FR2774752A1 - Installation de distillation d'air et boite froide correspondante - Google Patents

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Abstract

Cette installation (1) comprend au moins trois ensembles (10, 11, 12) disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier ensemble (10) comprenant une colonne moyenne pression (2), un deuxième ensemble (11) comprenant une colonne basse pression (3) et un troisième ensemble (12) comprenant une ligne d'échange thermique (5). L'installation comprend en outre un moyen (6) de remontée de liquide pour faire circuler un liquide entre une desdites colonnes (3) et le vaporiseur-condenseur (4).Applications à la distillation d'air par des colonnes à garnissages intérieurs structurés.

Description

La présente invention concerne une installation de distillation d'air du type comprenant au moins une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et un vaporiseur-condenseur, la colonne moyenne pression étant raccordée à une conduite d'amenée d'air à distiller et le vaporiseurcondenseur mettant en relation d'échange thermique des fluides de la tête de la colonne moyenne pression et de la cuve de la colonne basse pression.
L'invention s'applique en particulier aux installations de distillation d'air à colonnes de distillation munies de garnissages structurés, par exemple du genre ondulé-croisé .
De tels garnissages structurés apportent, par rapport aux plateaux de distillation traditionnels, un avantage important du point de vue de la perte de charge, et par suite permettent d'importantes économies de fonctionnement des installations de distillation d'air.
En revanche, à nombres de plateaux théoriques égaux, la hauteur d'une colonne de distillation à garnissage structuré est nettement supérieure à celle d'une colonne à plateaux.
Les hauteurs importantes des doubles colonnes de distillation à garnissages structurés, par exemple de l'ordre de 60 m, posent de nombreux problèmes.
Ainsi, d'une part, leurs constructions en paquets préassemblés en atelier et destinés à être transportés sur le site industriel de l'installation peut être difficile, voire impossible.
D'autre part, l'érection de ces doubles colonnes sur site impose l'utilisation de moyens de levage importants et la mise en place de dispositions particulières de sécurité préservant la sécurité des personnes, notamment en raison des hauteurs auxquelles elles sont amenés à travailler.
En outre, la tenue au vent et aux séismes de ces doubles colonnes érigées et entourées de leurs enveloppes d'isolation thermique nécessite la mise en place de moyens coûteux.
Enfin, les dimensions de ces doubles colonnes érigées engendrent des problèmes de dilatation thermique nonuniforme lorsqu'elles sont ensoleillées.
L'invention a pour but de résoudre ces problèmes en fournissant en particulier une installation du type précité, de construction plus aisée et moins onéreuse.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation de distillation d'air du type précité, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux ensembles disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier ensemble comprenant la colonne moyenne pression et un deuxième ensemble comprenant la colonne basse pression, et en ce que l'installation comprend au moins un moyen de remontée de liquide pour faire circuler un liquide entre une desdites colonnes et le vaporiseur-condenseur.
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'installation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles
- au moins une desdites colonnes est munie d'un garnissage intérieur structuré
- les colonnes moyenne pression et basse pression sont réalisées chacune en un seul tronçon
- l'installation comporte un troisième ensemble, qui comprend une ligne d'échange thermique pour refroidir l'air à distiller, et en ce que lesdits trois ensembles sont disposés l'un à côté de l'autre
- le vaporiseur-condenseur est disposé avec sa partie inférieure sensiblement au même niveau que l'extrémité supérieure de la colonne moyenne pression, et le moyen de remontée de liquide comprend un moyen pour envoyer de l'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression vers le vaporiseur-condenseur
- le vaporiseur-condenseur appartient audit premier ensemble et surmonte la colonne moyenne pression
- le vaporiseur-condenseur surmonte la ligne d'échange thermique
- le vaporiseur-condenseur est disposé sensiblement au même niveau que la cuve de la colonne basse pression, et le moyen de remontée de liquide comprend un moyen pour envoyer de l'azote liquide du vaporiseur-condenseur vers la tête de la colonne moyenne pression
- le vaporiseur-condenseur appartient audit deuxième ensemble, et la colonne basse pression surmonte le vaporiseur-condenseur
- le vaporiseur-condenseur est disposé sous la ligne d'échange thermique
- le vaporiseur-condenseur appartient audit troisième ensemble, et le troisième ensemble est entouré par une enveloppe d'isolation thermique commune au moins au vaporisateur-condenseur et à la ligne d'échange thermique
- la ligne d'échange thermique et le vaporiseurcondenseur sont entourés par des enveloppes d'isolation thermiques distinctes
