FR2799277A1 - Echangeur de chaleur et installation de distillation d'air comprenant un tel echangeur de chaleur - Google Patents

Echangeur de chaleur et installation de distillation d'air comprenant un tel echangeur de chaleur Download PDF

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Abstract

Cet échangeur de chaleur (15) présente une multitude de passages de fluides et comprend des boîtes d'entrée de fluides (41, 58 68. 88 98) communiquant chacune avec une série respective de passages. Il comprend un collecteur d'entrée (70) raccordé en parallèle à au moins deux boîtes d'entrée (58, 68) pour alimenter les séries correspondantes de passages avec un même fluide.Application à la réalisation de la ligne principale d'échange thermique d'une installation de distillation d'air à double colonne de distillation.

Description

La Drésente <B>1 1</B> - ïon concerne un échangeur de cnaleur du +#.ne présentani une murcaude <B>de</B> passages de fluides et Comprenpnt des boites d'entrée de fluides communiquant chacune avec urîe série Fe-soective <B>de</B> L'invention s'-Pr),#Dlique en particulier<B>à</B> la de b- incipale d'échange thermique d'une installation de disi l'ai;oi#i d'jîr à ,Àouble colonne cie distillation, Géneralement, or utilise des échangeurs<B>à</B> brasées (Ji-, préciié en parallèle pour former la ligne principale d'échange tnerrnique d'une te!le installaticr, Cette iigne principale d'échange thermiQue assure aiors- <B>!e</B> iroidissemen#, <B>de</B> [ailr <B>à</B> distiller par léchauffemen,' et/ou vaporisation<B>à</B> contre-courant d'un flux résiduaire, par exemple d## "azote rési(#-uairs,, moins un flux de produit, par exemple de l'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne basse pression puis comprime et. de !,'azn-te 'leve en tête de la colonne moyenne pression.
Pour des installations d'un même type, c'est-à-dire avec les rnëmas iluides circulant dans la ligne principale d'échange thermique, la propoffi passages des échangeurs de chaleur affectés<B>à</B> craque fluide varie fonction des différentes variantes d'installation.
Ainsi, les proportions des passages affectés aux flux résiduaire e#,_ #..JIs oduit peuvent varier en fonction des pressions ou des corri,Dositîci #s ticulières de ces fluides selon la variante considéi,_--#e, Par conséquent, il est nécessaire de concevoir et de fabinquer échangeurs de chaleur spécifiques pour chaque variante d'un mëme tylpe d'installation.
L'invention a pour but de résoudre ce problème en fournissant échangeur de chaleur permettant de réduire les coûts de conc#-7-,pti'or el rl#,-z realisation spécifiaues <B>à</B> différentes variantes d'un même type d';Insiai! <B>de</B> distillation d'-#:#ir.
<B>A</B> cet effet, l'invention a pour objet un échangeur de chaïeur <B>du</B> précité, caractéri-sé en ce qu'il comprend un collecteur d'entrée raccordé parallèle<B>à</B> au moins deux boîtes d'entrée pour alimenter les -,ériles correspondantes de passages avec un même fluide.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'échangeur de<B>'</B> leur peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, ise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possib!es <B>-</B> l'échangeur comprend des boîtes de -sortie ds fluir-i>as ,ommuniquant chacune avec une des séries de passages, et il<B>-</B> i ren.d Collecteur de sortie raccordé en parallèle<B>à</B> des boîtes de sortie -#.ui ,,ommuniquent avec les séries de passages raccordées en allèle au Ilecteur d'entrée par lesdites boîtes d'entrée d'un r-iir---me fluide <B>-</B> le collecteur de sortie est raccordé en parallèle<B>à</B> toutes les bioïtes de sortie qui communiquent avec les séries de passages raccordées -en parallèle au collecteur d'entrée par lesdites boîtes d'entrée même fluide<B>;</B> l'échangeur comprend des dispositifs de prélèvement du ide circulant dans une série de passages en des niveaux intermédiaires distincts desdits passages, deux niveaux intermédiaires distincts passages de ladite série de passages étant séparés par une d'échange thermique -, <B>-</B> l'échangeur comprend des dispositifs de fluide dans ladite série de passages, les dispositifs d'introduction de fluide étant disposés criacun- au même niveau intermédiaire desdits passages qu'un desdits c1ïspositifs de prélèvement de fluide <B>-</B> au moins un des dispositifs de prélèverrieni de fluide est raccordé au dispositif d'introduction de fluide situé au même niveau intermédiaire<B>des</B> passages de ladite série de passages<B>;</B> et <B>-</B> l'échangeur est un échangeur<B>à</B> Plaques brasées comprenant #Un empilage alterné de plaques parallèles et d'ondes-entretoises.
