FR2828273A1 - Procede d'alimentation en air epure d'une unite de distillation d'air cryogenique et installation de mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Procede d'alimentation en air epure d'une unite de distillation d'air cryogenique et installation de mise en oeuvre de ce procede Download PDF

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Alain Guillard
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

L'unité de distillation d'air comporte en tête une ligne d'échange cryogénique.Dans ce procédé, on épure l'air au moyen d'au moins deux adsorbeurs (36, 38) fonctionnant suivant un cycle où se succèdent une phase d'adsorption à une première pression du cycle, et une phase de régénération à une seconde pression réduite par rapport à la première et se terminant par une repressurisation de l'adsorbeur. En sortie de chaque adsorbeur, l'air épuré est soumis en sortie de chaque absorbeur, sensiblement à la première pression, à un refroidissement forcé en amont de la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2).

Description

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La présente invention concerne un procédé d'alimentation en air épuré d'une unité de distillation d'air cryogénique comportant en tête une ligne d'échange cryogénique, du type dans lequel l'air est épuré au moyen d'au moins deux adsorbeurs fonctionnant suivant un cycle où se succèdent une phase d'adsorption à une première pression du cycle, et une phase de régénération à une seconde pression réduite par rapport à la première et se terminant par une repressurisation de l'adsorbeur.
De tels procédés d'alimentation sont couramment utilisés pour fournir de l'air exempt d'un ou de plusieurs constituants mineurs, tels que l'eau (H20) et le gaz carbonique (C02), dont la température de solidification est supérieure à la température cryogénique de sortie de la ligne d'échange cryogénique et de fonctionnement de l'unité de distillation d'air.
Dans ce qui suit, les pressions indiquées sont des pressions absolues.
Généralement, l'air alimentant une unité de distillation est épuré à un seul niveau de pression, et ce dans deux bouteilles d'adsorbant dont l'une est en adsorption, tandis que l'autre se trouve en régénération. Cependant, il est important de noter que, lorsque l'adsorbeur qui vient d'être régénéré est repressurisé et remis en ligne pour produire de l'air épuré, un pic de chaleur apparaît dans l'air à la sortie de cet adsorbeur. 1\ est admis que cette augmentation de température est due à l'adsorption d'azote par le matériau adsorbant, et est d'autant plus marquée que la pression à laquelle est soumis l'adsorbeur est élevée. Cette variation de température vient perturber le comportement des éléments qui se trouvent en aval, que ce soit la ligne d'échange thermique principale de l'unité de distillation d'air ou un surpresseur d'air le cas échéant.
Aussi, la tenue en service d'éléments aval de telles installations est compromise, ainsi que la qualité de la distillation de l'air.
Le but de l'invention est de limiter l'intensité du pic de température précité et ses conséquences sur les éléments aval.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, dans lequel l'air épuré est soumis en sortie de chaque adsorbeur, sensiblement à
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la première pression, à un refroidissement forcé en amont de la ligne d'échange de l'unité de distillation d'air.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention : - on dimensionne l'intensité dudit refroidissement forcé de sorte que, à tout instant du cycle des adsorbeurs, la différence de température entre l'air à épurer à l'entrée des adsorbeurs et l'air épuré ayant été soumis audit refroidissement forcé est inférieure à environ 350C ; - ladite différence de température est inférieure à environ 25 C ; - ladite différence de température est inférieure à environ 15 C ; - l'intensité dudit refroidissement forcé est variable durant le cycle de fonctionnement des adsorbeurs ; - ledit refroidissement est plus intense pendant une durée qui s'étend depuis sensiblement l'instant initial de la phase d'adsorption de chaque adsorbeur ; - ladite durée est préfixée ; - on détermine ladite durée en mesurant la température de l'air épuré en sortie des adsorbeurs et en la comparant à un seuil de température prédéfini, ledit refroidissement plus intense se prolongeant aussi longtemps que la température mesurée est sensiblement supérieure au seuil préétabli ; - l'intensité dudit refroidissement est sensiblement nulle en dehors de ladite durée ; - on canalise l'air épuré en sortie de l'un ou l'autre adsorbeur en un flux unique avant ledit refroidissement ; - au moins une partie de l'air épuré soumis audit refroidissement forcé alimente au moins un surpresseur d'air dont le refoulement est relié directement à la ligne d'échange de l'unité de distillation d'air ; - le taux de compression dudit surpresseur d'air est inférieur à 1, 5 ; - ledit taux est inférieur à 1,4 ; - en amont des adsorbeurs, on comprime l'air à épurer puis on le refroidit successivement à au moins deux niveaux de température ; et - en amont des adsorbeurs, on comprime l'air à épurer puis on le refroidit à un unique niveau de température.
