FR2685460A1 - Method and installation for producing gaseous oxygen under pressure by distillation of air - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé de production d'oxygène gazeux sous une haute pression d'oxygène d'au moins 13 bars environ par distillation d'air dans une installation à double colonne comprenant une colonne basse pression et une colonne moyenne pression, pompage d'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne basse pression, et vaporisation de l'oxygène liquide comprimé par échange de chaleur avec de l'air porté à une haute pression nettement supérieure à la moyenne pression. The present invention relates to a process for the production of gaseous oxygen under a high oxygen pressure of at least about 13 bars by air distillation in a double column installation comprising a low pressure column and a medium pressure column, pumping of liquid oxygen withdrawn from the bottom of the low pressure column, and vaporization of the compressed liquid oxygen by heat exchange with air brought to a high pressure markedly higher than the medium pressure.
Les pressions dont il est question ci-dessous sont des pressions absolues. The pressures discussed below are absolute pressures.
Les procédés de ce type, dits procédés "à pompe", permettent de supprimer tout compresseur d'oxygène gazeux. Pour obtenir une dépense d'énergie acceptable, il est nécessaire de comprimer un débit d'air important, de l'ordre de 1,5 fois le débit d'oxygène à vaporiser, jusqu'à une pression suffisante permettant de le liquéfier à contre-courant de l'oxygène. Pour ceci, la technique habituelle utilise deux compresseurs en série, le second ne traitant que la fraction de l'air destiné à la vaporisation de l'oxygène liquide, ce qui accroit sensiblement l'investissement de l'installation. Processes of this type, called "pump" processes, make it possible to eliminate any gaseous oxygen compressor. To obtain an acceptable energy expenditure, it is necessary to compress a large air flow, of the order of 1.5 times the flow of oxygen to be vaporized, to a sufficient pressure allowing it to liquefy against -current oxygen. For this, the usual technique uses two compressors in series, the second only treating the fraction of air intended for vaporization of liquid oxygen, which appreciably increases the investment of the installation.
Pour réduire l'investissement en permettant l'utilisation d'un unique compresseur d'air, et pour réduire la dépense d'énergie spécifique, la demande de brevet FR 91 02 917 propose de comprimer à la haute pression d'air la totalité de l'air à distiller et, à une température intermédiaire de refroidissement, de détendre dans une turbine, à la pression de la colonne moyenne pression (ci-après appelée "moyenne pression"), la fraction de cet air qui est excédentaire par rapport aux besoins frigorifiques de la ligne d'échange thermique. To reduce investment by allowing the use of a single air compressor, and to reduce the expenditure of specific energy, patent application FR 91 02 917 proposes to compress all of the air at high air pressure. the air to be distilled and, at an intermediate cooling temperature, to expand in a turbine, at the pressure of the medium pressure column (hereinafter called "medium pressure"), the fraction of this air which is in excess relative to the refrigeration requirements of the heat exchange line.
Une étude approfondie des phénomènes mis en jeu dans un tel procédé montre que, dans certains cas, la turbine de détente risque de voir du liquide se former à l'entrée de sa roue si l'on veut maintenir des écarts de température réduits à l'emplacement du palier de vaporisation de l'oxygène et au bout chaud de la ligne d'échange. C'est le cas lorsque la pression d'oxygène est supérieure à 13 bars environ, lorsque l'installation comprend une seule turbine de détente (c'est-à-dire ne comporte pas de turbine détente d'air en basse pression) et lorsque la presque totalité de l'oxygène liquide soutiré de la double colonne est vaporisé sous pression. An in-depth study of the phenomena involved in such a process shows that, in certain cases, the expansion turbine risks seeing liquid forming at the inlet of its wheel if it is desired to maintain temperature differences reduced to 1 location of the oxygen vaporization bearing and at the hot end of the exchange line. This is the case when the oxygen pressure is greater than approximately 13 bars, when the installation comprises a single expansion turbine (that is to say does not include an air expansion turbine at low pressure) and when almost all of the liquid oxygen withdrawn from the double column is vaporized under pressure.