L'invention a également pour objet une installation de distillation d'air comprenant une source d'air, un appareil de distillation d'air présentant au moins deux sorties de fluides, une ligne principale d'échange thermique pour refroidir l'air<B>à</B> distiller par réchauffement des fluides issus desdites sorties l'appareil de distillation, la ligne principale d'échange thermiq# comportant au moins un échangeur de chaleur du type présentani une multitude de passages de fluides et comprenant des boÎtes d'entrée de fluides communiquant chacune avec une série respsctive #!3 caractéri <B>'</B> en ce que ledit ou chaque échangeur de chaleur #J <B>il</B> échangeur de chaleur tel que défini ci-dessus, et en ce que ledi-il- ou coilecteur d'entrée est raccordé<B>à</B> une première dels sorties de îl <B>C</B> l'appareil de distillation.
Sel des modes particuliers de réalisation, l#installati iDeLÂC comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, i #i e isolément selon toutes les combinaisons techniquerrient possibles <B>-</B> ledit ou chaque échangeur de chaleur comprend des dispositif-- LJ#:_-e p re 'lèvement d'air circulant dans une série de passages Liédiée <B>à</B> "air niveaux intermédiaires distincts desdits passages, deux niveaux intermédiaires distincts des passages de ladite série de Passages séparés par une zone d'échange thermique, et ilup des disposiii <B>></B> -J e prélèvement d'air est raccordé<B>à</B> l'appareil de distillation d'air Pour l'alimenter en air<B>-</B> <B>-</B> ledit ou chaque échangeur de chaleur comprend des dispositifs d'introduction d'air dans ladite série de passages dédiée<B>à</B> l'air, chaque, dispositif d'introduction d'air étant situé au même niveau intermed;aIre desdits passages qu'un dispositif de prélèvement d'air<B>,</B> <B>-</B> au moins l'autre des dispositifs de prélèvement d'air est raccorcié aU H-.isposi <B>"</B> d'introduction d'air situé au même niveau<B>d .</B> es passages (je la de passages dédiée<B>à</B> l'air; <B>-</B> ladite première sortie de fluide de l'appareil de distillation<B>d'</B> j.r est une<B>-</B> i d'azote gazeux<B>;</B> <B>- 1</B> première sortie de l'appareil de distillation d'air est #jne sor,#C-;# d'azote résiduaire.
L'invention sera mieux comprise<B>à</B> la lecture de la description q,.u# v,2 suivre, donnée uniquement<B>à</B> titre d'exemple et faite en se reféran#. dessins annexés, sur lesquels<B>:</B> <B>-</B> la figure<B>1</B> est une vue schématique d'une ir:s#ailaticlr. de istillatti on d'air selon 'invention, <B>-</B> la tigure 2 est une vue schématique Pn Dersînective dje, l'échangeur de chaleur de la ligne principale d'échange de la figure<B>1</B> <B>-</B> les figures<B>3 à 7</B> sont des vues oprtielies- coupe longitudi <B>1 1</B> le de l'échangeur de chaleur de la il( gure 2, Ilusirant <B>1</B> -sîructure L des passages dédiés respectivement<B>à</B> Pair<B>2-</B> l'a.-c-te gazeux.<B>3</B> l'azote impur Ou résiduaire<B> </B> et<B>à</B> l'oxygène, et <B>-</B> Ic figure<B>8</B> est une vue partielle #D#1,.!înE:.1 variante de 'l'installation de la figure<B>1,</B> illustrant olus Particulièreï--#Se.-,'- #s_--_s apportées<B>1</B> l'échangeur de chaleur des figures 'i <B>à 7</B> La figure<B>1</B> illustre une installation (le djstillat.!-_#, #j'air essentiellement<B>:</B> double colonne de distillation 2 comprenant elle-même une colonne moyenne pression<B>3,</B> une colonne basse press!or, <B>4</B> er un vaporiseur-condenseur <B>5</B> de mise en relation d'échange thermique #de l'azote de tête de la colonne moyenne pression<B>3</B> et<B>de</B> Voxygen-a <B>de cuve,</B> de la colonne basse pression 4, <B>-</B> ligne principale d'échange thermique<B>8.</B> <B>-</B> source d'air<B>9,</B> <B>-</B> compresseur<B>10</B> et une pompe<B>11</B> <B>-</B> turbine<B>13,</B> et <B>-</B> appareil d'épuration d'air 14.
La ligne principale d'échange thermique<B>8</B> comprend un échangeur de chaleur<B>15.</B>
Comme illustré par la figure 2, l'échangeur -ie cnaieur es'i' uin échangeur de chaleur<B>à</B> plaques braisées qui" comprend un em.pilement de plaques parallèles<B>16</B> rectangulaires identiques et d'ondes-entretoïses Qui remplissent également la fonction d'ailettes thermiques.
