FR2797943A1 - Appareil a circulation de fluide - Google Patents
Appareil a circulation de fluide Download PDFInfo
- Publication number
- FR2797943A1 FR2797943A1 FR9910739A FR9910739A FR2797943A1 FR 2797943 A1 FR2797943 A1 FR 2797943A1 FR 9910739 A FR9910739 A FR 9910739A FR 9910739 A FR9910739 A FR 9910739A FR 2797943 A1 FR2797943 A1 FR 2797943A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- face
- heat exchanger
- dihedron
- box
- condenser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
- F25J3/04854—Safety aspects of operation
- F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
- F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
- F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
- F25J3/04884—Arrangement of reboiler-condensers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
- F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
Abstract
L'invention concerne un appareil (4) à circulation de fluide du type comprenant, d'une part, un corps (13) dont une partie a une forme de dièdre avec sur une première face (39) au moins une ouverture (25) de passage de fluide et, d'autre part, une boîte de raccordement (32) coiffant hermétiquement l'ouverture (25) de la première face (39), la boîte de raccordement étant de forrne générale cylindrique à génératrices parallèles à l'arête (23) du dièdre. La boîte de raccordement (32) est reliée par deux (34, 40) de ses génératrices à la première face (39) du dièdre et s'étend, d'une part, entièrement à distance du corps (13) de l'une à l'autre de ces deux génératrices et, d'autre part, au-delà de l'arête (23) du dièdre dans une direction parallèle à la première face (39) du dièdre.Application à la réalisation d'un vaporiseur-condenseur à bain pour une installation de distillation d'air à double colonne.
Description
La présente invention concerne un appareil à circulation de fluide type comprenant, d'une part, un corps dont une partie a une forme de dièdre avec sur une première face du dièdre au moins une ouverture de passage de fluide et, d'autre part, une boîte de raccordement coiffant hermétiquement l'ouverture de la première face du dièdre, la boîte raccordement étant de forme générale cylindrique à génératrices parallèles à l'arête du dièdre.
L'invention s'applique en particulier à un vaporiseur-condenseur bain pour une installation de distillation d'air à double colonne.
Dans une telle installation de distillation d'air, l'oxygène liquide qui trouve en cuve de la colonne basse pression est vaporisé dans le vaporiseur-condenseur par échange de chaleur avec l'azote gazeux prélevé en tête de colonne moyenne pression.
Le vaporiseur-condenseur comprend un corps d'échangeur thermique formé par un empilement de plaques parallèles et d'ondes- entretoises exemple brasées. Les plaques définissent deux à deux une multitude passages plats dédiés à la circulation de l'oxygène et l'azote. corps d'échangeur thermique a une forme générale parallélépipedique.
Les passages dédiés à l'azote sont raccordés au reste l'installation distillation d'air par l'intermédiaire de boîtes de raccordement soudées sur corps d'échangeur thermique et affectées respectivement l'entrée et à sortie de l'azote.
Plus nombre de passages dédiés à l'azote débouchant dans même boîte sortie augmente, plus le débit qui peut être évacué par cette boîte vers reste de l'installation de distillation d'air doit être important.
telle contrainte peut alors conduire à la multiplication des raccordements en aval des boîtes de sortie d'azote liquide ou à dégradation fonctionnement du vaporiseur-condenseur.
L'invention a pour but de résoudre ces problèmes en fournissant appareil circulation de fluide du type précité, permettant notamment réaliser un vaporiseur-condenseur dans lequel le débit qu'une boîte sortie d'azote liquide peut évacuer est important tout en limitant le nombre des raccordements nécessaires en aval de cette boîte de sortie et les risques de dégradation du fonctionnement du vaporiseur-condenseur.