L'invention a pour but de permettre d'obtenir les faibles écarts de température précités, et donc de conduire à une faible dépense d'énergie spécifique, en évitant l'apparition de liquide à l'entrée de la roue de la turbine de détente. The object of the invention is to allow the abovementioned small temperature differences to be obtained, and therefore to lead to a low specific energy expenditure, by preventing the appearance of liquid at the inlet of the wheel of the expansion turbine. .
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que
- on comprime la totalité de l'air à distiller à une première haute pression nettement supérieure à la moyenne pression;
- on refroidit une première fraction de cet air sous la première haute pression et, à une température intermédiaire de refroidissement, on en détend au moins une partie à la moyenne pression dans une turbine avant de l'introduire dans la double colonne;
- on surpresse à une seconde haute pression le reste de l'air sous la première haute pression, une partie au moins de l'air surpressé, dont le débit est inférieur au débit d'oxygène liquide à vaporiser, étant refroidi et liquéfié puis, après détente, introduit dans la double colonne;;
- la seconde haute pression étant d'une part inférieure à la pression de condensation ou de pseudo condensation de l'air par échange de chaleur avec l'oxygène en cours de vaporisation sous la haute pression d'oxygène et au moins égale à 30 bars environ, et, d'autre part, choisie de façon que la condensation ou la pseudo-condensation de l'air sous cette seconde haute pression ait lieu au voisinage de la température d'admission de la turbine.To this end, the invention relates to a process of the aforementioned type, characterized in that
- All of the air to be distilled is compressed at a first high pressure markedly higher than the medium pressure;
- A first fraction of this air is cooled under the first high pressure and, at an intermediate cooling temperature, at least part of it is expanded at medium pressure in a turbine before introducing it into the double column;
the rest of the air is superpressed at a second high pressure under the first high pressure, at least part of the compressed air, the flow rate of which is less than the flow rate of liquid oxygen to be vaporized, being cooled and liquefied then, after expansion, introduced into the double column ;;
the second high pressure being on the one hand lower than the condensation pressure or pseudo-condensation of the air by heat exchange with the oxygen being vaporized under the high oxygen pressure and at least equal to 30 bars approximately, and, on the other hand, chosen so that the condensation or pseudo-condensation of the air under this second high pressure takes place in the vicinity of the inlet temperature of the turbine.
Suivant d'autres caractéristiques
- ladite surpression est effectuée par une soufflante ayant un taux de compression inférieur à 2;
- la soufflante est entraînée par une source d'énergie extérieure;
- ladite surpression est effectuée par deux soufflantes en série couplées chacune à une turbine de détente, la première soufflante étant couplée à la turbine de détente de l'air sous la première haute pression et la seconde soufflante étant couplée à une seconde turbine de détente d'une partie de l'air surpressé, la température d'admission de la seconde turbine étant supérieure à celle de la première turbine;
- un débit d'air est prélevé entre les deux soufflantes et, au moins en partie, refroidi et liquéfié puis, après détente, introduit dans la double colonne;;
- ladite surpression est effectuée par une soufflante couplée à la turbine de détente d'air sous la première haute pression, une première partie de l'air surpressé étant détendue dans une seconde turbine couplée à une deuxième soufflante alimentée par le reste de l'air surpressé, l'air issu de la seconde soufflante étant refroidi et liquéfié puis, après détente, introduit dans la double colonne;
- l'air issu de la seconde soufflante est de nouveau surpressé par une troisième soufflante entraînée par une source d'énergie extérieure;
- une partie de la phase gazeuse de l'air issu de la ou de chaque turbine est détendue à la basse pression dans une turbine additionnelle, puis insufflée dans la colonne basse pression.According to other characteristics
- Said overpressure is carried out by a blower having a compression ratio of less than 2;
- the blower is driven by an external energy source;
- Said overpressure is carried out by two blowers in series each coupled to an expansion turbine, the first fan being coupled to the air expansion turbine under the first high pressure and the second fan being coupled to a second expansion turbine d 'Part of the compressed air, the inlet temperature of the second turbine being higher than that of the first turbine;
- an air flow is taken between the two blowers and, at least in part, cooled and liquefied then, after expansion, introduced into the double column;
- said overpressure is carried out by a blower coupled to the air expansion turbine under the first high pressure, a first part of the compressed air being expanded in a second turbine coupled to a second blower supplied with the rest of the air overpressed, the air from the second blower being cooled and liquefied then, after expansion, introduced into the double column;
- The air from the second fan is again boosted by a third fan driven by an external energy source;
- Part of the gas phase of the air from the or each turbine is expanded to low pressure in an additional turbine, then blown into the low pressure column.
