EP4281719A1 - Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents

Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Info

Publication number
EP4281719A1
EP4281719A1 EP22701955.1A EP22701955A EP4281719A1 EP 4281719 A1 EP4281719 A1 EP 4281719A1 EP 22701955 A EP22701955 A EP 22701955A EP 4281719 A1 EP4281719 A1 EP 4281719A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electricity
during
air
run
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22701955.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Tranier
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 EP4281719A1 publication Critical patent/EP4281719A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836—Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04109—Arrangements of compressors and /or their drivers
    • F25J3/04115—Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J3/04133—Electrical motor as the prime mechanical driver
    • 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
    • F25J3/04472—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
    • F25J3/04496—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
    • F25J3/04503—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems
    • F25J3/04509—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems within the cold part of the air fractionation, i.e. exchanging "cold" within the fractionation and/or main heat exchange line
    • F25J3/04515—Simultaneously changing air feed and products output
    • 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
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/0483—Rapid load change of the air fractionation unit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/22—Compressor driver arrangement, e.g. power supply by motor, gas or steam turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for separating air by cryogenic distillation.
  • Cryogenic distillation air separation units are supplied with large amounts of high voltage and/or medium voltage electricity for the motors of air compressors and possibly product compressors.
  • WO2012056245 describes a method of operating a power plant supplying an air separation device where the energy sent to the compressors of the air separation device is varied according to the demand for electricity on the network. It provides for the elimination of air separation in the event of a high demand for electricity on the network.
  • Load shedding refers to cutting off the power supply to devices connected to an electrical network in order to reduce the overall load on the network. Erasure can consist of completely cutting off the power to a device or reducing its consumption; in the latter case, we will speak of partial erasure to designate this situation.
  • Demand response consists, in the event of an electricity supply-demand imbalance, in temporarily reducing the physical consumption of a given site compared to its "normal" consumption. Fading is triggered by external stimulation, typically during peak daily or seasonal power consumption. It can simply smooth the demand for electricity or even avoid a break in the supply of electricity in extreme cases.
  • the present invention relates to an air separation process by cryogenic distillation capable of rapidly reducing its consumption of electricity from a network.
  • the object of the invention is not to reduce the maximum consumption of the separation apparatus. Nor is the objective necessarily to consume less energy when it is expensive (because this would be achieved without accumulators for a lower investment).
  • the invention aims above all to provide a service to the electricity network by being able to quickly erase itself (in a few seconds) when there is a lack of electricity production capacity.
  • the invention makes it possible to quickly reduce the power required by the separation device at key moments, thanks to the use of accumulators allowing the modulation of the power over periods ranging from 2 to 15 minutes.
  • the present invention relates to an air separation process by cryogenic distillation, the consumption of electricity from a network of which can be reduced by using an electrochemical energy storage system such as an electrochemical accumulator. This process makes it possible to erase the energy consumption of an air separation device more quickly.
  • the method preferably uses at least one cryogenic liquid storage, which may be an air storage, a liquid oxygen storage or a liquid nitrogen storage.
  • the electricity supplied to an air separation device can have three uses:
  • the invention proposes, in addition to the use of at least one accumulator, to use a storage of liquid oxygen and a storage of liquid air or possibly liquid nitrogen such as described in FR2924203 and FR3066809.
  • Figure 5 of FR3066809 shows the case where the liquid oxygen is stored in a storage upstream of the pump and the liquefied air is stored in a liquefied air storage.
  • the invention proposes, in addition to the use of at least one accumulator, to use a thermal storage consisting of an inexpensive medium with high thermal capacity by mass and/or volume by example quartz balls, iron ore pellets or encapsulated liquid and/or solid water. It is also possible to use a means that is more expensive but more effective since it has a liquid-solid phase change either with pure substances or with mixtures.
  • WO 2010/093400 lists a number of molecules which could be used as phase change materials.
  • the invention proposes, in addition to the use of at least one accumulator, to reduce or stop the air compression associated with the air cycle and/or to reduce or stop nitrogen compression associated with the nitrogen cycle.
  • WO2015/003809 describes a method according to the preamble of claim 1 but does not present a solution for minimizing the increase in electricity consumption supplied by the electrical network during a change of gear which increases consumption.
  • a process for separating air by cryogenic distillation in which during a first operation, a first flow of air is compressed in at least one compressor, it is cooled and it is separated in a system of columns, a first flow of a first distillation product is produced, the high or medium voltage electricity needs of the compressor(s) of the process are supplied from an electricity network, during a second run, the compressor is compressed a second air flow lower than the first air flow in the at least one compressor, the second flow is cooled and separated in the column system, a second flow of a first product is produced from the column system distillation, lower than the first flow rate of the first product, high or medium voltage electricity requirements of the compressor being lower than during the first run and during an intermediate run taking place after the first run and before the second run and the electricity consumption from the electricity network of the compressor or compressors is lower than that during the first run and greater than or equal to that during the second run, characterized in that during the intermediate run, at least part of the electricity requirements of the process operating during the
  • an air separation apparatus by cryogenic distillation comprising at least one compressor for compressing air, means for cooling and purifying the compressed air, a system of columns comprising at least one air distillation column for separating the air into oxygen and nitrogen, a motor for driving at least one of the at least one compressors, means for supplying the motor with high and/or medium voltage electricity coming from a network, at least one electrochemical accumulator, means for supplying the motor with high and/or medium voltage electricity coming from the at least one accumulator, means for interrupting the supply of electricity to the motor from the network and means for interrupting the supply of electricity to the motor from the at least one accumulator, the means for interrupting the supply of electricity being controlled from a control system, means for sending a prem first flow of air to be compressed in the at least one compressor during a first operation, means for sending a second flow of air lower than the first flow of air to be compressed in the at least one compressor during a second operation, means for connecting the at least one accumulator to the
  • the device in response to a request for deletion, preferably originating from a control unit, the device comprises means for connecting the at least accumulator to the motor, so that the motor is partially powered by the at least one accumulator and partially by the electrical network (partial erasure) or otherwise entirely by the at least one accumulator, at least during the intermediate operation.
