FR2844863A1 - Procede et installation de vaporisation d'un liquide cryogenique. - Google Patents

Procede et installation de vaporisation d'un liquide cryogenique. Download PDF

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cryogenic liquid
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Patrick Leduc
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Dans un procédé de vaporisation d'un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation cryogénique pour former un produit gazeux, le liquide cryogénique se vaporise par échange de chaleur indirect avec de l'eau dans un échangeur de chaleur (5) et au moins une partie de l'eau (15) envoyée à l'échangeur provient du circuit de refroidissement (7, 9, 11, 13) d'un compresseur (6).

Description

La présente invention est relative à un procédé et à une installation de
vaporisation d'un liquide cryogénique.
Il est connu de vaporiser un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation d'air par échange de chaleur avec de l'eau contenue dans une piscine 5 chauffée avec de la vapeur d'eau'. Par exemple, dans le cas o la vapeur d'eau disponible serait polluée (de mauvaise qualité ou contenant beaucoup de chlore) ou en débit insuffisant, l'objet de la présente invention prévoit une solution alternative. Selon un objet de la présente invention, il est prévu un procédé de 10 vaporisation d'un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation cryogénique pour former un produit gazeux dans lequel le liquide cryogénique se vaporise par échange de chaleur indirect avec de l'eau dans un échangeur de chaleur caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'eau envoyée à l'échangeur provient du circuit de refroidissement d'un compresseur. 15 Selon d'autres aspects facultatifs: - le compresseur sert à comprimer un gaz provenant de ou destiné à l'appareil de séparation cryogénique; - le compresseur sert à comprimer tout le mélange gazeux destiné à être séparé dans l'appareil de séparation cryogénique; - on chauffe de l'eau par échange de chaleur avec un gaz comprimé dans au moins un étage du compresseur pour produire de l'eau chauffée et on envoie au moins une partie de l'eau chauffée à l'échangeur de chaleur; - au moins une partie de l'eau envoyée à l'échangeur de chaleur a été
chauffée par contact direct ou indirect avec un gaz comprimé dans au moins un 25 étage du compresseur.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une installation de vaporisation d'un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation cryogénique pour former un produit gazeux comprenant un échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le liquide cryogénique à l'échangeur de chaleur et des 30 moyens pour sortir le produit gazeux de l'échangeur, des moyens pour envoyer de l'eau à l'échangeur de chaleur et des moyens pour sortir de l'eau refroidie de l'échangeur, caractérisée en ce qu'elle comprend un compresseur ayant un circuit de refroidissement à l'eau et des moyens pour envoyer de l'eau depuis le circuit
de refroidissement à l'échangeur.
L'installation peut comprendre: - des moyens pour envoyer un gaz, provenant de ou destiné à l'appareil de séparation cryogénique, au compresseur afin de le comprimer; - des moyens pour envoyer tout le mélange gazeux, destiné à être traité dans l'appareil de séparation cryogénique, au compresseur afin de le comprimer; - des moyens pour chauffer de l'eau par échange de chaleur avec un gaz comprimé dans au moins un étage du compresseur et des moyens pour envoyer
au moins une partie de l'eau chauffée à l'échangeur de chaleur.
Le circuit de refroidissement peut comprendre des moyens pour chauffer 10 l'eau par contact direct ou indirect avec un gaz comprimé dans au moins un étage
du compresseur.
L'invention sera décrite en plus de détails en se référant à la figure, qui est
un dessin schématique d'une installation selon l'invention.
Un liquide cryogénique tel que de l'azote, de l'argon, de l'oxygène, de 15 l'hydrogène ou du monoxyde de carbone, est stocké dans un stockage 1.
Le liquide cryogénique provient d'un appareil de séparation par distillation cryogénique, qui est un appareil de séparation d'air pour le cas de l'azote, de l'argon et de l'oxygène ou un appareil de séparation d'un mélange d'hydrogène et
de monoxyde de carbone, tel qu'un gaz de synthèse.
Pour subvenir à des besoins ponctuels, le liquide est pompé par la pompe 3 et ensuite vaporisé dans une piscine de vaporisation 5 par échange de chaleur indirecte avec de l'eau chaude. L'eau chaude peut également être chauffée par
injection de vapeur comme dans les procédés connus.
Le gaz vaporisé ainsi produit est envoyé à un réseau ou vers le procédé 25 consommateur d'un client.
L'eau chaude provient des réfrigérants intermédiaire et final d'un circuit de
refroidissement servant à refroidir le gaz sortant des différents étages de compression d'un compresseur 6 à deux étages 6A, 6B, qui peut être le compresseur d'air principal de l'appareil de séparation d'air d'o provient le liquide 30 cryogénique.