A cet effet, l'invention a pour objet un appareil à circulation de fluide du type précité, caractérisé en ce que la boîte de raccordement est reliée par deux de ses génératrices à la première face du dièdre s'étend, d'une part, entièrement à distance du corps de l'une à l'autre de ces deux génératrices et, d'autre part, au-delà de l'arête du dièdre dans une direction parallèle à la première face du dièdre.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'appareil peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément.ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles la boîte de raccordement .s'étend en surplomb rapport à la deuxième face du dièdre; une des génératrices reliant la boîte de raccordement à la première face du dièdre est située au voisinage de l'arête du dièdre ; la boîte de raccordement de forme générale cylindrique a une courbe directrice transversale à l'arête du dièdre qui presente plusieurs tronçons en arcs de cercles ; la courbe directrice de la boîte de raccordement a une forme générale en haricot tronqué ; une conduite de prélèvement d'un fluide s'étend dans la boîte de raccordement parallèlement à l'arête du dièdre ; le corps est un corps d'échangeur thermique ; la première face est une face verticale et la deuxième face est une face horizontale inférieure du corps d'échangeur thermique ; le corps d'échangeur thermique présente des passages de fluide qui débouchent dans la deuxième face du dièdre ; l'appareil à circulation de fluide est un vaporiseur-condenseur à bain, et la boîte de raccordement est une boîte de sortie d'un fluide condensé dans le corps d'échangeur thermique ;. - conduite de prélèvement est une conduite de prélèvement de gaz ; - corps d'échangeur thermique a une forme générale parallélépipédique allongée selon une direction horizontale.
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'une installation de distillation d'air comprenant un vaporisateur-condenseur selon l'invention, - figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective illustrant respectivement les enceintes de confinement d'oxygène et corps d'echangeur thermique du vaporiseur-condenseur de l'installation la figure , - figure 4 est une demi-vue schématique en coupe transversale verticale vaporiseur-condenseur de l'installation de la figure 1 et illustrant notamment la structure d'un passage d'azote, - figure 5 est une vue schématique en coupe transversale verticale illustrant un passage d'oxygène du vaporiseur-condenseur de l'installation de la figure 1, - figure 6 est une vue schématique agrandie de la partie cerclée de la figure 4, et - figure 7 est une vue schématique partielle en perspective l'extrémite avant du corps d'échangeur thermique d'un vaporiseur condenseur selon une variante de l'invention.
La figure 1 illustre schématiquement une installation de distillation d'air 1 comprend essentiellement - une double colonne de distillation qui comporte une colonne moyenne pression 2, une colonne basse pression 3 et un vaporiseur condenseur 4 du type à bain, - une ligne principale d'échange thermique 5, - compresseur d'air 6, - appareil d'épuration d'air 7, et - une pompe 8. _ La colonne basse pression 3 surmonte la colonne moyenne pression 2. Une virole 10 verticale maintient la tête de la colonne moyenne pression 2 espacée de la cuve de la colonne basse pression 3.
La ligne principale d'échange thermique 5 comprend, dans l'exemple représenté, cinq blocs d'échangeur thermique 11. Ces blocs d'échangeur thermique 11 sont raccordés en parallèle au reste de l'installation 1 mais, pour plus de clarté, les raccordements d'un seul de ces blocs ont été représentés sur la figure 1. La nature de ces raccordements apparaîtra plus clairement lors de la description du fonctionnement de l'installation 1 qui sera faite ultérieurement.
Comme illustré par les figures 1 à 4, le vaporiseur-condenseur 4 comprend deux corps d'échangeur thermique 13 (figure 3) identiques et sont disposés chacun dans une enceinte étanche 14 de confinement d'oxygène (figure 2). Un seul corps d'échangeur thermique 13 et une seule enceinte 14 de confinement d'oxygène sont visibles sur la figure 1.
Le vaporiseur-condenseur 4 étant symétrique par rapport à un plan vertical P dont la trace est visible sur la figure 4, seule une moitié de structure de ce vaporiseur-condenseur 4 sera décrite ci-dessous. Ainsi, seul corps d'échangeur thermique 13 et une seule enceinte étanche 14 seront donc décrits dans ce qui suit.