- le vaporiseur-condenseur est un vaporiseur-condenseur du genre à ruissellement d'oxygène liquide
- ledit troisième ensemble est disposé à proximité dudit deuxième ensemble pour limiter les pertes de charge, entre la ligne d'échange thermique et la colonne basse pression, dans des canalisations qui les relient
- les centres desdits premier, deuxième, et troisième ensembles forment, en vue de dessus, sensiblement un triangle ou un L, ou sensiblement une ligne
- chacun desdits ensembles est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former chacun une boite froide individuelle
- au moins deux desdits ensembles sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune et le dernier ensem ble est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle, pour former deux boites froides
- le premier et le deuxième ensembles sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune
- les trois ensembles sont entourés d'une enveloppe d'isolation thermique commune pour former une boîte froide unique
- l'installation comporte également un quatrième ensemble qui comprend une colonne de production d'argon, et ce quatrième ensemble est disposé à côté des autres ensembles, notamment à proximité dudit deuxième ensemble pour limiter les pertes de charge, entre ladite colonne de production d'argon et la colonne basse pression, dans des canalisations qui les relient
- le quatrième ensemble est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former une boite froide individuelle
- la colonne de production d'argon est réalisée en au moins deux tronçons entourés tous les deux par ladite enveloppe d'isolation thermique individuelle
- la colonne de production d'argon est formée en au moins deux tronçons disposés l'un à côté de l'autre et entourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former autant de boites froides individuelles
- l'installation comporte en outre un cinquième ensemble qui comprend une colonne de mélange d'un gaz et d'un liquide, et ce cinquième ensemble est disposé à côté des autres ensembles, notamment à proximité dudit troisième ensemble, pour limiter les pertes de charge, entre la colonne de mélange et la ligne d'échange thermique, dans des canalisations qui les relient
- le cinquième ensemble est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former une boite froide individuelle
- chacun desdits ensembles a une hauteur inférieure ou égale à environ 30 m ; et
- l'installation comprend au moins deux ensembles reliés par une canalisations sous une pression voisine de la basse pression, et ces ensembles sont disposés à proximité les uns des autres pour limiter les pertes de charge dans cette ou ces canalisations.
L'invention a enfin pour objet une boite froide comprenant au moins une structure de confinement d'un fluide cryogénique et au moins une enveloppe d'isolation thermique entourant cette structure, caractérisée en ce que la boîte froide est une boîte froide destinée à la construction d'une installation telle que définie ci-dessus.
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la boite froide peut comprendre l'une ou les caractéristiques suivantes
- elle a une hauteur inférieure ou égale à environ 30 m ; et
- elle est construite en atelier et est destinée à être transportée sur un site de construction d'une installation de distillation d'air.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention,
- la figure 2A est une vue schématique de dessus de l'installation de la figure 1,
- les figures 2B à 2E sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant des variantes de l'installation de la figure 1,
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un deuxième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention,
- la figure 4A est une vue schématique de dessus de l'installation de la figure 3,
- les figures 4B et 4C sont des vues analogues à la figure 4A, illustrant des variantes de l'installation de la figure 3,
- la figure 4D est une vue schématique en élévation de l'installation de la figure 4C,
- les figures 5A à 5C sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant des variantes d'un troisième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention,
- les figures 6A à 6C et 7 sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant respectivement trois variantes d'un quatrième mode de réalisation et un cinquième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention, et
- les figures 8 et 9 sont des vues analogues à la figure 4D, illustrant respectivement un sixième et un septième modes de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention.
La figure 1 représente une installation 1 de distillation d'air comprenant essentiellement une colonne moyenne pression 2, une colonne basse pression 3, un vaporiseur-condenseur 4, une ligne principale d'échange thermique 5, une pompe 6, un appareil 7 d'épuration d'air par adsorption et un compresseur d'air principal 8.
Les colonnes 2 et 3 sont à garnissages structurés, par exemple du genre ondulé-croisé , et elles sont réalisées chacune en un seul tronçon. Un exemple d'un tel garnissage est décrit dans le document US-A-5 262 095.
