FR2739439A1 - Procede et installation de production d'un gaz sous pression par distillation cryogenique - Google Patents

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Abstract

Dans un procédé de production de gaz sous pression par distillation cryogénique, on produit le gaz par vaporisation (ou pseudovaporisation) d'un liquide soutiré d'une colonne de distillation. Pour fournir du gaz supplémentaire sous pression, un débit d'un gaz provenant d'une source extérieure est au moins partiellement liquéfié et le liquide ainsi formé est ajouté au liquide soutiré de la colonne avant ou après une éventuelle étape de pressurisation.

Description

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La présente invention concerne un procédé et une installation de production de gaz sous pression par distillation cryogénique. En particulier, elle concerne un procédé dans lequel du gaz sous pression est produit par
la vaporisation d'un liquide soutiré d'une colonne de distillation cryogénique.
Des procédés de ce genre sont bien connus dans le domaine et
existent depuis plusieurs décennies.
Dans le présent mémoire, les pressions dont il est question sont des pressions absolues. De plus, on entend par "condensation" et "vaporisation" soit une condensation ou une vaporisation proprement dite, soit une pseudo-condensation ou une pseudo-vaporisation, selon que les
pressions sont subcritiques ou supercritiques.
Le but de l'invention est de permettre de fournir la demande maximale en gaz sous pression avec un appareil dimensionné pour produire seulement une partie du liquide requis pour fournir la demande maximale en
gaz.
Selon l'invention, il est prévu un procédé de production d'un gaz sous pression dans un appareil de séparation cryogénique comprenant les étapes de: i) refroidir un fluide à séparer dans un échangeur de chaleur et I'envoyer à une colonne de distillation de l'appareil pour y être séparé; ii) soutirer un débit liquide d'une colonne de l'appareil et le réchauffer dans l'échangeur, caractérisé en ce que: iii) on rajoute au moins un liquide d'appoint au débit liquide soutiré de l'étape ii); iv) on réchauffe dans un échangeur le mélange ainsi formé par le liquide d'appoint et le débit soutiré par échange thermique indirect; et
v) on récupère en sortie d'appareil un gaz sous pression.
De cette manière, un gaz provenant d'une source extérieure sert d'appoint pour suppléer au manque de liquide lorsque l'appareil fonctionne à
sa capacité maximale.
Le gaz d'appoint liquéfié peut avoir la même composition que le
débit de liquide soutire.
Le liquide peut être un gaz de l'air. Par exemple, de l'azote liquide peut être soutiré de la tête d'une simple colonne ou d'une colonne basse ou
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moyenne pression d'une double colonne. De l'argon liquide peut être obtenu en tête d'une colonne argon. Néanmoins, I'invention s'applique également à la séparation d'autres fluides cryogéniques le liquide à vaporiser pourrait
être du méthane, du monoxyde de carbone ou de l'hydrogène par exemple.
Avant sa vaporisation, le liquide peut être pressurisé soit par
pression hydrostatique, soit avec une pompe.
Si le gaz d'appoint se trouve déjà à la pression de vaporisation du liquide soutiré, après sa liquéfaction, il peut être rajouté au liquide soutiré en aval des moyens de pressurisation. Sinon, le gaz d'appoint liquéfié se
mélange au liquide en amont de la pompe afin d'y être pressurisé.
De préférence, le gaz d'appoint liquéfié constitue 20 % du débit liquide vaporisé, permettant ainsi à l'appareil d'être dimensionné à une
capacité qui représente 80 % de la demande maximale.