Le corps d'échangeur thermique 13 a une forme générale parallélépipédique allongée selon un axe longitudinal X-X horizontal et comprend, dans l'exemple représenté, cinq blocs d'échangeur thermique 16 à plaques brasées analogues et accollés. Le corps d'échangeur thermique 13 est symétrique par rapport à un plan longitudinal, vertical et médian Q dont la trace est visible sur la figure 4.
Chaque bloc d'échangeur thermique 16 comprend un empilage alterné de plaques parallèles 17 rectangulaires brasées qui définissent deux à deux des passages dédiés alternativement à l'azote et à l'oxygène. L'espacement entre les plaques parallèles 17 est assuré par des ondes- entretoises qui remplissent également la fonction d'ailettes thermiques. passage 18 dédié à l'azote est visible sur la figure 4.
passage 18, comme tous les passages 18 dédiés à l'azote, est rectangulaire et comprend une région principale centrale 19 d'échange thermique, deux régions distributrices d'entrée 20 et deux régions collectrices de sortie 21.
région principale 19 d'échange thermique comprend une onde- entretoise à génératrices verticales. Chaque région distributrice d'entrée 20 est en forme de triangle rectangle, disposée au niveau d'un coin supérieur 22 passage 18 et comprend une onde entretoise à génératrices horizontales. Les deux régions distributrices d'entrée 20 se rejoignent au niveau plan médian Q, les grandes bases de ces régions 20 en triangle rectangle étant horizontales.
<B>x</B> structure et la disposition des régions collectrices de sortie est analogue à celle des régions distributrices d'entrée 20, ces régions étant chacune disposées au niveau d'un coin inférieur 23 du passage 1 comme on voit sur la figure 6.
passage 18 est fermé sur tout son pourtour par barres verticales et horizontales sauf d'une part au niveau des petites bases 24 verticales des régions triangulaires d'entrée 20 et des petites bases 25 verticales des régions triangulaires de sortie 21, et d'autre au niveau de moyens d'introduction d'azote liquide qui seront mentionnes plus loin.
petites bases 24 et 25 des régions d'entrée 20 et sortie 21 des cinq blocs d'échangeur thermique 16 forment, de chaque côté du corps d'échangeur thermique 13, respectivement une série de.fériètrès d'entrée et une série fenêtres de sortie d'azote alignées horizontalement.
Chaque série de fenêtres d'entrée 24 est coiffée hermétiquement par une boîte d'entrée 28 de section en demi-cercle, qui s'étend long des cinq blocs d'échangeur thermique 16.
Chaque boîte d'entrée 28 est disposée au voisinage des coins supérieurs des passages d'azote 18 et a une hauteur, selon la verticale, nettement supérieure à celle des petites bases 24 des régions distributrices d'entrée 20. Chaque passage d'azote 18 comprend en outre au voisinage du bord inférieur de chaque boîte 28, des moyens 30 d'introduction, dans passage 18, d'azote liquide présent dans le fond de la boîte 28. Ces moyens 30 sont sous forme, par exemple, d'une région triangulaire, communiquant avec le fond de la boîte d'entrée 28. Une telle région triangulaire converge vers le plan Q et comprend une onde entretoise à génératrices obliques inclinées vers le bas et l'intérieur du passage 18. Selon une variante non représentée, de tels moyens 30 d'introduction d'azote liquide peuvent ne pas comprendre d'ondes pour guider l'azote liquide ou être constitués par barre régulièrement percée d'orifices.
Chaque série de fenêtres de sortie 25 des passages 18 dédiés à Iazote est coiff=ée hermétiquement par une boîte de sortie de forme générale cylindrique de génératrices parallèles à l'arête coin 23 correspondant et dont la courbe directrice à une forme générale de haricot tronqué.
Plus particulièrement, la courbe directrice de chaque boîte de sortie 32 comprend successivement depuis une génératrice 34 supérieure trois tronçons 35, 36 et 37 en arcs de cercles. Le premier tronçon 35 s'étend sur un peu plus de 180 autour de l'arête 23 correspondante. Le troisième tronçon 37, de rayon plus faible que le premier tronçon 35 et de concavité dirigée dans le même sens, s'étend depuis l'arête 23. Le deuxième tronçon 36 est de concavité dirigée à l'opposé de celle des premier troisième tronçons 35 et 37.
