FR2862128A1 - Method and installation for the supply of high purity oxygen by cryogenic distillation of air - Google Patents

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Abstract

<P>Dans un procédé de fourniture d'oxygène à haute pureté par distillation cryogénique d'air à partir d'une installation comprenant un premier (1) et un deuxième (2) appareils de séparation d'air, le premier appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression thermiquement reliée avec la colonne moyenne pression et une colonne de mélange dans lequel on envoie de l'air à distiller à la colonne moyenne pression, on envoie des liquides enrichi en oxygène et en azote de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression, selon une première marche de l'appareil, on envoie en tête de la colonne de mélange un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne basse pression, on soutire en tête de la colonne de mélange, un débit d'oxygène basse pureté et on en envoie au moins une partie à une première unité consommatrice (5) et le deuxième appareil fournit de l'oxygène haute pureté à une deuxième unit <P> In a method of providing high purity oxygen by cryogenic distillation of air to from an installation comprising a first (1) and a second (2) Air separation units, the first separation unit air, comprising a medium pressure column, a middle column low pressure column thermally connected with the pressure and a mixing column in which sends air to be distilled to the medium pressure column, is fed liquid oxygen-enriched and nitrogen from the medium-pressure column to the low pressure column, as a first step of the device head is sent to the mixing column an ​​oxygen-enriched liquid to flow from the low pressure column is withdrawn at the head of the mixing column, a low purity oxygen stream and sends at least a portion to a first consuming unit (5) and the second apparatus provides high-purity oxygen at a second unit consommatrice (9) alors que selon une deuxième marche, dans le premier appareil, on réduit le débit d'oxygène basse pureté soutiré en tête de colonne de mélange, on soutire en cuve de la colonne basse pression du premier appareil un débit d'oxygène haute pureté et on l'envoie à au moins la deuxième unité consommatrice et le deuxième appareil ne fournit pas d'oxygène haute pureté à la deuxième unité consommatrice.</P> consumer (9) while in a second step, in the first apparatus, is reduced low purity oxygen stream withdrawn from the mixing column, is withdrawn from the bottom of the low pressure column of the first unit an oxygen flow rate high purity and is sent to at least the second consuming unit and the second unit does not provide high purity oxygen in the second consuming unit. </ P>

Description

La présente invention est relative à la technique de distillation de The present invention relates to the distillation technique

l'air, et en particulier à un procédé et installation de fourniture d'oxygène à haute pureté par distillation cryogénique d'air. air, and in particular to a high purity by cryogenic air distillation process and installation for supplying oxygen.

Certaines applications industrielles nécessitent des quantités importantes d'oxygène impur sous diverses pressions: gazéification du charbon, gazéification de résidus pétroliers, réduction-fusion directe du minerai de fer, injection de charbon dans les hauts fourneaux, métallurgie des métaux non-ferreux, etc. Some industrial applications require unclean substantial quantities of oxygen at various pressures: gasification of coal, gasification of petroleum residues, direct smelting reduction of iron ore, coal injection in blast furnaces, metallurgy of non-ferrous metals, etc. Par ailleurs, certains contextes industriels nécessitent la fourniture simultanée, en grandes quantités, d'oxygène pratiquement pur et d'oxygène impur sous des pressions différentes. In addition, some industrial contexts require the simultaneous supply in large quantities of substantially pure oxygen and impure oxygen at different pressures.

Une unité de production sidérurgique comprend classiquement plusieurs appareils ayant des besoins différents en oxygène, tel que décrit dans The Making, Shaping and Treating of Steel , AISE, 1985. Le haut fourneau consomme de l'air enrichi en oxygène, produit en général en mélangeant de l'air comprimé avec de l'oxygène basse pureté. A steel production unit typically comprises several devices with different needs oxygen, as described in The Making, Shaping and Treating of Steel, AISE, 1985. The blast furnace consumes oxygen-enriched air, produced generally by mixing compressed air with oxygen purity low. L'oxygène basse pureté a une pureté d'entre 80 et 97 %. The low purity oxygen has a purity of between 80 and 97%. Par contre les convertisseurs et les fours à arc consomment de l'oxygène avec une haute pureté d'entre 99 et 99,8 %. For against converters and arc furnaces consume oxygen with high purity of between 99 and 99.8%. Pour fournir ces deux puretés d'oxygène, il est souvent prévu deux appareils de production d'oxygène par distillation d'air, celui qui produit l'oxygène basse pureté étant un appareil à colonne de mélange du type décrit dans US-A-4022030 et EP-A-0531182 et celui qui produit l'oxygène haute pureté étant un appareil à double colonne classique. To provide these two purities of oxygen, it is often provided two oxygen production by air distillation devices, one that produces low purity oxygen being an apparatus for mixing column of the type described in US-A-4022030 and EP-a-0531182 and the one that produces high purity oxygen is a conventional double column unit.