  • the apparatus may comprise means for interrupting the sending of electricity from the at least accumulator to the motor after a given time and/or according to a signal from the control unit.
  • the apparatus comprises means connected to the column system for supplying a product of the distillation and at least one storage of cryogenic liquid connected to these means. This allows constant production to be maintained even when the column system receives less air.
  • This device represents variable parameters of an air separation apparatus by cryogenic distillation.
  • This device is part of a plurality of consumer units connected to an electrical production and consumption system supplying electricity to a plurality of consumers.
  • This electrical network R comprises a control unit adapted to transmit to the consumption units, including the air separation device, modulation instructions and in particular load shedding instructions.
  • deletion instructions can be made by any appropriate means, for example a physical medium (CPL, radio, ADSL) or via the Internet.
  • a) shows that during a first run, the electricity network R sends a first quantity of electricity H ASU to an air separation device by cryogenic distillation.
  • This electricity is mainly used to operate the motor(s) of the compressor(s) of the device, whether it is a main air compressor, an air booster, a product compressor.
  • the network sends less electricity to the air separation device (quantity B ASU ).
  • an electricity accumulator is switched on to supply the separation device, which is still operating at full speed, with the quantity of electricity which is lacking.
  • At least part of the electricity requirements of the process are supplied from at least one electrochemical accumulator A and the electricity consumption from the electricity network is lower than that during the first step and greater than or equal to that during the second step.
  • the air separation device is still powered by the same quantity of electricity as during the first operation.
  • Accumulator A operates during an intermediate operation, the time that the air separation process adapts to the reduction of electricity coming from the network. During this intermediate operation, the production of electricity from the at least one accumulator A decreases regularly to be zero at the end of the intermediate operation at time t 1 .
  • the production of electricity from the network R is at a low value B corresponding to that of the second step ( has)).
  • the consumption of the air separation process drops during the intermediate run to arrive at a low value B ASU and the compressed flow of the main air compressor drops at the same time, so that the motor consumes less electricity.
  • the air booster can have a constant flow rate for at least two of the steps: first step, second step and middle step.
  • the production of oxygen d) vaporized by the supercharged air does not vary in this case.
  • At least a portion of oxygen may be provided by a liquid oxygen storage fed by a column of the separation apparatus. So we see in d) that the production of total oxygen OG does not vary, the quantity of oxygen missing from the production of the columns being supplied by the storage of liquid oxygen.
  • a purified air booster is driven by a motor.
  • the quantity of electricity supplied by the network during the intermediate operation can drop immediately to an intermediate value between H ASU and B ASU or can reduce from T 0 regularly to reach the B ASU value only at t 1 .
  • the high and/or medium voltage electrical consumption of the process is reduced, preferably once the supply from the accumulator has started.
  • the process When the accumulator no longer produces electricity, the process operates at low speed, possibly producing less product. In this case, the electrical consumption of the process reduces before the production drops because of the time required to carry out the distillation.
  • the second step starts at time t1.
  • a second airflow lower than the first airflow is compressed in a compressor, the second flow is cooled and separated, a second flow of a first distillation product is produced, possibly lower than the first flow of the first product, the high or medium voltage electricity requirements being lower than during the first run.
  • the network again produces energy at the initial quantity H.
  • the accumulator begins to charge at t 2 or after t 2 to finish charging at t3.
  • the air separation device increases its energy consumption to arrive at the value H ASU at t 3 .
  • the at least one electrochemical accumulator does not supply medium and/or high voltage electricity to the process during the first and second steps or possibly during the first or second step.
  • the at least one electrochemical accumulator supplied no longer supplies medium and/or high voltage electricity to the process at the end of the intermediate run.
  • the electrochemical accumulator provides during the intermediate operation a quantity of electricity decreasing over time.
  • the difference between the electricity consumption of the air separation process in the first stage and that in the second stage is X MW, where X is a number greater than zero and the maximum amount of electricity supplied during the intermediate stage is at least 0.9X MW of electricity, preferably at least X MW of electricity.
  • the at least one electrochemical accumulator is powered by the same electricity network as the process compressor(s).
  • the electrochemical accumulator is charged with electricity when the price of electricity is below a threshold and/or when the electricity consumption is below a threshold and/or at night.
  • At least part of the electricity needs of the process are supplied from an electrochemical accumulator in the event of a reduction in the quantity of electricity available on the network.
  • the accumulator is not necessarily on the same site as the air separation unit.
  • the invention can also implement several accumulators and several air separation devices located on different sites but electrically connected to the same network.
  • the invention can also be implemented to improve the adequacy at any time between the consumption of one or more air separation units with the production of one or more installations for the production of intermittent renewable electricity such as the wind or solar.
  • the method uses a storage of liquefied air and/or a storage of a liquefied product.
  • Liquefied air and/or liquid product from the air separation unit can be stored during the first run.
  • the apparatus comprises means for sending a first flow of air to be compressed in the at least one compressor during a first operation, means for sending a second flow of air lower than the first flow of air to be compressed in the at least one compressor during a second run.
  • These means consist of a pipe and regulation means.
  • the apparatus also comprises means for connecting the at least one accumulator to the motor during the intermediate run taking place after the first run and before the second run in response to an erase request signal.
  • the device is connected, for example, to a control unit which sends a request for erasure signal to indicate that the air separation device should reduce its electricity consumption from the network.
  • means In response to an erasing request, preferably coming from a control unit, means allow electricity to be sent from the at least accumulator to the motor, so that the motor is partially powered by the at least an accumulator and partially by the electrical network (partial erasure) or otherwise entirely by the at least one accumulator, at least during the intermediate operation.