Chaque boîte de sortie 32 s'étend longitudinalement le long des cinq blocs d'échangeur thermique 16.
Chaque boîte de sortie 32 est soudée sur un flanc ou face latérale verticale 39 du corps d'échangeur thermique 13, d'une part long de la génératrice 34 qui est espacée de l'arête 23 correspondante, et d'autre part le long d'une génératrice 40 sur l'arête 23 correspondante. La boîte 32 s'étend alors vers le bas au-delà de l'arête 23 correspondante et le tronçon 37 s'étend en surplomb depuis l'arête 23 en dessous de la face inférieure horizontale 41 du corps d'échangeur thermique 13. Ainsi, la boîte 32 s'étend entre ses deux génératrices 34 et 40 entièrement à distance dièdre formé par faces 39 et 41.
conduite 42 collectrice de sortie de gaz rares incondensables s'étend parallèlement à l'axe X-X du corps d'échangeur thermique 3, dans chaque boite de sortie 32, à un niveau supérieur à celui des fenetres de sortie 25. conduite 42 est perforée par exemple régulièrement toute sa longueur.
Selon une variante, la section des perforations peut varier la longueur la conduite pour tenir compte de la perte de charge dans celle- ci afin d'atteindre un collectage régulier.
La figure 5 est une vue en coupe transversale verticale illustrant la structure passage 44 du corps d'échangeur thermique dédié à l'oxygène. tel passage 44, comme tous les passages dédiés à l'oxygène, comprend une onde entretoise unique 45 à génératrices verticales. passage 44 est obturé sur ses côtés latéraux deux barres verticales et débouche vers l'extérieur au niveau bords horizontaux supérieur 47 et inférieur 48.
Le corps d'échangeur thermique 13 comprend également, niveau de son extremité avant (à droite sur les figures 1 et 3) un collecteur 49 d'entrée d'azote gazeux symétrique par rapport au plan Q. Ce collecteur d'entrée comprend un conduit d'entrée 50 rectiligne et horizontal, deux conduits sortie 51 coudés et raccordés chacun à l'extrémité avant d'une boîte d'entrée 28.
Chaque boîte de sortie 32 est prolongée au niveau de l'extrémité avant du corps d'échangeur thermique 13 par un conduit horizontal coudé 52. Les deux conduits 52 débouchent dans un même conduit horizontal 53 de sortie d'azote liquide, qui est de section circulaire et symétrique par rapport au plan Q. Les conduits 52 ont en section courante un profil en haricot complet.
De manière analogue, les conduites 42 collectrices de sortie gaz rares incondensables sont prolongées par des conduites coudées, disposées à l'intérieur des conduits coudés 52, et qui débouchent dans une même conduite horizontale 54 de sortie de gaz rares incondensables, symétrique par rapport au plan Q et disposée à l'intérieur conduit de sortie Comme illustré par les figures 1 et 2, l'enceinte étanche 4 comprend un tronçon central 60 de forme générale cylindrique, sous forme d'une virole métallique d'axe de révolution Y-Y. Cette virole 60 est fermée de manière étanche au niveau de son extrémité avant par une cloison avant 61 et, au niveau son extrémité arrière par une cloison arrière 62. cloisons 61 et 62 sont de concavité dirigée vers l'intérieur de l'enceinte 1 L'enceinte 14 présente, dans sa cloison avant 61, deux passages circulaires 64 et 66 disposés l'un en dessous de l'autre et dont les sections correspondent respectivement à celles du conduit 50 d'entrée d'azote gazeux du conduit 53 de sortie d'azote liquide.
autre passage 67 d'amenée d'oxygène liquide prévu dans la cloison avant 61 entre les passages 64 et 66.
passage 68 (figure 1<B>)</B> de soutirage d'oxygène liquide est ménagé dans cloison arrière 62.
purge 69 est prévue dans le fond du tronçon central 60 de chaque enceinte 14.
corps d'échangeur thermique 13 est disposé dans l'enceinte étanche 4, leurs axes longitudinaux X-X et Y-Y étant parallèles. Le conduit 50 d'entree d'azote gazeux et le conduit 53 de sortie d'azote liquide sortent à l'extérieur de l'enceinte étanche 14 respectivement par les passages 64 et 66.