Selon l'invention, il est également prévu une installation de production d'un débit de gaz sous pression par distillation cryogénique comprenant au moins une colonne de distillation, un échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer un fluide à séparer par distillation à une colonne de distillation, des moyens pour soutirer un liquide d'une colonne de distillation, des moyens pour envoyer le liquide soutiré à l'échangeur de chaleur pour réchauffer le liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour rajouter un liquide d'appoint au liquide soutiré en amont de l'échangeur et des moyens pour envoyer le mélange ainsi formé à
l'échangeur afin de le vaporiser pour produire le gaz sous pression.
Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est illustré à la
figure 1 qui représente schématiquement une installation selon l'invention.
Un débit d'air 1 est comprimé dans un compresseur jusqu'à ,6 x 105 kPa, avant d'être divisé en trois fractions. La première fraction 1A est comprimée par le compresseur 3 jusqu'à 62 x105 kPa, réfrigérée en 4 et comprimée à 76 x 105 kPa. Apres une deuxième étape de réfrigération en 6, la fraction 1A est refroidie dans un échangeur principal 9. Une partie de l'air 11A partiellement refroidie est soutirée à un niveau de température intermédiaire de l'échangeur 9 puis détendue dans une turbine 7, qui entraîne le compresseur 5, jusqu'à la pression d'une colonne moyenne pression 13 d'une double colonne 12. L'air détendu est ensuite envoyé dans cette colonne 13. La partie restante du débit 1A poursuit son refroidissement
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dans l'échangeur 9, se condense et est détendue dans la vanne 11 à la
pression de la colonne 13, avant d'y être envoyée.
La fraction 1 B traverse l'échangeur 9 avant d'être introduite en
cuve de la colonne 13.
La fraction 1C est comprimée par le compresseur 15 à 8,9 x 105 kPa, partiellement refroidie dans l'échangeur 9 et détendue par la turbine d'insufflation 17 jusqu'à la pression d'une colonne basse pression 14. La fraction détendue 1C est envoyée à la colonne 14, éventuellement après une étape de sous-refroidissement. La turbine d'insufflation 17
entraîne le compresseur 15.
La double colonne 12 comprenant la colonne basse pression 14 et la colonne moyenne pression 13 est dimensionnée pour produire un débit moyen de liquide qui se vaporise dans l'échangeur 9 pour former un gaz sous pression. En l'occurrence, le liquide est l'oxygène soutiré en cuve de la colonne 14 par la conduite 31 à une pression d'environ 1,5 x 105 kPa. Le liquide est pressurisé jusqu'à 76 x 105 kPa par une pompe 25 avant de se
vaporiser dans l'échangeur 9 pour former l'oxygène sous pression.
Un appoint d'oxygène gazeux provient d'un réseau 19 à 30 x i105 kPa. Le gaz d'appoint de la conduite 20 se refroidit dans l'échangeur 9, se détend à travers la vanne 21 et est séparé en deux phases dans le séparateur 23. La partie gazeuse de l'oxygène est envoyée au moins en partie à la colonne basse pression 14. La partie liquide est envoyée à la conduite 31 quand la demande en oxygène passe au-dessus de la capacité maximale de la double colonne 12, qui représente 80 % de la demande maximale. Ainsi, le liquide provenant du réseau est vaporisé pour fournir jusqu'à 20 % de la demande maximale. Ce pourcentage est limité par la capacité de liquéfaction de l'oxygène du réseau acceptable par
l'échangeur 9.
De cette manière, avec un appareil sous-dimensionné, on peut néanmoins fournir toute la demande en oxygène gazeux sous pression, pour
un coût énergétique moindre.
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Claims (17)