  • Means are also provided for interrupting the sending of electricity from the at least accumulator to the motor after a given time and/or according to another signal from the control unit.
  • the apparatus for separating air by cryogenic distillation comprises at least one compressor C for compressing air to a pressure of at least 5 bars, means ER for cooling and purifying the compressed air, a columns K comprising at least one air distillation column for separating the air into oxygen OG and nitrogen, a motor M for driving at least one of the at least one compressor, means for supplying the motor with high and/or medium electricity voltage coming from a network R, at least one electrochemical accumulator A, means for supplying the motor with high and/or medium voltage electricity coming from the at least one accumulator, means for interrupting the supply of electricity to the motor from the network and means for interrupting the supply of electricity to the motor from the at least one accumulator, the means for interrupting the supply of electricity being controlled from a control system S.
  • This control system can be the electrical network control unit.

Landscapes

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

Abstract

Dans un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique, en réponse à une demande d'effacement, on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé à partir d'au moins un accumulateur électrochimique (A) pour permettre de réduire rapidement la consommation électrique du procédé provenant du réseau (R) d'électricité.

Description

    PROCEDE ET APPAREIL DE SEPARATION D’AIR PAR DISTILLATION CRYOGENIQUE
  • La présente invention concerne un procédé et un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique.
  • Les appareils de séparation d’air par distillation cryogénique sont alimentés en grandes quantités d’électricité haute tension et/ou moyenne tension pour les moteurs des compresseurs d’air et éventuellement des compresseurs de produits.
  • WO2012056245 décrit un procédé d’opération d’une centrale électrique alimentant un appareil de séparation d’air où l’énergie envoyée aux compresseurs de l’appareil de séparation d’air est variée en fonction de la demande d’électricité sur le réseau. Il prévoit l’effacement de la séparation d’air en cas de grosse demande d’électricité sur le réseau.
  • L’effacement désigne la coupure de l’alimentation électrique d’appareils connectés à un réseau électrique afin de baisser la charge globale du réseau. L’effacement peut consister à couper totalement l’alimentation d’un appareil ou d’en réduire la consommation ; on parlera dans ce dernier cas, d’effacement partiel pour désigner cette situation.
  • Il est connu de fournir l’électricité pour un appareil de séparation d’air à partir d’une centrale électrique ou une centrale nucléaire,
  • Pour faire face aux demandes variables d’électricité, les agrégateurs peuvent demander à des clients de réduire leur consommation. L'effacement de consommation consiste, en cas de déséquilibre offre-demande d'électricité, à provisoirement réduire la consommation physique d'un site donné par rapport à sa consommation « normale ». L'effacement est déclenché par une stimulation extérieure, typiquement en période de pointe de consommation électrique journalière ou saisonnière. Il peut permettre simplement de lisser la demande d’électricité voire d’éviter une rupture de fourniture d’électricité en cas extrême.
  • La présente invention concerne un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique capable de réduire rapidement sa consommation d’électricité provenant d’un réseau.
  • Jusqu’alors l’usage d’accumulateurs pour fournir de l’électricité au moteur d’un compresseur principal d’un tel appareil est inédit.
  • L'objectif de l'invention n'est pas de réduire la consommation maximale de l'appareil de séparation. L’objectif n'est pas non plus nécessairement de moins consommer d'énergie quand elle est chère (car on y arriverait sans accumulateurs pour un investissement moindre).
  • L’invention vise surtout à fournir un service au réseau électrique en étant capable de s'effacer rapidement (en quelques secondes) quand on manque de capacités de production d’électricité.
  • Quand la consommation électrique devient supérieure à la production, il existe trois types de réserves qui permettent de faire faire : ce sont les réserves primaire, secondaire et tertiaire.
  • Dans les faits, pour la réserve secondaire (activée automatiquement par le gestionnaire de réseau électrique) et tertiaire (activée manuellement par l’opérateur de l’appareil de séparation d’air, suite à un appel téléphonique du gestionnaire de réseau) l'invention permet de réduire rapidement la puissance demandée par l’appareil de séparation à moment- clé, grâce à l’usage d’accumulateurs permettant la modulation de la puissance sur des durées allant de 2 à 15 minutes.
  • La rémunération de l'investissement se fait sur un service au réseau (en €/MW effacé rapidement) et non sur le coût de l'énergie électrique (unité : €/MWh).
  • Il est connu de stocker de l’énergie électrique dans un accumulateur électrochimique par conversion en énergie électrochimique comme une batterie mais stocker de l’énergie dans un accumulateur électrochimique coûte beaucoup plus cher qu’effacer la consommation électrique d’un appareil de séparation d’air. Par contre, le temps de réaction d’un accumulateur électrochimique est plus rapide (durant quelques secondes) que celui d’un appareil de séparation d’air.
  • La présente invention concerne un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique, dont la consommation d’électricité provenant d’un réseau peut être réduite en utilisant un système de stockage d’énergie électrochimique comme un accumulateur électrochimique. Ce procédé permet d’effacer plus rapidement la consommation énergétique d’un appareil de séparation d’air. Le procédé utilise de préférence au moins un stockage de liquide cryogénique, pouvant être un stockage d’air, un stockage d’oxygène liquide ou un stockage d’azote liquide.
  • Il serait facile d’étendre ce concept à la liquéfaction d’un fluide cryogénique (O2, N2, Ar, CH4, CO, H2, He, CO2…) ou à d’autres types de séparation par distillation.
  • L’électricité fournie à un appareil de séparation des gaz de l’air peut avoir trois usages :
    • La séparation oxygène/azote et éventuellement argon.
    • La compression des produits de manière interne par la vaporisation de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou de l’argon à haute pression vis-à-vis d’air haute pression qui se condense et/ou de manière externe avec un compresseur d’oxygène et/ou d’azote et/ou d’argon.