Toutes les puretés mentionnées sont des pourcentages molaires. All mentioned purities are mole percentages.

Quand l'appareil fournissant l'oxygène haute pureté ne fonctionne pas, il est nécessaire de prévoir une autre source d'oxygène haute pureté qui peut être un autre appareil ou au moins un stockage très important, comme l'on voit dans Zur Planung grosser Sauerstoffanlagen in Stahlwerken de H. Springmann, Linde Berichte aus Technik und Wissenschaft, 40/1976. When the unit providing high purity oxygen is not working, it is necessary to provide another source of high purity oxygen that can be another device or at least a very important storage, as seen in Zur Planung grosser Sauerstoffanlagen in Stahlwerken Springmann H. Linde Berichte aus Technik und Wissenschaft, 40/1976.

L'invention a pour but de prévoir une installation comprenant deux appareils de séparation d'air, dont un premier, à colonne de mélange, qui produit de l'oxygène basse pureté et un deuxième qui produit de l'oxygène haute pureté, l'installation pouvant produire de l'oxygène haute pureté même quand le deuxième appareil ne fonctionne pas, de sorte que le stockage d'oxygène haute pression puisse être supprimé ou réduit en taille. The invention aims to provide an installation comprising two air separation units, a first, mixing column, which produces low purity oxygen and a second which produces high purity oxygen, plant capable of producing high purity oxygen even when the second device does not work, so that the high pressure oxygen storage can be eliminated or reduced in size.

Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de fourniture d'oxygène à haute pureté par distillation cryogénique d'air à partir d'une installation comprenant un premier et un deuxième appareils de séparation d'air, le premier appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression thermiquement reliée avec la colonne moyenne pression et une colonne de mélange dans lequel i) on envoie de l'air à distiller à la colonne moyenne pression ii) on envoie des liquides enrichis en oxygène et en azote de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression iii) selon une première marche de l'appareil, on envoie en tête de la colonne de mélange un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne basse pression iv) selon la première marche, on soutire en tête de la colonne de mélange, un débit d'oxygène basse pureté et on en envoie au moins une partie à une première unité consommatrice v) selon la premi According to an object of the invention, there is provided a method of providing high purity oxygen by cryogenic distillation of air to from an installation comprising a first and a second air separation apparatus, the first device separating air comprising a medium pressure column, a low pressure column thermally coupled to the medium pressure column and a mixing column wherein i) sends air to be distilled to the medium pressure column ii) sends enriched liquid oxygen and nitrogen from the medium-pressure column to the low pressure column iii) in a first step of the device head is sent to the mixing column an ​​oxygen-enriched liquid to flow from the low pressure column iv) according to the first step, is withdrawn at the head of the mixing column, a low purity oxygen stream and sends at least a portion to a first consuming unit v) of Premi ère marche, on envoie de l'air à la colonne de mélange vi) selon la première marche, le deuxième appareil fournit de l'oxygène haute pureté à une deuxième unité consommatrice caractérisé en ce que vii) selon une deuxième marche, dans le premier appareil, on réduit, éventuellement à zéro, le débit de liquide enrichi en oxygène envoyé en tête de la colonne de mélange, on réduit, éventuellement à zéro, le débit d'air envoyé à la colonne de mélange et on réduit, éventuellement à zéro, le débit d'oxygène basse pureté soutiré en tête de colonne de mélange et viii) selon la deuxième marche, on soutire en cuve de la colonne basse pression du premier appareil un débit enrichi d'oxygène haute pureté et on l'envoie à au moins la deuxième unité consommatrice. walking era, it supplies air to the mixing column vi) according to the first step, the second device provides high purity oxygen at a second consumer unit, characterized in that vii) in a second step, in the first device is reduced, optionally to zero, the liquid oxygen-enriched stream sent to the top of the mixing column, is reduced, optionally to zero, the air sent to the mixing column and is reduced, possibly to zero , the low purity oxygen stream withdrawn from the mixing column head and viii) according to the second step, is withdrawn from the bottom of the low pressure column of the first unit an enriched stream of high purity oxygen and fed to the least the second consuming unit.