Le vaporiseur-condenseur 4, mettant en relation d'échange thermique les fluides de la tête de la colonne 2 et de la cuve de la colonne 3, comme décrit ci-dessous, est du genre à ruissellement d'oxygène liquide.
Ce vaporiseur-condenseur 4 comprend classiquement un échangeur de chaleur formé d'un assemblage de plaques parallèles délimitant entre elles des passages de forme générale plane contenant des ondes-entretoises dont les généra trices sont verticales sur l'essentiel de la hauteur des passages.
Certains des passages de cet échangeur sont affectés à la circulation d'azote gazeux de tête de la colonne moyenne pression 2. A leur traversée, cet azote gazeux se condense. Les autres passages sont affectés au ruissellement d'oxygène liquide de cuve de la colonne basse pression 3, pour provoquer sa vaporisation par échange de chaleur indirect avec l'azote gazeux de tête de la colonne moyenne pression 2 se condensant. Le ruissellement de l'oxygène liquide est tel qu'un excès d'oxygène liquide est obtenu à une sortie inférieure 9 du vaporiseur-condenseur 4.
La ligne principale d'échange thermique 5, représentée très schématiquement, comprend classiquement ptusieurs échangeurs de chaleur disposés en série et/ou en parallèle.
L'installation 1 comprend trois ensembles disposés l'un à côté de l'autre (figure 2A), à savoir un premier ensemble 10 comprenant la colonne moyenne pression 2 et le vaporiseur-condenseur 4 qui surmonte cette dernière, un deuxième ensemble 11 comprenant la colonne basse pression 3 et la pompe 6, et un troisième ensemble 12 comprenant la ligne principale d'échange thermique 5.
Ces trois ensembles 10, 11 et 12 sont entourés chacun par une enveloppe d'isolation thermique individuelle 13, 14, 15, et forment ainsi trois boîtes froides séparées, délimitées chacune par une des enveloppes 13, 14, 15 et portant la même référence numérique.
Le troisième ensemble 12 est disposé entre les deux premiers ensembles 10 et 11. Les centres des trois ensembles 10, 11 et 12, repérés par des croix sur la figure 2A, forment sensiblement une ligne.
En fonctionnement, de l'air gazeux, amené par une conduite 17, est comprimé à une moyenne pression par le compresseur 8, puis épuré en eau et en C02 par adsorption à la traversée de l'appareil 7. Cet air épuré est ensuite refroi di à la traversée de la ligne d'échange thermique 5 puis introduit, au voisinage de son point de rosée, en cuve de la colonne moyenne pression 2.
Une conduite 18 permet d'envoyer de l'azote gazeux depuis la tête de la colonne moyenne pression 2 vers une entrée supérieure du vaporiseur-condenseur 4. Une conduite 19 permet de renvoyer, d'une sortie inférieure du vaporiseurcondenseur 4 vers la tête de la colonne moyenne pression 2, l'azote condensé. L'oxygène liquide à vaporiser est prélevé en cuve de la colonne basse pression 3 et est acheminé vers une entrée supérieure du vaporiseur-condenseur 4, par une conduite 20 munie de la pompe 6. Une majeure partie de l'oxygène pompé est vaporisé puis renvoyé, par une conduite 21, en cuve de la colonne basse pression 3.
L'oxygène liquide en excès après ruissellement est renvoyé, par une conduite 22 raccordée à la sortie 9, en cuve de la colonne basse pression 3.
Du liquide riche LR (air enrichi en oxygène) est envoyé, de la cuve de la colonne moyenne pression 2, après détente dans une vanne de détente 23, vers un niveau intermédiaire de la colonne basse pression 3.
Du liquide pauvre LP (azote à peu près pur) est envoyé, de la tête de la colonne moyenne pression 2, et après détente dans une vanne de détente 24, vers la tête de la colonne basse pression 3.
De l'azote impur ou résiduaire NR, soutiré du sommet de la colonne basse pression 3 via une conduite 25, est réchauffé dans la ligne d'échange thermique 5 par échange de chaleur indirect à contre-courant avec l'air à distiller traversant la ligne 5. Ce gaz NR est évacué par une conduite 26, éventuellement après avoir régénéré l'un des deux adsorbeurs de l'appareil 7.
