FR2497120A1 - METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING A MIXED GAS SUCH AS AIR - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE SEPARATION D'UN GAZ MELANGE PAR ADSORPTION CARACTERISE EN CE QUE POUR COMMENCER UNE OPERATION DE DESORPTION, LE GAZ MELANGE FOURNI PAR UNE TOUR D'ADSORPTION 19-21 QUI A TERMINE L'ADSORPTION AU COURS D'UNE PERIODE DE REDUCTION DE PRESSION PRIMAIRE DEROULEE DANS LA TOUR D'ADSORPTION EST ENVOYE A UNE AUTRE TOUR D'ADSORPTION DONT LA PRESSION A ETE ELEVEE A UNE PRESSION INTERMEDIAIRE SITUEE ENTRE LA PRESSION D'ADSORPTION ET LA PRESSION DE DESORPTION, APRES LA FIN DE L'OPERATION DE DESORPTION, PAR UN GAZ NON PRESENT DANS L'ADSORBAT ET CONSTITUANT LE RESULTAT DE L'ADSORPTION A BASSE PRESSION ETOU UN GAZ MELANGE FOURNI AU COURS DE LA PERIODE DE REDUCTION DE PRESSION PRIMAIRE, POUR REALISER UNE OPERATION D'ADSORPTION A BASSE PRESSION AU COURS DE LAQUELLE LE GAZ CONSTITUANT DE L'ADSORBAT ET CONTENU DANS LEDIT GAZ MELANGE EST ADSORBE.PROCESS FOR SEPARATING A MIXED GAS BY ADSORPTION CHARACTERIZED IN THAT TO BEGIN A DESORPTION OPERATION, THE MIXED GAS SUPPLIED BY AN ADSORPTION TOWER 19-21 WHICH COMPLETED ADSORPTION DURING A PRESSURE REDUCTION PERIOD PRIMARY UNLOADED IN THE ADSORPTION TOWER IS SENT TO ANOTHER ADSORPTION TOWER WHOSE PRESSURE HAS BEEN RAISED TO AN INTERMEDIATE PRESSURE SITUATED BETWEEN THE ADSORPTION PRESSURE AND THE DESORPTION PRESSURE, AFTER THE END OF THE DESORPTION OPERATION, BY A GAS NOT PRESENT IN THE ADSORBATE AND CONSTITUTING THE RESULT OF LOW PRESSURE ADSORPTION OR A MIXED GAS SUPPLIED DURING THE PRIMARY PRESSURE REDUCTION PERIOD, TO PERFORM A LOW PRESSURE ADSORPTION OPERATION DURING WHICH THE GAS CONSTITUTING OF ADSORBATE AND CONTAINED IN THE GAS MIXTURE IS ADSORBED.
Description
1. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à un1. The present invention relates to improvements made to a
procédé et à un appareil de séparation par adsorption d'un mélange de gaz, ci-après nommé gaz mélangé, process and an apparatus for the separation by adsorption of a gas mixture, hereinafter called mixed gas,
tel que de l'air.like air.
Il est bien connu que le rapport entre le gaz N2 et le gaz O2 entrant dans la composition de l'air est de 4:1, et que le rapport entre la pression partielle du gaz N2 et du It is well known that the ratio between the N2 gas and the O2 gas entering into the composition of the air is 4: 1, and that the ratio between the partial pressure of the N2 gas and the
gaz 02 est également d'environ 4:1. La quantité de gaz ad- gas 02 is also about 4: 1. The amount of gas ad-
sorbée par un adsorbant varie en proportion de ces pressions partielles des gaz. Par exemple, quand on fait adsorber par un adsorbant du gaz 02 contenu dans l'air sous une pression de l'air de 5.10 Fa, la pression partielle du gaz 2 est d'environ 105 Pa. Si l'on réduit la pression de l'air de 5.105 Pa à 105 Pa, la pression partielle du gaz O tombe sorbed by an adsorbent varies in proportion to these partial pressures of the gases. For example, when gas 02 contained in the air is adsorbed with an adsorbent under an air pressure of 5.10 Fa, the partial pressure of gas 2 is approximately 105 Pa. If the pressure is reduced the air from 5.105 Pa to 105 Pa, the partial pressure of the gas O falls
22
alors à 0,2.10 Pa et la plus grande partie du gaz O2 ad- then at 0.2.10 Pa and most of the O2 gas ad-
sorbée par l'adsorbant est désorbée. Mais dans un appareil de séparation par adsorption de dimensions pratiques, le gaz O2 adsorbé par l'adsorbant ne se désorbe pas quand on se contente de réduire la pression de l'air à 10F5Pa. La raison en est que lorsque la pression de l'air dans la tour d'adsorption est abaissée à 105 Pa le gaz O est désorbé de l'adsorbant, ce qui fait que la pression partielle du gaz 02 autour de l'adsorbant s'élève mais que cette pression partielle du gaz 02 autour de l'adsorbant ne baisse pas en raison du débit trop faible de l'air traversant la tour d'adsorption, le résultat étant que le gaz 2 se maintient autour de l'adsorbant, que la désorption du gaz 02 ne se absorbed by the adsorbent is desorbed. But in an adsorption separation device of practical dimensions, the O2 gas adsorbed by the adsorbent does not get desorbed when it is sufficient to reduce the air pressure to 10F5Pa. The reason is that when the air pressure in the adsorption tower is lowered to 105 Pa the gas O is desorbed from the adsorbent, so that the partial pressure of the gas O 2 around the adsorbent s' increases but that this partial pressure of the gas 02 around the adsorbent does not decrease due to the too low flow rate of the air passing through the adsorption tower, the result being that the gas 2 is maintained around the adsorbent, that the desorption of gas 02 is not
poursuit pas et que le gaz 2 est maintenu adsorbé par l'ad- not continue and that gas 2 is kept adsorbed by the ad-
sorbant. On décrira maintenant avec référence à la fig. 1 une forme connue d'un apparail de séparation par adsorption de l'air permettant de résoudre le problème qui vient d'être mentionné. De l'air brut est envoyé par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation principal a-à un compresseur d'air sorbent. We will now describe with reference to FIG. 1 is a known form of an air adsorption separation device which makes it possible to solve the problem which has just been mentioned. Raw air is sent through a main supply pipe a-to an air compressor
b pouvant être équipé d'un post-refroidisseur, d'un sépara- b can be fitted with a post-cooler, a separa-
teur à drain, etc., destinés à refroidir et déshumidifier l'air comprimé qui doit être normalement à une température élevée, et si nécessaire pourvu également d'un réfrigérateur 2, drainer, etc., intended to cool and dehumidify the compressed air which should normally be at a high temperature, and if necessary also provided with a refrigerator 2,
cu analogue. A l'aval du compresseur, le tuyau d'alimenta- cu analog. Downstream of the compressor, the supply hose
tion principal a est subdivisé en deux branches c 1, c2. Les tuyaux dl, e1 et a2, e2 de décharge du gaz retenu dans les cavités du matériau d'adsorption, et appelé ci-après gaz de cavité, sont montés en dérivation sur les tuyaux d'alim.en- main tion a is subdivided into two branches c 1, c2. The pipes dl, e1 and a2, e2 for discharging the gas retained in the cavities of the adsorption material, and hereinafter called cavity gas, are mounted in bypass on the supply pipes.
tation respectifs c1 et 2', et les valves f à f6 sont pré- respective c1 and 2 ', and the valves f to f6 are pre-
vues sur les tuyaux respectifs. susmentiornnes clt di, a! -2 d2 et e2. Une section de tuyau de décharge principal g communique avec les tuyaux de décharge d et d2, et elle views on the respective pipes. above clt di, a! -2 d2 and e2. A main discharge pipe section g communicates with the discharge pipes d and d2, and it
est reliee a une poope I vide h de-laanelle part une sec- is connected to a poop I empty h de-laanelle share a sec-
tion de tuyau de décharge principal io Une section de tuyau main discharge pipe io A section of pipe
de déchar9e pri.ncipal i comuniaue égale'ment avec les tu- of discharge pri.ncipal i comuniaue also with the tu-
yaux de décharge e et -2 Un -tuyau UR comun k est discharge lines e and -2 A UR pipe common k is
tyauxodccallectu comu....es...tyauxodccallectu comu .... es ...
=2- prévu pour les tuyaux respectifs ci, d et e, alors qu'un = 2- provided for the respective pipes ci, d and e, while a
tuyau collecteur commun 1 est pré,;lu pcr:- les 'uyaux respec- common manifold 1 is pre,; read pcr: - the pipes respec-
tifs co, d2 et 2. Les tuyaux collecteurs sont reliés = desm tours d'adsorption respect-ives mi et n remplies d9adsorbants désignés respectivement par m, et n. Les tuyaux collecteurs tifs co, d2 and 2. The collecting pipes are connected = desm adsorption towers mi and n filled with adsorbents designated respectively by m, and n. Collector pipes
o et ú du gaz N2 sur lesqcuels sont montées des alves res- o and ú of N2 gas on which are mounted alves
d0 pectiv-es et r et qui partent des tours d'adsorption T et n parviennent à une section de tuyau de sortie commune s débouchant dans un réservoir t auquel est relié un tuyau de sortie principal uo Les tours d'adsorption m et n sonti agencées de maniere a effectuer en alternance une opération d0 pectiv-es and r and which start from the adsorption towers T and n reach a common outlet pipe section leading into a tank t to which is connected a main outlet pipe uo The adsorption towers m and n arei arranged to perform an operation alternately
d'adsorption et une opération de désorption. Supposant main- adsorption and a desorption operation. Assuming hand-
tenant que la tour d'adsorption m ait cc7mmencé une opération d'adsorption, les vannes f1, g sont alors ouvertes et les vannes f2 f sont fermées. En conséquence, de l'air brut -2' enc, e 'ar ru comprimé provenant du compresseur d'air b est envoyé par le tuyau d'alimentation principal a, le tuyau d'alimentation cit holding that the adsorption tower m has started an adsorption operation, the valves f1, g are then open and the valves f2 f are closed. As a result, raw air -2 'enc, e' ar ru compressed from the air compressor b is sent through the main supply pipe a, the supply pipe cit
la valve f1 et le tuyau collecteur k jusqu'à la tour d'ad- the valve f1 and the manifold k to the ad tower
sorption m, et quand l'air brut traverse la tour d'adsorption m, le gaz 02 (qui est un gaz constituant de l'adsorbat) qui est contenu dans l'air brut est adsorbé par l'adsorbant m1, sorption m, and when the raw air passes through the adsorption tower m, the gas 02 (which is a gas constituting the adsorbate) which is contained in the raw air is adsorbed by the adsorbent m1,
alors que du gaz N2 (qui est un gaz non présent dans l'ad- while N2 gas (which is a gas not present in the ad-
sorbat) est condensé et envoyé par le tuyau de sortie o. la valve g et la section de sortie de tuyau s au réservoir t et il est ensuite recueilli à l'extérieur du système sous 3. forme d'un produit utilisable par l'intermédiaire du tuyau sorbat) is condensed and sent through the outlet pipe o. the valve g and the pipe outlet section s to the tank t and it is then collected outside the system in the form of a product usable via the pipe
de sortie principal u. Par ailleurs, quand la tour d'adsorp- main output u. Furthermore, when the adsorption tower
tion m commence une opération d'adsorption telle que décrite tion m begins an adsorption operation as described
ci-dessus, l'autre tour d'adsorption n commence une opéra- above, the other adsorption tower n begins an operation
tion de désorption, la valve f s'ouvrant alors que les -6 desorption, the valve f opening while the -6
valves f, f5 et r se ferment. En conséquence, l'air rési- valves f, f5 and r close. As a result, the air resi-
duel se trouvant autour de l'adsorbant ni est déchargé à l'extérieur du système par le tuyau collecteur 1, la valve duel lying around the adsorbent nor is discharged outside the system by the collecting pipe 1, the valve
f6, le tuyau de décharge e2 et la section de tuyau de dé- f6, the discharge pipe e2 and the discharge pipe section
charge j. Ensuite, la valve f6 est fermée et la valve f5 charge j. Then valve f6 is closed and valve f5
est ouverte. L'air résiduel se trouvant autour de l'adsor- is open. The residual air around the adsorber
bant n1 est de ce fait aspiré et déchargé à l'extérieur du système par le tuyau collecteur 1, la valve f5, le tuyau de décharge d2, la section de tuyau de décharge y, la pompe à vide h et la section de tuyau de décharge i, ce qui abaisse la pression dans la tour d'adsorption n jusqu'à la pression partielle du gaz 2 lors de l'adsorption, le gaz 2 qui est adsorbé par l'adsorbant n_ étant de ce fait désorbé, ceci bant n1 is therefore sucked in and discharged outside the system by the manifold 1, the valve f5, the discharge pipe d2, the discharge pipe section y, the vacuum pump h and the pipe section discharge i, which lowers the pressure in the adsorption tower n to the partial pressure of the gas 2 during adsorption, the gas 2 which is adsorbed by the adsorbent n_ being therefore desorbed, this
permettant de réactiver l'adsorbant n. to reactivate the adsorbent n.