    • La liquéfaction des gaz de l’air comme d’oxygène et/ou d’azote et/ou d’argon avec un cycle air intégré ou un cycle azote externe.
  • Pour effacer l’énergie de séparation, l’invention propose, en plus de l’usage de l’au moins un accumulateur, d’utiliser un stockage d’oxygène liquide et un stockage d’air liquide ou éventuellement d’azote liquide tel que décrit dans FR2924203 et FR3066809. La figure 5 de FR3066809 montre le cas où l’oxygène liquide est stocké dans un stockage en amont de la pompe et l’air liquéfié est stocké dans un stockage d’air liquéfié.
  • Pour effacer l’énergie de compression interne, l'invention propose en plus de l’usage de l’au moins un accumulateur, d’utiliser un stockage thermique constitué d’un média peu onéreux à forte capacité thermique massique et/ou volumique par exemple des billes de quartz, des pastilles de minerai de fer ou de l’eau liquide et/ou solide encapsulée. On peut aussi utiliser un moyen plus cher mais plus efficace car à changement de phase liquide-solide soit avec des corps purs soit avec des mélanges. WO 2010/093400 liste un certain nombre de molécules qui pourraient être utilisées comme matériaux à changement de phase.
  • Pour effacer l’énergie de liquéfaction, l’invention propose en plus de l’usage de l’au moins un accumulateur, de réduire ou d’arrêter la compression d’air associée au cycle air et/ou de réduire ou d’arrêter la compression d’azote associée au cycle azote.
  • Ce procédé d’effacement d’une unité de séparation des gaz de l’air permet de réaliser des variations rapides de consommation énergétique :
    • A la baisse (par exemple à la demande du gestionnaire de réseau électrique pour équilibrer l’offre et la demande : réserve primaire, secondaire ou tertiaire), on diminue rapidement la puissance consommée par l’unité vue du réseau en utilisant par exemple des batteries pour fournir de l’énergie à l’unité, celle-ci réduisant sa consommation électrique plus lent que celui résultant de l’agrégation de la puissance électrique consommée par les batteries et l’unité.
    • A la hausse, on augmente rapidement la puissance consommée par l’unité vue du réseau en utilisant par exemple des batteries pour stocker de l’énergie, l’unité augmentant sa consommation électrique plus lentement que celle résultant de l’agrégation de la puissance électrique stockée par les batteries et l’unité.
  • On peut alors avoir un système de fonctionnement à deux niveaux de consommation avec des rampes rapides de changement de marche.
  • WO2015/003809 décrit un procédé selon le préambule de la revendication 1 mais ne présente pas de solution pour minimiser l’augmentation la consommation électrique fourni par le réseau électrique lors d’un changement de marche qui augmente la consommation.
  • Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique dans lequel pendant une première marche on comprime un premier débit d’air dans au moins un compresseur, on le refroidit et on le sépare dans un système de colonnes, on produit un premier débit d’un premier produit de distillation, on fournit des besoins en électricité haute ou moyenne tension du ou des compresseurs du procédé à partir d’un réseau d’électricité, pendant une deuxième marche, on comprime un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air dans l’au moins un compresseur, on refroidit le deuxième débit et on le sépare dans le système de colonnes, on produit du système de colonnes un deuxième débit d’un premier produit de distillation, inférieur au premier débit du premier produit, des besoins en électricité haute ou moyenne tension du compresseur étant moins élevés que pendant la première marche et pendant une marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche et la consommation électrique provenant du réseau d’électricité du ou des compresseurs est inférieure à celle pendant la première marche et supérieure ou égale à celle pendant la deuxième marche caractérisé en ce que pendant la marche intermédiaire, on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé opérant pendant la marche intermédiaire à partir d’au moins un accumulateur électrochimique.
  • Selon d’autres aspects facultatifs :
    • pendant la marche intermédiaire on réduit la consommation électrique haute et/ou moyenne tension du procédé, de préférence une fois que l’alimentation à partir de l’accumulateur a commencé.
    • l’au moins un accumulateur électrochimique ne fournit pas d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé pendant les premières et deuxième marches.
    • l’au moins un accumulateur électrochimique ne fournit plus d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé à la fin de la marche intermédiaire.
    • l’accumulateur électrochimique fournit au procédé pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité décroissante dans le temps.
    • le réseau électrique fournit au procédé pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité décroissante dans le temps.
    • le réseau électrique fournit au procédé pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité égale à celle fourni pendant la deuxième marche
    • la différence entre la consommation d’électricité du procédé de séparation d’’air en première marche et celle en deuxième marche est de X MW, X étant un nombre supérieur à zéro et la quantité d’électricité maximale fournie pendant la marche intermédiaire est au moins 0,9X MW d’électricité, de préférence au moins X MW d’électricité.
    • l’au moins un accumulateur électrochimique est alimenté par le même réseau d’électricité que le ou les compresseurs du procédé.
    • on charge l’accumulateur électrochimique en électricité quand le prix de l’électricité est en dessous d’un seuil et/ou quand la consommation d’électricité est en dessous d’un seuil et/ou la nuit.
    • on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé à partir d’un accumulateur électrochimique en cas de réduction de la quantité d’électricité disponible sur le réseau.
    • le procédé comprend une étape de surpression d’air épuré dans un surpresseur entraîné par un moteur, l’air surpressé servant à vaporiser un produit liquide de la distillation, dans lequel le débit surpressé est le même pendant au moins deux des trois marches.
    • le procédé comprend une étape où la surpression d’air est arrêtée. Le débit d'air total diminue (car réduction du surpresseur d’air qui représente entre 20 et 30% de l'air) mais le débit vers la colonne opérant à plus haute pression reste plutôt constant.