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L'invention a également pour objet une installation d'alimentation en air épuré d'une unité de distillation d'air pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, du type comprenant une ligne d'amenée d'air à épurer, une ligne d'alimentation en air épuré, et au moins deux adsorbeurs qui sont reliés à la ligne d'amenée d'air à épurer et à la ligne d'alimentation en air épuré et qui fonctionnent suivant un cycle où se succèdent une phase d'adsorption à une première pression du cycle, et une phase de régénération à une seconde pression réduite par rapport à la première et se terminant par une repressurisation de l'adsorbeur, laquelle installation comprend des moyens de refroidissement soumettant l'air épuré à un refroidissement forcé en amont de la ligne d'échange de l'unité de distillation d'air.
Suivant d'autres caractéristiques de cette installation, prises ensemble ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens de refroidissement de l'air épuré comportent des moyens de régulation de l'intensité du refroidissement forcé de l'air épuré ; - l'installation comprend des moyens de raccordement des adsorbeurs à la ligne d'amenée et à la ligne d'alimentation, et lesdits moyens de régulation de l'intensité du refroidissement sont commandés par le fonctionnement desdits moyens de raccordement ; - lesdits moyens de régulation de l'intensité du refroidissement sont reliés à un dispositif de mesure de la température de l'air épuré en sortie des adsorbeurs, lesdits moyens de régulation de l'intensité du refroidissement étant adaptés pour comparer la valeur de la température fournie par ledit dispositif de mesure à un seuil de température prédéfini.
- les moyens de refroidissement comportent un réfrigérant alimenté en eau réfrigérée par un circuit de refroidissement de l'air épuré à tour atmosphérique ; - les moyens de refroidissement de l'air épuré comportent un réfrigérant alimenté en eau réfrigérée par un circuit de refroidissement à tour eau-azote et/ou à groupe frigorifique ;
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- l'air épuré en sortie des moyens de refroidissement est acheminé à la fois, via une première dérivation, directement à la ligne d'échange de l'unité de distillation d'air, et, via une seconde dérivation, à au moins un surpresseur d'air dont le refoulement est relié directement à la ligne d'échange de l'unité de distillation d'air ; et - la ligne d'amenée d'air à épurer est pourvue d'un compresseur d'air et de moyens de refroidissement de l'air à épurer comprimé par ledit compresseur d'air, lesquels moyens de refroidissement de l'air à épurer ne comportent qu'un unique réfrigérant.
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 selon l'invention d'alimentation en air épuré d'une unité de distillation d'air ; - les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1, montrant différentes variantes d'un second mode de réalisation de l'installation selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, montrant un autre mode de réalisation de l'installation suivant l'invention.
La figure 1 représente une installation d'alimentation en air épuré 1.
Cette installation 1 alimente une unité de distillation d'air cryogénique 2 comportant un appareil de distillation d'air 3 et une ligne d'échange cryogénique ou ligne d'échange thermique principale 4. Cette dernière refroidit l'air par échange thermique à contre-courant avec les flux (nonreprésentés) issus de l'appareil 3.
L'installation 1 est destinée à éliminer des impuretés, notamment l'eau et le CO2, contenues dans le flux d'air comprimé à une pression comprise entre 5 et 36 bars et amené par une ligne 10, pour alimenter, via une ligne 12, la ligne d'échange 4.
L'installation 1 est alimentée en air atmosphérique par une ligne 14, alimentant un compresseur d'air 16. Le refoulement de ce compresseur est raccordé à la ligne d'amenée d'air à épurer 10.
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La ligne d'amenée 10 comporte des moyens de refroidissement de l'air à épurer constitués d'un réfrigérant principal 18 et d'un réfrigérant secondaire optionnel 20 disposé en aval du réfrigérant principal 18.
Le réfrigérant principal 18 est alimenté par un premier circuit d'eau de refroidissement 22 comportant une tour atmosphérique 24. Cette tour atmosphérique 24 alimente en eau réfrigérée une conduite froide 26 comportant une pompe 27. La tour atmosphérique 24 est alimentée par une conduite chaude 28 évacuant l'eau issue du réfrigérant 18.