De préférence, selon la deuxième marche, le deuxième appareil ne fournit pas d'oxygène haute pureté à la deuxième unité consommatrice ou fournit une partie de l'oxygène haute pureté requise par la deuxième unité consommatrice. Preferably, according to the second step, the second device does not provide high purity oxygen in the second consuming unit or provides a portion of the high purity oxygen required by the second consuming unit.

Selon d'autres aspects facultatifs: - la première unité consommatrice est un haut fourneau et la deuxième unité consommatrice est un convertisseur ou un four à arc; According to other optional aspects: - the first consuming unit is a blast furnace and the second consuming unit is a converter or an arc furnace; - pendant la première marche, le haut fourneau est alimenté en air enrichi en oxygène et pendant la deuxième marche, le haut fourneau est alimenté soit par de l'air soit par de l'air moins enrichi en oxygène que celui dont il est alimenté pendant la première marche; - during the first step, the blast furnace is supplied with oxygen-enriched air and for the second step, the blast furnace is supplied either by air or by air less enriched in oxygen than that it is powered during the first step; - la colonne de mélange ne fonctionne pas pendant la deuxième marche; - the mixing column does not work during the second step; - la deuxième unité consommatrice est alimentée en oxygène (uniquement) à partir du deuxième appareil de séparation d'air pendant la première marche et est alimentée en oxygène uniquement à partir du premier appareil pendant la deuxième marche. - the second consuming unit is supplied with oxygen (only) from the second air separation unit for the first step and is supplied with oxygen only from the first device during the second step.

Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de fourniture d'oxygène par distillation cryogénique de l'air comprenant un premier et un deuxième appareil de séparation d'air, le premier appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression thermiquement reliée avec la colonne moyenne pression et une colonne de mélange comprenant: a) des moyens pour envoyer de l'air à distiller à la colonne moyenne pression b) des moyens pour envoyer des liquides enrichi en oxygène et en azote de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression c) des moyens pour envoyer en tête de la colonne de mélange un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne basse pression d) des moyens pour envoyer de l'air en cuve de la colonne de mélange e) des moyens pour soutirer en tête de la colonne de mélange, un débit d'oxygène basse pureté et des moyens pour en envoyer au moins une partie à une première unité According to another object of the invention, there is provided an installation for supplying oxygen by cryogenic distillation of air comprising a first and a second air separation unit, the first air separation unit comprising a column medium pressure, a low-pressure thermally coupled to the medium-pressure column column and a mixing column comprising: a) means for sending air to be distilled to the medium pressure column b) means for sending liquid oxygen-enriched and nitrogen from the medium-pressure column to the low pressure column c) means for sending the head of the mixing column a liquid oxygen-enriched stream from the low pressure column d) means for sending air tank the mixing column e) means for withdrawing at the top of the mixing column, a low purity oxygen stream and means for sending at least one portion at a first unit consommatrice f) des moyens pour envoyer de l'oxygène haute pureté du deuxième appareil de séparation d'air à la deuxième unité consommatrice caractérisée en ce qu'elle comprend g) des moyens pour réduire, éventuellement à zéro, le débit de liquide enrichi en oxygène envoyé en tête de la colonne de mélange h) des moyens pour réduire, éventuellement à zéro, l'air envoyé en cuve de la colonne de mélange i) des moyens pour soutirer en cuve de la colonne basse pression du premier appareil un débit d'oxygène haute pureté et des moyens pour envoyer ce débit à la deuxième unité consommatrice. consumer f) means for supplying high purity oxygen from the second air separation unit to the second consuming unit characterized in that it comprises g) means for reducing, eventually to zero, the flow of liquid enriched in oxygen sent to the top of the mixing column h) means for reducing, eventually to zero, the air sent to the bottom of the mixing column i) means for withdrawing from the bottom of the low pressure column of the first unit a flow 'high purity oxygen and means for sending this flow to the second consuming unit.

Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention: - la première unité consommatrice est un haut fourneau et la deuxième unité consommatrice est un convertisseur ou un four à arc; According to other optional aspects of the invention: - the first consuming unit is a blast furnace and the second consuming unit is a converter or an arc furnace; - l'installation comprend des moyens pour alimenter le haut fourneau en oxygène basse pureté à partir du premier appareil et des moyens pour arrêter l'envoi d'oxygène basse pureté du premier appareil au haut fourneau; - the installation comprises means for supplying the low oxygen blast furnace purity from the first device and means for stopping the transmission of low purity oxygen from the first device to the blast furnace; - l'installation comprend des moyens pour alimenter le haut fourneau en oxygène uniquement à partir du deuxième appareil de séparation d'air et des moyens pour alimenter le haut fourneau en oxygène uniquement à partir du premier appareil; - the installation comprises means for supplying the oxygen blast furnace only from the second air separation unit and means for feeding the blast furnace oxygen only from the first apparatus; - l'installation comprend au moins un compresseur d'oxygène haute pureté en amont de la deuxième unité consommatrice et en aval du premier appareil de séparation d'air. - the installation comprises at least one high purity oxygen compressor upstream of the second consuming unit and downstream of the first air separation unit.

Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une installation conforme à l'invention et la figure 2 représente le premier appareil de séparation d'air en plus de détail. Examples of implementation of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows schematically an installation according to the invention and Figure 2 shows the first air separation unit in addition to detail.

L'installation de séparation d'air de la Figure 1 comprend un premier appareil de séparation d'air par distillation cryogénique 1 et un deuxième appareil de séparation d'air par distillation cryogénique 2. Selon une première marche de l'installation, le premier appareil de séparation d'air produit un débit d'oxygène basse pureté contenant entre 80 et 97% d'oxygène. The air separation plant of Figure 1 comprises a first air separation by cryogenic distillation apparatus 1 and a second apparatus for separating air by cryogenic distillation 2. According to a first step of the installation, the first air separation apparatus produces a low purity oxygen stream containing between 80 and 97% oxygen. Cet oxygène 3 est envoyé en aval de la soufflante d'air 4 d'une première unité consommatrice, en l'occurrence un haut fourneau 5 et est mélangé avec l'air comprimé 7 pour être envoyé au haut fourneau. This oxygen 3 is sent downstream of the air blower 4 in a first consuming unit, in this case a blast furnace 5 and is mixed with compressed air 7 to be sent to the blast furnace.

Le premier appareil de séparation d'air 1 peut être alimenté en air à partir de la soufflante (4) (lignes pointillées) et/ou à partir d'un autre compresseur non-illustré. The first air separation apparatus 1 may be supplied with air from the blower (4) (dotted lines) and / or from other non-illustrated compressor.

Le deuxième appareil 2 produit de l'oxygène à haute pureté contenant entre 99 et 99,9 % d'oxygène. The second unit 2 produces high purity oxygen containing between 99 and 99.9% oxygen. Cet oxygène 8 est envoyé à une deuxième unité consommatrice 9. Le deuxième appareil peut être n'importe lequel appareil cryogénique produisant de I' oxygène gazeux haute pression, par exemple une double ou triple colonne dans lequel l'oxygène est pressurisé soit par compression de l'oxygène gazeux soit par pompage de l'oxygène liquide suivi de vaporisation. This oxygen 8 is sent to a second consuming unit 9. The second device can be any device producing cryogenic I high pressure oxygen gas, for example a double or triple column in which oxygen is pressurized either by compression oxygen gas or by pumping liquid oxygen followed by vaporization. Des exemples de procédés de production de ce genre se trouvent dans EP-A-0504029. Examples of this kind of production processes are found in EP-A-0504029.

Selon la deuxième marche, le deuxième appareil 2 ne fonctionne pas. According to the second step, the second unit 2 does not. Le premier appareil produit de l'oxygène haute pureté 11 et l'envoie à la deuxième unité 9 suite à une compression dans le compresseur 13. Le premier appareil soit ne produit pas d'oxygène basse pression de sorte que le haut fourneau est alimenté uniquement par de l'air soit produit moins d'oxygène basse pression et le mélange avec l'air 7. The first machine produces high purity oxygen 11 and sends it to the second unit 9 after compression in the compressor 13. The first device either does not produce low pressure oxygen so that the blast furnace is supplied solely by air or produces less low-pressure oxygen and mixing with the air 7.