L'invention a également pour objet une installation destinée à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette installation, du type comprenant une double colonne de distillation d'air comprenant une colonne basse pression et une colonne moyenne pression, une pompe de compression d'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne basse pression, des moyens de compression pour amener de l'air à distiller à une haute pression d'air nettement supérieure à la moyenne pression, et une ligne d'échange thermique pour mettre en relation d'échange thermique l'air à la haute pression et l'oxygène liquide comprimé, est caractérisée en ce que les moyens de compression comprennent un compresseur pour amener la totalité de l'air à distiller à une première haute pression nettement supérieure à la moyenne pression, et des moyens de surpression d'une fraction de l'air sous cette première haute pression, ces moyens de surpression comprenant deux soufflantes en série couplées chacune à une turbine de détente, la première soufflante étant couplée à une turbine de détente d'air sous la première haute pression et la seconde soufflante étant couplée à une seconde turbine de détente d'une partie de l'air surpressé, la température d'admission de la seconde turbine étant supérieure à celle de la première turbine. The invention also relates to an installation intended for the implementation of such a method. This installation, of the type comprising a double air distillation column comprising a low pressure column and a medium pressure column, a compression pump for liquid oxygen withdrawn from the tank of the low pressure column, compression means for bringing l air to be distilled at a high air pressure significantly higher than the medium pressure, and a heat exchange line for bringing the high pressure air and compressed liquid oxygen into heat exchange relationship, is characterized in that the compression means comprise a compressor for bringing all of the air to be distilled to a first high pressure much higher than the medium pressure, and means for overpressuring a fraction of the air under this first high pressure, these overpressure means comprising two blowers in series each coupled to an expansion turbine, the first fan being coupled to an air expansion turbine under the first high pressure and the second fan being coupled to a second turbine for expanding part of the compressed air, the inlet temperature of the second turbine being higher than that of the first turbine.
Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la Figure 1 représente schématiquement une installation de production d'oxygène gazeux conforme à l'invention;
- la Figure 2 est un diagramme échange thermique correspondant à cette installation, avec en abscisses la température en degrés Celsius et en ordonnées les enthalpies échangées dans la ligne d'échange thermique;
- les Figures 3 et 4 sont des vues analogues respectivement aux Figures 1 et 2 mais relatives à un autre mode de réalisation de l'installation suivant l'invention; et
- les Figures 5 et 6 représentent schématiquement plusieurs variantes de l'installation.Examples of implementation of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 schematically shows an installation for producing gaseous oxygen according to the invention;
- Figure 2 is a heat exchange diagram corresponding to this installation, with the temperature on the abscissa in degrees Celsius and on the ordinate the enthalpies exchanged in the heat exchange line;
- Figures 3 and 4 are views similar to Figures 1 and 2 respectively but relating to another embodiment of the installation according to the invention; and
- Figures 5 and 6 schematically represent several variants of the installation.