De l'oxygène gazeux OG, prélevé en cuve de la colonne basse pression 3 via une conduite 27, est réchauffé à la traversée de la ligne d'échange thermique 5, par échange de chaleur indirect à contre-courant avec l'air à distiller circulant dans cette ligne 5, puis distribué par une conduite de production 28.
L'installation 1 est de construction plus aisée et plus économique que celles de l'état de la technique cité en début de description.
En effet, les trois boîtes froides 13, 14 et 15, de hauteurs inférieures à 30 m, sont chacune de dimensions verticales et horizontales plus réduites qu'une boîte froide comprenant les colonnes 2 et 3 et le vaporiseur-condenseur 4 l'un au-dessus de l'autre, c'est-à-dire agencés en double colonne classique, ainsi que la ligne d'échange 5.
Ainsi, chacune de ces boîtes froides 13 à 15 peut être préfabriquée en atelier puis transportée sur site, où le nombre d'opérations à effectuer pour terminer la cons- truction de l'installation 1 est limité.
De plus, leurs dimensions réduites permettent, d'une part, de limiter l'importance des moyens de levage utilisés pour leur installation sur site et, d'autre part, de réduire les dispositions à mettre en place pour assurer la sécurité des personnes lors du montage et la tenue au vent, aux séismes et à l'ensoleillement des boîtes froides installées sur site.
Enfin, la disposition choisie, avec le deuxième ensemble 11 à proximité du troisième ensemble 12, permet de limiter les pertes de charge dans les conduites basse pression 25 et 27 reliant la colonne 3 à la ligne 5, et ainsi de limiter les besoins de compression et donc d'optimiser les coûts de fonctionnement de l'installation 1.
Comme illustré par les figures 2B à 2E, d'autres dispositions relatives des ensembles 10, 11 et 12, présentant les mêmes avantages que la disposition de la figure 2A, sont possibles en fonction de l'espace disponible sur le site de production.
Ainsi, sur la figure 2B les trois ensembles 10, 11 et 12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensiblement une ligne, l'ensemble 11 étant disposé entre les ensembles 10 et 12.
Sur les figures 2C et 2D, les ensembles 10, 11 et 12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensiblement un L. L'ensemble 12 est disposé entre les ensembles 10 et 11 sur la figure 2C, et l'ensemble 11 est disposé entre les ensembles 10 et 12 sur la figure 2D.
Sur la figure 2E, les ensembles 10, 11 et 12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensiblement un triangle équilatéral.
La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 1 par ce qui suit.
Le vaporiseur-condenseur 4 appartient alors au troisième ensemble 12, et est disposé au-dessus de la ligne d'échange thermique 5. La partie inférieure du vaporiseurcondenseur 4 est disposée sensiblement au même niveau que l'extrémité supérieure (en haut sur la figure 3) de la colonne moyenne pression 2.
De plus, une enveloppe commune d'isolation thermique 30 entoure les deuxième et le troisième ensembles 11 et 12 en formant une première boîte froide délimitée par l'enveloppe 30 et portant la meme référence numérique. Ainsi, l'installation 1 comprend deux boîtes froides 13 et 30 et permet de réaliser des économies au niveau des enveloppes d'isolation thermique.
Une bonne isolation thermique est assurée entre le bout chaud de la ligne d'échange thermique 5 et la partie inférieure du vaporiseur-condenseur 4, par exemple par la présence d'air et/ou de perlite entre ceux-ci.
Comme représenté sur la figure 4A, les ensembles 10, 11 et 12 sont disposés avec leurs centres formant sensiblement une ligne, dans le même ordre que sur la figure 2A, le vaporiseur-condenseur 4 n'étant pas représenté sur cette figure pour plus de clarté.
De manière analogue au cas de l'installation 1 des figures 1 à 2 E, d'autres dispositions relatives des ensembles 10, 11 et 12 sont possibles comme illustré, à titre d'exemple, par la figure 4B, où les centres des ensembles 10, 11 et 12 forment sensiblement un L.
Dans une autre variante illustrée par les figures 4C et 4D, les premier et deuxième ensembles 10 et 11 sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune 31 pour former une seule boîte froide portant la même référence numérique.
Le vaporiseur-condenseur 4, non représenté sur la figure 4C pour plus de clarté, est disposé de manière analogue aux cas précédents au-dessus de la ligne d'échange thermique 5 mais ne fait pas partie du troisième ensemble 12.