Comme illustré par la figure 2, les deux enceintes étanches 14 sont disposées avec leurs axes longitudinaux Y-Y parallèles et horizontaux. Les enceintes étanches 14 sont raccordées symétriquement par rapport au plan P à un tuyau commun 70 d'évacuation d'oxygène gazeux, s'étend au- dessus enceintes étanches 14, parallèlement à leurs axes longitudinaux Y-Y.
Le vaporiseur-condenseur 4 est disposé à côté colonnes moyenne pression 2 et basse pression 3 au-dessus de la ligne principale d'échange thermique 5 dont la hauteur a été réduite sur la figure 1 pour faciliter représentation. Le vaporiseur-condenseur 4 est supporté par la ligne d'echange thermique 5 au moyen d'entretoises non représentées. Une partie corps d'échangeur thermique 13 du vaporiseur-condenseur 4 est disposée à un niveau intermédiaire entre la cuve de la colonne basse pression et la tête de la colonne moyenne pression 2.
fonctionnement de l'installation 1 va maintenant être decrit.
L'air à distiller, préalablement comprimé par le compresseur 6 et épuré l'appareil 7, traverse la ligne d'échange thermique 5 en se refroidissant jusqu'au voisinage de son point de rosée. Ce refroidissement est assure en parallèle par les blocs d'échangeur thermique 1. Ensuite, Voxygene refroidi est injecté en cuve de la colonne moyenne pression 2.
De l'azote gazeux provenant de la tête de la colonne moyenne pression est introduit par l'intermédiaire des collecteurs d'entrée 49 dans les deux boîtes d'entrée 28 de chaque corps d'échangeur thermique 13. Cet azote gazeux est distribué, par les régions distributrices 20 uniformément sur toute la largeur des passages 18 dédiés à l'azote de chaque corps d'échangeur thermique 13. L'azote s'écoule alors verticalement vers le bas dans regions 19 des passages 18 en se condensant progressivement.
l'azote liquide éventuellement présent dans le fond des boîtes d'entrée est introduit dans les régions 19 des passages grâce aux moyens d'introduction. Cet azote liquide s'écoule ensuite verticalement vers le avec l'azote condensé dans les régions 19.
L'azote liquide est collecté en bas des régions 19 des passages 18 par l'intermédiaire des régions collectrices de sortie 21 puis renvoyé vers les boîtes sortie 32. La fraction incondensable contenue dans ce d'azote est renvoyée par les conduites 42 collectrices de sortie rares incondensables et les conduites de sortie 54 vers l'atmosphere exterieure. L'azote condensé issu des passages 18 est recueilli dans les parties inférieures des boîtes de sortie 32 puis renvoyé vers la tête de la colonne moyenne pression 2 par l'intermédiaire des conduits de sortie De l'oxygène liquide provenant de la cuve de la colonne basse pression 3 'est introduit dans chaque enceinte 14 de confinement d'oxygène par l'intermédiaire des passages ménagés dans leurs cloisons avant 61. Cet oxygène liquide forme un bain dans chaque enceinte 14 qui remplit la majorité du volume intérieur cette enceinte étanche 14. La face horizontale supérieure du corps d'échangeur thermique 13 correspondant affleure légèrement au-dessus bain d'oxygène liquide.
De l'oxygène liquide du bain circule verticalement vers le haut dans les passages 44 du corps d'echangeur thermique 13 considéré en se vaporisant à contre courant de l'azote circulant dans les passages 18.
L'oxygène vaporisé par chaque corps d'échangeur thermique 13 est ensuite renvoyé par l'intermédiaire du tuyau 70 vers la cuve de la colonne basse pression 3.