L'installation représentée à la Figure 1 est destinée à produire de l'oxygène gazeux sous une pression au moins égale à 13 bars environ et, dans cet exemple, de 35 bars. Elle comprend essentiellement une double colonne de distillation 1, une ligne d'échange thermique principale 2, un sous-refroidisseur 3, un compresseur d'air unique 4, une soufflante 5 de surpression d'air, une turbine de détente 6 dont la roue est montée sur le même arbre que celle du surpresseur 5, une soufflante additionnelle 7 entraînée par un moteur électrique 8, et une pompe d'oxygène liquide 9.La double colonne est constituée, de manière classique, d'une colonne moyenne pression 10 fonctionnant sous environ 6 bars et surmontée d'une colonne basse pression 11 fonctionnant légèrement au-dessus de la pression atmosphérique, avec, en cuve de cette dernière, un vaporiseur-condenseur 12 qui met en relation d'échange thermique l'oxygène liquide de cuve de la colonne basse pression avec l'azote de tête de la colonne moyenne pression. The installation shown in Figure 1 is intended to produce gaseous oxygen at a pressure at least equal to about 13 bars and, in this example, 35 bars. It essentially comprises a double distillation column 1, a main heat exchange line 2, a sub-cooler 3, a single air compressor 4, a blower 5 for air overpressure, an expansion turbine 6, the wheel of which is mounted on the same shaft as that of the booster 5, an additional blower 7 driven by an electric motor 8, and a liquid oxygen pump 9. The double column consists, in a conventional manner, of a medium pressure column 10 operating under approximately 6 bars and surmounted by a low pressure column 11 operating slightly above atmospheric pressure, with, in the tank of the latter, a vaporizer-condenser 12 which puts the liquid oxygen in the tank in heat exchange relationship of the low pressure column with nitrogen at the head of the medium pressure column.
En fonctionnement, l'air à distiller, comprimé en totalité par le compresseur 4 à une pression de l'ordre de 23 bars et épuré dans un adsorbeur 4A, est surpressé en totalité par le surpresseur 5 à une première haute pression de l'ordre de 28 bars, puis divisé en deux courants. In operation, the air to be distilled, compressed entirely by the compressor 4 to a pressure of the order of 23 bars and purified in an adsorber 4A, is entirely boosted by the booster 5 at a first high pressure of the order of 28 bars, then divided into two streams.
Le premier courant est refroidi sous cette première haute pression dans des passages 13 de la ligne d'échange 2. Une partie de ce premier courant poursuit son refroidissement, et est liquéfié, jusqu'au bout froid de la ligne d'échange, puis est détendu à la moyenne pression et à la basse pression dans des vannes de détente 14 et 15 respectivement et réparti entre les colonnes 10 et 11. Le reste du premier courant est sorti de la ligne d'échange à une température intermédiaire T1, détendu dans la turbine 6 à la moyenne pression et introduit à la base de la colonne 10. The first stream is cooled under this first high pressure in passages 13 of the exchange line 2. Part of this first stream continues to cool, and is liquefied, until the cold end of the exchange line, then is expanded at medium pressure and at low pressure in expansion valves 14 and 15 respectively and distributed between columns 10 and 11. The rest of the first stream left the exchange line at an intermediate temperature T1, expanded in the turbine 6 at medium pressure and introduced at the base of column 10.
Le second courant d'air surpressé est à nouveau surpressé, jusqu'à une seconde haute pression de l'ordre de 35 à 40 bars, par la soufflante 7, puis refroidi et liquéfié dans des passages 16 de la ligne d'échange, jusqu'au bout froid de celle-ci. Le liquide ainsi obtenu est détendu dans une vanne de détente 17 et envoyé à la base de la colonne 10. The second stream of pressurized air is again pressurized, up to a second high pressure of the order of 35 to 40 bars, by the blower 7, then cooled and liquefied in passages 16 of the exchange line, up to 'at the cold end of it. The liquid thus obtained is expanded in an expansion valve 17 and sent to the base of the column 10.
On entend ici par "surpresseur" ou "soufflante te" un compresseur à une seule roue dont la dépense d'énergie, de par le débit de gaz traité et le taux de compression, est considérablement inférieure à celle du compresseur principal 4 de l'installation, et par exemple de l'ordre de 2 à 3% de cette dernière. Le taux de compression d'une telle soufflante est généralement inférieur à 2. Chacune des soufflantes dont il est question ici comporte à sa sortie un réfrigérant à eau ou à air atmosphérique non représenté. By "booster" or "blower te" is meant here a single-wheel compressor whose energy expenditure, by the flow rate of treated gas and the compression ratio, is considerably lower than that of the main compressor 4 of the installation, and for example of the order of 2 to 3% of the latter. The compression ratio of such a blower is generally less than 2. Each of the blowers in question here comprises at its outlet a water or atmospheric air refrigerant, not shown.
