisième et/ou du quatrième modules 3,4 peuvent être revêtues de tôles ou sinon peuvent être des parois virtuelles.
  • Les connexions entre le troisième et quatrième modules 3,4 passent à travers le toit ou le dessus ou le fond ou le dessous du troisième module (ici le toit ou le dessus puisque le troisième module est en dessous du quatrième module). Ainsi ces connexions sont faites à l’intérieur du bloc commun formé par les deux modules.
  • Les connexions vers le premier module et vers le cinquième module seront réalisées dans des parois latérales du troisième module.
  • Le quatrième module 4 est une ossature, qui peut être fermée par des tôleries, contenant au moins une, voire au moins deux contenants d’épuration, par exemple une bouteille. De préférence, un contenant est disposé à une extrémité du quatrième module et un autre à l’autre extrémité du quatrième module. Entre les deux contenants on trouve les conduites reliant les contenants l’un à l’autre, à l’arrivée d’air et au départ d’air épuré, et au gaz de régénération.
  • Le quatrième module 4 ne contient pas de colonne de distillation et de préférence ne contient aucun compresseur
  • Le troisième et quatrième modules comprennent chacun un dessus ou un toit, un dessous ou un fond et quatre parois latérales Pour le quatrième module, la connexion vers le troisième passe par le toit ou le dessus du troisième module et le fond ou le dessous du quatrième module. Si l’ossature n’a pas de tôles qui la couvrent, les parois, le toit et le fond sont matérialisés par les côtés de l’ossature.
  • Pour le troisième module comprenant un toit, un fond et quatre parois latérales, les au moins deux connexions vers le cinquième module passent par une paroi latérale.
  • Les au moins deux connexions du troisième module vers le cinquième module 5 passent par une paroi latérale en face de celle par laquelle passe la connexion vers le deuxième module 2.
  • Le premier module 1 est disposé à côté des troisième et quatrièmes modules empilés 3,4. Un deuxième module 2 peut également est disposé du même côté des modules empilés 3,4 que le premier module 1.
  • Le cinquième module 5 se trouve de préférence de l’autre côté des troisième et quatrième modules empilés 3,4 que les premier et éventuellement deuxième modules 1,2.
  • Le sixième module 6, si présent, se dispose de préférence du même côté que le cinquième module 5.
  • L’appareil peut comprendre au moins une colonne de distillation en dehors du cinquième module 5 et le cinquième module 5 peut ne pas contenir de colonne de distillation.
  • L’axe principal du premier, deuxième ou sixième module 1,2 et 6 est perpendiculaire à l’axe principal commun des troisième et quatrième modules 3,4.
  • Au moins un des premier, deuxième, troisième, quatrième ou cinquième modules 1,2,3,5 comprend une ossature, éventuellement au moins partiellement fermée.
  • Les troisième et quatrième modules peuvent être posés ou fixés sur le troisième module pour former un élément à transporter, cet élément ayant les dimensions d’un conteneur normalisé ou pouvant rentrer dans un conteneur normalisé.
  • Chacun des modules peut être monté sur une plateforme (en anglais « skid ») pour faciliter son transport. La hauteur d’un module ne dépasse pas 3m, voire 2m pour cette raison.
  • Le troisième module 3 est un module de tuyauterie pour appareil de séparation d’air par distillation cryogénique permettant de relier un compresseur d’air 1,2, une unité d’épuration 4 et un échangeur de chaleur 5.
  • Le compresseur 1, l’unité d’épuration 4 et l’échangeur de chaleur 5 sont reliés entre eux et l’échangeur est relié à un système de colonnes pour la séparation d’air.
  • Il comprend un premier raccord d’air comprimé dans une première paroi côté compresseur principal capable d’être accouplé à une conduite de fluide provenant du compresseur principal, deux raccords auxiliaires dans une deuxième paroi côté unité d’épuration, dont un premier raccord auxiliaire capable d’être accouplé à une conduite de fluide destiné à l’unité d’épuration et un deuxième raccord auxiliaire capable d’être accouplé à une conduite de fluide épuré dans l’unité d’épuration et au moins un raccord additionnel dans une troisième paroi côté échangeur de chaleur capable d’être accouplé à l’échangeur de chaleur 5. Le premier raccord est relié au premier raccord auxiliaire par des moyens disposés dans le module et le deuxième raccord auxiliaire est relié à un raccord additionnel par des moyens disposés dans le module. Ainsi le compresseur, l’échangeur de chaleur et l’épuration sont groupés autour du module 3. Un des trois éléments peut être disposé sur le troisième module 3 avec les deux autres posés au sol comme le troisième module.