Du liquide riche LR (air enrichi en oxygène), prélevé en cuve de la colonne moyenne pression 2 détendu dans une vanne de détente 71 puis injecté à un niveau intermediaire de la colonne basse pression 3.
Du liquide pauvre (azote à peu près pur), prélevé en tête de la colonne moyenne pression détendu dans une vanne de détente 72 puis injecté au sommet de la colonne basse pression 3.
De l'azote impur ou residuaire NR, soutiré du sommet de la colonne basse pression 3, est rechauffé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 11.
De l'oxygène gazeux prélève en cuve de la colonne basse pression 3 est réchauffé à la traversée de ligne principale d'échange thermique 5. De l'oxygène liquide, soutiré par l'intermédiaire des passages 68 des enceintes étanches 14 et de la pompe vaporisé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique La structure du vaporiseur-condenseur 4 et la position des enceintes étanches 14 permet d'atteindre surfaces d'échange thermique relativement importantes par juxtaposition de blocs d'échangeur thermique 16. Par ailleurs, le coût d'un tel vaporiseur-condenseur 4 est relativement réduit du fait du diamètre relativement faible des tronçons centraux 60 des enceintes 14 de confinement d'oxygène et de la simplicité de la structure de ces enceintes 14. L'encombrement du vaporiseur-condenseur 4 est également relativement faible en raison du faible diamètre des tronçons centraux 60 des enceintes 14.
En outre, du fait de la position du vaporiseur-condenseur 4, circulation des différents fluides entre la tête de la colonne moyenne pression 2 et la cuve de la colonne basse pression 3 et le vaporiseur condenseur 4 peut être assurée en limitant les moyens de pompage.
On constate également que, pour une capacité de distillation d'air donnée, la longueur et la surface au sol de la ligne d'échange thermique sont comparables à celles du vaporiseur-condenseur 4. De plus, la hauteur de la colonne moyenne pression 2, et donc la hauteur à laquelle le vaporiseur-condenseur 4 doit être positionné correspond pratiquement à la hauteur de la ligne principale d'échange thermique 5 additionnée de la hauteur nécessaire aux divers raccordements de cette ligne 5 avec le reste de l'installation 1. Ainsi, la hauteur des entretoises de support de vaporiseur-condenseur 4 est limitée.
On notera que la symétrie de la structure des corps d'échangeur thermique 13 permet de diminuer la hauteur des régions distributrices d'entrée 20 et collectrices de sortie 21 et donc, à hauteur d'échange donnée, de limiter la surpression hydrostatique néfaste à l'obtention d'un faible écart de température.
De plus, dans le cas où les enceintes 14 de confinement d'oxygène et les corps d'échangeur thermique 13 sont réalisées en métaux différents nécessitant l'utilisation de jonctions mixtes, la structure et la présence collecteurs d'entrée 49, des conduits de sortie 53 et des conduites de sortie 54 permettent de limiter le nombre de ces jonctions. En effet, il n'est nécessaire de prévoir de telles jonctions qu'au niveau du conduit d'entrée 50 de chaque collecteur d'entrée 49, de chaque conduit de sortie 53, et de chaque conduite de sortie 54. Le fait pour chaque corps d'échangeur thermique -13 le collecteur d'entrée 49, conduit de sortie 53 et la conduite de sortie 54 soient portes par une meure région de la cloison avant 61 de l'enceinte correspondante permet égaiement de limiter les inconvénients liés à différence coefficients de dilatation thermique entre les enceintes 14 les corps d'echangeur thermique 13.
Une circulation satisfaisante d'oxygène liquide dans le bain chaque enceinte 14 est assurée par le fait que les passages 67 d'amenée d'oxygène liquide et 68 de soutirage d'oxygène liquide sont situés à extrémités opposées de chaque enceinte 14 Pour réaliser des vaporiseurs-condenseurs 4 de capacités différentes en fonction des besoins spécifiques d'installations de distillation d'air différentes, suffit de modifier le nombre de blocs d'échangeur thermique 16, le nombre et le diamètre des différents raccords, et la longueur viroles 60.