REVENDICATIONS
1. Procédé de production d'un gaz sous pression dans un appareil de séparation cryogénique comprenant les étapes de: i) refroidir un fluide à séparer dans un échangeur de chaleur (9) et lI'envoyer à une colonne de distillation (12) de l'appareil; ii) soutirer un débit liquide d'une colonne (14) de l'appareil et le réchauffer dans l'échangeur (9), caractérisé en ce que: iii) on ajoute au moins un liquide d'appoint au débit liquide soutiré de l'étape ii); iv) on réchauffe et éventuellement on vaporise dans un échangeur (9) le mélange ainsi formé par le liquide d'appoint et le débit soutiré par échange thermique indirect; et
v) on récupère en sortie d'appareil un gaz sous pression.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on envoie du gaz d'appoint provenant d'une source extérieure (19) à un échangeur, on refroidit le gaz d'appoint et on le condense au moins
partiellement pour former le liquide d'appoint.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le liquide
d'appoint et le débit soutiré ont substantiellement la même composition.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le
liquide soutiré est un liquide enrichi en oxygène, en azote, argon ou en méthane.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans
lequel la plupart du gaz sous pression provient d'une colonne de distillation (14).
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel au moins 80 % du
gaz sous pression provient d'une colonne de l'appareil.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel on
rajoute le liquide d'appoint au débit soutiré en amont ou en aval d'un moyen
de pressurisation (25).
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans
lequel le fluide à séparer se condense au moins partiellement dans
l'échangeur (9) o se vaporise le liquide soutiré de l'étape (ii).
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9. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
dépendantes de la revendication 2, dans lequel on refroidit le gaz d'appoint
dans l'échangeur (9) o se vaporise le liquide soutiré de l'étape (ii).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans
lequel on ne produit aucun produit final sous forme liquide.
11. Installation de production d'un débit de gaz sous pression par distillation cryogénique comprenant au moins une colonne de distillation (13, 14), un échangeur de chaleur (9), des moyens (1A, lB, 1C) pour envoyer un fluide à séparer par distillation à une colonne de distillation (13, 14), des moyens (31) pour soutirer un liquide d'une colonne de distillation (14), des moyens pour envoyer le liquide soutiré à l'échangeur de chaleur (9) pour réchauffer le liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend: - des moyens (27) pour rajouter un liquide d'appoint au liquide soutiré en amont de l'échangeur et des moyens pour envoyer le mélange
ainsi formé à l'échangeur (9) afin de former le gaz sous pression.
12. Installation selon la revendication 11 comprenant des moyens (20) pour envoyer un gaz d'appoint provenant d'une source extérieure à l'échangeur (9) afin de refroidir le gaz d'appoint et des moyens (21, 23) pour liquéfier le gaz d'appoint refroidi au moins partiellement pour former le
liquide d'appoint.
13. Installation selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle le
liquide soutiré est un liquide enrichi en oxygène, en azote ou en argon.
14. Installation selon la revendication 11, 12 ou 13, dans laquelle les moyens pour soutirer un liquide sont reliés à la colonne basse pression
(14) d'une double colonne de distillation d'air (12).
15. Installation selon l'une des revendications 11 à 14, dans
laquelle les moyens pour envoyer le liquide soutiré à l'échangeur sont reliés
à un moyen de pressurisation (25) en amont de l'échangeur.
16. Installation selon la revendication 15, dans laquelle les moyens pour rajouter du gaz d'appoint liquéfié au liquide soutiré sont reliés aux moyens pour envoyer le liquide soutiré à l'échangeur en aval ou en
amont des moyens de pressurisation (25).
17. Installation selon l'une des revendications 11 à 16, dans
laquelle les moyens (1A, lB, 1C) pour envoyer le fluide à séparer à une
colonne traversent au moins partiellement l'échangeur (9).
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US08/710,951 US5685173A (en) 1995-09-29 1996-09-24 Process and plant for the production of a gas under pressure by cryogenic distillation
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564061A (zh) * 2016-06-30 2019-04-02 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温分离空气以可变液体产量和功率使用来产生空气气体的方法和设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2800859B1 (fr) * 1999-11-05 2001-12-28 Air Liquide Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
US6253576B1 (en) * 1999-11-09 2001-07-03 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the production of intermediate pressure oxygen
JP3715497B2 (ja) * 2000-02-23 2005-11-09 株式会社神戸製鋼所 酸素の製造方法
US6484533B1 (en) * 2000-11-02 2002-11-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for the production of a liquid cryogen
MY143107A (en) * 2006-06-28 2011-03-15 Air Liquide Process for the production of pressurised oxygen and nitrogen by cryogenic distillation of air
US8136369B2 (en) 2006-07-14 2012-03-20 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude System and apparatus for providing low pressure and low purity oxygen
US8640496B2 (en) * 2008-08-21 2014-02-04 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for separating air
US9238477B2 (en) * 2014-03-03 2016-01-19 Xtreme Manufacturing, Llc Method and system for a lift device having independently steerable wheels

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2908144A (en) * 1956-01-04 1959-10-13 Union Carbide Corp Process and apparatus for separating gas mixtures
US5152149A (en) * 1991-07-23 1992-10-06 The Boc Group, Inc. Air separation method for supplying gaseous oxygen in accordance with a variable demand pattern

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383994A3 (fr) * 1989-02-23 1990-11-07 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif de rectification d'air
FR2681415B1 (fr) * 1991-09-18 1999-01-29 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression par distillation d'air.
FR2706195B1 (fr) * 1993-06-07 1995-07-28 Air Liquide Procédé et unité de fourniture d'un gaz sous pression à une installation consommatrice d'un constituant de l'air.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2908144A (en) * 1956-01-04 1959-10-13 Union Carbide Corp Process and apparatus for separating gas mixtures
US5152149A (en) * 1991-07-23 1992-10-06 The Boc Group, Inc. Air separation method for supplying gaseous oxygen in accordance with a variable demand pattern

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564061A (zh) * 2016-06-30 2019-04-02 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温分离空气以可变液体产量和功率使用来产生空气气体的方法和设备

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