L'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne 11 est amené par la pompe 9 à la pression de production désirée, puis vaporisé et réchauffé dans des passages 18 de la ligne d'échange avant d'être évacué de l'installation via une conduite de production 19. Liquid oxygen withdrawn from the tank of column 11 is brought by pump 9 to the desired production pressure, then vaporized and heated in passages 18 of the exchange line before being evacuated from the installation via a pipe. of production 19.
On retrouve par ailleurs dans l'installation de la Figure 1 les conduites et accessoires habituels des installations à double colonne : une conduite 20 de remontée dans la colonne 11 du "liquide riche" (air enrichi en oxygène) recueilli en cuve de la colonne 10, avec sa vanne de détente 21, une conduite 22 de remontée en tête de la colonne 11 du "liquide pauvre" (azote à peu près pur) soutiré en tête de la colonne 10, avec sa vanne de détente 23, ainsi qu'une conduite 24 de production d'oxygène liquide, piquée en cuve de la colonne 11, qu'une conduite 25 de production d'azote liquide, piquée sur la conduite 22, et qu'une conduite 26 de soutirage d'azote impur, constituant le gaz résiduaire de l'installation, piquée en tête de la colonne 11, cet azote impur étant réchauffé dans le sous-refroidisseur 3 puis dans des passages 27 de la ligne d'échange avant d'être évacué via une conduite 28. Also found in the installation of Figure 1 the usual pipes and accessories for double column installations: a pipe 20 for raising in column 11 of the "rich liquid" (oxygen-enriched air) collected in the tank of column 10 , with its expansion valve 21, a pipe 22 for raising the top of the column 11 of the "lean liquid" (approximately pure nitrogen) withdrawn at the top of the column 10, with its expansion valve 23, as well as a line 24 for producing liquid oxygen, inserted in the bottom of column 11, than a line 25 for producing liquid nitrogen, inserted in line 22, and a line 26 for withdrawing impure nitrogen, constituting the waste gas from the installation, tapped at the top of column 11, this impure nitrogen being heated in the sub-cooler 3 then in passages 27 of the exchange line before being evacuated via a pipe 28.
Comme on le voit sur la Figure 2, la température T1 d'admission de la turbine 6 est inférieure à la température du palier 29 de vaporisation de l'oxygène sous la pression de production, et l'on équilibre le bilan frigorifique de l'installation, afin de maintenir un faible écart de température au bout chaud de la ligne d'échange, en soutirant via les conduites 24 et/ou 25 certaines quantités d'azote liquide et/ou d'oxygène liquide, suivant l'enseignement de la demande FR 91 02 917 précitée. Lorsque la pression de l'air au refoulement du compresseur 4 est de l'ordre de 23 bars, cet équilibre s'obtient pour un soutirage de liquide de l'ordre de 5% du débit d'air traité. As seen in Figure 2, the inlet temperature T1 of the turbine 6 is lower than the temperature of the stage 29 of vaporization of oxygen under the production pressure, and the refrigeration balance of the installation, in order to maintain a small temperature difference at the hot end of the exchange line, by drawing off via the lines 24 and / or 25 certain quantities of liquid nitrogen and / or liquid oxygen, according to the teaching of application FR 91 02 917 cited above. When the air pressure at the discharge of the compressor 4 is of the order of 23 bars, this equilibrium is obtained for a withdrawal of liquid of the order of 5% of the flow of treated air.
De plus, la seconde haute pression précitée est d'une part inférieure à la pression de condensation de l'air par échange thermique avec l'oxygène en cours de vaporisation sous la pression de production, et d'autre part choisie de façon que l'air porté à cette seconde haute pression commence à se condenser à une température voisine de T1. Ceci assure un important apport de calories au voisinage de cette température T1 et permet à la turbine 6 de fonctionner dans de bonnes conditions, c'est-à-dire sans production de liquide à l'entrée de sa roue, tout en maintenant des écarts de température optimaux, de l'ordre de 2 à 3"C, au deux bouts de la ligne d'échange ainsi qu'à l'emplacement du palier de vaporisation 29. In addition, the aforementioned second high pressure is on the one hand lower than the condensation pressure of the air by heat exchange with the oxygen being vaporized under the production pressure, and on the other hand chosen so that the air brought to this second high pressure begins to condense at a temperature close to T1. This ensures a significant supply of calories in the vicinity of this temperature T1 and allows the turbine 6 to operate in good conditions, that is to say without production of liquid at the entrance of its wheel, while maintaining gaps optimal temperatures, of the order of 2 to 3 "C, at the two ends of the exchange line as well as at the location of the vaporization bearing 29.