Le troisième ensemble 12, comprenant la ligne d'échange thermique 5, est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 15 pour former une boîte froide individuelle portant la même référence numérique. La vaporiseur-condenseur 4 est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 15' pour former une boîte froide individuelle portant la même référence numérique et qui est solidaire de la boîte froide 15. Les trois ensembles 10, 11, 12 sont disposés de manière que leurs centres forment une ligne, le deuxième ensemble 11 étant disposé à proximité du troisième ensemble 12 et entre les ensembles 10 et 12.
Cette variante permet de réaliser séparément un ensemble de boîtes froides 15 et 15' comprenant tous les échangeurs thermiques et une boîte froide 31 comprenant les colonnes 2 et 3.
Les figures 5A à 5C illustrent un troisième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 1 par ce qui suit. Les ensembles 10, 11 et 12 sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune 32 de manière à former une boîte froide unique délimitée par l'enveloppe 32 et portant la même référence numérique. De manière analogue au cas de l'installation 1 des figures 1 à 2E, les dispositions relatives des ensembles 10, 11 et 12 peuvent varier. Ainsi, comme représenté à titre d'exemple sur les figures 5A à 5C, ces ensembles 10, 11 et 12 peuvent être disposés de manière que leurs centres forment sensiblement un L, un triangle équilatéral ou une ligne.
Bien sûr, l'installation peut comprendre d'autres équipements, incorporés ou non dans la ou les boîtes froides formées, comme par exemple des colonnes de distillation, en un ou plusieurs tronçons, participant, par exemple, à la production d'argon, des réservoirs de stockage ou une colonne de mélange d'un gaz et d'un liquide, un vaporiseurcondenseur extérieur, une colonne dite Etienne , décrite par exemple dans le document US-A-2 699 046, une colonne de production d'argon pratiquement pur par distillation, etc.
Ainsi, la figure 6A illustre schématiquement une installation 1 de distillation d'air analogue à celle de la figure 2E et comportant en outre un quatrième ensemble 33 comprenant essentiellement une colonne 34 de production d'argon impur.
Le quatrième ensemble 33 est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 35 pour former une boîte froide individuelle portant la même référence et de hauteur inférieure à 30 m.
Le quatrième ensemble 33 est disposé à proximité du deuxième ensemble 11 pour limiter les pertes de charges entre les conduites (non représentées) raccordant, de manière classique, la colonne 34 à la colonne basse pression 3.
La figure 6B illustre une variante de l'installation 1 de la figure 6A, se distinguant de cette dernière en ce que la colonne 34 est réalisée en deux tron çons disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier tronçon 36 alimenté en un mélange ternaire (Ar, Q et O) issu de la colonne basse pression 3, et un deuxième tronçon 37 dont la cuve est raccordée à la tête du premier tronçon 36.
Une telle réalisation en deux tronçons est décrite dans le document EP-A-628 277.
Les tronçons 36 et 37 sont entourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 38, 39 pour former deux boîtes froides individuelles portant les mêmes références numériques et de hauteurs inférieures à 30 m.
Les boîtes froides 13, 14, 38 et 39 sont disposées de manière que leurs centres forment sensiblement un carré, avec la boîte froide 38 disposée à proximité de la boîte froide 14. On limite ainsi les pertes de charge dans les conduites reliant la colonne basse pression 3 au premier tronçon 36 de la colonne 34.
La figure 6C illustre une autre variante - de l'installation 1 de la figure 6A se distinguant de celle de la figure 6B en ce que les deux tronçons 36 et 37 de la colonne 34 de production d'argon sont entourés d'une enveloppe commune d'isolation thermique 35, pour former une boîte froide portant la même référence numérique et de hauteur inférieure à 30 m.
La figure 7 illustre un cinquième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 6A en ce qu'elle comporte un cinquième ensemble 41 qui comprend une colonne 42 de mélange d'un liquide et d'un gaz.
Une colonne de mélange est une structure cryogénique de confinement de fluide pour mélanger un gaz et un liquide, par exemple comme décrit dans le document FR-B-2 143 986 au nom de la Demanderesse, de l'air gazeux et de l'oxygène liquide sous la moyenne pression.
Les centres des ensembles 10, 11, 41 et 12 forment sensiblement un losange.