La section relativement importante des boîtes de sortie 32 permet collecter l'azote liquide issu de tous les passages 18 des cops d'échangeur thermique en limitant les raccordements en aval de ces boîtes et donc coût du vaporiseur-condenseur 4.
De plus, la forme de chaque boîte de sortie 32 et sa position permettent limiter l'encombrement, de ne pas obturer des parties passages dédiés à l'oxygène'et de ne pas obturer par accumulation liquide passages 18 dédiés à l'azote.
Enfin, les conduites de collecte de sortie 42 situées à l'intérieur des boîtes sortie 32 permettent de limiter les raccordements en aval de ces boîtes pour évacuer les gaz rares incondensables.
Dans une variante non représentée, les boîtes de sortie 32 chacune une courbe directrice formant un croissant de lune tronqué, c'est-a- dire présentant deux tronçons en arcs de cercles de concavité dirigée dans le même sens et relié chacun le long d'une génératrice à une même face latérale 39 du corps d'échangeur thermique 13 considéré. figure 7 illustre une variante de l'invention se distingue de celles figures 1 à 6 par ce qui suit.
boites de sortie 32 sont fermées par des plaques verticales 71 à l'extrémite avant de chaque corps d'échangeur thermique conduites 42 collectrices de sortie de gaz rares sont prolongées au travers des plaques 71 par des conduites coudées qui débouchent dans une même conduite de sortie 54 horizontale pour chaque corps d'échangeur thermique 13.
fonds des boîtes de sortie 32 d'un même corps d'échangeur thermique 13 sont raccordés par l'intermédiaire de tubes coudés 52 de section circulaire à un même conduit horizontal 53 de sortie d'azote liquide.
section circulaire des tubes coudés 52 a sensiblement le même rayon les tronçons 36 des boites de sortie 32.
Dans une autre variante, les conduites 42 peuvent être supprimées, les conduites 72 assurant le soutirage des gaz incondensables.
Claims (1)
1. Appareil selon les revendications 6 et 1 prises ensemble, caracterisé en ce que la conduite de prélèvement (42) une conduite de prélèvement de gaz. Appareil selon la revendication 10 ou 11, caracterisé en ce que le corps d'echangeur thermique (13) a une forme générale parallélépipèdique allongée selon une direction horizontale (X-X).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9910739A FR2797943A1 (fr) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Appareil a circulation de fluide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9910739A FR2797943A1 (fr) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Appareil a circulation de fluide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2797943A1 true FR2797943A1 (fr) | 2001-03-02 |
Family
ID=9549306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9910739A Pending FR2797943A1 (fr) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Appareil a circulation de fluide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2797943A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007014617A1 (fr) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Linde Aktiengesellschaft | Echangeur de chaleur enroule comportant differents materiaux |
| EP2447653A1 (fr) * | 2010-11-02 | 2012-05-02 | Linde Aktiengesellschaft | Procédé de séparation cryogénique de l'air à l'aide d'un condensateur latéral |
| US20130153172A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Conocophillips Company | Method and apparatus for reducing the impact of motion in a core-in-shell heat exchanger |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1152432B (de) * | 1962-04-21 | 1963-08-08 | Linde Eismasch Ag | Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger |
| JPS63113298A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレ−トフイン型熱交換器及びその製造方法 |
| EP0718583A1 (fr) * | 1994-12-23 | 1996-06-26 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Chambre d'entrée/sortie de fluide, et appareil à circulation de fluide correspondant |
| US5765631A (en) * | 1994-12-21 | 1998-06-16 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Fluid circulation apparatus |
| GB2333972A (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-11 | Air Liquide | Brazed plates cryogenic condenser |