    • on stocke de l’air liquéfié et/ou un produit liquide de l’appareil de séparation d’air pendant la première marche.
    • on envoie de l’air liquéfié du stockage à l’appareil de séparation pendant la deuxième marche et/ou pendant la marche intermédiaire.
    • on vaporise un produit liquide du stockage pendant la deuxième marche et/ou pendant la marche intermédiaire pour fournir un produit gazeux.
    • on n’envoie pas de l’air liquéfié du stockage à l’appareil de séparation pendant la première marche et/ou pendant la marche intermédiaire.
    • on ne vaporise pas un produit liquide du stockage pendant la première marche pour fournir un produit gazeux.
    • on augmente la quantité d’air liquéfié envoyé du stockage à l’appareil de séparation pendant la marche intermédiaire.
    • on augmente la quantité d’un produit liquide du stockage vaporisé pendant la marche intermédiaire pour fournir un produit gazeux.
    • on comprime un premier débit d’air dans au moins un compresseur (C) jusqu’à une pression d’au moins 5 bars.
    • uniquement pendant une marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche, on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé opérant pendant la marche intermédiaire à partir d’au moins un accumulateur électrochimique.
    • on ne fournit aucune partie des besoins en électricité du procédé opérant pendant la première et/ou la deuxième marche à partir de l’au moins un accumulateur électrochimique.
    • on envoie de l’électricité au procédé depuis l’au moins un accumulateur si on reçoit une demande d’effacement d’une centrale de pilotage d’un système de production et de consommation électrique fournissant de l’électricité à une pluralité de consommateurs.
  • Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant au moins un compresseur pour comprimer de l’air, des moyens pour refroidir et épurer l’air comprimé, un système de colonnes comprenant au moins une colonne de distillation d’air pour séparer l’air en oxygène et en azote, un moteur pour entraîner au moins un des au moins un compresseurs, des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant d’un réseau, au moins un accumulateur électrochimique, des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant de l’au moins un accumulateur, des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis le réseau et des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis l’au moins un accumulateur, les moyens d’interrompre la fourniture d’électricité étant commandés à partir d’un système de commande, des moyens pour envoyer un premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une première marche, des moyens pour envoyer un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une deuxième marche, des moyens pour relier l’au moins un accumulateur au moteur pendant une marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche en réponse à un signal de demande d’effacement.
  • Ainsi en réponse à une demande d’effacement, provenant de préférence d’une centrale de pilotage, l’appareil comprend des moyens pour connecter l’au moins accumulateur au moteur, de sorte que le moteur est alimenté partiellement par l’au moins un accumulateur et partiellement par le réseau électrique (effacement partiel) ou sinon entièrement par l’au moins un accumulateur, au moins pendant la marche intermédiaire.
  • L’appareil peut comprendre des moyens pour interrompre l’envoi d’électricité de l’au moins accumulateur vers le moteur après un temps donné et/ou en fonction d’un signal de la centrale de pilotage.
  • De préférence, l’appareil comprend des moyens reliés au système de colonnes pour fournir un produit de la distillation et au moins un stockage de liquide cryogénique relié à ces moyens. Ceci permet de maintenir une production constante même quand le système de colonnes reçoit moins d’air.
  • L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures.
  • représente l’évolution de différentes caractéristiques du procédé avec le temps dans des graphiques :
    1. Représentant l’énergie envoyée du réseau électrique vers l’appareil de séparation d’air avec le temps.
    2. Représentant l’énergie envoyée vers l’appareil de séparation d’air d’au moins un accumulateur avec le temps.
    3. Représentation la consommation en énergie du ou des compresseurs d’un appareil de séparation d’air avec le temps.
    4. Représentant le débit d’oxygène gazeux produit avec le temps.
  • représente un appareil de séparation d’air selon l’invention.
  • représente des paramètres variables d’un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique. Cet appareil fait partie d’une pluralité d’unités de consommation reliées à un système de production et de consommation électrique fournissant de l’électricité à une pluralité de consommateurs. Ce réseau électrique R comprend une centrale de pilotage adaptée pour transmettre aux unités de consommation, dont l’appareil de séparation d’air, des consignes de modulation et en particulier des consignes d’effacement.
  • Ces consignes d’effacement peuvent passer par tout moyen approprié, par exemple un support physique (CPL, radio, ADSL) ou par Internet.
  • a) montre que pendant une première marche, le réseau d’électricité R envoie une première quantité d’électricité HASU à un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique. Cette électricité sert principalement à faire fonctionner le ou les moteurs du ou des compresseurs de l’appareil, que ce soit un compresseur principal d’air, un surpresseur d’air, un compresseur de produit. Pendant une marche intermédiaire, le réseau envoie moins d’électricité à l’appareil de séparation d’air (quantité BASU).
  • Au moment t0 où l’alimentation en électricité baisse b), un accumulateur d’électricité est mis en marche pour fournir à l’appareil de séparation fonctionnant toujours en plein régime la quantité d’électricité qui manque.
  • Pendant une marche intermédiaire entre la première et la deuxième marche, on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé à partir d’au moins un accumulateur électrochimique A et la consommation électrique provenant du réseau d’électricité est inférieure à celle pendant la première marche et supérieure ou égale à celle pendant la deuxième marche.
  • Ainsi juste après la réduction d’arrivée d’électricité depuis le réseau, l’appareil de séparation d’air est toujours alimenté par la même quantité d’électricité que pendant la première marche.
  • L’accumulateur A fonctionne pendant une marche intermédiaire, le temps que le procédé de séparation d’air s’adapte à la réduction d’électricité provenant du réseau. Pendant cette marche intermédiaire, la production d’électricité depuis l’au moins un accumulateur A baisse régulièrement pour être nulle en fin de marche intermédiaire au temps t1.