L'échangeur<B>15</B> est représenté en position horizontale su,- <B>1</B> '#i,1ürs Toutefois, les termes<B> </B> haut<B> , </B> bas<B> , </B> supérieur<B> , </B> inférieur<B> </B> norizontal <B> </B> et<B> </B> vertical<B> </B> utilisés par la suite s'entendent pour- _#r 15 disposé verticalement <B>1</B> comme dans Vinstaliaîîcn U li de I ia ficure <B>1</B> Les plaques<B>16</B> définissent deux<B>à</B> deux une multitude de passages La figure illustre la structure des passages<B>7</B> d'une première série 'De passages iée 1- <B>à</B> l'air. Chaque passage 17 cor-n#)rî3nd successivemerd Je haut e- c'est-à-dire du bout chaud<B>18</B> vers le bouc fr--id lq --je i: rigeuî -#I-aleur <B>15,</B> une région distributrice d'entrée 20, une <B>,</B> écria,<B>1 1 1</B> L première régi d'échange thermique 21, une première région 'Ini,ermz--:diai,;--- d'e- <B>P</B><I>r<B>à</B></I><B> ! à</B> v e m le n t ,À'air 22, une première région intermédiaire d'introduction d'a i r 2<B>3.</B> deuxième région d'échange thermique 24. une deuxièrrie -ëcion intermédiaire de prélèvement d'air<B>25,</B> deuXième région ;niermêdiai d'iriroductïon d'air<B>26,</B> une troisième région d'échange thermique<B>27.</B> et une région collectrice de sortie<B>28.</B>
La région distributrice d'entrée 20 comporte fenêtre îa#éraie d'entrée d'air<B>21,</B> située sur un flanc<B>29</B> de l'échangeur de chaleur<B>15 à</B> de son bout chaud<B>18,</B> et en regard de !-.,rie -Dri(IE' ncrizontale puis une onde oblique pour répartir l'ail ##ur toute la largeur :IL# passage<B>1 7,</B> Les régions d'échange thermique 21, 24 et<B>27</B> comprennent des -,-)cjes verticales.
<B>;</B> La première région intermédiaire de prélèvement d'air -2 comprend une fenêtre latérale de sortie d'air<B>32,</B> située sur le flanc<B>33 de</B> !'échangau.- de chaleur<B>15</B> opposé au flanc<B>29,</B> et une onde oblique pour renvoyé,- Ua!, s'écouiant sur toute la largeur de la première région d'échange thermique 2<B>-1</B> vers Il a feî iêtre <B>32.</B>
La première région d'introduction d'air<B>23</B> comprend une fenêtre latérale d'entrée d'air 34, située sur le flanc<B>29</B> de l'échangeur de chaleur<B>il</B><I>5</I> au même niveau que la fenêtre de sortie d'air<B>32,</B> et une onde oblique pour répartir de l'air sur toute la largeur de la deuxième régior, d'èchangz-â î ,#im-rm'que <B>1</B> 24. premières régions de prélèvement et d'introduction d'air 22 et<B>23</B> occupent une zone rectangulaire du passage<B>17</B> et sont lées l'une de l'autre une barre oblique<B>35.</B>
Les deuxièmes régions intermédiaires ce prélèvement et d'introduction d'air<B>25</B> et -96 ont une stïru.ctuï-e anal#,g;, premières régions intermédiaires 22 et<B>23,</B> mais la fenêtre latérale de soffie d'air de la région<B>25</B> est située sur le flanc<B>29</B> de l'échangeur de cnaieur <B>15,</B> et fenêtre latérale d'entrée d'air<B>37</B> de la région<B>26 .</B> le flanc<B>33</B> de l'échangeur de chaleur. La barre oblique<B>38</B> isolant les # ions<B>25</B> et<B>26</B> a- donc une inclinaison par rapport<B>à</B> l'horizontale opposée de celle de. la oaUe oblique isolant les régions 22 et<B>23.</B>
région collectrice de sortie<B>28</B> comprend une fenetre la-Là,-,2!e de sortie ir 40, située sur le flanc<B>29</B> de l'échangeur chaleur<B>15</B> #:,- proximité de son bout froid<B>19,</B> et en regard de cette fenetre 40 de, soï-Iie d'air onde horizontale puis une onde oblique pour renvoyer #I'a;,r s'écoulant sur toute la largeur de la troisième région d'échange therrrïqu.,--# <B>27</B> vers la fenêtre 40.
Le passage<B>17</B> est fermé hermétiquement par des res, de même épaisseur que les ondes-entretoises et que les barres obliques<B>35</B> et<B>38,</B> sur tout pourtour sauf au niveau des fenêtres d'entrëe 21ï, 34,<B>37,</B> et ce, sortie<B>32, 36</B> et 40.