Le réfrigérant secondaire optionnel 20 est quant à lui alimenté par exemple par un second circuit d'eau de refroidissement 30 non représenté en détail sur la figure 1 et qui comporte par exemple une tour eau-azote comme il en sera décrit une plus en détails dans une variante de l'installation.
La ligne d'amenée 10 alimente un appareil d'épuration d'air par adsorption 32. Cet appareil 32 comporte deux adsorbeurs 36,38, ainsi que des conduites de raccordement et des vannes 36A, 36B, 38A, 38B qui permettent de raccorder chaque adsorbeur à la ligne 10 et à une ligne de sortie d'air épuré 34. Chaque adsorbeur 36,38 comprend une bouteille contenant chacune un matériau adsorbant capable d'adsorber l'eau et le CO2 contenus dans l'air comprimé. La nature de ce matériau adsorbant est diverse et ne constitue pas une limitation à l'invention. A titre d'exemple, ce matériau est constitué de tamis moléculaire, avec éventuellement une couche amont d'alumine.
La ligne 34 comporte des moyens de refroidissement 40 comprenant un réfrigérant auxiliaire 42. Ce réfrigérant 42 est alimenté en eau froide par une dérivation 43 de la conduite froide 26 du premier circuit de refroidissement 22.
La ligne d'échange cryogénique 4 comporte des passages d'air moyenne pression 44 alimentés par une première dérivation d'alimentation 52 raccordée à la ligne d'alimentation 12. L'appareil de distillation d'air 3 est, dans cet exemple, une double colonne de distillation d'air produisant de l'oxygène liquide, qui, après pompage, est vaporisé dans la ligne d'échange
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4 par exemple par condensation d'une partie de l'air épuré, préalablement surpressé.
Pour cela, une seconde dérivation d'alimentation 62 raccordée à la ligne d'alimentation 12 comporte un surpresseur d'air 60, le refoulement de ce surpresseur 60 alimentant, via une conduite 64, des passages d'air haute pression 46 de la ligne d'échange thermique 4. Le surpresseur 60 est par exemple, comme représenté uniquement sur la figure 1, un surpresseur entraîné par une turbine 65, par exemple une turbine de détente d'un gaz issu de l'appareil de distillation d'air 3. Le taux de compression d'un tel surpresseur 60 est inférieur à 1,5, voire à 1,4.
La conduite 64 de refoulement du surpresseur 60 est pourvue d'une dérivation d'anti-pompage 66 adaptée pour évacuer un éventuel sur-débit en refoulement du surpresseur. A cet effet, cette dérivation 66 est munie d'une vanne de détente 68 et est raccordée à la conduite de sortie d'air épuré 34, en amont des moyens de refroidissement 40 afin de limiter les risques de surchauffe par bouclage sur le surpresseur 60.
Le fonctionnement de l'installation en alimentation en air épuré 1 est le suivant.
Le compresseur 16 est alimenté par la ligne d'approvisionnement 14 en air atmosphérique. Le refoulement du compresseur 16 alimente la ligne d'amenée 10, où l'air est refroidi par le réfrigérant 18, puis éventuellement par le réfrigérant 20.
Le fonctionnement de ces réfrigérants 18 et 20 ne sera pas détaillé puisqu'il relève de l'art connu. Il est simplement rappelé que, par échange de chaleur, la température de l'air comprimé traversant le réfrigérant 18 par exemple est abaissée, tandis que le fluide froid alimentant ce réfrigérant via une dérivation de la conduite froide 26, se réchauffe et est évacué dans la conduite chaude 28, afin d'être de nouveau refroidi par circulation dans la tour atmosphérique 24.
A titre d'exemple numérique, pour un flux d'air comprimé à environ 6 bars par le compresseur 16, la température du refoulement atteint environ 900 à 1000C ; cette température est abaissée à 300C environ après traversée du réfrigérant principal 18 alimenté en eau à 25 C, puis
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éventuellement à 15 C environ après traversée du réfrigérant secondaire 20 alimenté en eau glacée à 100C.