  • Le module 3 comprend au moins deux raccords côté échangeur de chaleur dont un capable d’être accouplé à une conduite de fluide épuré destiné à l’échangeur de chaleur et au moins un capable d’être accouplé à une conduite de fluide réchauffé dans l’échangeur de chaleur.
  • De préférence la première paroi est en face de la troisième paroi et la deuxième paroi est perpendiculaire aux première et troisième parois. La deuxième paroi peut former un toit du module 3 ou une extrémité du module 3.
  • Si l’échangeur comprend n corps d’échange, le module comprend au moins 2n raccords côté échangeur de chaleur.
  • Si l’unité d’épuration comprend n contenants d’adsorbant et au moins 2n raccords auxiliaires dans une deuxième paroi côté unité d’épuration, dont au moins n premiers raccords auxiliaires capables d’être accouplés à une conduite de fluide destiné à l’unité d’épuration et au moins n deuxièmes raccords auxiliaires capables d’être accouplés à une conduite de fluide épuré dans l’unité d’épuration.
  • La première, deuxième et troisième parois ont chacune deux bords formés par la longueur du module 3.
  • Dans cet exemple les premier, deuxième, troisième, cinquième et sixième modules sont disposés au sol. Comme expliqué plus haut, il est possible que au moins un de ces modules soit disposé sur un moyen intermédiaire posé sur le sol pour des raisons de stabilité et pour faciliter le génie civil.
  • Or le premier et éventuellement le deuxième module ne peut pas se trouver à un niveau au-dessus du plus élevée des troisième et quatrième modules car un objectif de l’invention est de réduire la longueur des connexions et/ou de réduire la prise au sol de l’appareil en sa totalité.
  • L’invention vise à réduire la distance entre le premier module et le bloc formé par les troisième et quatrième module et/ou la distance entre le cinquième module et le bloc formé par les troisième et quatrième module.
  • Dans l’exemple le quatrième module est disposé au sol et sert de support du troisième module mais en variante le troisième module est disposé au sol et sert de support du quatrième module.
  • Comme chacun des premier et cinquième modules doit être relié au troisième module, le choix de positionner le quatrième module au sol ou sur le troisième module lui-même disposé au sol dépend de la dimension du premier (ou cinquième module). Par exemple si le premier module est relativement bas, il sera connecté au quatrième module posé au sol et si le premier module est relativement haut, il sera connecté au quatrième module posé sur le troisième module, lui-même disposé au sol.
    • illustre la disposition des éléments dans les troisième et quatrième modules. La quatrième module 4 posé sur le troisième module comprend deux contenants d’adsorbants C posés de part et d’autre d’une partie centrale T occupée par les tuyauteries et les vannes de régulation de l’appareil d’épuration. Au moins une partie, de préférence au moins la plupart, des vannes de l’unité d’épuration sont disposées dans la partie centrale du quatrième module. Au moins la plupart des vannes de l’unité d’épuration sont disposées entre les deux contenants du quatrième module. La partie centrale T du quatrième module 4 se trouve au-dessus de la partie centrale W du troisième module pour faciliter les connexions entre le compresseur et l’échangeur de chaleur de la boîte froide et réduire les pertes de charge.
  • Ces tuyauteries et ces vannes sont reliées aux contenants C et, à travers le fond du quatrième module et le toit du troisième, passent par le troisième module vers le premier et cinquième module, par exemple. Les tuyauteries de connexion se trouvent dans la partie centrale W du troisième module 3. A une extrémité du troisième module se trouve au moins un élément X pouvant être
    • Un échangeur de chaleur par exemple pour refroidir l’air provenant du premier module destiné au quatrième module et/ou
    • Une armoire électrique et/ou
    • Une armoire d’instrumentation / contrôle commande et/ou
    • Un appareil d’analyse et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air et/ou
    • Un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement.