Il est à noter que le débit d'air surpressé qui est liquéfié dans les passages 16 est très inférieur à celui nécessaire pour vaporiser l'oxygène. Ce débit d'air liquéfié est en effet inférieur au débit d'oxygène à vaporiser et est juste suffisant pour éviter l'apparition de liquide à l'entrée de la roue de la turbine 6. It should be noted that the flow of supercharged air which is liquefied in the passages 16 is much lower than that necessary to vaporize the oxygen. This flow of liquefied air is in fact lower than the flow of oxygen to be vaporized and is just sufficient to avoid the appearance of liquid at the inlet of the turbine wheel 6.
Si les paramètres de l'installation sont tels que la seconde haute pression de l'air est super-critique, c'est la pseudo-condensation de l'air qui doit intervenir au voisinage de la température T1. If the parameters of the installation are such that the second high air pressure is super-critical, it is the pseudo-condensation of the air which must occur in the vicinity of the temperature T1.
Dans le mode de réalisation de la Figure 3, le compresseur d'air 4 de l'installation comprime directement la totalité de l'air à la première haute pression de l'ordre de 23 bars, et un premier courant de cet air est traité comme précédemment dans les passages 13, la turbine 6 et la vanne de détente 14 puis envoyé à la base de la colonne 10. In the embodiment of FIG. 3, the air compressor 4 of the installation directly compresses all of the air at the first high pressure of the order of 23 bars, and a first stream of this air is treated as previously in the passages 13, the turbine 6 and the expansion valve 14 then sent to the base of the column 10.
En revanche, le reste de cet air est surpressé en deux étapes, par deux soufflantes montées en série : une première soufflante 30 qui, comme la soufflante 5 de la Figure 1, est couplée directement à la turbine 6, et une deuxième soufflante 31 directement couplée à une deuxième turbine de détente 32. L'air surpressé en 30 passe en totalité dans la soufflante 31 puis dans les passages 16 de la ligne d'échange 2, et une partie de cet air est sorti de la ligne d'échange à une température T2 supérieure à la température T1 pour être détendu dans la turbine 32. L'échappement de cette dernière, à la moyenne pression, est relié à la base de la colonne 10 comme celui de la turbine 6. On the other hand, the rest of this air is boosted in two stages, by two blowers mounted in series: a first blower 30 which, like the blower 5 in FIG. 1, is directly coupled to the turbine 6, and a second blower 31 directly coupled to a second expansion turbine 32. The air boosted at 30 passes entirely through the blower 31 then through the passages 16 of the exchange line 2, and part of this air is exited from the exchange line at a temperature T2 greater than the temperature T1 in order to be expanded in the turbine 32. The exhaust of the latter, at medium pressure, is connected to the base of the column 10 like that of the turbine 6.
L'air à la plus haute pression non détendu dans la turbine 32 poursuit son refroidissement et est liquéfié dans les passages 16 jusqu'au bout froid de la ligne d'échange, puis est détendu dans des vannes de détente 17 et 17A et réparti entre les deux colonnes 10 et 11. La vanne 17A remplace la vanne 15 de la Figure 1. The air at the highest pressure not expanded in the turbine 32 continues to cool and is liquefied in the passages 16 to the cold end of the exchange line, then is expanded in expansion valves 17 and 17A and distributed between the two columns 10 and 11. Valve 17A replaces valve 15 in Figure 1.