Les fenêtres 21 d'entrée d'air des passages<B>17</B> de la ière sé,,:I-- de passages sont alignées horizontalement et sont coiffées hermétiquement par une boîte d'entrée d'air 41 de section semi-circulaire 'étendant sur toute l'épaisseur de l'échangeur de chaleur<B>15,</B> De manière analogue les fenêtres<B>32,</B> 34# <B>36, 37</B> et Passages <B>17</B> sont respectivement coiffées par des boîtes 42 a 46 sections sem!- circulaires.
Comme illustré Par la figure<B>1,</B> une conduite 48 raccorde première boîte intermédiaire de prélèvement d'air 42<B>à</B> la première boîte intermédiai,re d'introduction d'air 43, et une conduite 49 raccorde la deuxième boîte intermédiaire de prélèvement d'air 44<B>à</B> la deuxième boîte inter médiaire d'introduction d'air 45.
La figure 4 illustre la structure des passages<B>50</B> d'une, deuxiPâririe Z#rI9 de passages dédiée<B>à</B> l'azote gazeux provenant de la tête de la co#ItDn,-ie moyenne pression<B>3.</B> Chaque passage<B>50</B> comprend successi##emc:,-.,'L bas en haut, une région distributrice d'entrée<B>51,</B> une région thermique<B>52</B> s'étendant pratiquement sur toute la hauteur de 1'écr,,anceL#,r de chaleur<B>15,</B> et une région collectrice de sortie 513.
La région distributrice d'entrée<B>51</B> comprend une fenêtre ïicrizo,T# cale d'entrée d'azote gazeux<B>55,</B> située sur le bout froid *19 de I#echa,-geur ïj & _ chaleur<B>15 à</B> proximité de son flanc<B>33,</B> et une onde verticale<B>en de</B> la fenêtre<B>55</B> puis une onde oblique pour distribuer l'azote gazeux sur (a largeur du passage<B>50.</B>
La région collectrice de sortie<B>53</B> comprend une fenêtre ce i d'azote gazeux<B>56,</B> située sur le bout chaud<B>18</B> de l'échangeur de cr)aieu;, <B>15</B> en regard de la fenêtre d'entrée d'azote gazeux 555-5, eï, depuis la régici. d'écriange thermique<B>52,</B> une onde oblique puis une onde 'verticale # <B>"</B> i renvoyer l'azote gazeux circulant sur toute la largeur de cette région d'échange thermique<B>52</B> vers la fenêtre de sortie<B>56.</B>
Le passage<B>50</B> est fermé hermétiquement sur tout son pourtour par des barres de même épaisseur que les ondes-entretoises, sauf au ni des fenetres <B>55</B> et<B>56.</B>
fenêtres d'entrée d'azote gazeux<B>55</B> des passages #5Ü 3ant alignées horizontalement et coiffées hermétiquement par une boîte j'eniree <B>58</B> de section semi-circulaire. De même, les fenêtres de sortie rd#aZOï#_Z gazeux des passages<B>15</B> sont coiffées hermétiquement Dar une boi-Ile de sortie figure<B>5</B> illustre les passages<B>60</B> d'une troisième serie passages dédiée également<B>à</B> l'azote gazeux provenant de la tête de colonne basse pression<B>3.</B>
,,,haque passage<B>60</B> comprend successivement du bou'I l'échangeur de chaleur<B>15</B> vers son bout chaud<B>18,</B> une rég##on d'entrée<B>61,</B> une région d'échange thermique<B>62</B> s'r--îendant sur Vesseïntiell de la hauteur du passage<B>60,</B> et une région collectrice de sortie<B>63.</B>
La région distributrice d'entrée<B>61</B> comprend u-ie fenetre horizontale d'entrée d'azote gazeux<B>55,</B> située dans une zone c-entra[e bout froid<B>19</B> de l'échangeur de chaleur<B>15,</B> et des eL obliques pour répartir l'azote gazeux sur toute la largeur<B>du</B> passage<B>60.</B>
La région d'échange thermique 62 comprend une onde verticale, et la région distributrice de sortie<B>63</B> comprend une fenêtre horizontale de sortie d'azote gazeux<B>66,</B> située dans une zone centrale du clauc 18 le l'échangeur de chaleur<B>15,</B> et des ondes verticales- Dbliques pour renvoyer l'azote gazeux s'écoulant su.- la .#:,,I-eur #_e la --egion d'échange thermique<B>62</B> vers la fenêtre<B>66</B> de sortie -ote gazeux.