Bien que l'appareil de séparation par adsorption dé- Although the adsorption separation apparatus
crit ci-dessus, destiné à de l'air, puisse résoudre le pro- crit above, intended for air, can solve the pro-
blème mentionné plus haut, il présente cependant un incon- problem mentioned above, however, it has a
vénient venant du fait que l'air pressurisé et contenant une comes from the fact that the pressurized air containing a
forte concentration de 2 est déchargé à l'extérieur du sys- high concentration of 2 is discharged outside the system
tème par les sections de tuyau de décharge principales j, i t by the main discharge pipe sections j, i
sans être utilisé.without being used.
On a proposé divers procédés pour utiliser effective- Various methods have been proposed for effective use of
ment ce gaz pressurisé, et un exemple de ces procédés est this pressurized gas, and an example of these processes is
illustré à la fig. 2. Dans l'appareil de séparation par ad- illustrated in fig. 2. In the separation apparatus by ad-
sorption représenté à la fig. 2, une partie du gaz N2 qui a été séparé et condensé pendant une opération d'adsorption est envoyé par l'intermédiaire d'une valve de régulation de sorption shown in fig. 2, part of the N2 gas which has been separated and condensed during an adsorption operation is sent via a regulating valve of
débit w dans une tour d'adsorption ayant terminé une opéra- flow w in an adsorption tower having completed an operation
tion de réduction de pression, et ainsi, en abaissant la pression partielle de l'air résiduel autour de l'adsorbant, le gaz 2 adsorbé par l'adsorbant est désorbé, et le gaz 02 désorbé est balayé et envoyé dans le tuyau de décharge i et par ailleurs, tout en ayant la possibilité de ne pas monter 4. une pompe à vide, une partie du gaz N2 qui a été séparé et reduction pressure, and thus, by lowering the partial pressure of the residual air around the adsorbent, the gas 2 adsorbed by the adsorbent is desorbed, and the desorbed gas 02 is swept and sent into the discharge pipe i and moreover, while having the possibility of not mounting 4. a vacuum pump, part of the N2 gas which has been separated and
condensé grâce à un travail important représentant une gran- condensed thanks to an important work representing a great
de dépense serait consommé dans la tour d'adsorption pendant une opération de désorption. En outre, du fait que le gaz déchargé par le tuyau de décharge % n'est pas utilisé, le problème se pose de l'augmentation du coût dans le cas o of expenditure would be consumed in the adsorption tower during a desorption operation. In addition, since the gas discharged through the discharge pipe% is not used, the problem arises of the increased cost in the case where
l'on extrait le gaz N2 sous forme d'un produit à utiliser. the N2 gas is extracted in the form of a product to be used.
La présente invention traite du problème susmentionné et concerne un procédé et un appareil de séparation d'un gaz mélangé par adsorption, du type dans lequel on effectue de façon répétée une opération d'adsorption en envoyant du gaz brut dans une tour d'adsorption remplie d'un adsorbant en vue de faire adsorber par l'adsorbant un gaz constituant The present invention addresses the aforementioned problem and relates to a method and an apparatus for separating a mixed gas by adsorption, of the type in which an adsorption operation is repeatedly carried out by sending raw gas into a filled adsorption tower of an adsorbent with a view to causing the adsorbent to adsorb a constituent gas
de l'adsorbat, et à extraire un gaz non présent dans l'ad- adsorbate, and extracting a gas not present in the adsorb
sorbat à partir de ladite tour d'adsorption, et une opéra- sorbate from said adsorption tower, and an operation
tion de désorption par réduction de la pression dans la tour desorption by reducing the pressure in the tower
d'adsorption de manière que l'adsorbant désorbe le gaz cons- adsorption so that the adsorbent desorbs the gas
tituant de l'adsorbat qui a été adsorbé, et à récupérer le titrating adsorbate that has been adsorbed, and recovering the
gaz constituant de l'adsorbat, cette opération étant réali- gas constituting the adsorbate, this operation being carried out
sée de façon séquentielle dans plusieurs tours d'adsorption sequenced in several adsorption towers
travaillant en alternance.working alternately.
Selon l'invention, ce procédé et cet appareil présen- According to the invention, this method and this apparatus present
tent les caractéristiques qui sont indiquées dans les re- have the characteristics which are indicated in the
vendications annexées. Pour mieux comprendre la-présente invention et ses caractéristiques, on en décrira maintenant un certain nombre de modes de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels: annexed vendications. To better understand the present invention and its characteristics, a number of embodiments will now be described with reference to the appended drawings in which:
Fig. l et 2 sont des schémas de deux formes d'un appa- Fig. l and 2 are diagrams of two forms of an apparatus
reil classique de séparation par adsorption permettant de classic adsorption separation board allowing
mettre en oeuvre le procédé de séparation de l'air par ad- implement the air separation process by ad-
sorption, et Fig. 3 à 7 sont des schémas représentant divers modes sorption, and Fig. 3 to 7 are diagrams representing various modes
de réalisation d'appareils de séparation par adsorption se- for the production of separation adsorption apparatus
lon l'invention et destinés à séparer l'air par le procédé lon the invention and intended to separate the air by the process
d'adsorption.adsorption.
Si l'on se réfère à-la fig. 3 qui concerne un premier mode de réalisation d'un appareil séparation par adsorption If we refer to fig. 3 which relates to a first embodiment of an adsorption separation apparatus
destiné à mettre en oeuvre le procédé, la référence 1 dési- intended to implement the method, the reference 1 desi-
5.5.
gne un tuyau d'alimentation principal d'air brut, la réfé- a main raw air supply pipe, the part number
rence 2 un compresseur d'air destiné à comprimer et alimen- rence 2 an air compressor intended to compress and supply
ter l'air brut, ce compresseur d'air étant muni d'un dispo- ter raw air, this air compressor being provided with a
sitif de post-refroidissement, d'un séparateur à drain, etc., en vue de refroidir et déshumidifier l'air comprimé à haute post-cooling sitive, a drain separator, etc., to cool and dehumidify the compressed air at high
température, et si nécessaire, il peut également être équi- temperature, and if necessary, it can also be equi-
pé d'un réfrigérateur ou analogue. De plus, les références 3a, 3b, 3c désignent des tuyaux d'alimentation d'air brut montés en dérivation sur le tuyau d'alimentation principal 1 mentionné ci-dessus. Des tuyaux à gaz de cavité 4a, 4b et 4c sont en parallèle sur les tuyaux d'alimentation 3a, 3b et 3c. Des tuyaux de décharge de gaz, de cavité 5a, 5b et c sont également montés en parallèle sur les tuyaux de dé- pe of a refrigerator or the like. In addition, the references 3a, 3b, 3c denote raw air supply pipes mounted as a branch on the main supply pipe 1 mentioned above. Cavity gas pipes 4a, 4b and 4c are in parallel on the supply pipes 3a, 3b and 3c. Gas discharge pipes, cavity 5a, 5b and c are also mounted in parallel on the discharge pipes.