  • Pendant la marche intermédiaire, la production d’électricité depuis le réseau R est à une valeur basse B correspondant à celle de la deuxième marche ( a)).
  • c) montre que pendant la marche intermédiaire, la consommation du procédé de séparation d’air baisse mais ne commence à baisser qu’une fois l’alimentation à partir de l’accumulateur mise en place donc après t0.
  • La consommation du procédé de séparation d’air baisse pendant la marche intermédiaire pour arriver à une valeur basse BASU et le débit comprimé du compresseur d’air principal baisse en même temps, de sorte que le moteur consomme moins d’électricité. Si le procédé comprend une étape de surpression d’air d’alimentation, cet air servant à comprimer l’air pour vaporiser un produit liquide de la distillation par exemple l’oxygène, le surpresseur d’air peut avoir un débit constant pendant au moins deux des marches : première marche, deuxième marche et marche intermédiaire. Ainsi la production d’oxygène d) vaporisé par l’air surpressé ne varie pas dans ce cas. Au moins une partie d’oxygène peut être fournie par un stockage d’oxygène liquide alimenté par une colonne de l’appareil de séparation. Ainsi on voit dans d) que la production de l’oxygène total OG ne varie pas, la quantité d’oxygène manquant de la production des colonnes étant fournie par le stockage d’oxygène liquide.
  • Il est également possible de laisser varier la production d’oxygène, en la laissant baisser entre t1 et t2, ou entre t0 et t3, si le client peut supporter des réductions de débit.
  • De préférence un surpresseur de l’air épuré est entraîné par un moteur.
  • Il est également possible de baisser la quantité d’électricité fourni par le réseau pendant la marche intermédiaire, sans toutefois la réduire tout de suite à la valeur BASU. Par exemple, la quantité d’électricité fourni par le réseau à l’appareil peut baisser tout de suite à une valeur intermédiaire entre HASU et BASU ou peut réduire à partir de T0 régulièrement pour atteindre seulement à t1 la valeur BASU.
  • Pendant la marche intermédiaire on réduit la consommation électrique haute et/ou moyenne tension du procédé, de préférence une fois que l’alimentation à partir de l’accumulateur a commencé.
  • Quand l’accumulateur ne produit plus d’électricité, le procédé fonctionne à bas régime produisant éventuellement moins de produit. Dans ce cas, la consommation électrique du procédé réduit avant que la production baisse à cause du temps nécessaire pour effectuer la distillation.
  • La deuxième marche commence au temps t1. Pendant la deuxième marche, on comprime un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air dans un compresseur, on refroidit le deuxième débit et on le sépare, on produit un deuxième débit d’un premier produit de distillation, éventuellement inférieur au premier débit du premier produit, les besoins en électricité haute ou moyenne tension étant moins élevés que pendant la première marche.
  • Au temps t2 le réseau produit de nouveau de l’énergie à la quantité initiale H. L’accumulateur commence à se charger à t2 ou après t2 pour terminer de se charge à t3. Pendant ce chargement l’appareil de séparation d’air augmente sa consommation d’énergie pour arriver à la valeur HASU à t3.
  • Une fois l’accumulateur chargé à t3, la consommation de l’appareil de séparation est de nouveau à HASU. La production du réseau ne change pas pendant le chargement de l’accumulateur.
  • L’au moins un accumulateur électrochimique ne fournit pas d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé pendant les premières et deuxième marches ou éventuellement pendant la première ou la deuxième marche.
  • L’au moins un accumulateur électrochimique fournit ne fournit plus d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé à la fin de la marche intermédiaire.
  • L’accumulateur électrochimique fournit pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité décroissante dans le temps.
  • La différence entre la consommation d’électricité du procédé de séparation d’’air en première marche et celle en deuxième marche est de X MW, X étant un nombre supérieur à zéro et la quantité d’électricité maximale fournie pendant la marche intermédiaire est au moins 0,9X MW d’électricité, de préférence au moins X MW d’électricité.
  • L’au moins un accumulateur électrochimique est alimenté par le même réseau d’électricité que le ou les compresseurs du procédé.
  • De préférence on charge l’accumulateur électrochimique en électricité quand le prix de l’électricité est en dessous d’un seuil et/ou quand la consommation d’électricité est en dessous d’un seuil et/ou la nuit.
  • On fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé à partir d’un accumulateur électrochimique en cas de réduction de la quantité d’électricité disponible sur le réseau.
  • L’accumulateur n’est pas nécessairement sur le même site que l’appareil de séparation d’air. L’invention peut aussi mettre en œuvre plusieurs accumulateurs et plusieurs appareils de séparation d’air situés sur des sites différents mais reliés électriquement au même réseau.
  • L’invention peut aussi être mise en œuvre pour améliorer l’adéquation à tout instant entre la consommation d’une ou plusieurs unités de séparation d’air avec la production d’une ou plusieurs installations de production d’électricité renouvelable intermittente comme l’éolien ou le solaire.
  • Selon une variante, le procédé utilise un stockage d’air liquéfié et/ou un stockage d’un produit liquéfié. On peut stocker de l’air liquéfié et/ou un produit liquide de l’appareil de séparation d’air pendant la première marche.
  • Selon les besoins d’un procédé, on utilise au moins un des étapes de procédés suivants :
    • on envoie de l’air liquéfié du stockage à l’appareil de séparation pendant la deuxième marche et/ou pendant la marche intermédiaire.
    • on vaporise un produit liquide du stockage pendant la deuxième marche et/ou pendant la marche intermédiaire pour fournir un produit gazeux.
    • on n’envoie pas de l’air liquéfié du stockage à l’appareil de séparation pendant la première marche et/ou pendant la marche intermédiaire.
    • on ne vaporise pas un produit liquide du stockage pendant la première marche pour fournir un produit gazeux.
    • on augmente la quantité d’air liquéfié envoyé du stockage à l’appareil de séparation pendant la marche intermédiaire.