Le passage<B>60</B> est fermé hermétiquement sur, #cj-L son pourtour Par des barres de même épaisseur que les ondes-entretoises, sauf au niveau des fenêtres<B>65</B> et<B>66.</B>
De manière analogue au cas précédent, les fenê-ïIres d'entrée<B>65</B> des passages<B>60</B> sont coiffées hermétiquement par une boîte d'entrée<B>68</B> et les fenêtres de sortie<B>66</B> des passages<B>60</B> par une boîte de sorti<B>69.</B>
Comme illustré par les figures<B>1</B> et 2, l'éch#-n-1eur de chaieulr <B>15</B> comprend un collecteur d'entrée<B>70</B> d'azote gazeux rF-,,#cordé en paralléie aux des d'entrée<B>58</B> et<B>68</B> des passages<B>50</B> et<B>60</B> et collecteur de sortie d'azote gazeux réchauffé raccordé parallèlement aux boîtes de sortie et<B>69</B> des passages<B>50</B> et<B>60.</B>
collecteur d'entrée<B>70</B> est raccordé 'a une sortie<B>7-1-</B> d'azote gazeu.- de la colonne moyenne pression<B>3.</B>
figure<B>6</B> illustre la structure des passages<B>80</B> quatrièm <B>9</B> série passages dédiée<B>à</B> l'azote impur ou<B> </B> résiduaire<B> </B> provenant de !a tête la colonne de basse pression 4.
Chaque passage<B>80</B> comprend successivement depuis bout froi,## <B>19</B> l'échangeur de chaleur vers son bout -chaud<B>8</B> région distributrice d'entrée<B>81,</B> une région d'échange thermiaue s'étendam# sur essentiei de la hauteur du passage<B>81,</B> et une région collectrice de sortie a nà <B>a</B> L ,.,,ion distributrice d'entrée<B>81</B> comprend e fenêtre horizontal-- d'entrée de<B> </B> résiduaire<B> 85,</B> située sur le bout froid<B>19</B> de l'échangeur de #-i-1 aleu, 15 <B>à</B> proximité de son flanc 29, et une onde verftale en regard de ia fenêtre<B>85</B> puis une onde oblique Pour répartir le<B> </B> résiduaire<B> </B> sur 'Louie la<B>1</B> cieur du passage<B>80.</B>
La région d'échange thermique<B>82</B> comprend une onde verticale, et la <B>;régi</B> collectrice de sortie<B>83</B> comprend une fenêtre horizontale de s-Mie <B>d</B> e iësiduaire <B> 86</B> située sur le bout chaud<B>18</B> de Câcmangeur de chaleur <B><I>1</I></B> r_5 Proximité de son flanc<B>29,</B> et, depuis la zone d'échange thermiclus 82-, onde oblique puis une onde verticale pour renvoyer ie s#écoulant sur toute la largeur de la région d'échange thermique<B>82</B> vers Le passage<B>80</B> est fermé hermétiquement sur tout son iDourtour au ni des fenêtres<B>85</B> et<B>86</B> par des barres de même épaisseur que<B>1</B> 01-1 -entretoises.
Les fenêtres d'entrée de<B> </B> résiduaire<B> 85</B> de 'ious les pas-sages <B>-</B> coiffées hermétiquement par une boîte d'entrée<B>88</B> et les fenêtres #,ortie de<B> </B> résiduaire<B> 86</B> par une boîte de sortie<B>89.</B>
La figure<B>7</B> illustre la structure des passages<B>90</B> d'une cinquième sen de passages dédiée<B>à</B> l'oxygène provenant de la cuve cie ia col basse Pression 4.
Chaque passage<B>90</B> comprend successivement, depu:s le bout<B>fi</B> <B>19</B> l'échangeur de chaleur<B>15</B> vers son bout chaud<B>18</B> une regi distributrice d'entrée<B>91,</B> une région d'échange thermique<B>92</B> s'étendant Cessentiel de la hauteur de l'échangeur de chaleur<B>15,</B> et une réci collectrice de sortie<B>93.</B>
La région distributrice d'entrée<B>95</B> comprend une fenêtre verticale et latérale d'entrée d'oxygène liquide<B>95,</B> située sur le flanc<B>33</B> de l'échangeule de ci ialeur <B>15 à</B> proximité de son bout froid<B>19,</B> et une onde horizoniaie puis une onde oblique pour distribuer l'oxygène liquide sur toute la largeur du passage<B>90.</B>
La région d'échange thermique<B>92</B> comprend une onde verticale, et !a région collectrice de sortie<B>93</B> comprend une fenêtre latérale de sortie d'oxygène gazeux<B>96</B> située sur le flanc<B>33</B> de l'échangeur de chaleur<B>15 à</B> proximi de son bout chaud<B>18,</B> et successivement, depuis la région d'échange thermique<B>92,</B> une onde oblique et une onde<B>.</B> izontale pour renvoyer l'oxygène gazeux circulant sur toute la largeur la région d'échange thermique<B>92</B> vers la fenêtre de sortie<B>96.</B>
passage<B>90</B> est fermé hermétiquement sur tout pourtour sauf au niveau des fenêtres<B>95</B> et<B>96</B> par des barres de même épaisseur que les ondes entretoises, De manière analogue aux cas précédents, !es fenêtres d'entrée d'oxygène liquide<B>95</B> et de sortie d'oxygène gazeux<B>96</B> passages<B>90</B> sont coiffées respectivement par une boîte d'entrée<B>98</B> par une boîte de sortie<B>99.</B>
La boîte d'entrée<B>98</B> est raccordée par l'intermédiaire de 'la pompe<B>11</B> <B>à</B> une sortie 102 d'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression 4.