charge du gaz de cavité 4a, 4b et 4c et des tuyaux de dé- charge of cavity gas 4a, 4b and 4c and of the discharge pipes
charge de gaz de cavité 6a, 6b et 6c sont montés en paral- cavity gas charge 6a, 6b and 6c are mounted in parallel
lèle sur les tuyaux de décharge de gaz de cavité 5a, 5b et 5c. Un tuyau de décharge de gaz de cavité commun 7 lele on the cavity gas discharge pipes 5a, 5b and 5c. A common cavity gas discharge pipe 7
communique avec les tuyaux de décharge 4a, 4b et 4c sus- communicates with the discharge pipes 4a, 4b and 4c above
mentionnés alors qu'un tuyau de décharge principal de gaz de cavité 8 communique avec les tuyaux de décharge 5a, 5b et 5c susmentionnés. Sur le tuyau de décharge 8 est montée en série une valve régulatrice de débit 9, un réservoir d'équilibre 10 et une valve 11, dont la sortie est reliée mentioned while a main cavity gas discharge pipe 8 communicates with the above-mentioned discharge pipes 5a, 5b and 5c. On the discharge pipe 8 is mounted in series a flow regulating valve 9, a balance tank 10 and a valve 11, the outlet of which is connected
à un tuyau de décharge principal de gaz de cavité 12 com- to a main cavity gas discharge pipe 12 comprising
muniquant avec les tuyaux de décharge 6a, 6b et 6c sus- providing with the discharge pipes 6a, 6b and 6c above-
mentionnés. De plus, les références 13a et 13b désignent des valves montées dans une conduite qui est branchée en dérivation sur la valve 11 et dans laquelle est prévu un compresseur 14. Des valves 15a - 15ú sont montées dans les tuyaux respectifs 3a, 4a, 5a, 6a, 3b, 4b, 5b, 6b, 3c, 4c, c et 6c mentionnés ci-dessus. Un tuyau collecteur commun mentioned. In addition, the references 13a and 13b designate valves mounted in a pipe which is connected in bypass to the valve 11 and in which a compressor 14 is provided. Valves 15a - 15u are mounted in the respective pipes 3a, 4a, 5a, 6a, 3b, 4b, 5b, 6b, 3c, 4c, c and 6c mentioned above. A common manifold
16 est associé aux tuyaux respectifs 3a, 4a, 5a et 6a sus- 16 is associated with the respective pipes 3a, 4a, 5a and 6a above-
mentionnés, alors qu'un tuyau collecteur commun 17 est as- mentioned, while a common collecting pipe 17 is as-
socié aux tuyaux respectifs 3b, 4b, 5b et 6b susmentionnés et qu'un tuyau collecteur commun 18 est associé aux tuyaux associated with the respective pipes 3b, 4b, 5b and 6b mentioned above and that a common collecting pipe 18 is associated with the pipes
respectifs 3c, 4c, 5c et 6c susmentionnés. Le système com- respectively 3c, 4c, 5c and 6c above. The system
prend trois tours d'adsorption 19, 20 et 21, chacune étant takes three adsorption towers 19, 20 and 21, each being
remplie d'un adsorbant désigné respectivement par les ré- filled with an adsorbent designated respectively by the
6. férences 19a, 20a et 21a. Des tuyaux de sortie de gaz N2 référencés 25a, 25b et 25c sont montés en parall!le sur d'autres tuyaux de sortie respectifs de gaz N2 26a, 26b 6.ferences 19a, 20a and 21a. N2 gas outlet pipes referenced 25a, 25b and 25c are mounted in parallel on other respective N2 gas outlet pipes 26a, 26b
et 26c. Par ailleurs, des tuyaux de décharge de gaz de ca- and 26c. In addition, internal gas discharge pipes
vi-té respectifs 28a, 28b et 28c sont montés en parallàie sur les tuyaux de sortie 26a, 26b et 26c, ces tuyaux de dëcharge comunicvant avec le uyau de décharge principal de gaz de cait 12 décrit ci-dessus. De plus, un tuyau respective vi-t 28a, 28b and 28c are mounted in parallel on the outlet pipes 26a, 26b and 26c, these discharge pipes comunicvant with the main cait gas discharge pipe 12 described above. In addition, a pipe
collecteur 22 est associé aux tuyaux 25a, 26a et 28a ci- manifold 22 is associated with pipes 25a, 26a and 28a above
dessus alors qucun tuyau collecteur 23 est associé aux tu- above while a collecting pipe 23 is associated with the tubes
yaux 25b, 26b et 28b et un tuyau collecteur 24 aux tuyaux c, 26c et 28c. Des valves 29a - 29Q son-_ montées dans les tuyaux respectifs 25a, 26a, 28a, 25b, 26b, 28b, 25c, 26c et 28e indigués ci-dessus. Un tuyau de sorie comun 30 du gaz N2 coï -iunique avec les tuyaux de sortie 25a, 25b et 25c pipes 25b, 26b and 28b and a collecting pipe 24 to pipes c, 26c and 28c. Valves 29a - 29Q are mounted in the respective pipes 25a, 26a, 28a, 25b, 26b, 28b, 25c, 26c and 28e shown above. A common outlet pipe 30 of the N2 gas joint with the outlet pipes 25a, 25b and 25c
mentionnés ci-dessus et il est relié à un reservoir d qui- mentioned above and it is connected to a tank which
libre 31 auquel est relié un tuyau 32 de sortie principal free 31 to which is connected a main outlet pipe 32
de gaz N2. Un tuyau de sortie commun 33 fie gaz N2 cotmmuni- N2 gas. A common outlet pipe 33 fie gas N2 cotmmuni-
que avec les tuyaux. de sortie susmrentionniés 2ae, 26b et 26c, et il est égalemnt relié à unl réservoir dJ-quilibre 34 only with the pipes. above mentioned output 2ae, 26b and 26c, and it is also connected to a dJ-balance tank 34
auquel est connecté lun tuyau de sortie comamun 35 de gaz N2. to which is connected a comamun 35 N2 gas outlet pipe.
Le tuyau de décharge comnaun de gaz de cavité 7 est relié à The common cavity gas discharge pipe 7 is connected to
une pompe à vide 36 à laquelle est relié un tuyau de dé- a vacuum pump 36 to which a discharge pipe is connected
charge 37 commun de gaz de cavité, On notera que, pour des raisons de siuplicité, le dispositif de commande automatique nécessaire au fonctionnement des valves r--espectives n'est pas representé, De plus, on pourrait prévsoir quatre tours common charge 37 of cavity gas, It will be noted that, for reasons of flexibility, the automatic control device necessary for the operation of the respective valves is not shown, In addition, four towers could be provided
d'adsorption ou plus.or more adsorption.
Lorsque l'app;areil de séparation par adsorption décrit ci-dessus fonctionne, les trois tours d'adsorption 19, 20 et 2l effec..uent: I - une opération d'adsorption à haute pression, When the adsorption separation apparatus described above operates, the three adsorption towers 19, 20 and 2l are effective: I - a high pressure adsorption operation,
II des opérations de réduction de pression primaire et se- II primary and secondary pressure reduction operations
condaire et une opération de désorption, et III- une opération d'élévation de pression à basse pression, condaire and a desorption operation, and III- an operation of raising pressure to low pressure,
une onération d'adsorption à basse pression et une opé- a low pressure adsorption ventilation and an operation
ration d'élévation de pression pour atteindre une haute pression, 7. ces trois opérations étant répétées séquentiellement. Si pressure rise ration to reach a high pressure, 7. these three operations being repeated sequentially. Yes
on suppose maintenant que la tour d'adsorption 19 a com- it is now assumed that the adsorption tower 19 has
mencé l'opération I ci-dessus, seules les valves 15a, 29a sont ouvertes. En conséquence, de l'air brut comprimé par le compresseur d'air 2 est envoyé dans le tuyau d'alimen- tation principal 1, le tuyau d'alimentation 3a, la valve mmenté operation I above, only the valves 15a, 29a are open. As a result, raw air compressed by the air compressor 2 is sent to the main supply pipe 1, the supply pipe 3a, the valve
a et le tuyau collecteur 16 pour parvenir à la tour d'ad- a and the collecting pipe 16 to reach the ad tower
sorption 19, et quand il passe dans la tour d'adsorption 19, le gaz 2 (qui est un gaz constituant de l'adsorbat) sorption 19, and when it passes through the adsorption tower 19, the gas 2 (which is a gas constituting the adsorbate)
qui est contenu dans l'air brut est adsorbé par l'adsor- which is contained in the raw air is adsorbed by the adsorber-
bant 19a, alors que le gaz N2 (qui est un gaz qui n'est pas présent dans l'adsorbat) est condensé et envoyé par le tuyau collecteur 22, le tuyau de sortie 25a, la valve 29a et le tuyau de sortie commun 30 au réservoir d'équilibre 31, et il est en outre extrait vers l'extérieur du système par le bant 19a, while the gas N2 (which is a gas which is not present in the adsorbate) is condensed and sent by the collecting pipe 22, the outlet pipe 25a, the valve 29a and the common outlet pipe 30 to the equilibrium tank 31, and it is also extracted towards the outside of the system by the
tuyau de sortie commun 32 sous forme d'un produit utilisa- common outlet pipe 32 in the form of a product used
ble. Quand la tour d'adsorption 19 commence à effectuer l'opération I, la tour d'adsorption 21 commence à effectuer l'opération II, de sorte que les valves 15e, 292 et la valve 11 sont ouvertes et que les valves 15i, 15j, 15k, 29i, 29j et les valves 13a, 13b sont fermées, ce qui fait que l'opération de réduction de pression primaire commence dans corn. When the adsorption tower 19 begins to perform operation I, the adsorption tower 21 begins to perform operation II, so that the valves 15e, 292 and the valve 11 are open and that the valves 15i, 15j , 15k, 29i, 29j and the valves 13a, 13b are closed, so that the primary pressure reduction operation begins in
la tour d'adsorption 21 qui a terminé l'opération I. Pen- the adsorption tower 21 which completed operation I. Pen-
dant cette opération, le gaz de cavité à pression relati- during this operation, the relative pressure cavity gas
vement élevée se trouvant autour de l'adsorbant 21a est envoyé dans le tuyau collecteur 18, la valve 152 et le tuyau de décharge 6c pour parvenir au tuyau de décharge The high temperature around the adsorbent 21a is sent into the collecting pipe 18, the valve 152 and the discharge pipe 6c to reach the discharge pipe.
principal 12, et il passe également dans le tuyau collec- main 12, and it also passes through the collecting pipe
teur 24, le tuyau de décharge 28c et la valve 292 pour par- valve 24, the discharge pipe 28c and the valve 292 for
venir au tuyau de décharge 12, et il est également envoyé come to the discharge pipe 12, and it is also sent
du tuyau de décharge principal 12 au réservoir 10 par l'in- from the main discharge pipe 12 to the tank 10 through the
termédiaire de la valve 11. Quand les pressions internes régnant dans la tour d'adsorption 21 et le réservoir 10 sont parvenues presque au même niveau, la valve 11 se ferme et les valves 13a, 13b s'ouvrent pour démarrer l'opération de valve 11. When the internal pressures prevailing in the adsorption tower 21 and the tank 10 have reached almost the same level, the valve 11 closes and the valves 13a, 13b open to start the operation of
réduction de pression secondaire. Au cours de cette opéra- secondary pressure reduction. During this operation-
tion, la pression du gaz de cavité qui est envoyé de la tour d'adsorption 21 au tuyau de décharge principal 12, est 8. élevée par le compresseur 14 jusqu'au niveau de la pression interne du réservoir 10, et il est ensuite envoyé dans le réservoir 10. Quand la pression interne régnant dans la tour d'adsorption 21 est parvenue presque au même niveau que celui de la pression partielle du gaz 02 dans l'air brut qui est envoyé dans la tour d'adsorption 19, les valves 15e, 292, 11, 13a et 13b sont fermées et une série d'opérations de réduction de pression est alors terminée. Ensuite, la tour d'adsorption 21 commence l'opération de désorption par ouverture de la valve 15j. Naturellement, on pourrait tion, the pressure of the cavity gas which is sent from the adsorption tower 21 to the main discharge pipe 12, is 8. raised by the compressor 14 to the level of the internal pressure of the tank 10, and it is then sent in the tank 10. When the internal pressure prevailing in the adsorption tower 21 has reached almost the same level as that of the partial pressure of the gas 02 in the raw air which is sent to the adsorption tower 19, the valves 15th, 292, 11, 13a and 13b are closed and a series of pressure reduction operations is then completed. Then, the adsorption tower 21 begins the desorption operation by opening the valve 15j. Of course, we could
modifier la pression de commutation qui vient d'être men- change the switching pressure which has just been
tionnée en fonction de la concentration du gaz O2 fourni depending on the concentration of O2 gas supplied
lors de l'étape de désorption. Quand la valve 15j est ou- during the desorption step. When the valve 15j is open or
verte dans la tour de désorption 21, le gaz de cavité se green in desorption tower 21, the cavity gas is
trouvant dans la tour d'adsorption 21 est aspiré et dé- found in the adsorption tower 21 is sucked up and
chargé dans le tuyau collecteur 18, la vanne 15j, le tuyau de décharge 4c, le tuyau de décharge commun 7, la pompe à vide 36 et le tuyau 37, ce qui abaisse la pression partielle du gaz 2 du gaz de cavité autour de l'adsorbant 21a, avec pour résultat la désorption du gaz 2 qui est adsorbé par l'adsorbant 21a, le balayage du gaz désorbé vers le tuyau de décharge principal et sa récupération. Quand la pression interne régnant dans la tour d'adsorption 21 a été abaissée jusqu'à une pression prédéterminée, la valve 15j est fermée et l'opération de désorption est terminée. Quand la tour loaded in the collecting pipe 18, the valve 15j, the discharge pipe 4c, the common discharge pipe 7, the vacuum pump 36 and the pipe 37, which lowers the partial pressure of the gas 2 of the cavity gas around the adsorbent 21a, resulting in the desorption of the gas 2 which is adsorbed by the adsorbent 21a, the sweeping of the desorbed gas towards the main discharge pipe and its recovery. When the internal pressure prevailing in the adsorption tower 21 has been lowered to a predetermined pressure, the valve 15j is closed and the desorption operation is completed. When the tower
d'adsorption 19 commence l'opération I, la tour d'adsorp- adsorption 19 begins operation I, the adsorption tower
tion 21 commence l'opération III et seule la valve 29f est tion 21 begins operation III and only valve 29f is
ouverte. Le gaz N2 à basse pression se trouvant dans le ré- opened. The low pressure N2 gas found in the
servoir 34 est donc envoyé dans la tour d'adsorption 20 par l'intermédiaire du tuyau principal 33, de la valve 29f, du tuyau d'alimentation 26b et du tuyau collecteur 23, la tour ayant terminé l'opération de désorption, et c'est alors que commence une opération d'élévation de pression à basse pression. Lorsque les pressions internes régnant dans le servoir 34 is therefore sent to the adsorption tower 20 via the main pipe 33, the valve 29f, the supply pipe 26b and the collecting pipe 23, the tower having completed the desorption operation, and c It is then that an operation of raising pressure at low pressure begins. When the internal pressures prevailing in the
réservoir 34 et la tour d'adsorption 20 sont devenues pra- tank 34 and the adsorption tower 20 have become
tiquement égales, la valve 15g est ouverte de manière à tically equal, the 15g valve is open so that
faire démarrer l'opération d'adsorption à basse pression. start the adsorption operation at low pressure.