    • on augmente la quantité d’un produit liquide du stockage vaporisé pendant la marche intermédiaire pour fournir un produit gazeux.
    • on comprime un premier débit d’air dans au moins un compresseur (C).
    • on comprime un premier débit d’air dans au moins un compresseur (C) jusqu’à une pression d’au moins 5 bars.
  • L’appareil comprend des moyens pour envoyer un premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une première marche, des moyens pour envoyer un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une deuxième marche. Ces moyens sont constitués par une conduite et des moyens de régulation.
  • L’appareil comprend également des moyens pour relier l’au moins un accumulateur au moteur pendant la marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche en réponse à un signal de demande d’effacement.
  • L’appareil est relié, par exemple à une centrale de pilotage qui envoie un signal de demande d’effacement pour signaler que l’appareil de séparation d’air devrait baisser sa consommation électrique provenant du réseau.
  • En réponse à une demande d’effacement, provenant de préférence d’une centrale de pilotage, des moyens permettent l’envoi d’électricité depuis l’au moins accumulateur au moteur, de sorte que le moteur est alimenté partiellement par l’au moins un accumulateur et partiellement par le réseau électrique (effacement partiel) ou sinon entièrement par l’au moins un accumulateur, au moins pendant la marche intermédiaire.
  • Des moyens sont également prévus pour interrompre l’envoi d’électricité de l’au moins accumulateur vers le moteur après un temps donné et/ou en fonction d’un autre signal de la centrale de pilotage.
  • illustre un appareil de séparation d’air selon l’invention. L’appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprend au moins un compresseur C pour comprimer de l’air jusqu’à une pression d’au moins 5 bars, des moyens ER pour refroidir et épurer l’air comprimé, un système de colonnes K comprenant au moins une colonne de distillation d’air pour séparer l’air en oxygène OG et azote, un moteur M pour entraîner au moins un des au moins un compresseurs, des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant d’un réseau R, au moins un accumulateur électrochimique A, des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant de l’au moins un accumulateur, des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis le réseau et des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis l’au moins un accumulateur, les moyens d’interrompre la fourniture d’électricité étant commandés à partir d’un système S de commande. Ce système de commande peut être la centrale de pilotage du réseau électrique.

Claims (15)

  1. Procédé de séparation d’air par distillation cryogénique dans lequel pendant une première marche on comprime un premier débit d’air dans au moins un compresseur (C), on le refroidit et on le sépare dans un système de colonnes, on produit un premier débit (OG) d’un premier produit de distillation, on fournit des besoins en électricité haute ou moyenne tension du ou des compresseurs du procédé à partir d’un réseau (R) d’électricité, pendant une deuxième marche, on comprime un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air dans l’au moins un compresseur, on refroidit le deuxième débit et on le sépare dans le système de colonnes, on produit du système de colonnes un deuxième débit d’un premier produit de distillation, inférieur au premier débit du premier produit, des besoins en électricité haute ou moyenne tension du compresseur étant moins élevés que pendant la première marche et pendant une marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche et la consommation électrique provenant du réseau d’électricité du ou des compresseurs est inférieure à celle pendant la première marche et supérieure ou égale à celle pendant la deuxième marche caractérisé en ce que pendant la marche intermédiaire, on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé opérant pendant la marche intermédiaire à partir d’au moins un accumulateur électrochimique (A).
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel pendant la marche intermédiaire on réduit la consommation électrique haute et/ou moyenne tension du procédé, de préférence une fois que l’alimentation à partir de l’accumulateur (A) a commencé.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’au moins un accumulateur électrochimique (A) ne fournit pas d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé pendant la première et/ou la deuxième marches.
  4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 ou 3 dans lequel l’au moins un accumulateur électrochimique (A) ne fournit plus d’électricité moyenne et/ou haute tension au procédé à la fin de la marche intermédiaire.
  5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel l’accumulateur électrochimique (A) fournit pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité décroissante dans le temps.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes 1 dans lequel la différence entre la consommation d’électricité du procédé de séparation d’air en première marche et celle en deuxième marche est de X MW, X étant un nombre supérieur à zéro et la quantité d’électricité maximale fournie pendant la marche intermédiaire est au moins 0,9X MW d’électricité, de préférence au moins X MW d’électricité.
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentesdans lequel l’au moins un accumulateur électrochimique (A) est alimenté par le même réseau (R) d’électricité que le ou les compresseurs (C) du procédé.
  8. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on charge l’accumulateur électrochimique (A) en électricité quand le prix de l’électricité est en dessous d’un seuil et/ou quand la consommation d’électricité est en dessous d’un seuil et/ou la nuit.
  9. Procédé selon l’une revendications précédentes dans lequel on fournit au moins une partie des besoins en électricité du procédé à partir d’un accumulateur électrochimique (A) en cas de réduction de la quantité d’électricité disponible sur le réseau (R).
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes comprenant une étape de surpression d’air épuré dans un surpresseur entraîné par un moteur, l’air surpressé servant à vaporiser un produit liquide de la distillation, dans lequel le débit surpressé est le même pendant au moins deux des trois marches.