On notera que les boîtes 41<B>à</B> 46,<B>58, 59 , 68, 69, 88, 89, 98</B> et<B>99,</B> bien que s'étendant sur toute l'épaisseur de l'échangeur de chaleur<B>1</B> -151 n#ont été représentées que sur les figures<B>3 à 7</B> illustrant sti ucture Ces passages associés pour faciliter la compréhension.
Le fonctionnement de l'installation<B>1</B> est le suivant.
L'air de la source<B>9,</B> préalablement comprimé par le compresseur 10 et épuré par l'appareil 14 est introduit dans l'échangeur chaleur<B>15</B> par sa boîte d'entrée 41. Dans chaque passage<B>17</B> dédié<B>à</B> Vair, l'air est alors refroidi dans la première région d'échange thermique 21, Puis renvoyé par la première boîte intermédiaire de prélèvement 42, la conduite 48 et la première boîte intermédiaire d'introduction 43 vers la deuxième régIor# d'échange thermique 24. L'air subit alors un deuxième refroidissement avant d'être renvoyé par la deuxième boîte intermédiaire de prélèvement 44, la conduite 49 et la deuxième boîte intermédiaire Hj'intrndljc#,-iori 45 ve,-s la troisième région d'échange thermique<B>27</B> où :1.1 i'L un tro#siàrn3 refroidissement.
Cet air refroidi est collecté Dar la boite de sortie ,#=,.enaL. Clgr.s une vanne de détente<B>103,</B> puis introduit, avec de VaiF rZë# c e<B>1</B> a<I>c</I> o n di L' i t e 48 Par un piquage 104 et détendu dans la turbine<B>13,</B> voisinage de son #Doint rosée en cuve de la colonne moyenne pression<B>3.</B>
Le vaporiseur-condenseur <B>5</B> vaporise de l'oxygène<B>1:1 -1</B> üÎe en cuve cie la colonne basse pression 4 par condensation d'azote de #ëïe <B>(!a</B> la coionne imi oyenne pression<B>3.</B>
<B> </B> liquide riche<B> </B> LR (air enrichi en oxygènel, -#evëà -luve la colonne moyenne Pression<B>3</B> est détendu dans une vanne je detenl'e <B>105</B> puis injecté<B>à</B> un niveau intermédiaire de la colonne basse presslri-# 4, <B> </B> liquide pauvre<B> </B> LP (azote<B>à</B> peu près pur), Prélevé en tête de la colonne moyenne pression<B>3</B> est détendu dans une vanne ce détente 10-6 puis injecté au sommet de la colonne basse pression I#II.
l'azote impur ou<B> </B> résiduaire<B> </B> NR, soutiré sommeï de la colonne basse pression 4, est introduit dans !'échangeur de c ##, <B>a-,</B> i e<I>u.</I> r<B>15</B> >,-) ca <I>r</I> l'intermédiaire de sa boîte d'entrée<B>88.</B> Ce<B> </B> résiduaire<B> </B> alors réchauffé aans chaque passage<B>80</B> par échange de chaleur<B>à</B> contre-courant avec `air <B>à</B> distiller.
De l'azote gazeux soutiré en tête de la colonne moycnne pression<B>3</B> par sortie<B>75</B> est introduit dans l'échangeur de chai<B>1.5</B> Par son collecteur d'entrée<B>70.</B> L'azote gazeux est alors distribue dans les Passages 50, l'intermédiaire de la boîte d'entrée<B>58,</B> ei dans ies passages SrO #Da-J-- l'intermédiaire de la boîte d'entrée<B>68.</B> L'azote gazeux alors rëcnauffé dans passages<B>50</B> et<B>60</B> par échange de chaleur<B>à</B> Conire-courani avec, l'air<B>à</B> distiller circulant dans les passages<B>17.</B>
l'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne -j#:Dss-e pressicr, <B><I>4</I></B> Par la sortie 102 est comprimé par la pompe vi pui introduit aanS l'échangeur de chaleur<B>15</B> par sa boîte d'entrée<B>98.</B> L'oxyg-';-;-#:# liquide est alors vaporisé dans tous les passages<B>90</B> par échange chaleur<B>-à</B> ##ontrr-,- courant avec l'air<B>à</B> distiller circulant dans les passages Ainsi, l'installation<B>1</B> peut permettre<B>de</B> Produire Vazote gazeux avec un débit environ égal<B>à 55%</B> de celui de l'air trai '. Le débit<B>de</B> <B> </B> résiduaire<B> </B> correspond alors environ<B>à 16%</B> du débit<B>'</B> ir ité.