Le cinquième ensemble 41 est disposé côte à côte avec tous les ensembles 10, 11, 12 et 33, et à proximité du troisième ensemble 12.
Les pertes de charge sont ainsi limitées dans les conduites qui raccordent fonctionnellement de manière classique la ligne d'échange thermique 5 et la colonne de mélange 41 pour produire de l'oxygène impur.
Bien sûr, d'autres dispositions relatives des ensembles de ces quatrième et cinquième modes de réalisation, limitant également les pertes de charges, en particulier des conduites basse pression, sont possibles, par exemple à partir des configurations illustrées par les figures 2A à 2E, 4A à 4C et 5A à 5C.
La figure 8 illustre schématiquement un sixième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air, se distinguant de celle de la figure 3 par ce qui suit.
Le vaporiseur-condenseur 4 est un vaporiseurcondenseur à bain disposé sous la ligne d'échange thermique 5, sensiblement au même niveau que la cuve de la colonne basse pression 3.
Le transfert d'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression 3 vers le vaporiseur-condenseur 4 est assuré hydrostatiquement, sans que la présence d'une pompe ne soit nécessaire sur la conduite 20.
En revanche, une pompe 45 est disposée dans la conduite 19 pour remonter l'azote liquide depuis la partie inférieure du vaporiseur-condenseur 4 vers la tête de la colonne moyenne pression 2.
La figure 9 illustre schématiquement un septième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air, se distinguant de celle de la figure 8 par ce qui suit.
Le vaporiseur-condenseur 4 appartient au deuxième ensemble 11 et la colonne basse pression 2 surmonte le vaporiseur-condenseur 4.
Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, les moyennes pressions sont supérieures aux basses pressions.
Ainsi, les pressions de fonctionnement des colonnes moyenne pression 2 et basse pression 3 peuvent être typiquement comprises respectivement entre environ 5 et 7 bars et entre environ 1 et 2 bars. Toutefois, elles peuvent également être en dehors de ces plages et valoir respectivement environ 15 et environ 5 bars.

Claims (30)

REVENDICATIONS
1. Installation (1) de distillation d'air du type comprenant au moins une colonne moyenne pression (2), une colonne basse pression (3) et au moins un vaporiseurcondenseur (4), la colonne moyenne pression (2) étant raccordée à au moins une conduite (17) d'amenée d'air à distiller et le vaporiseur-condenseur (4) mettant en relation d'échange thermique des fluides de la tête de la colonne moyenne pression (2) et de la cuve de la colonne basse pression (3), caractérisée en ce que l'installation (1) comprend au moins deux ensembles (10, 11) disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier ensemble (10) comprenant la colonne moyenne pression (2) et un deuxième ensemble (11) comprenant la colonne basse pression (3), et en ce que l'installation (1) comprend au moins un moyen (6 ; 45) de remontée de liquide pour faire circuler un liquide entre une desdites colonnes (3 ; 2) et le vaporiseur-condenseur (4).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une desdites colonnes (2, 3) est munie d'un garnissage intérieur structuré.
3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les colonnes moyenne pression (2) et basse pression (3) sont réalisées chacune en un seul tronçon.
4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'installation comporte un troisième ensemble (12), qui comprend une ligne d'échange thermique (5) pour refroidir l'air à distiller, et en ce que lesdits trois ensembles (10, 11, 12) sont disposés l'un à côté de l'autre.
5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé avec sa partie inférieure sensiblement au même niveau que l'extrémité supérieure de la colonne moyenne pression (2), et en ce que le moyen de remontée de liquide comprend un moyen (6) pour envoyer de l'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression (3) vers le vaporiseurcondenseur (4).
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) appartient audit premier ensemble (10) et surmonte la colonne moyenne pression (2).
7. Installation selon les revendications 4 et 5 prises ensembles, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) surmonte la ligne d'échange thermique (5).
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé sensiblement au même niveau que la cuve de la colonne basse pression (3), et en ce que le moyen de remontée de liquide comprend un moyen (45) pour envoyerde l'azote liquide du vaporiseur-condenseur (4) vers la tête de la colonne moyenne pression (2).
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) appartient audit deuxième ensemble (11), et en ce que la colonne basse pression (3) surmonte le vaporiseur-condenseur (4).