Le fonctionnement de l'appareil d'épuration d'air par adsorption 32 ne sera pas non plus détaillé. Alimentés par la ligne d'amenée 10, les deux adsorbeurs 36 et 38 de cet appareil d'épuration 32 suivent chacun un cycle où alternent une phase d'adsorption à une haute pression du cycle, c'est-à- dire supérieure à la pression atmosphérique, et une phase de régénération à pression réduite, comportant une phase d'élution sensiblement à la pression atmosphérique par du gaz résiduaire (azote impur) de l'appareil 2. Les adsorbeurs 36 et 38 fonctionnent en décalage, de telle sorte qu'à tout instant, il y a toujours au moins un adsorbeur en adsorption alimentant la ligne 34 de sortie d'air comprimé épuré. Cependant, comme il a été rappelé, lorsque l'adsorbeur qui vient d'être régénéré est repressurisé et remis en ligne pour produire de l'air épuré, un pic de chaleur apparaît dans le flux d'air sortant de cet adsorbeur. Toujours pour l'exemple numérique précité, le flux d'air comprimé à 150C alimentant l'appareil d'épuration 32 est évacué par la ligne 34 à une température d'environ 200C en dehors du pic de chaleur, mais peut atteindre, lors de ce pic de chaleur, une température d'au moins 500 voire 60 C, pour une pression de compression de 6 bars.
Par l'intermédiaire du réfrigérant 42 des moyens de refroidissement 40, le flux d'air épuré en sortie des adsorbeurs est soumis continûment à un refroidissement forcé, avant qu'il n'alimente la ligne d'échange cryogénique 4. Le terme refroidissement forcé s'entend comme un refroidissement appliqué de manière active sur le flux d'air épuré, comme par l'intermédiaire du réfrigérant 42 par exemple. Par contraste, le fait de laisser une conduite reliant la sortie des adsorbeurs à l'entrée de la ligne d'échange thermique se refroidir par manque, voire absence, d'isolation thermique autour de cette conduite ne doit pas être considéré comme un refroidissement forcé de l'air circulant dans la conduite, puisqu'un tel refroidissement n'est obtenu de cette façon que de manière passive.
Aussi, durant le pic de chaleur précité, le flux d'air épuré chaud est amené à une température plus faible, de sorte que, par un dimensionnement adéquat de l'intensité du refroidissement imposé par le réfrigérant 42, à tout
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instant du cycle des adsorbeurs, la différence de température entre l'air à épurer à l'entrée des adsorbeurs et l'air épuré à la sortie du réfrigérant 42 est maintenue au-dessous d'un seuil prédéterminé.
Suivant l'exemple numérique précité, cette différence de température est maintenue au-dessous de 35 C, voire de 25 C selon la capacité de refroidissement du réfrigérant 42.
Le procédé et l'installation suivant l'invention permettent donc, en atténuant l'intensité du pic de chaleur par lissage de la température, de fournir aux unités aval un flux d'air épuré à une température moins perturbée thermiquement.
Par la suite, la ligne d'alimentation 12 alimente, au moyen de la première dérivation 52, la ligne d'échange cryogénique 4 de l'unité de distillation d'air 2. De même, au moyen de la seconde dérivation d'alimentation 62, le surpresseur 60 est alimenté en air épuré suivant le procédé de l'invention. On peut régler la température de cet air de façon que le refoulement du surpresseur 60, nécessairement à une température plus élevée que celle de l'air alimentant ce surpresseur, ne nécessite aucun refroidissement final ultérieur avant son entrée à la ligne d'échange 4. Le procédé suivant l'invention permet ainsi de s'affranchir de la nécessité d'un système complémentaire de refroidissement entre le refoulement d'un tel surpresseur et la ligne d'échange 4.
Sur la figure 2 est représentée un second mode de réalisation de l'installation suivant l'invention.
Les moyens 40 de refroidissement de l'air épuré comportent, en plus du réfrigérant 42, un certain nombre de conduites de raccordement et de vannes dont la disposition va apparaître ci-dessous lors de la description du procédé mis en oeuvre dans cette installation.
Durant une durée préalablement fixée et s'étendant pendant au moins le pic de chaleur précité, le flux d'air épuré emprunte, via une vanne ouverte 70, une conduite de dérivation 72 raccordée à la ligne 34. Ce flux d'air traverse alors le réfrigérant 42, sa température étant ainsi abaissée.
Toujours suivant le même exemple numérique, la température de l'air en sortie du réfrigérant 42 est ramenée à 30 C, le réfrigérant 42 étant
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dimensionné en conséquence et alimenté en eau réfrigérée à la température d'environ 25 C.