  11. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le réseau électrique fournit au procédé pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité décroissante dans le temps
  12. Procédé selon l’une des revendications précédentes 1 à 10 dans lequel le réseau électrique fournit au procédé pendant la marche intermédiaire une quantité d’électricité égale à celle fournie pendant la deuxième marche
  13. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’au moins un accumulateur électrochimique fournit
  14. Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant au moins un compresseur (C) pour comprimer de l’air, des moyens (ER) pour refroidir et épurer l’air comprimé, un système de colonnes (K) comprenant au moins une colonne de distillation d’air pour séparer l’air en oxygène et azote, un moteur (M) pour entraîner au moins un des au moins un compresseurs, des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant d’un réseau (R), au moins un accumulateur électrochimique (A), des moyens pour alimenter le moteur en électricité haute et/ou moyenne tension provenant de l’au moins un accumulateur, des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis le réseau et des moyens d’interrompre la fourniture d’électricité vers le moteur depuis l’au moins un accumulateur, les moyens d’interrompre la fourniture d’électricité étant commandés à partir d’un système (S) de commande, des moyens pour envoyer un premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une première marche, des moyens pour envoyer un deuxième débit d’air inférieur au premier débit d’air pour être comprimé dans l’au moins un compresseur pendant une deuxième marche, des moyens pour relier l’au moins un accumulateur au moteur pendant une marche intermédiaire ayant lieu après la première marche et avant la deuxième marche en réponse à un signal de demande d’effacement.
  15. Appareil selon la revendication 14 comprenant des moyens reliés au système de colonnes (K) pour fournir un produit de la distillation et au moins un stockage de liquide cryogénique relié à ces moyens.
EP22701955.1A 2021-01-25 2022-01-25 Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique Pending EP4281719A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2100666A FR3119226B1 (fr) 2021-01-25 2021-01-25 Procede et appareil de separation d’air par distillation cryogenique
PCT/EP2022/051578 WO2022157379A1 (fr) 2021-01-25 2022-01-25 Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4281719A1 true EP4281719A1 (fr) 2023-11-29

Family

ID=74759148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22701955.1A Pending EP4281719A1 (fr) 2021-01-25 2022-01-25 Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4281719A1 (fr)
CN (1) CN116783440A (fr)
AU (1) AU2022211608A1 (fr)
CL (1) CL2023002092A1 (fr)
FR (1) FR3119226B1 (fr)
WO (1) WO2022157379A1 (fr)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2924203B1 (fr) 2007-11-26 2010-04-02 Air Liquide Adaptation d'une centrale a oxycombustion a la disponibilite de l'energie et a la quantite de co2 a capturer
WO2010093400A1 (fr) 2009-02-11 2010-08-19 Exxonmobil Upstream Research Company Procédés et systèmes d'échange de chaleur régénératif
GB201018227D0 (en) 2010-10-28 2010-12-15 Doosan Power Systems Ltd Control system and method for power plant
AU2014289592B2 (en) * 2013-07-11 2018-07-19 Linde Aktiengesellschaft Method and device for oxygen production by low-temperature separation of air at variable energy consumption
US20150114037A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 Neil M. Prosser Air separation method and apparatus
US20160380460A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 Wind Inertia Technologies, S.L. Method and electrical energy storage unit for the of electrical power supply to a power grid node
EP3355435B1 (fr) * 2015-09-24 2019-12-11 Sharp Kabushiki Kaisha Système et procédé de commande de puissance, et dispositif de commande
US9948119B2 (en) * 2016-05-05 2018-04-17 Inventus Holdings, Llc Control of parallel battery utilization
FR3066809B1 (fr) 2017-05-24 2020-01-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil pour la separation de l'air par distillation cryogenique
US11196278B2 (en) * 2017-05-31 2021-12-07 General Electric Company Control system and method for an energy storage system
EP3550482A1 (fr) * 2018-04-05 2019-10-09 Linde Aktiengesellschaft Procédé de planification de la conception et/ou de la production concernant une installation industrielle
CN110595153A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 中国科学院沈阳自动化研究所 一种空分装置自动变负荷过程中空气进料量的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116783440A (zh) 2023-09-19
FR3119226B1 (fr) 2023-05-26
FR3119226A1 (fr) 2022-07-29
CL2023002092A1 (es) 2024-01-05
AU2022211608A1 (en) 2023-09-07
WO2022157379A1 (fr) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2686934B1 (fr) Système d'alimentation électrique hybride autonome d'un équipement électrique et unité et procédé de gestion du système
US9637016B2 (en) Fast charging system for electric vehicles
EP2686901A1 (fr) Déstockage d'hydrogène dans une unité génératrice électrochimique comprenant une pile à hydrogène
EP2774210B1 (fr) Procede de gestion du fonctionnement d'un systeme hybride
WO2022157379A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
EP2530780B1 (fr) Procédé de gestion du fonctionnement d'un système hybride
EP3465861B1 (fr) Procede d'alimentation electrique d'un equipement par une station autonome hybride
US9768479B2 (en) Hybrid metal air system and method
CA2771201C (fr) Procede d'operation d'au moins un appareil de separation d'air et d'une unite de consommation d'oxygene
Wilhelm et al. Evaluation of a micro fuel cell as applied to a mobile robot
EP2772983A1 (fr) Dispositif de stockage d'énergie et procédé de gestion associé
EP4376249A1 (fr) Appareil de production d'hydrogène, agencement d'alimentation en énergie électrique et procédé de fonctionnement d'un appareil de production d'hydrogène
FR2904476A1 (fr) Systeme de pile a combustible avec reformeur
EP1455405A2 (fr) Système de traction à pile à combustible pour véhicule
EP4012875A1 (fr) Système de gestion d'énergie pour la consommation ou la distribution d'énergie d'un habitat résidentiel
CN109861260B (zh) 一种混合能源系统中电能存储设备的充放电控制方法及装置
WO2004007055A1 (fr) Procede de conduite d’une installation de production et installation de production
CN116154815A (zh) 一种光伏-液化空气储能联合发电系统
WO2023104544A1 (fr) Délestage de charge partiel permettant d'obtenir une alimentation régénérative complète de charges électriques
FR2872632A1 (fr) Procede de montee en temperature d'une pile a combustible et generateur electrique mettant en oeuvre ce procede
FR3028108A1 (fr) Unite de production electrique autonome autoregulee fournissant un courant continu, et son utilisation dans une borne autonome d'alimentation electrique d'une antenne-relais.

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230825

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)