-
1999
- 1999-08-24 FR FR9910739A patent/FR2797943A1/fr active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1152432B (de) * | 1962-04-21 | 1963-08-08 | Linde Eismasch Ag | Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger |
| JPS63113298A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレ−トフイン型熱交換器及びその製造方法 |
| US5765631A (en) * | 1994-12-21 | 1998-06-16 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Fluid circulation apparatus |
| EP0718583A1 (fr) * | 1994-12-23 | 1996-06-26 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Chambre d'entrée/sortie de fluide, et appareil à circulation de fluide correspondant |
| GB2333972A (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-11 | Air Liquide | Brazed plates cryogenic condenser |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 356 (M - 745) 26 September 1988 (1988-09-26) * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007014617A1 (fr) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Linde Aktiengesellschaft | Echangeur de chaleur enroule comportant differents materiaux |
| CN101233379B (zh) * | 2005-07-29 | 2010-09-01 | 林德股份公司 | 具有不同材料的缠绕式换热器 |
| US8297074B2 (en) | 2005-07-29 | 2012-10-30 | Linde Aktiengesellschaft | Coiled heat exchanger having different materials |
| EP2447653A1 (fr) * | 2010-11-02 | 2012-05-02 | Linde Aktiengesellschaft | Procédé de séparation cryogénique de l'air à l'aide d'un condensateur latéral |
| US20130153172A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Conocophillips Company | Method and apparatus for reducing the impact of motion in a core-in-shell heat exchanger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0546947B1 (fr) | Echangeur de chaleur indirect du type à plaques | |
| FR2718836A1 (fr) | Echangeur de chaleur perfectionné à plaques brasées. | |
| EP1008826B1 (fr) | Vaporiseur à film ruisselant et installations de distillation d'air correspondantes | |
| EP0566435B1 (fr) | Echangeur de chaleur à ruissellement et installation de distillation d'air comportant un tel échangeur | |
| EP0515669B1 (fr) | Echangeur à plaques | |
| FR2774752A1 (fr) | Installation de distillation d'air et boite froide correspondante | |
| FR2571837A1 (fr) | Appareil de rechauffage de fluide | |
| FR2798599A1 (fr) | Vaporiseur-condenseur a thermosiphon et installation de distillation d'air correspondante | |
| EP1230522B1 (fr) | Vaporiseur-condenseur et installation de distillation d'air correspondante | |
| FR2797943A1 (fr) | Appareil a circulation de fluide | |
| FR2684437A1 (fr) | Echangeur de chaleur, notamment pour reacteurs hypersoniques, comportant un entretoisement pour les tubes de sa matrice. | |
| FR2812935A1 (fr) | Echangeur thermique a blocs echangeurs multiples a ligne d'alimentation en fluide a distribution uniforme, et vaporiseur-condenseur comportant un tel echangeur | |
| EP0718582A1 (fr) | Appareil à circulation de fluide | |
| FR2559248A1 (fr) | Echangeur de chaleur a tubes | |
| EP0738862B1 (fr) | Echangeur de chaleur à plaques brasées | |
| FR2776206A1 (fr) | Appareil de distillation et boite froide correspondante | |
| EP0507649B1 (fr) | Procédé de vaporisation d'un liquide, échangeur de chaleur pour sa mise en oeuvre, et application à une installation de distillation d'air à double colonne | |
| EP0718583B1 (fr) | Appareil à circulation de fluide | |
| CH622091A5 (fr) | ||
| EP3667217B1 (fr) | Appareil de séparation ou de liquéfaction d'un gaz opérant à des températures cryogéniques | |
| FR2793548A1 (fr) | Vaporiseur-condenseur a plaques fonctionnant en thermosiphon, et double colonne de distillation d'air comportant un tel vaporiseur-condenseur | |
| EP3105520B1 (fr) | Colonne de séparation d'air par distillation cryogénique, appareil de séparation d'air comportant une telle colonne et procédé de fabrication d'une telle colonne | |
| EP0089869B1 (fr) | Dispositif de production de vapeur par échange de chaleur entre un métal liquide caloporteur et de l'eau alimentaire comportant plusieurs interfaces métal liquide-gaz neutre | |
| EP0553340A1 (fr) | Echangeur a plaques. | |
| FR3130952A3 (fr) | Echangeur de chaleur à connectique fluidique améliorée |