En dehors de la durée précitée, l'air épuré acheminé par la ligne 34 emprunte, via une vanne 74 ouverte, tandis que la vanne 70 est fermée, une seconde conduite de dérivation 74 raccordée directement à son extrémité d'entrée à la ligne 34, et à son extrémité de sortie, à la ligne d'alimentation
12.
Ainsi, les moyens 40 sont adaptés pour réguler l'intensité du refroidissement appliqué au flux d'air épuré, de sorte que, à tout instant du cycle des adsorbeurs, la différence de température entre l'air à épurer à l'entrée des adsorbeurs et l'air épuré à la sortie des moyens de refroidissement 40 est maintenue au-dessous d'une valeur de seuil prédéfinie, à savoir suivant l'exemple numérique précité 15 C environ.
Ce second mode de réalisation de l'invention, avec régulation de l'intensité du refroidissement, permet de ne pas solliciter continûment le circuit de refroidissement 22, et ainsi d'optimiser la répartition des frigories acheminées par ce circuit 22 dans l'installation 1.
En variante non représentée à ce second mode de réalisation selon l'invention, l'installation 1 comporte un dispositif de commande des vannes 70 et 74 relié aux vannes de raccordement 36A, 36B, 38A, 38B de l'appareil d'épuration 32. Ce dispositif couple alors le fonctionnement des vannes 36A, 36B, 38A, 38B à celui des vannes 70 et 74, en accord avec le procédé décrit plus haut.
Sur la figure 3 est représentée une autre variante de l'installation 1 analogue à celle représentée sur la figure 2 aux différences près qui suivent.
Les moyens de refroidissement 40 ne comportent plus de conduites de dérivation, ni de vannes correspondantes, mais comportent un capteur de température 80 installé sur la ligne 34, en amont du réfrigérant 42.
La dérivation 43 alimentant en fluide froid le réfrigérant 42 est pourvue d'une vanne de réglage de débit 82 disposant d'un dispositif de commande 84 relié au capteurs de température 80.
Le fonctionnement de cette première variante de l'installation est sensiblement analogue à celui de l'installation représentée sur la figure 2.
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Il n'est cependant plus nécessaire de se fixer une durée préfixée telle que précitée, puisque le capteur 80 transmet continûment la température du flux d'air épuré acheminé par la ligne 34. Ainsi, lorsque la température de ce flux est supérieure à un seuil préalablement fixé, c'est-à-dire au moins pendant la période précitée, la vanne 82 est ouverte, permettant ainsi au réfrigérant 42 d'être alimenté en eau froide par le circuit de refroidissement
22. Le flux d'air traversant le réfrigérant 42 est alors refroidi.
Lorsque la température du flux d'air épuré en sortie des adsorbeurs de l'appareil d'épuration 32 est au-dessous du seuil prédéfini, le dispositif de commande 84, déduisant cette information par comparaison des températures mesurées par le capteur 80 au seuil prédéfini précité, ferme, au moins partiellement, la vanne 82, de sorte que le réfrigérant 42 n'est plus alimenté en eau froide. L'air traversant alors le réfrigérant 42 n'est plus ou que peu refroidi.
Sur la figure 4 est représentée un autre mode de réalisation de l'installation 1 analogue à celle représentée sur la figure 1 aux différences près qui suivent.
Le réfrigérant 42 n'est plus raccordé au premier circuit d'eau de refroidissement mais à un circuit de refroidissement indépendant 88.
Ce circuit 88 comporte une tour de réfrigération eau/azote 90 refroidissant de l'eau. L'eau réfrigérée, via une conduite froide 91, refroidit l'échangeur 42, puis est renvoyée à la tour 90 par une conduite chaude 92.
La conduite froide 91 comporte une pompe d'entraînement 94.
Par ailleurs, la ligne d'alimentation en air épuré 12 alimente, en plus de la ligne d'échange 4 et du surpresseur 60, un autre surpresseur 100 comportant deux étages de compression 102 et 104. Ce surpresseur 100 est par exemple entraîné par un moteur électrique 106.
Le premier étage 102 du surpresseur 100 est relié, via une dérivation 108, directement à la ligne d'échange cryogénique 4, tandis que le second étage 104 est relié, via une dérivation 110 munie d'un réfrigérant 112, à la ligne d'échange 4.