Au cours de cette opération, le gaz de cavité, qui est stocké 9. dans le réservoir 10 pendant les opérations de réduction de During this operation, the cavity gas, which is stored 9. in the tank 10 during the reduction operations of
pression, est envoyé à la tour d'adsorption 20 par l'inter- pressure, is sent to the adsorption tower 20 via the
médiaire de la valve de régulation de débit 9, du tuyau de décharge principal 8, du tuyau de décharge 5b, de la valve 15g et du tuyau collecteur 17, et il en résulte que le gaz 2 contenu dans ce gaz est adsorbé par l'adsorbant 20a, que le gaz N, qui est condensé et séparé est envoyé dans le réservoir 34 par l'intermédiaire du tuyau collecteur 23, du tuyau de sortie 26b, de la valve 29f et du tuyau de sortie principal 33, et que les valves 15g et 29f sont fermées pour mettre fin à l'opération d'adsorption à basse pression middle of the flow control valve 9, the main discharge pipe 8, the discharge pipe 5b, the valve 15g and the manifold pipe 17, and as a result that the gas 2 contained in this gas is adsorbed by the adsorbent 20a, that the gas N, which is condensed and separated is sent to the reservoir 34 via the collecting pipe 23, the outlet pipe 26b, the valve 29f and the main outlet pipe 33, and that the valves 15g and 29f are closed to end the low pressure adsorption operation
en surveillant et en déterminant le moment o la concentra- by monitoring and determining when the concentration
tion du gaz O2 dans ce gaz commence à monter. On notera qu'on pourrait combiner en une seule opération l'opération tion of the O2 gas in this gas begins to rise. Note that we could combine the operation in a single operation
d'élévation de pression à basse pression et l'opération d'ad- pressure rise to low pressure and the operation of
sorption à basse pression en ouvrant simultanément les val- sorption at low pressure by simultaneously opening the valves
ves 15g et 29f. Selon la concentration de gaz O2 dans le gaz N2 à basse pression envoyé du réservoir 34, on pourrait réaliser une modification consistant à ouvrir la valve 15g ves 15g and 29f. Depending on the concentration of O2 gas in the low pressure N2 gas sent from the tank 34, a modification could be carried out consisting in opening the valve 15g
au lieu de -la valve 29f pour réaliser l'opération d'éléva- instead of the valve 29f for carrying out the lifting operation
tion de pression permettant d'atteindre la basse pression pressure to reach the low pressure
en envoyant le gaz de cavité dans la tour d'adsorption 20. by sending the cavity gas into the adsorption tower 20.
Quand l'opération d'adsorption est terminée dans la tour d'adsorption 20, la valve 29e est ouverte, ce qui fait que le gaz N2 à haute pression se trouvant -dans le réservoir 31 est envoyé à la tour d'adsorption 20 par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation commun 30, de la valve 29e, du tuyau d'alimentation 25b et du tuyau collecteur 23 de manière à When the adsorption operation is completed in the adsorption tower 20, the valve 29e is open, so that the high pressure N2 gas located in the tank 31 is sent to the adsorption tower 20 by through the common supply pipe 30, the valve 29e, the supply pipe 25b and the collecting pipe 23 so as to
réaliser l'opération d'élévation de pression à haute pres- carry out the high pressure increase operation
sion, et quand les pressions internes régnant dans le ré- when the internal pressures prevailing in the
servoir 31 et la tour d'adsorption 20 sont parvenues à un niveau presque égal, la valve 29e est fermée pour mettre servoir 31 and the adsorption tower 20 have reached an almost equal level, the valve 29e is closed to put
fin à l'opération d'élévation de pression à haute pression. end of the high pressure raising operation.
On notera que l'on pourrait maintenir-la valve 29e à l'é- It should be noted that the valve 29e could be kept at the
tat ouvert pour préparer l'opération d'adsorption à haute pression qui suit. Du fait que le gaz de cavité qui est open state to prepare the following high pressure adsorption operation. Because the cavity gas which is
stocké dans le réservoir 10 est consommé pendant l'opéra- stored in tank 10 is consumed during the operation
tion d'adsorption à basse pression et que le gaz de cavité 10. consommé est remplacé pendant l'opération de réduction de pression secondaire, il est nécessaire que le réservoir 10 adsorption at low pressure and that the cavity gas 10. consumed is replaced during the secondary pressure reduction operation, it is necessary that the reservoir 10
ait un volume suffisant pour le déroulement de ces opéra- has sufficient volume for the conduct of these operations
tions. De plus, selon la concentration du gaz 02 contenu dans le gaz N2 à haute pression envoyé du réservoir 31, on pourrait effectuer une modification consistant à ouvrir Ia valve 15e à la place de la valve 29e pendant l'opération d'élévation de pression à haute pression de manière à envoyer l'air brut dans la tour d'adsor-otion 20 et de réaliser ainsi l'opération d'élévation de pression à haute pression. En tions. In addition, depending on the concentration of the gas 02 contained in the high-pressure N2 gas sent from the reservoir 31, a modification could be made consisting in opening the valve 15e in place of the valve 29e during the pressure raising operation at high pressure so as to send the raw air into the adsorption otion tower 20 and thus perform the pressure raising operation at high pressure. In
outre, on pourrait réaliser d'autres modifications de ma- in addition, other modifications could be made to my-
nière qu'à la fin de l'opération d'élévation de pression deny that at the end of the pressure raising operation
basse pressionr la tour d'adsorption 20 commence une opéra- low pressure the adsorption tower 20 starts an operation
tion d'adsorption à haute pression et one les valves 1Se high pressure adsorption and 1Se valves
i5 29e soient simuLnitanément ouvertes pour effectuer l 'opéra- i5 29e are simultaneously open for operation
tion dil&vation de pression à haute pression et si-multané- high pressure pressure expansion and if multaned
ment l'opération d'adsorption à haute pression (ce qui vient d'être décrit constituant un premier mode- de réalisation préferé). Dans ce premier mode de réalisation préféré qui vient d'être décrit, la pression interne zrégnant dans la tour diadsorption 21 est abaissée par la pompe à vide 36 cour que le gaz 02 qui es. adsorbé par l'adsorbant 21a puisse être ment the high pressure adsorption operation (which has just been described constituting a first preferred embodiment). In this first preferred embodiment which has just been described, the internal pressure prevailing in the diadsorption tower 21 is lowered by the vacuum pump 36 court than the gas 02 which is. adsorbed by the adsorbent 21a can be
désorbé. Cependant, selon un second mode de réalisation pré- desorbed. However, according to a second embodiment pre-
féré qui est représenté à la figt 4, au cours de l'opéra- féré which is represented in figt 4, during the operation-
tion de dAsorption, les valves 15j et 29k sont ouvertes pour absorption, valves 15j and 29k are open for
envoyer a la tour d'adsorption 21 le gaz NM a basse pres- send the NM gas at low pressure to the adsorption tower 21
sion contenu dans le réservoir 34 par l'intermédiaire d'une valve régulatrice de débit 39, du tuyau de sortie principal 38, de la valve 29k, du tuyau de sortie 27c et du tuyau col-1 lecteur 24, de manière à abaisser la pression partielle du sion contained in the reservoir 34 via a flow regulating valve 39, the main outlet pipe 38, the valve 29k, the outlet pipe 27c and the neck-1 reader pipe 24, so as to lower the partial pressure of
gaz 02 dans la tour d'adsorption 21 et provoquer la désorp- gas 02 in the adsorption tower 21 and cause the desor-
tion du gaz 02 qui est adsorbé par l'adsorbant 21a, et d'un autre côté le gaz désorbé est déchargé à l'extérieur par l'intermédiaire du tuyau collecteur 18, de la valve 15j, du tuyau de décharge 4c et du tuyau de décharge commun 7 pour être ensuite récupéré. De plus, en surveillant et en déterminant le moment o la concentration de ce gaz 02 tion of the gas 02 which is adsorbed by the adsorbent 21a, and on the other hand the desorbed gas is discharged outside via the collecting pipe 18, the valve 15j, the discharge pipe 4c and the pipe common discharge 7 to then be recovered. In addition, by monitoring and determining when the concentration of this gas 02
249712(249712 (
11. commence à baisser, les valves 15j, 29k sont fermées pour 11. starts to drop, valves 15j, 29k are closed to
mettre fin à l'opération de désorption, les autres fonc- end the desorption operation, the other functions
tions de ce second mode de réalisation préféré illustré tions of this second preferred embodiment illustrated
à la fig. 4 étant identiques à celles du premier. On no- in fig. 4 being identical to those of the first. We no-
tera que dans ces deux modes de réalisation préférés, on peut omettre le réservoir 10 sans que cela présente un tera that in these two preferred embodiments, one can omit the tank 10 without having a
inconvénient. Par ailleurs, et en fonction des possibili- disadvantage. Furthermore, and depending on the possibilities
tés existantes de consommation du gaz N2, on peut égale- N2 gas consumption tees, we can also
ment omettre les réservoirs 31, 34 sans que cela présente omit the tanks 31, 34 without this
d'inconvénients.disadvantages.