L'échangeur de chaleur<B>15</B> possède des dimensions d'environ 5200xl3OOxl2OO.
L'échangeur de chaleur<B>15</B> comprend alors passages<B>1</B><I>71, 4C</I> passages<B>50, 8</B> passages<B>60,</B> 24 passages<B>80</B> et<B>8</B> passages<B>90.</B>
Ainsi, 48 passages sont dédiés<B>à</B> la circulation i'azote gazeux, et 24 passages sont dédiés<B>à</B> la circulation du<B> </B> résiduaire<B> ,</B> L'échangeur de chaleur<B>15</B> de la figure<B>1,</B> iDeut avec je iégères modifications être utilisé dans une variante de l'instaii ion<B>1</B> de ia -1#igure 'Illustrée schématiquement et partiellement par la figure<B>.</B>
Dans cette variante de l'installation<B>1.</B> Produisant le débit I.'azotc- gazeux représente environ 46% <B>du débit</B> d'air traité, La débit je <B> </B> résiduaire<B> </B> correspond environ<B>à</B> 34% du débit d'air traité.
collecteur d'entrée<B>70</B> est alors raccordé en, parallèle aux boîtes d'entrée et<B>88</B> qui communiquent respectivement<B>-</B> les passages<B>50</B> et<B>80.</B> même le collecteur de sortie<B>71</B> est raccordé en parallèle aux boîtes sortie<B>69</B> et<B>89</B> communiquant avec ces mêmes passages<B>60</B> <B>80.</B> Ainsi, les<B>8</B> passages<B>60</B> sont ici dédiés C-2 !a circulation du<B> </B> r-.às;,dùai#-e et non plus<B>à</B> la circulation de l'azote gazeux comme dans l'installation<B>de</B> la figure<B>1.</B>
Le nombre total de passages de l'échangeur de chaleur<B>155 dédiés</B> Cà la circulation du<B> </B> résiduaire<B> </B> est de<B>32</B> alors que 40 Passages sont dédiés <B>à</B> la circulation de l'azote gazeux.
Dans la variante de la figure<B>8,</B> le piquage 104 est prévu sur la conduite et non plus sur la conduite 48.
Ainsi, par simple modification de la position du collecteur d'entréeD <B>7u`,</B> du collecteur de sortie<B>71</B> et du piquage 104, l'écnangeur de chaleur peut être 'ilisé dans une variante de l'installa'Iio-, <B>I</B> 'a figure<B>1,</B> tel échangeur de chaleur<B>15</B> est notamment adapté aux installations de distillation d'air car la ligne principale d'échange thermique <B>8</B> d'un meme type d'installation voit passer globalement les mêmes débits, quelle soit la variante de l'installation, du fait l'équilibre thermique entre produits rentrants et les produits sortants.
Pour pouvoir utiliser le même échangeur chaleur<B>15</B> dans différentes installations d'un même type en limitant modifications, il suffit de prevoir au moins une série de passages avec boîtes d'entrée et de sortie propres pour la circulation de l'un ou de l'autre fluides en fonction des caractéristiques spécifiques de l'installation.