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Le fonctionnement de cette installation 1 est analogue à celui de l'installation représentée sur la figure 1, le réfrigérant 42 étant cette fois alimenté par le circuit de refroidissement 88.
Le fonctionnement de la tour eau/azote 90 ne sera pas détaillé ; il est simplement rappelé que, dans cette tour, l'eau se refroidit de haut en bas au contact d'azote sec impur, cet azote étant avantageusement soutiré de l'appareil de distillation 3 en tant qu'azote impur résiduaire, au moyen d'une conduite 96 traversant la ligne d'échange 4. Cet azote est introduit à la base de la tour via une conduite 97 et est évacué au sommet de la tour via une
Figure img00110001

conduite 98. De cette manière, l'eau ressort au bas de la tour 90 à une basse température, par exemple comprise entre 50 et 15 C, et est envoyée par la pompe 94 dans la conduite froide 91.
Une telle installation permet de soumettre l'air épuré acheminé par la conduite 34 en sortie de l'appareil 32 à un refroidissement plus intense que celui atteint par les installations des figures 1 à 3.
Cette installation est par conséquent davantage adaptée pour des appareils d'épuration à adsorption fonctionnant sous forte pression, le pic de chaleur lors de la remise en ligne d'un adsorbeur étant alors très intense.
Ainsi, suivant le même exemple numérique mais pour une pression d'adsorption égale à sensiblement 30 bars, l'air épuré présentant le pic de chaleur peut atteindre une température d'environ 700 voire 80 C.
Par ailleurs, cette installation permet de s'affranchir de systèmes complémentaires de refroidissement forcé des refoulements du surpresseur 60 et du premier étage de compression 102 du surpresseur 100, les taux de compression respectifs de ces deux unités de surpression étant suffisamment faibles, typiquement inférieurs à 1,5, pour que l'échauffement de l'air que ces unités engendrent soit maîtrisé en amont par les moyens de refroidissement 40 selon l'invention, notamment ceux de la figure 4.
En revanche, on comprendra qu'il soit éventuellement nécessaire de disposer de moyens de refroidissement complémentaires en dehors de l'invention, comme le réfrigérant 112, lorsque le taux de compression global appliqué à l'air épuré est trop important comme celui en refoulement du second étage 104 du surpresseur 100.
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En variante non représentée à l'installation 1 de la figure 4 où l'alimentation en eau froide du réfrigérant 42 est effectuée de façon indépendante par le circuit 88, la ligne d'amenée 10 peut être pourvue d'un second réfrigérant 20, comme sur les figures 1 à 3, le circuit d'alimentation en fluide froid 30 de ce second réfrigérant 20 étant par exemple agencé en série ou en dérivation sur celui du réfrigérant 42 depuis les conduites froide 91 et chaude 92. Les capacités de refroidissement d'une telle installation peuvent être alors optimisées selon les débits et les usages de l'air à distiller.
En variante non représentée à l'une des installations suivant l'invention décrites ci-dessus, l'eau froide alimentant le réfrigérant 42 est fournie par un groupe frigorifique indépendant ou en complément des circuits d'eau de refroidissement 22 et 88 précités. Ce groupe frigorifique permet, si nécessaire, d'abaisser davantage la température froide de l'eau de refroidissement avant son acheminement au niveau du réfrigérant 42.
En variante au procédé et/ou à l'une des installations décrites cidessus, on soumet chacun des flux d'air épuré à la sortie de chacun des adsorbeurs 36 et 38 à un refroidissement forcé selon l'invention avant de les canaliser en un flux unique. Dans ce cas, l'installation selon l'invention comporte deux exemplaires des moyens de refroidissement forcé 40, installés à la sortie respective de chaque adsorbeur.