Comme on le voit sur la Figure 4, on peut choisir la température T2 légèrement au-dessus du palier 29 de vaporisation de l'oxygène. Compte-tenu du débit relativement faible de l'air détendu dans la turbine 32, on obtient une courbe de refroidissement d'air à peu près parallèle à la courbe de réchauffement de l'oxygène liquide et de l'azote gazeux de la température T2 au genou 33 de condensation ou de pseudo-condensation de l'air sous la plus haute pression. As seen in Figure 4, the temperature T2 can be chosen slightly above the oxygen vaporization stage 29. Given the relatively low flow rate of the expanded air in the turbine 32, an air cooling curve is obtained which is roughly parallel to the warming curve for liquid oxygen and nitrogen gas at the temperature T2 knee 33 of condensation or pseudo-condensation of the air under the highest pressure.
L'installation de la Figure 5 diffère de la précédente par les points suivants. The installation of Figure 5 differs from the previous one in the following points.
D'une part, la totalité de l'air refroidi sous la première haute pression est détendu dans la turbine 6, c'est-à-dire que les passages 13 sont interrompus au niveau de température T1 et que la vanne de détente 14 est supprimée. On the one hand, all of the air cooled under the first high pressure is expanded in the turbine 6, that is to say that the passages 13 are interrupted at temperature level T1 and that the expansion valve 14 is deleted.
D'autre part, un débit d'air, prélevé entre les deux soufflantes 30 et 31, est refroidi et liquéfié dans des passages supplémentaires 34 de la ligne d'échange, jusqu'au bout froid de celle-ci, puis détendu à la moyenne pression dans une vanne de détente 35 et envoyé à la base de la colonne 10. On the other hand, an air flow, taken between the two blowers 30 and 31, is cooled and liquefied in additional passages 34 of the exchange line, until the cold end thereof, then expanded to the medium pressure in an expansion valve 35 and sent to the base of column 10.
En variante, comme indiqué en trait mixte, la turbine 32 peut être alimenté par l'air circulant dans les passages 34, lesquels sont alors interrompus à la température T2. La vanne de détente 35 est alors supprimé, et c'est l'air circulant dans les passages 16 qui est en totalité liquéfié dans les passages 16 puis détendu à la moyenne pression dans la vanne de détente 17. Alternatively, as indicated in phantom, the turbine 32 can be supplied with air flowing in the passages 34, which are then interrupted at the temperature T2. The expansion valve 35 is then eliminated, and it is the air circulating in the passages 16 which is entirely liquefied in the passages 16 and then expanded at medium pressure in the expansion valve 17.
Bien entendu, on peut envisager une combinaison des deux variantes ci-dessus. Of course, one can envisage a combination of the two variants above.
En variante encore, comme indiqué en trait interrompu sur la Figure 5, la pression d'air la plus haute peut être accrue en faisant passer l'air issu de la soufflante 31 dans une soufflante additionnelle 36 entraînée par un moteur électrique 37. In another variant, as indicated in broken lines in FIG. 5, the highest air pressure can be increased by passing the air coming from the blower 31 into an additional blower 36 driven by an electric motor 37.
L'installation représentée à la Figure 6 est une variante de celle de la Figure 3. Elle n'en diffère que par le fait que l'échappement des deux turbines 6 et 32 débouche dans un séparateur de phases 38 dont le liquide et une partie de la phase vapeur sont envoyés en cuve de la colonne 10 tandis que le reste de la phase vapeur, après réchauffement partiel dans des passages 39 de la ligne d'échange, est détendu à la basse pression dans une turbine additionnelle 40 freinée par un frein approprié 41. L'air basse pression sortant de la turbine 40 est insufflé dans la colonne 11 via une conduite 42. The installation shown in Figure 6 is a variant of that of Figure 3. It differs from it only in that the exhaust of the two turbines 6 and 32 opens into a phase separator 38 of which the liquid and a part of the vapor phase are sent to the tank of column 10 while the rest of the vapor phase, after partial heating in passages 39 of the exchange line, is expanded at low pressure in an additional turbine 40 braked by a brake appropriate 41. The low pressure air leaving the turbine 40 is blown into the column 11 via a pipe 42.
Cette solution est applicable lorsque l'oxygène produit gazeux sous pression est à faible pureté (moins de 99,5%). This solution is applicable when the oxygen product gas under pressure is of low purity (less than 99.5%).
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