Ayant établi une comparaison entre les procédés selon la présente invention qui ont été décrits ci-dessus et les procédés de la technique antérieure en remplissant chacune Having established a comparison between the methods according to the present invention which have been described above and the methods of the prior art by completing each
des tours d'adsorption des fig. 1 et 2 et des tours d'ad- adsorption towers of fig. 1 and 2 and ad towers
sorption des fig. 3 et 4 avec 10 kg d'adsorbant (Fe-K-Na-A), on a obtenu les résultats qui sont consignés dans le Tableau l et le Tableau 2. On notera que dans le cas o sorption of fig. 3 and 4 with 10 kg of adsorbent (Fe-K-Na-A), the results were obtained which are recorded in Table l and Table 2. It will be noted that in the case where
on utilise comme adsorbant du Fe-K-Na-A (fer ayant une va- Fe-K-Na-A is used as an adsorbent (iron having a
lence de deux ou plus à une zéolite industriellement pure lence of two or more to an industrially pure zeolite
de type A4), le gaz constituant de l'adsorbat est de l'oxy- type A4), the gas constituting the adsorbate is oxy-
gène 2 et le gaz qui n'est pas présent dans l'adsorbat gene 2 and the gas that is not present in the adsorbate
est de l'azote N2.is nitrogen N2.
Tableau 1Table 1
Appareil et procédé d'essai j r- Unités Procédé de l'invention Procédé de l'art antérieur Fig. 3 Fig. 4 Fig. 1 Fig. 2 Test apparatus and method j r- Units Method of the invention Method of the prior art Fig. 3 Fig. 4 Fig. 1 Fig. 2
, ,,,,,,, , , ,,,, ,,,,,,,,, ,,,
1 réa-1 rea
lisationreading
2 réa-2 rea
lisation Désorption par évacuation Désorption par balayage Pression Pa (. 10Q 5) 6 6 6 6 D é i _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _. _ __ _ _. _ _ _ Débit Nm3/h 10 10 10 10 Température. c 25 25 25 25 Readout Desorption by evacuation Desorption by sweep Pressure Pa (. 10Q 5) 6 6 6 6 D ei _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _. _ __ _ _. _ _ _ Flow rate Nm3 / h 10 10 10 10 Temperature. c 25 25 25 25
F _. '.,,F _. '. ,,
Haute pression Pa (.105) 6 6 6 6High pressure Pa (.105) 6 6 6 6
Basse pression Pa (.10). 2,7 3- -Low pressure Pa (.10). 2.7 3- -
e Haute pression Nm/h 5,3 5,3 4,9 4,5 e High pressure Nm / h 5.3 5.3 4.9 4.5
mBasse pression Nm3/h 2,1 1,9 - -m Low pressure Nm3 / h 2.1 1.9 - -
Total Nm3/h 7,4 7,2 4,9 4,5 Concentration en 0, % en vol. 1 ou moins 1 ou moins Pression Pa (.105) 1,2--> 0,2 1,2 1,2 - 0,2 1,2 Gaz.... 0 Débit Nm3/h 2,6 2,8 1,4 1,7 02.. fourni Concentration en 02 % en vol. 79 73 70 55 fun Débit de 02 pur Nm3/h 2,05 2,04 0,98 0,94 Débit de gaz de cavité secondaire Nm3/h 2,0 2,5 Gaz N2 fourni oa [ moins 1 ou moins 1 ou Total Nm3 / h 7.4 7.2 4.9 4.5 Concentration in 0,% in vol. 1 or less 1 or less Pressure Pa (.105) 1.2 -> 0.2 1.2 1.2 - 0.2 1.2 Gas .... 0 Flow rate Nm3 / h 2.6 2.8 1.4 1.7 02 .. supplied 02% concentration in vol. 79 73 70 55 fun Flow rate of 02 pure Nm3 / h 2.05 2.04 0.98 0.94 Flow rate of secondary cavity gas Nm3 / h 2.0 2.5 N2 gas supplied oa [minus 1 or minus 1 or
Tableau 2Table 2
Unités Fig. 3 Fig. 4 Fig. 1 Fig. 2 Compresseur (2) Kcal/kg 50,1 50,1 50,1 50,1 Différence d'enthalpie entre une sortie et une entrée dans Compresseur (14) Kcal/Kg 18,0 21,5 Units Fig. 3 Fig. 4 Fig. 1 Fig. 2 Compressor (2) Kcal / kg 50.1 50.1 50.1 50.1 Difference in enthalpy between an outlet and an inlet in Compressor (14) Kcal / Kg 18.0 21.5
une sortie et une entrée dans--an exit and an entry into--
le cas d'un changement adia-the case of an adia-
le cas d'un changement adia- Pompe à vide (36) Kcal/Kg 48,3 - 48,3 - in the case of an adia change- Vacuum pump (36) Kcal / Kg 48.3 - 48.3 -
baticque. Compresseur (2) Kcal/h 649/k I 649/n 649/i 649/ Puissance d'élection baticque. Compressor (2) Kcal / h 649 / k I 649 / n 649 / i 649 / Election power
nécessaire Compresseur (14) Kcal/h 23/q 35/i - - required Compressor (14) Kcal / h 23 / q 35 / i - -
nécessaire.... . ....necessary.... . ....
Pompe à vide (36) Kcal/h 90/ - 48/ - Vacuum pump (36) Kcal / h 90 / - 48 / -
Total Kcal/h 762/q 684/j 697/- 649/% Gaz N2 Kcal/Nm3 103/4 90/h 142/ 144/r Energie nécessaire par unité 3 02 pur Kcal/Nm 372/% 335/n 711/i 690/Ii de volume du produit. 3 Gaz N2 + 02 pur Kcal/Nm 81/q 74/i 119/l 119/ w - r%) o M rbo 14. Comnfe il ressort du Tableau 1, les débits de sortie des Total Kcal / h 762 / q 684 / d 697 / - 649 /% Gas N2 Kcal / Nm3 103/4 90 / h 142/144 / r Energy required per unit 3 02 pure Kcal / Nm 372 /% 335 / n 711 / i 690 / Ii of product volume. 3 Pure N2 + 02 gas Kcal / Nm 81 / q 74 / i 119 / l 119 / w - r%) o M rbo 14. As shown in Table 1, the flow rates of the
gaz N2 et 02 et la concentration du gaz 02 fournis sont for- N2 and 02 gas and the concentration of gas 02 supplied are
tement améliorés par comparaison avec le procédé de la tech- compared to the tech- nology process.
nique antérieure.previous pic.
D'un autre côté, il ressort du Tableau 2 que la puis- sance consommée est réduite environ aux 2/3 de celle du procédé de la technique antérieure. Plus pasrticu ièrement, on a obtenu les résultats rarmortés dans 1 Tableau 2 alors que le compresseur 14 présente une pression différentielle On the other hand, it appears from Table 2 that the power consumed is reduced to about 2/3 of that of the process of the prior art. More specifically, we obtained the results backfilled in 1 Table 2 while the compressor 14 has a differential pressure
plus faible entre sa sortie et son entréee que le compres- weaker between its exit and its entry than the compress
seur 2 et la pompe a vide 36 et que son reniement iq doit être pu-s úleve, en supposant qle ces rendements soient idenrti.kues et en cal.culant de façon ap-rochée la puissance nécessaire en utilisant un di-agra-mae i-s pour l air. Dans ce cas, cn suppose que la température de 1'air brut qui sor 2 and the vacuum pump 36 and that its denial iq must be pu-s high, assuming that these yields are identical and by calculating in an ap-roche manner the power required using a di-agra-mae is for air. In this case, it is assumed that the temperature of the raw air which
est introduit danes le tuyau 1 est de 25', que l'augmenta- is introduced into the pipe 1 is 25 ', that the increase
tion de pression p-ovoquée par le compresseur 2 est de The pressure p-invoked by compressor 2 is
8,5.105 Pa, que la puissance moyenne nécessaire au compres- 8.5.105 Pa, than the average power required to compress
seur 14 et à 'a pompe à vide 36 est l! moitiéi de la vatleur maximale, et que la pression de sortie du gaz 02 est de sor 14 and the vacuum pump 36 is there! half of the maximum steam, and that the gas outlet pressure 02 is
1,2 x. I05 Pa.1.2 x. 105 Pa.
Si on se rfère mainte n ant a fig 5, celle-ci repré- If we now refer to fig 5, this one represents
sente un troisième mode de réalisation Dréférê de i'invan- feels a third Dréférê embodiment of the invention
tion, les come;3osants.denumcues ceux du second mode de réalisation préféré (fig. 4) etant désignés par les mémes références, et seules les parties de l' appareil qui sont différentes de celles du second mode de réalisation préféré tion, come; 3osants.denumcues those of the second preferred embodiment (fig. 4) being designated by the same references, and only the parts of the apparatus which are different from those of the second preferred embodiment
donnant lieu à une explication dans ce qui suit. Dans ce mode de réalisation, le compresseur 14 de la fig 4 est omis du giving rise to an explanation in the following. In this embodiment, the compressor 14 of FIG. 4 is omitted from the
tuyau de décharge principal 12 et il en résulte que 1a alve 13b devient inutile. Le tuyau 12 se décharge a l'extérieur du système par la sortie 40. Pour le reste, les composants de la fig. 5 sont identiques à ceux main discharge pipe 12 and as a result the cell 13b becomes unnecessary. The pipe 12 is discharged outside the system through the outlet 40. For the rest, the components of FIG. 5 are identical to those
*de la fig. 4.* of fig. 4.