  • A l’autre extrémité du troisième module se trouve au moins un élément Y
    • Un échangeur de chaleur par exemple pour refroidir l’air provenant du premier module destiné au quatrième module et/ou
    • Une armoire électrique et/ou
    • Une armoire d’instrumentation / contrôle commande et/ou
    • Un appareil d’analyse et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module et/ou
    • Un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air et/ou
    • Un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement et/ou
    • Une pompe d’eau de refroidissement du circuit d’eau de refroidissement.
  • Même s’il reste possible de dédoubler un élément particulier, le ou les éléments X à une extrémité ne seront pas les mêmes que le ou les éléments Y à l’autre extrémité.
  • On peut par exemple disposer un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement à une extrémité, peut-être avec au moins une pompe d’eau et à l’autre extrémité un élément autre qu’un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement, par exemple un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module.
  • De cette façon, les modules proposés permettent disposer un grand nombre d’éléments liés au module d’épuration en réduisant l’empreinte au sol. L’accès pour les utilisateurs est facilité car les éléments devant être facilement accessibles sont au niveau du sol.
  • Pour le troisième et/ou quatrième module 3,4, le rapport entre la longueur du module et sa largeur est supérieur à 3 et/ou le rapport entre la longueur du module et sa hauteur est supérieur à 3.

Claims (15)

  1. Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant un premier module (1) contenant un compresseur d’air principal, éventuellement un deuxième module (2) contenant un surpresseur d’air, un troisième module (3), un quatrième module (4) contenant une unité d’épuration, un cinquième module (5) contenant un échangeur de chaleur ainsi qu’un système de colonnes comprenant au moins une colonne de distillation contenue ou pas dans le cinquième module, , l’échangeur de chaleur du cinquième module étant relié à une colonne du système de colonnes par au moins deux connexions pour y envoyer de l’air à séparer et à une/la colonne du système de colonnes et pour qu’au moins un fluide séparé dans le système de colonnes puisse s’y réchauffer,
    le troisième module étant disposé au sol et servant de support du quatrième module caractérisé en ce que le troisième module (3) a une partie centrale (W) correspondante à entre deux tiers et un cinquième de sa longueur, le premier et/ou le deuxième et/ou le cinquième module (1,2,5) étant relié à cette partie centrale et de préférence se trouvant en face de cette partie centrale.
  2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est un échangeur de chaleur par exemple pour refroidir l’air provenant du premier module destiné au quatrième module.
  3. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est une armoire électrique.
  4. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est une armoire d’instrumentation / contrôle commande.
  5. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est un appareil d’analyse.
  6. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est un échangeur de chaleur pour réchauffer un gaz résiduaire provenant d’une colonne et/ou du cinquième module destiné à l’unité d’épuration du quatrième module.
  7. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est un échangeur de chaleur pour refroidir l’air en aval d’un étage de compression d’un compresseur d’air.
  8. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module (3) contient un élément (X,Y) qui est un échangeur de chaleur de refroidissement d’air relié à un circuit d’eau de refroidissement et éventuellement à une pompe d’eau de refroidissement.
  9. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième module a une partie centrale (W) comprenant entre un cinquième et les deux tiers de sa longueur.
  10. Appareil selon l’une des revendications 2 à 9 dans lequel au moins un des éléments (X,Y) des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale (W).
  11. Appareil selon la revendication 10 dans lequel au moins un premier des éléments (X) des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module (3) mais en dehors de la partie centrale (W) à une première extrémité du troisième module et au moins un deuxième (Y) des éléments des revendications 2 à 9 est disposé dans le troisième module mais en dehors de la partie centrale (W) à une deuxième extrémité du troisième module.
  12. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le quatrième module (4) a une partie centrale (T) comprenant entre un cinquième et les deux tiers de sa longueur, deux contenants d’adsorbants (C) étant disposés de part et d’autre de la partie centrale (T).
  13. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel le troisième et/le quatrième module (3,4) a les dimensions d’un conteneur normalisé.
  14. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel pour le troisième et/ou quatrième module (3,4), le rapport entre la longueur du module et sa largeur est supérieur à 3.
  15. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel pour le troisième et/ou quatrième module (3,4), le rapport entre la longueur du module et sa hauteur est supérieur à 3.
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