De l'air gazeux filtré est comprimé dans le premier étage 6A, refroidi par échange de chaleur indirect avec le circuit d'eau de refroidissement dans un échangeur 11, et ensuite envoyé à un deuxième étage 6B. Après compression à sa pression finale dans cet étage, l'air est refroidi dans l'échangeur 13 contre de l'eau de refroidissement avant d'être envoyé à un appareil d'épuration o il est
épuré en eau et en dioxyde de carbone.
L'air est ensuite refroidi dans un échangeur de chaleur (non-illustré) jusqu'à sa température de rosée et est envoyé dans une colonne de séparation d'air, telle que la colonne moyenne pression d'une double colonne. L'échangeur 13 peut être une tour air/eau (contact direct) ou un échangeur
de chaleur tubulaire (contact indirect).
Du liquide provenant de l'appareil de séparation d'air peut être envoyé à un
stockage ou une colonne de l'appareil peut même constituer un stockage.
De l'eau froide provenant d'une source d'eau froide (typiquement une tour
de refroidissement par contact direct avec de l'azote provenant de l'appareil de séparation d'air, tel que décrit dans US-A-5505050 ou de tours atmosphériques).
Un débit d'eau froide 7 est envoyé à l'échangeur de chaleur 11 en aval du premier étage 6A et un débit d'eau froide 9 est envoyé à l'échangeur de chaleur 13 en aval 15 du deuxième étage 6B.
Une partie du débit d'eau 9 est renvoyée à la source d'eau froide avec une
partie du débit d'air 7, mais une autre partie 15 du débit 7 et du débit 9 qui se trouve à 350C est envoyée à la piscine de vaporisation 5 à travers une vanne de régulation 17 du circuit de refroidissement. La vanne de régulation est 20 commandée par un TIC 21 de la piscine 5.
L'eau chaude se refroidit dans la piscine jusqu'à une température de 15 C et est renvoyée à la source d'eau froide, éventuellement après pompage par la
pompe 23 du circuit.
En cas de panne complète ou partielle du compresseur, l'eau 15 peut être 25 remplacée par une injection de vapeur. Un apport de vapeur peut également se
révéler nécessaire en cas de forte charge de la piscine de vaporisation.
L'eau de refroidissement 15 peut provenir alternativement ou
additionnellement d'un circuit de refroidissement d'un autre compresseur d'un appareil de séparation d'air, tel qu'un surpresseur d'air ou un compresseur 30 d'azote.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de vaporisation d'un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation cryogénique pour former un produit gazeux dans lequel 5 le liquide cryogénique se vaporise par échange de chaleur indirect avec de l'eau dans un échangeur de chaleur (5) caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'eau envoyée à l'échangeur provient du circuit de refroidissement
d'un compresseur (6).
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le compresseur (6) sert 10 à comprimer un gaz provenant de ou destiné à l'appareil de séparation cryogénique.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel le compresseur (6) sert à comprimer tout le mélange gazeux destiné à être séparé dans l'appareil de
séparation cryogénique.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on
chauffe de l'eau par échange de chaleur avec un gaz comprimé dans au moins un étage du compresseur (6) pour produire de l'eau chauffée et on envoie au
moins une partie de l'eau chauffée à l'échangeur de chaleur (5).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au 20 moins une partie de l'eau envoyée à l'échangeur de chaleur a été chauffée par
contact direct ou indirect avec un gaz comprimé dans au moins un étage du
compresseur (6).
6. Installation de vaporisation d'un liquide cryogénique provenant d'un appareil de séparation cryogénique pour former un produit gazeux comprenant 25 un échangeur de chaleur (5), des moyens pour envoyer le liquide cryogénique à l'échangeur de chaleur et des moyens pour sortir le produit gazeux de l'échangeur, des moyens pour envoyer de l'eau (15) à l'échangeur de chaleur et des moyens pour sortir de l'eau refroidie de l'échangeur, caractérisée en ce qu'elle comprend un compresseur (6) ayant un circuit de refroidissement à 30 l'eau et des moyens pour envoyer de l'eau depuis le circuit de refroidissement
à l'échangeur.
7. Installation selon la revendication 6 comprenant des moyens pour envoyer un gaz provenant de ou destiné à l'appareil de séparation cryogénique
au compresseur (6) afin de le comprimer.
8. Installation selon la revendication 7 comprenant des moyens pour envoyer tout le mélange gazeux destiné à être traité dans l'appareil de séparation cryogénique au compresseur (6) afin de le comprimer
9. Installation selon l'une des revendications 6 à 8 comprenant des 5 moyens pour chauffer de l'eau par échange de chaleur avec un gaz comprimé
dans au moins un étage du compresseur (6) et des moyens pour envoyer au
moins une partie de l'eau chauffée à l'échangeur de chaleur.
10.1nstallation selon l'une des revendications 6 à 9 dans laquelle le
circuit de refroidissement comprend des moyens pour chauffer l'eau par 10 contact direct ou indirect avec un gaz comprimé dans au moins un étage (6A,
6B) du compresseur (6).
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