En utilisation, le procédé du troisième mode de réa- In use, the method of the third embodiment
lisation est identique à celui du second, à l'exception que lorsque la tour d'adsorption 19 a comiraencé l'opération I et que la tour d'adsorption 21 a commencé l'opération Il, seules 15. les valves 152 et 11 sont ouvertes alors que la valve 291 est fermée ainsi que les valves 15i, 15j, 15k, 29i, 29j, 29k et 13a, la valve 13b ayant été éliminée. Au cours de cette opération, le gaz de cavité qui est en contact avec -5 l'adsorbant 21a parvient directement au réservoir 10 en passant par le tuyau de décharge principal 12 et la valve 11, et du fait que la valve 13b a été éliminée, il suffit d'ouvrir la valve 13a et de fermer la valve 11 quand les pressions régnant dans la tour 21 et le réservoir 10 sont devenues égales pour commencer l'opération de réduction de pression secondaire. Au cours de cette opération, le gaz de cavité contenu dans le tuyau de décharge principal 12 est déchargé vers l'extérieur du système par la sortie reading is identical to that of the second, except that when the adsorption tower 19 has started operation I and that the adsorption tower 21 has started operation II, only 15. the valves 152 and 11 are open while the valve 291 is closed as well as the valves 15i, 15j, 15k, 29i, 29j, 29k and 13a, the valve 13b having been eliminated. During this operation, the cavity gas which is in contact with -5 the adsorbent 21a reaches directly to the reservoir 10 via the main discharge pipe 12 and the valve 11, and because the valve 13b has been eliminated , it suffices to open the valve 13a and to close the valve 11 when the pressures prevailing in the tower 21 and the tank 10 have become equal to start the secondary pressure reduction operation. During this operation, the cavity gas contained in the main discharge pipe 12 is discharged to the outside of the system through the outlet
40. Quand la pression interne régnant dans la tour d'ad- 40. When the internal pressure prevailing in the ad tower
sorption 21 est presque égale à la pression partielle du sorption 21 is almost equal to the partial pressure of the
gaz 02 contenu dans l'air qui est envoyé à la tour d'ad- gas 02 contained in the air which is sent to the tower of ad-
sorption 19, la valve 13a est fermée et la série d'opéra- sorption 19, the valve 13a is closed and the series of operations
tions de réduction de pression est terminée. Ensuite, le procédé se poursuit par l'opération de désorption dans la pressure reduction is complete. Then, the process continues with the desorption operation in the
tour 21 par l'ouverture des valves 15j et 29k. Naturel- turn 21 by opening the valves 15j and 29k. Natural-
leraent, au début ou pendant l'opération de réduction de pression secondaire, dès que la pression partielle du gaz 02 a été atteinte, l'opération de réduction de pression subséquente est instantanément terminée. En ce qui concerne les autres modes de fonctionnement du procédé, ils sont identiques à ceux du premier mode de réalisation. Cependant, leraent, at the beginning or during the secondary pressure reduction operation, as soon as the partial pressure of the gas 02 has been reached, the subsequent pressure reduction operation is instantly terminated. As regards the other operating modes of the method, they are identical to those of the first embodiment. However,
on peut obtenir un quatrième mode de réalisation en modi- a fourth embodiment can be obtained in modi-
fiant le procédé. Ainsi, au lieu d'envoyer le gaz de cavité à partir d'un côté seulement de la tour d'adsorption 21 en ouvrant la valve 152-, on peut l'envoyer à partir des deux côtés de la tour et simultanément en ouvrant la valve 29ú en plus de la valve 151, le procédé étant le même en ce qui trusting the process. Thus, instead of sending the cavity gas from only one side of the adsorption tower 21 by opening the valve 152, it can be sent from both sides of the tower and simultaneously by opening the valve 29ú in addition to valve 151, the process being the same as regards
concerne tous ses autres aspects. Selon une autre modifica- concerns all of its other aspects. According to another modification
tion du procédé (constituant un cinquième mode de réalisa- tion of the process (constituting a fifth embodiment
tion), on peut fournir le gaz de cavité à partir des deux tion), we can supply the cavity gas from both
côtés de la tour 21 en ouvrant les valves 152 et 292 pen- sides of tower 21 by opening valves 152 and 292 during
dant toute la durée des opérations de réduction de pression throughout the duration of the pressure reduction operations
primaire et secondaire.primary and secondary.
16. On a obtenu les résultats consignés dans le Tableau 3 16. The results reported in Table 3 were obtained.
en comparant le procédé selon la présente invention et dé- by comparing the method according to the present invention and
crit avec référence à la fig. 5 et les procédés de la tech- crit with reference to fig. 5 and the processes of the tech-
nique antérieure, en remplissant chacune des tours d'ad- previous pic, filling each of the ad towers
sorption des fig. 1 et 2 et des tours d'adsorption de la fig. 5 avec 10 kg d'adsorbant (Fe-K-Na-A). Dans ce cas sorption of fig. 1 and 2 and adsorption towers of fig. 5 with 10 kg of adsorbent (Fe-K-Na-A). In that case
également, comme le Fe-K-Na-A est utilisé en tant qu'adsor- also, as Fe-K-Na-A is used as an adsorber-
bant, le gaz de l'adsorbat est de l'oxygène (02) et le gaz bant, the adsorbate gas is oxygen (02) and the gas
qui n'est pas présent dans l'adsorbat est de l'azote (N2). which is not present in the adsorbate is nitrogen (N2).
Tableau 3Table 3
Procedé antérieur Procédés selon l'invention Fig. I Fig. 2 Fig. 5 Appareil et procédé d'essai Désorption Désorption3ra- 4 réa réa Unites par par lsation lisation lisation evacuation balayage évacatio balyage lisation lisation lisation Pression Pa (.10) 6 6 6 6 6 Previous process Processes according to the invention FIG. I Fig. 2 Fig. 5 Apparatus and test method Desorption Desorption3ra- 4 reaea Units by par lsation lisation evacuation evacuation sweep evacatio balyage lization lization readout Pressure Pa (.10) 6 6 6 6 6
Air d'ali-Air supply
Débit Nm3 /h 10 10 10 10 10 mentation. Température C 25 25 25 25 25 5.. M Haute pression Pa (.10) 6 6 6 6 6 He_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ Basse pression Pa (.10 - - 2,2 2,7 2,9 Gaz N Haute pression Nm3/h 4,9 4,5 4,7 5,9 6,0 Total Nm /h 4,9 4,5 5,9 6,2 6,1 Cni., o. _ moin!_o u _o i ns_ __ -oms _uisomn Concentration en 02 % en vol. 1 ou moins I ou moins 1 ou moins I ou moins I ou moins Flow Nm3 / h 10 10 10 10 10 mentation. Temperature C 25 25 25 25 25 5 .. M High pressure Pa (.10) 6 6 6 6 6 He_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ Low pressure Pa (.10 - - 2.2 2.7 2.9 Gas N High pressure Nm3 / h 4.9 4.5 4.7 5.9 6.0 Total Nm / h 4.9 4.5 5 , 9 6.2 6.1 Cni., O. _ Less! _O u _o i ns_ __ -oms _uisomn Concentration in 02% in vol. 1 or less I or less 1 or less I or less I or less
_ _ _............_ _ _............
Gaz 02 délivré Pression _ 1,2 1,2 1,2 1,2 Débit Nm3 /h 1,4 1,7 2,6 2,0 2, 1 Concentration en 02% en vol. 70 55 55 62 74 Déitde2pu 0980,4,431,4 25 F Nm3/h -4. Pa (.10 Il)112--_>OP2 Débit de'O2 pur 0,98 0,94 1,43 1,24 1,55 18. On peut voir en examinant le Tableau 3 qu'en dépit du Gas 02 delivered Pressure _ 1.2 1.2 1.2 1.2 Flow rate Nm3 / h 1.4 1.7 2.6 2.0 2, 1 Concentration of 02% in vol. 70 55 55 62 74 Debit2pu 0 980,4,431,4 25 F Nm3 / h -4. Pa (.10 Il) 112 --_> OP2 Pure O2 flow rate 0.98 0.94 1.43 1.24 1.55 18. It can be seen by examining Table 3 that despite the
fait que seul le compresseur 2 est utilisé mais pas la pom- only compressor 2 is used but not the pump
pe à vide, et que de ce fait la consommation de puissance est plus faibles les débits obtenus pour le gaz N2 et pour le gaz 0 2 sont plus importants que ceux obtenus avec les procédés de la technique antérieure, réduisant ainsi les eg when empty, and therefore the power consumption is lower, the flow rates obtained for N2 gas and for O 2 gas are greater than those obtained with the processes of the prior art, thus reducing the
frais de production.Fresh from production.
En ce qui concerne la sortie du gaz de cavité à partir des deux cotts de la tour d'adsorption, si celle-ci est réalisée pendant soute la serie d'opérations de réduction Regarding the outlet of the cavity gas from the two sides of the adsorption tower, if this is carried out during the hold, the series of reduction operations
de pression, on peut obtenir un débit de gaz 02 plus impor- pressure, a higher gas flow 02 can be obtained
tant et de ce fait une réduction plus forte des frais de production que lorstne le gaz n'est extrait que pendant as long and therefore a greater reduction in production costs than when the gas is only extracted during
l'opération de réduction de pression primaire, Ceci signi- the primary pressure reduction operation, This means
fie que dans le cas o le gaz de cavité n'est extrait qu'à partir d'un coté seulement (le c5te d'alimentation de l'air Only in the case where the cavity gas is only extracted from one side (the air supply side
brut) de la tour d'adsorption pendant la troisième opéra- gross) of the adsorption tower during the third operation-
tion de réduction de pression, la valeur obtenue est inter- pressure reduction, the value obtained is inter-
médiaire à celles des résultats mientionnes ci-deSsus. to those of the results mentioned above.
Selon le procédé de la présente invention, le débit According to the method of the present invention, the flow
de gaz N2 est inportanit, cob-qe décrit c--dessus, et ceci - N2 gas is not important, cob-qe described above, and this -
implique que la concentration de gaz 02 dans le gaz déchar- implies that the concentration of gas 02 in the discharge gas
gé par les tuyaux de décharge 7, 40 est élevée. Spéciale- managed by the discharge pipes 7, 40 is high. Special-
ment dans le cas du cinquième mode de réalisation préféré, la concentration de gaz O peut atteindre 74 %, ce ui 2 pei ment in the case of the fifth preferred embodiment, the concentration of O gas can reach 74%, this ui 2 pei
permet de réduire les frais de fabrication de ce gaz O2. reduces the manufacturing costs of this O2 gas.
Si on se réfère maintenant à la fig. 6 concernant un sixième mode de réalisation préferé de l'invention, on notera que les composants identiques à ceux du premier mode If we now refer to fig. 6 concerning a sixth preferred embodiment of the invention, it will be noted that the components identical to those of the first mode
de réalisation (fig. 3) sont désignés par les mêmes réfé- (fig. 3) are designated by the same references
rences, et que l'on ne décrira dans ce Qui suit que les which will only be described in the following
parties de l'appareil qui sont différentes de celles du pre- parts of the device which are different from those of the first
mier mode de réalisation.mier embodiment.
Dans ce mode de réalisation, le compresseur 14 de la In this embodiment, the compressor 14 of the
fig. 3 est omis du tuyau de décharge principal 12 et la val- fig. 3 is omitted from the main discharge pipe 12 and the val-
ve 13b devient de ce fait inutile. Le réservoir d'équili- ve 13b therefore becomes unnecessary. The balance tank
bre 10 est également omis du tuyau de décharge principal de gaz de cavité 8 et il en résulte que la valve 11 est bre 10 is also omitted from the main cavity gas discharge pipe 8 and as a result the valve 11 is
24971;24971;
19.19.
également inutile. Le tuyau 12 débouche dans ce cas à l'ex- also useless. The pipe 12 opens in this case to the ex-
térieur de l'appareil par la sortie 40. inside the appliance via exit 40.
Sous tous ses autres aspects, l'appareil représenté In all its other aspects, the device represented
à la fig. 6 est identique à celui représenté à la fig. 3. in fig. 6 is identical to that shown in FIG. 3.
En utilisation, le procédé du sixième mode de réali- sation est identique à celui du premier, à l'exception que dans ce cas des limites sont imposées aux durées allouées In use, the method of the sixth embodiment is identical to that of the first, except that in this case limits are imposed on the durations allocated.