<B>Il</B> est donc possible de standardiser les échangeurs<B>de</B> chaleur pour différentes variantes d'un même type d'installation<B>'</B> donc de limiter les coûts conception et de fabrication spécifiques

Claims (1)

  1. <B><U>REVENDICATIONS</U></B> Echangeur de chaleur<B>(15)</B> du type présentant une rriultitude passages<B>de</B> fluides<B>(17, 50, 60, 80, 90)</B> et comprenant des boîtes (41, <B>68, , 98)</B> d'entrée de fluides communiquant chacune avec une série respective de passages, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur d'entrée<B>(70)</B> raccordé en parallèle<B>à</B> au moins deux boîtes d'entrée ë5-58, bô <B>68, 88)</B> pour alimenter les séries correspondantes de passages<B>'50, 60</B> <B>80)</B> avec un même fluide. 2. Echangeur selon la revendication<B>1,</B> caractérise en ce comprend des boîtes (46,<B>59, 69, 89, 99)</B> de sortie de fluides communiquant chacune avec une des séries de passages, et en ce qu'il comprend collecteur de sortie<B>(71)</B> raccordé en parallèle<B>à</B> des boîtes de sortie (59, 69.1 <B>89)</B> qui communiquent avec les séries de passages raccordées parallèle au collecteur d'entrée<B>(70)</B> par lesdites boîtes d'entre' e d'un même fluide. <B>.</B> Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collecteur de sortie<B>(71)</B> est raccordé en parallèle<B>à</B> toutes les boîtes sortie<B>69 - 69, 89)</B> qui communiquent avec les séries de passages raccordées en parallèle au collecteur d'entrée<B>(70)</B> par lesdites boîtes (b8, <B>68-1 88)</B> d'entrée d'un même fluide. <B>.</B> Echangeur selon l'une quelconque des revendications<B>I à 3</B> caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs (42, 44) de prélèvement fluide irculant dans une série de passages<B>(17)</B> en des niveaux intermédiaires distincts desdits passages, deux niveaux interi-nédiai distincts des passages de ladite série de passages étant séparés par zone d'échange thermique (24). <B>5.</B> Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce comprend des dispositifs (43, 45) de fluide dans ladite série de iDassaaes <B>117),</B> les dispositifs d'introduction de fluide étant disposés chacun au même niveau intermédiaire desdits passages<B>(17)</B> qu'un desdits dispositifs (42, 414) de prélèvement de fluide. Echangeur :melon la revend'cafi##n <B>1</B> :#a--actéris-# en ce <B>1</B> rnoins (#4z# 44) des dispositifs de prélèvernent de iiuice est raccordé au disposi d'introduction de fluide situé au même niveau intermédiaire des passages de ladite série de passages<B>(17).</B> Echangeur selon l'une quelconque des revendications<B>à</B> 6, caractérisé en ce qu'il esî un àcha.-.#cul- Cà plaques brasées comp,enant un er-, pilage alterné de plaques parallèles<B>(16)</B> et d'ondes-entretoises- . Installation de distillation d'air ccrn-renant une source<B>' ',</B> :(91#, un appareil de distillation d'air (2) présentant au moins deux sorties de fluicgs <B>(75,</B> 102), une ligne principale d'échange thermique<B>(8)</B> pour refroidir l'air<B>à</B> distiller par réchauffement des fluides issus desdites sorties de<B>!</B> appareil Cle distillation, la ligne principale d'échange trierm#qLÀëc cot-;.iportanï au moins un échangeur de chaleur<B>(15)</B> du type présentant une (rnultitude passages de fluides<B>(17, 50, 60, 80, 90)</B> et comprenant des boîtes (41,<B>68, 88, 98)</B> d'entrée de fluides communiquant chacune avec une série respective de passages, caractérisée en ce que ledit OLJ znaque #-,c.lange,,jr <B>lis</B> chaieur <B>(15)</B> un échangeur de chaleur selon #'i-jne ouelconque des ,revendications<B>1 à 7,</B> et en ce que ledit ou chaque collecteur 'entrée 1701, est raccordé<B>à</B> une première<B>(75 -</B> 102) des sorties de fluides appareil de disti iation. Installation selon la revendication<B>8,</B> caractérisée en ce due ledit ou chaque échangeur de chaleur<B>Il 5)</B> comprenc <B>des</B> -.#:s.Positifs ,42, 44) cle prélèvement d'air circulant dans une série de iDassages <B>(17)</B> dédiée<B>à</B> l'air en niveaux intermédiaires distincts desdits passages, deux niveaux intermédiaires distincts des passages de ladite série de passages étant séparés par une zone d'échange thermique (24), et en ce que<B>l'</B> (42<B>;</B> 44) des dispositifs de prélèvement d'air est raccorce a i appareil distiiiation d'a<B>1</B> r pour l'alimenter en air. <B>0.</B> Installation selon la revendication<B>9.</B> caractérisée ce ledit ou chaque échangeur de chaleur<B>(15)</B> comprend des dispositifs 4 51 d'introduction d'air dans ladite série de passages (j <B>7)</B> dAdi,:#z:# disposi- d'introduction d'air (43. 4n' étanï situe au même iliveau intermédiaire desdits passages<B>(17)</B> qu'un dispositif prélèvement d'air (42,44). <B>1 .</B> Installation selon les revendications<B>9</B> et prises ensemble, caractérisée en ce qu'au moins l'autre (42, 44) dispositifs de prélèvement d'air est raccordé au dispositif d'introduction 'air (43, 45) situé au même niveau des passages<B>(17)</B> de la série de passages dédiée<B>à</B> 1>air, Installation selon l'une quelconque des revendications<B>8 à 1 il,</B> caracterisée en ce que ladite première sortie de<B>- 1</B> de l'appareil de distillation d'air est une sortie d'azote gazeux<B>(75).</B> <B>3.</B> Installation selon l'une quelconque des revendications<B>8 à</B> 'i caracterisée en ce que la première sortie de l'appareil de distillation J'air est une sortie d'azote résiduaire<B>(1</B>02).
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