10. Installation selon les revendications 4 et 8 prises ensemble, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé sous la ligne d'échange thermique (5).
11. Installation selon l'une quelconque des revendications 5, 7, 8 et 10, caractérisée en ce que le vaporiseurcondenseur (4) appartient audit troisième ensemble (12), et en ce que le troisième ensemble (12) est entouré par une enveloppe (30) d'isolation thermique commune au moins au vaporisateur-condenseur (4) et à la ligne d'échange thermique (5).
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 5, 7, 8 et 10, caractérisée en ce que la ligne d'échange thermique (5) et le vaporiseur-condenseur (4) sont entourés par des enveloppes d'isolation thermiques distinctes (15, 15').
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le vaporiseurcondenseur (4) est un vaporiseur-condenseur du genre à ruissellement d'oxygène liquide.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ledit troisième ensemble (12) est disposé à proximité dudit deuxième ensemble (11) pour limiter les pertes de charge, entre la ligne d'échange thermique (5) et la colonne basse pression (3) dans des canalisations (25, 27) qui les relient.
15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les centres desdits premier (10), deuxième (11), et troisième (12) ensembles forment, en vue de dessus, sensiblement un triangle ou un L, ou sensiblement une ligne.
16. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que chacun desdits ensembles (10, 11, 12) est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle (13, 14, 15) pour former chacun une boîte froide individuelle.
17. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu au moins deux (11, 12 10, 11) desdits ensembles (10, 11, 12) sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune (30 ; 31) et le dernier ensemble (10 ; 12) est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle (13), pour former deux boîtes froides.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisé en ce que le premier (10) et le deuxième (11) ensembles sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune (31).
19. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que les trois ensembles (10, 11, 12) sont entourés d'une enveloppe d'isolation thermique commune (32) pour former une boîte froide unique.
20. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce qu'elle comporte également un quatrième ensemble (33) qui comprend une colonne (34) de production d'argon, et en ce que ce quatrième ensemble (33) est disposé à côté des autres ensembles (10, 11, 12), notamment à proximité dudit deuxième ensemble (11) pour limiter les pertes de charge, entre ladite colonne (34) de production d'argon et la colonne basse pression (3), dans des canalisations qui les relient.
21. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que le quatrième ensemble (33) est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle (35) pour former une boîte froide individuelle (35).
22. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la colonne (34) de production d'argon est réalisée en au moins deux tronçons (36, 37) entourés tous les deux par ladite enveloppe d'isolation thermique individuelle (35).
23. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la colonne (34) de production d'argon est formée en au moins deux tronçons (36, 37) disposés l'un à côté de l'autre et entourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle (38, 39) pour former autant de boîtes froides individuelles.
24. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un cinquième ensemble (41) qui comprend une colonne (42) de mélange d'un gaz et d'un liquide, et en ce que ce cinquième ensemble (41) est disposé à côté des autres ensembles (10, 11, 12, 33), notamment à proximité dudit troisième ensemble (12) , pour limiter les pertes de charge, entre la colonne de mélange (42) et la ligne d'échange thermique (5), dans des canalisations qui les relient.
25. Installation selon la revendication 24, caractérisée en ce que le cinquième ensemble (41) est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle (43) pour former une boîte froide individuelle (43).
26. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisée en ce que chacun desdits ensembles (10, 11, 12, 33, 41) a une hauteur inférieure ou égale à environ 30 m.
27. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, comprenant au moins deux ensembles (11, 12, 33) reliés par au moins une canalisation sous une pression voisine de la basse pression, caractérisée en ce que ces ensembles sont disposés à proximité les uns des autres pour limiter les pertes de charge dans cette ou ces canalisations.
28. Boîte froide (13 à 15, 30 à 32, 35, 38, 39, 43) comprenant au moins une structure (2 à 5, 34, 36, 37, 42) de confinement d'un fluide cryogénique et au moins une enveloppe d'isolation thermique entourant cette structure, caractérisée en ce que la boîte froide est une boîte froide destinée à la construction d'une installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, 21 à 23 et 25.
29. Boite froide selon la revendication 28, caractérisée en ce qu'elle a une hauteur inférieure ou égale à environ 30 m.
30. Boîte froide selon la revendication 28 ou 29, caractérisée en ce qu'elle est construite en atelier et est destinée à être transportée sur un site de construction d'une installation de distillation d'air.
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