à chacune des opérations du procédé du fait de l'élimina- to each of the process operations due to the elimination
tion du réservoir d'équilibre 10. Ainsi, si la durée né- balance tank 10. Thus, if the duration ne-
cessaire à l'opération d'adsorption à haute pression I est de T minutes, celle de la réduction de pression primaire de l'opération II est de T1 minutes, celle de la réduction de pression secondaire de l'opération II est de T2 minutes et celle de la désorption des gaz adsorbés de l'opération II est de T3 minutes, la somme de T1, T2 et T3 doit alors être égale ou inférieure à T minutes. Si la durée écoulée stopped at the high pressure adsorption operation I is T minutes, that of the primary pressure reduction in operation II is T1 minutes, that of the secondary pressure reduction in operation II is T2 minutes and that of the desorption of the adsorbed gases of operation II is T3 minutes, the sum of T1, T2 and T3 must then be equal to or less than T minutes. If the elapsed time
pour les diverses parties de l'opération III est de T1 mi- for the various parts of operation III is T1 mid-
nutes pour l'adsorption à basse pression et de T4 minutes pour l'élévation de la pression, la somme de T1 et T4 doit aussi être égale ou inférieure à T minutes. Le procédé se poursuit avec l'opération I comme pour le premier mode nutes for low pressure adsorption and T4 minutes for pressure increase, the sum of T1 and T4 must also be equal to or less than T minutes. The process continues with operation I as for the first mode
de réalisation, mais lorsque la tour 21 commence l'opéra- but when tower 21 begins operation
tion II, seules les valves 15e et 29P. Font ouvertes. Ceci provoque la décharge de tout gaz résiduel restant dans les tion II, only valves 15e and 29P. Font open. This causes the discharge of any residual gas remaining in the
cavités du matériau d'adsorption 21a par le tuyau de dé- cavities of the adsorption material 21a through the descent pipe
charge principal 12, soit par l'intermédiaire du tuyau col- main load 12, either via the col-
lecteur 18, de la valve 15Q et du tuyau 6c, soit par l'in- reader 18, valve 15Q and pipe 6c, either by the
termédiaire du tuyau collecteur 24, du tuyau 28c et de la valve 29X à la fin de l'opération d'adsorption à haute end of the collecting pipe 24, the pipe 28c and the valve 29X at the end of the high adsorption operation
pression.pressure.
En ce point, l'opération d'adsorption à basse pression s'effectue dans la tour 20, les valves 15g et 29f étant ouvertes pour que le gaz N2 à basse pression s'écoule par la valve 29f, le tuyau 26b et le tuyau collecteur 23 pour parvenir à la tour 20 alors que dans le même temps le gaz de cavité contenu dans le tuyau principal 12 est dirigé At this point, the low pressure adsorption operation takes place in tower 20, the valves 15g and 29f being open so that the low pressure N2 gas flows through the valve 29f, the pipe 26b and the pipe manifold 23 to reach the tower 20 while at the same time the cavity gas contained in the main pipe 12 is directed
vers la tour 20 par l'intermédiaire de la valve régula- towards tower 20 via the regulating valve
trice 9, les tuyaux 8 et 5b, la valve 15g et le tuyau col- trice 9, hoses 8 and 5b, valve 15g and hose col-
20. lecteur 17. Quand la pression interne régnant dans la tour a atteint la pression d'adsorption à basse pression, le gaz 02 contenu dans le gaz de cavité est adsorbé par la substance adsorbante 20a alors que le gaz N2 condensé est déchargé dans le réservoir d'équilibre 34 par l'intermédiaire du tuyau collecteur 23, du tuyau 26b, de la valve 29f et du tuyau principal 33. Lorsqu'une durée de 20. reader 17. When the internal pressure prevailing in the tower has reached the adsorption pressure at low pressure, the gas 02 contained in the cavity gas is adsorbed by the adsorbent substance 20a while the condensed N2 gas is discharged into the balance tank 34 via the collecting pipe 23, the pipe 26b, the valve 29f and the main pipe 33. When a duration of
T1 minutes s'est écoulée, et lorsque l'opération de réduc- T1 minutes has passed, and when the reduction operation
tion de pression préliminaire dans la tour 20 et l'opéra- preliminary pressure in tower 20 and the opera-
tion d'adsorption à basse pression dans la tour 21 sont terminées, la valve 15g est fermée et la valve 13a est low pressure adsorption in tower 21 are complete, valve 15g is closed and valve 13a is
ouverte, ce qui provoque la décharge du gaz de cavité res- open, causing the cavity gas to discharge
tant dans la tour 21 à l'extérieur du système. Cependant, both in tower 21 outside the system. However,
si on désire extraire le gaz 02 en tant que produit uti- if one wishes to extract the gas 02 as a product used
lisable, et en fonction de la concentration du-gaz 02' il est également possible de fermer les-valves 13a, 15ú et 29 et d'ouvrir la valve 15j soit au commencement soit readable, and depending on the gas concentration 02 'it is also possible to close the valves 13a, 15ú and 29 and open the valve 15j either at the beginning or
pendant l'opération de décharge du gaz de cavité secon- during the secondary cavity gas discharge operation
daire pour fournir une partie ou la totalité du gaz de cavité conjointement au gaz-produit. Ensuite, en ce qui concerne la tour d'adsorption 21, les valves!s5, 291 et to supply some or all of the cavity gas in conjunction with the product gas. Then, with regard to the adsorption tower 21, the valves! S5, 291 and
13a sont fermées et la valve 15j est ouverte. En consé- 13a are closed and the valve 15j is open. Therefore
quence, un gaz adsorbé consistant principalement en gaz 02 qui a été adsorbé par l'adsorbant 21aest désorbé en raison de la réduction de pression provoquée par la pompe à vide 36 par l'intermédiaire du tuyau collecteur 18, de quence, an adsorbed gas consisting mainly of gas 02 which has been adsorbed by the adsorbent 21ais desorbed due to the pressure reduction caused by the vacuum pump 36 through the manifold pipe 18,
la valve 15j, du tuyau de décharge 4c et du tuyau de dé- the valve 15j, the discharge pipe 4c and the discharge pipe
charge principal 7, et il est déchargé à l'extérieur du système par l'intermédiaire du tuyau de décharge commun 37. Ce gaz désorbé contient une forte concentration de main charge 7, and it is discharged outside the system via the common discharge pipe 37. This desorbed gas contains a high concentration of
gaz 02 Au moment décrit ci-dessus, l'opération de dé- gas 02 At the time described above, the operation of
sorption du gaz adsorbé est terminée. D'un autre côté, en sorption of the adsorbed gas is finished. On the other hand, in
ce qui concerne la tour d'adsorption 20, lorsque l'opéra- with regard to the adsorption tower 20, when the opera-
tion d'adsorption à basse pression est terminée, les val- low pressure adsorption is complete, the val-
ves 15g et 29f sont fermées et la valve 29e est ouverte. ves 15g and 29f are closed and valve 29e is open.
En conséquence, du gaz N2 à haute pression qui passe par As a result, high pressure N2 gas passing through
le tuyau de sortie commun 30 parvient dans la tour d'ad- the common outlet pipe 30 reaches the ad tower
sorption 20 par l'intermédiaire de la valve 29e, du tuyau sorption 20 via the valve 29e, the hose
24971,24971,
21. d'alimentation 25b et du tuyau collecteur 23 de manière à élever la pression jusqu'à ce qu'elle atteigne la pression nécessaire à l'opération d'adsorption à haute pression, et il est ensuite mis fin à l'opération d'élévation de la pression. Ensuite, les tours-d'adsorption 19, 20 et 21 exécutent tour à tour les opérations susmentionnées de 21. supply 25b and manifold 23 so as to raise the pressure until it reaches the pressure necessary for the high pressure adsorption operation, and then operation d is terminated pressure rise. Then, the adsorption towers 19, 20 and 21 carry out the above-mentioned operations in turn.
manière que lorsque la tour d'adsorption 19 commence l'o- so that when the adsorption tower 19 starts the
pération II ci-dessus, la tour d'adsorption 20 commence peration II above, the adsorption tower 20 begins
l'opération I et la tour d'édsorption 21 commence l'opé- operation I and the adsorption tower 21 begins the operation
ration III, ce qui fait que l'air naturel est séparé en gaz 1q2et en un gaz contenant une forte concentration de gaz 02* Alors que le gaz de cavité est fourni à partir des ration III, which means that natural air is separated into gas 1q2and into a gas containing a high concentration of gas 02 * While the cavity gas is supplied from
deux côtés de la tour d'adsorption 21 en ouvrant les val- two sides of the adsorption tower 21 by opening the val-
ves 152Q et 29U de la tour d'adsorption 21 et la valve 13a au cours de l'opération de réduction de pression secondaire du sixième mode de réalisation préféré décrit ci-dessus, le ves 152Q and 29U of the adsorption tower 21 and the valve 13a during the secondary pressure reduction operation of the sixth preferred embodiment described above, the
gaz de cavité pourrait être extrait à partir d'un côté seu- cavity gas could be extracted from one side only
lernent de la tour d'adsorption 21 o est montée la valve lernent of the adsorption tower 21 o the valve is mounted
i en ouvrant seulement les valves 15t et 13a (ceci cons- i by opening only the valves 15t and 13a (this cons-
tituant le sixième mode de réalisation). De plus, alors que le gaz de cavité fourni à partir de la tour d'adsorption titling the sixth embodiment). In addition, while the cavity gas supplied from the adsorption tower
21 est envoyé-à la tour d'adsorption 20 en ouvrant les val- 21 is sent to the adsorption tower 20 by opening the val-
ves 152, 29t2, 15g et 29f des tours d'adsorption 20 et 21 au cours de l'opération de réduction de pression primaire alors que le gaz de cavité fourni par la tour d'adsorption 21 est déchargé vers l'extérieur du système par le tuyau de décharge commun 12, la valve 13a et le tuyau de sortie 40 pendant l'opération de réduction de pression secondaire de ce sixième mode de réalisation préféré mentionné ci-dessus, ves 152, 29t2, 15g and 29f of the adsorption towers 20 and 21 during the primary pressure reduction operation while the cavity gas supplied by the adsorption tower 21 is discharged to the outside of the system by the common discharge pipe 12, the valve 13a and the outlet pipe 40 during the secondary pressure reduction operation of this sixth preferred embodiment mentioned above,
on pourrait y apporter une modification consistant à dé- there could be a modification consisting in de-
charger à l'extérieur du système le gaz de cavité en ou- charge the cavity gas outside the system
vrant les valves 15ú, 29 et 13a au cours de l'opération de réduction de pression primaire, puis en envoyant le gaz de cavité dans la tour d'adsorption 20 par l'ouverture des valves 15k, 29t, 15g et 29f et par la fermeture de la valve using the valves 15u, 29 and 13a during the primary pressure reduction operation, then by sending the cavity gas into the adsorption tower 20 through the opening of the valves 15k, 29t, 15g and 29f and by the valve closure
13a au cours de l'opération de réduction de pression secon- 13a during the second pressure reduction operation
daire, et en outre en tant que troisième opération de ré- and, as a third operation,
duction de pression, en déchargeant à l'extérieur du système 22. le gaz de cavité en surplus par fermeture des valves 15g pressure reduction, by discharging outside the system 22. the surplus cavity gas by closing the valves 15g
et 29f et ouverture des valves 15g, 29t et 13a (ceci cons- and 29f and opening of the valves 15g, 29t and 13a (this cons-
tituant un huitième mode de réalisation). constituting an eighth embodiment).