Claims (23)

REVENDICATIONS
1. Procédé d'alimentation en air épuré d'une unité de distillation d'air cryogénique comportant en tête une ligne d'échange cryogénique, du type dans lequel l'air est épuré au moyen d'au moins deux adsorbeurs (36,38) fonctionnant suivant un cycle où se succèdent une phase d'adsorption à une première pression du cycle, et une phase de régénération à une seconde pression réduite par rapport à la première et se terminant par une repressurisation de l'adsorbeur, caractérisé en ce que l'air épuré est soumis en sortie de chaque adsorbeur, sensiblement à la première pression, à un refroidissement forcé en amont de la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dimensionne l'intensité dudit refroidissement forcé de sorte que, à tout instant du cycle des adsorbeurs (36,38), la différence de température entre l'air à épurer à l'entrée des adsorbeurs et l'air épuré ayant été soumis audit refroidissement forcé est inférieure à environ 35 C.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite
Figure img00130001
différence de température est inférieure à environ 25 C.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite différence de température est inférieure à environ 15 C.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intensité dudit refroidissement forcé est variable durant le cycle de fonctionnement des adsorbeurs (36,38).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit refroidissement est plus intense pendant une durée qui s'étend depuis sensiblement l'instant initial de la phase d'adsorption de chaque adsorbeur (36,38).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite durée est préfixée.
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8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on détermine ladite durée en mesurant la température de l'air épuré en sortie des adsorbeurs (36,38) et en la comparant à un seuil de température prédéfini, ledit refroidissement plus intense se prolongeant aussi longtemps que la température mesurée est sensiblement supérieure au seuil préétabli.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'intensité dudit refroidissement est sensiblement nulle en dehors de ladite durée.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on canalise l'air épuré en sortie de l'un ou l'autre adsorbeur (36,38) en un flux unique avant ledit refroidissement.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'air épuré soumis audit refroidissement forcé alimente au moins un surpresseur d'air (60 ; 102) dont le refoulement est relié directement à la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2).
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le taux de compression dudit surpresseur d'air (60 ; 102) est inférieur à 1,5.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit taux est inférieur à 1,4.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en amont des adsorbeurs (36,38), on comprime l'air à épurer puis on le refroidit successivement à au moins deux niveaux de température.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que, en amont des adsorbeurs (36,38), on comprime l'air à épurer puis on le refroidit à un unique niveau de température.
16. Installation d'alimentation en air épuré d'une unité de distillation d'air cryogénique comportant en tête une ligne d'échange cryogénique pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, du type comprenant une ligne d'amenée d'air à épurer (10), une ligne d'alimentation en air épuré (12), et au moins deux adsorbeurs (36,38) qui
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sont reliés à la ligne d'amenée d'air à épurer et à la ligne d'alimentation en air épuré et qui fonctionnent suivant un cycle où se succèdent une phase d'adsorption à une première pression du cycle, et une phase de régénération à une seconde pression réduite par rapport à la première et se terminant par une repressurisation de l'adsorbeur, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement (40) soumettant l'air épuré à un refroidissement forcé en amont de la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2).
17. - Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement (40) de l'air épuré comportent des moyens (70, 72,74, 76 ; 82,84) de régulation de l'intensité du refroidissement forcé de l'air épuré.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (36A, 36B, 38A, 38B) de raccordement des adsorbeurs (36,38) à la ligne d'amenée (10) et à la ligne d'alimentation (12), et en ce que lesdits moyens (70,72, 74,76) de régulation de l'intensité du refroidissement sont commandés par le fonctionnement desdits moyens de raccordement.
19. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que lesdits moyens (82,84) de régulation de l'intensité du refroidissement sont reliés à un dispositif (80) de mesure de la température de l'air épuré en sortie des adsorbeurs (36,38), lesdits moyens (82,84) de régulation de l'intensité du refroidissement étant adaptés pour comparer la valeur de la température fournie par ledit dispositif de mesure (80) à un seuil de température prédéfini.
20. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement (40) comportent un réfrigérant (42) alimenté en eau réfrigérée par un circuit de refroidissement de l'air épuré (22) à tour atmosphérique (24).
21. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement de l'air épuré (40) comportent un réfrigérant (42) alimenté en eau réfrigérée par un circuit de refroidissement (30) à tour eau-azote (90) et/ou à groupe frigorifique.
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22. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisée en ce que l'air épuré en sortie des moyens de refroidissement (40) est acheminé à la fois, via une première dérivation (52), directement à la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2), et, via une seconde dérivation (62), à au moins un surpresseur d'air (60 ; 102) dont le refoulement est relié directement à la ligne d'échange (4) de l'unité de distillation d'air (2).
23. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisée en ce que la ligne d'amenée d'air à épurer (10) est pourvue d'un compresseur d'air (16) et de moyens de refroidissement de l'air à épurer comprimé par ledit compresseur d'air (16), lesquels moyens de refroidissement de l'air à épurer ne comportent qu'un unique réfrigérant (18).
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