On a obtenu les résultats consignés au Tableau 4 en comparant les procédés de la technique antérieure et les The results set out in Table 4 were obtained by comparing the processes of the prior art and the
procédés selon la présente invention décrits avec réfé- processes according to the present invention described with reference
rence à la fig. 6, en remplissant chacune des tours d'ad- Refer to fig. 6, filling each of the turns with
sorption des fig. 1 et 2 et des tours d'adso-rption de la sorption of fig. 1 and 2 and adsorption towers of the
fig. 6. On notera que l'indication "variante de la 8Q réa- fig. 6. Note that the indication "variant of the 8Q
lisation" concerne le cas o, dans cette huitième réali- reading "concerns the case where, in this eighth reali-
sation, l'appareil a été utilisé en abaissant la pression interne de la tour d'adsorption à la fin de l'opération de réduction de pression przaire de manière à éliminer sation, the apparatus was used by lowering the internal pressure of the adsorption tower at the end of the primary pressure reduction operation so as to eliminate
la troisième opération de réduction de pression. the third pressure reduction operation.
Tableau 4Table 4
Procédés de Fig. 6 Appareil et l'art antérieur Procédé selon la présente invention procédé d'essai Unités, Variante 6 réali- 7 réali- 8 réalide la 8 Fig. I Fig. 2 sation sation sation réalisation Fig. 6 Apparatus and prior art Method according to the present invention test method Units, Variant 6 reali- 7 reali- 8 realides the 8 Fig. I Fig. 2 station station station realization
l t i,,..l t i ,, ..
Gaz fourni Pression Pa (.10) 6 6 6 6 6 6 par la tour Débit Nm3/h 10 10 10 10 10 10 d'adsorption [Température C 25 25 25 25 25 25 Gas supplied Pressure Pa (.10) 6 6 6 6 6 6 per tower Flow rate Nm3 / h 10 10 10 10 10 10 adsorption [Temperature C 25 25 25 25 25 25
,,, ,,,,, ,,
Haute 5 pression Pa (.10) 6. 6 6 6 6 6 Pression{Basse 5 pressionPa (.10) - 2,5 2,5 1,8 1,2 Gaz N2 fourni Haute 3 pression Nm3/h. 4,9 6,4 5,4 5,9 5,2 4,8 Débit Basse pression Nm3/h - - 1,1 0,8 0,4 0,2 Total Nm /h 4,9 6, 4 6,5 6,7 5,6 5,0 Concentration en % en vol. I oumoins 1 oumoins I oumoins I oumoins I oumoins 1 oumoins High 5 pressure Pa (.10) 6. 6 6 6 6 6 Pressure {Low 5 pressure Pa (.10) - 2.5 2.5 1.8 1.2 N2 gas supplied High 3 pressure Nm3 / h. 4.9 6.4 5.4 5.9 5.2 4.8 Low pressure flow Nm3 / h - - 1.1 0.8 0.4 0.2 Total Nm / h 4.9 6, 4 6, 5 6.7 5.6 5.0 Concentration in% by volume. I or less 1 or less I or less I or less I or less 1 or less
. ...,. ...,
Press8ion Pa (.10) 1,2-- 0,2 1,2--0,2 1,2--0,2 1,2--0,2 1,2--)0,2 1,2 0,2 Gaz 02 Débit Nm3/h 1,4 1,7 2,0 1,8 2,1 2,0 fourni Concentration en 02 % en vol. 70 74 80 75 80 80 Débit de 0 pur Nm3/h 1,0 1,25 1,6 1,38 1,68 1,6 2,., o -0 Il4 24. Comme il ressort du Tableau 4 et en dépit du fait que Pressure Pa (.10) 1.2-- 0.2 1.2--0.2 1.2--0.2 1.2--0.2 1.2 -) 0.2 1.2 0.2 Gas 02 Flow Nm3 / h 1.4 1.7 2.0 1.8 2.1 2.0 supplied 02% concentration in vol. 70 74 80 75 80 80 Flow rate of 0 pure Nm3 / h 1.0 1.25 1.6 1.38 1.68 1.6 2,., O -0 Il4 24. As shown in Table 4 and despite the fact that
les conditions d'alimentation d'un gaz aux tours d'adsorp- the conditions for supplying a gas to the adsorption towers
tion qui utilise la plus grande partie doela puissance tion that uses most of the power
consommée sont identiques, dans tous les modes de réalisa- consumed are identical, in all embodiments
tion préférés de la présente invention la concentration-de gaz 2 et le débit du gaz 2 fourni sont tous les deux améliorés par comparaison avecles procédés de la technique antérieure, et on peut donc ainsi réduire les coûts quand The preferred concentration of the present invention is that both the gas concentration 2 and the flow rate of the supplied gas 2 are improved compared to the prior art methods, and thus the costs can be reduced when
on extrait le gaz 2 à titre de produit utilisable. gas 2 is extracted as a usable product.
Dans le sixième mode de réalisation préféré et bien que le débit du gaz N2 soit le même qu'avec le procédé de la technique antérieure, aussi bien la concentration en 02 que le débit de gaz 2 fourni sont améliorés et il en résulte que ce mode de réalisation convient au cas ow l'on extrait In the sixth preferred embodiment and although the flow rate of N2 gas is the same as with the process of the prior art, both the concentration of O2 and the flow rate of gas 2 supplied are improved and it follows that this mode of realization is suitable for the case ow we extract
à la 'ois les gaz N2 et 02 en tant que produits utilisa- at the same time N2 and 02 gases as used products
bles. En ce qui concerne le septième mode de réalisation, bien que le débit de gaz 2 soit faible par comparaison avec le sixième mode de réalisation préféré, le débit de gaz N2 obtenu est plus élevé, et il en résulte que ce mode de réalisation convient au cas o le gaz N2 est extrait wheat. With respect to the seventh embodiment, although the gas flow 2 is low compared to the sixth preferred embodiment, the obtained gas flow N2 is higher, and as a result, this embodiment is suitable for the case where N2 gas is extracted
sous forme d'un produit utilisable.as a usable product.
En ce qui concerne le huitième mode de réalisation, bien que le débit du gaz N 2 obtenu soit inférieur à celui -obtenu avec les sixième et septième modes de réalisation préférés, le débit et la concentration du gaz 2 obtenus sont améliorés et il en résulte que ce mode de réalisation With regard to the eighth embodiment, although the flow rate of the N 2 gas obtained is lower than that obtained with the sixth and seventh preferred embodiments, the flow rate and the concentration of the gas 2 obtained are improved and it results therefrom that this embodiment
convient au cas o l'on extrait le gaz 2 en tant que pro- suitable for extracting gas 2 as a
duit utilisable.usable.
Si on se réfère maintenant à la fig. 7 qui concerne un neuvième mode de réalisation préféré de l'invention, on notera que les parties identiques à celles du sixième mode de réalisation préféré (fig. 6) sont désignées par les mêmes références et que l'on ne décrira dans ce qui suit If we now refer to fig. 7 which relates to a ninth preferred embodiment of the invention, it will be noted that the parts identical to those of the sixth preferred embodiment (FIG. 6) are designated by the same references and which will not be described in the following.
que les parties de l'appareil qui sont différentes de cel- that the parts of the apparatus which are different from that
les du sixième mode de réalisation. those of the sixth embodiment.
Dans ce mode de réalisation, le réservoir d'équilibre et la valve d'arrêt il sont montés sur le tuyau de sortie 25. principal 8. A tous autres égards, l'appareil représenté In this embodiment, the balance tank and the shut-off valve 11 are mounted on the outlet pipe 25. main 8. In all other respects, the device shown
à la fig. 7 est identique à celui de la fig. 6. En utili- in fig. 7 is identical to that of FIG. 6. In use
sation, le procédé du neuvième mode de réalisation préféré ne diffère de celui du sixième mode de réalisation que du fait qu'il n'est plus nécessaire de synchroniser l'opéra- tion d'adsorption à basse pression dans la tour 20 avec The method of the ninth preferred embodiment differs from that of the sixth embodiment only in that it is no longer necessary to synchronize the low pressure adsorption operation in tower 20 with
les opérations de réduction de pression primaire et secon- the primary and secondary pressure reduction operations
daire dans la tour 21 du fait que le gaz de cavité fourni par la tour 21 est envoyé indirectement à la tour 20 par l'intermédiaire du réservoir d'équilibre 10 et de la valve in tower 21 because the cavity gas supplied by tower 21 is sent indirectly to tower 20 via the balance tank 10 and the valve
d'arrêt 11.stop 11.
L'incorporation du réservoir d'équilibre 10 et de la The incorporation of the balance tank 10 and the
valve d'arrêt il dans le tuyau 8 permet également de modi- stop valve there in the pipe 8 also allows modi-
fier le mode de fonctionnement des procédés des septième et huitième modes de réalisation de manière similaire, similarly operating the methods of the seventh and eighth embodiments,
en éliminant la nécessité d'une synchronisation des opé- eliminating the need for synchronization of operations
rations. On peut apporter des modifications à ce mode rations. We can make changes to this mode
de réalisation qui sont semblables à celles décrites ci- that are similar to those described above
dessus en ce qui concerne les septième et huitième modes de réalisation, ceci permettant d'obtenir des dixième et above with regard to the seventh and eighth embodiments, this making it possible to obtain tenths and
onzième modes de réalisation.eleventh embodiments.
rn ce qui concerne les neuvième, dixième et onzième modes de réalisation préférés, on peut en attendre des effets similaires à ceux des sixième, septième et huitième Regarding the ninth, tenth and eleventh preferred embodiments, effects similar to those of the sixth, seventh and eighth can be expected
modes de réalisation. En outre, dans ces neuvième, di- embodiments. Furthermore, in these ninth, di-
xième et onzième modes de réalisation préférés, du fait qu'il n'est pas nécessaire de synchroniser l'opération tenth and eleventh preferred embodiments, since there is no need to synchronize the operation
d'adsorption à basse pression avec les opérations de ré- low pressure adsorption with re-
duction de pression primaire et secondaire, on dispose de plus de liberté pour aménager ces opérations. En outre, du fait que le gaz de cavité peut être extrait pendant une courte période de temps, on peut raccourcir la durée primary and secondary pressure reduction, there is more freedom to organize these operations. In addition, since the cavity gas can be extracted for a short period of time, the duration can be shortened
totale nécessaire aux opérations et on peut donc augmen- total necessary for operations and we can therefore increase
ter la quantité d'air brut traité par'unité de temps. ter the quantity of raw air treated per unit of time.
Bien que la présente invention ait été décrite ci- Although the present invention has been described below
dessus en liaison avec divers modes de réalisation pré- above in conjunction with various pre-
férés, il va de soi qu'elle n'est pas limitée à ceux-ci 26. et que diverses modifications et variantes de conception it goes without saying that it is not limited to these 26. and that various modifications and design variants
peuvent lui être apportées sans s'écarter de son esprit. can be brought to him without departing from his mind.
Par exemple, l'invention peut être également appliquée au cas o du gaz bioxyde de carbone est séparé d'un gaz de For example, the invention can also be applied to the case where carbon dioxide gas is separated from a
combustion par adsorption. Par ailleu-$, en ce qui con- combustion by adsorption. By the way- $, as far as
cerne l'adsorption, on peut utiliser en dehors du Fe-K-Na-A et du Fe-Na2X un tamis moléculaire au carbone (adsorbant identifies the adsorption, one can use apart from Fe-K-Na-A and Fe-Na2X a molecular sieve with carbon (adsorbent
pour l'oxygne) ou un adsorbant convenant 'azote. for oxygen) or an adsorbent suitable for nitrogen.
-.:-- - f 24971x -27.-.:-- - f 24971x -27.
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