L'appareil de distillation d'air représentée à la figure 2 est destiné à produire selon une première marche de l'oxygène basse pureté, par exemple ayant une pureté de 80 à 97 % et de préférence de 85 à 95 % sous une pression déterminée P nettement différente de 6 x 105 Pa abs., par exemple sous 2 à 5 x 105 Pa ou avantageusement sous une pression supérieure à 6 x 105 Pa abs d'au moins 2 x 105 Pa et pouvant aller jusqu'à 30 x 105 Pa environ, de préférence entre 8 x 105 Pa et 15 x 105 Pa. L'appareil comprend essentiellement une ligne d'échange thermique 1A, une double colonne de distillation 2A comprenant elle-même une colonne moyenne pression 3A, une colonne basse pression 4A et un condenseur-vaporiseur principal 5A, et une colonne de mélange 6A. Air distillation apparatus shown in Figure 2 is intended to produce in a first step of the low purity oxygen, for example having a purity of 80 to 97% and preferably from 85 to 95% under a given pressure P significantly different from 6 x 105 Pa abs., for example within 2 to 5 x 105 Pa or preferably at a pressure greater than 6 x 105 Pa abs at least 2 x 105 Pa and up to 30 x 105 Pa approximately, preferably between 8 x 105 Pa and 15 x 105 Pa. The device essentially comprises a heat exchange line 1A, 2A a double distillation column which itself comprises a medium pressure column 3A, a low pressure column and 4A a main condenser-evaporator 5A, and a mixing column 6A. Les colonnes 3A et 4A fonctionnent typiquement sous environ 6 x 105 Pa et environ 1 x 105 Pa respectivement. Columns 3A and 4A typically operate at about 6 x 105 Pa to about 1 x 105 Pa respectively.

Comme expliqué en détail dans le document US-A-4022030, une colonne de mélange est une colonne qui a la même structure qu'une colonne de distillation mais qui est utilisée pour mélanger de façon proche de la réversibilité un gaz relativement volatil, introduit à sa base, et un liquide moins volatil, introduit à son sommet. As explained in detail in US-A-4022030, a mixing column is a column that has the same structure as a distillation column but which is used to mix so close to the reversibility a relatively volatile gas, introduced its base, and a less volatile liquid, introduced to the top.

Un tel mélange produit de l'énergie frigorifique et permet donc de réduire la consommation d'énergie liée à la distillation. Such mixture produces cooling energy and therefore reduces the energy consumption associated with distillation. Dans le cas présent, ce mélange est mis à profit, en outre, pour produire directement de l'oxygène impur sous la pression P, comme cela sera décrit ci-dessous. In this case, this mixture is put to use, in addition, to directly produce impure oxygen under the pressure P, as will be described below.

L'air à séparer par distillation, comprimé à 6 x 105 Pa et convenablement épuré, est acheminé vers la base de la colonne moyenne pression 3A par une conduite 7A. The air to be separated by distillation, compressed to 6 x 105 Pa and suitably purified, is fed to the base of the medium-pressure column 3A via a pipe 7A. La majeure partie de cet air est refroidie dans la ligne d'échange 1A et introduite à la base de la colonne moyenne pression 3A, et le reste, surpressé en 8A puis refroidi, est détendu à la basse pression dans une turbine 9A couplée au surpresseur 8A, puis insufflé en un point intermédiaire de la colonne basse pression 4. Du liquide riche (air enrichi en oxygène), prélevé en cuve de la colonne 3A est, après détente dans une vanne de détente 10A, introduit dans la colonne 4A, à peu près au point d'insufflation de l'air. The major part of this air is cooled in the exchange line 1A and introduced at the base of the medium pressure column 3A, and the remaining supercharged 8A and then cooled, is expanded to the low pressure in a turbine coupled to the supercharger 9A 8A, and then blown into an intermediate point of the low pressure column 4. rich liquid (oxygen-enriched air), withdrawn from the bottom of column 3A is, after expansion in an expansion valve 10A, introduced into the column 4A, to almost to the point of air insufflation. Du liquide pauvre (azote impur) prélevé en un point intermédiaire 11A de la colonne 3A est, après détente dans une vanne de détente 12A, introduit au sommet de la colonne 4A, constituant le gaz résiduaire de l'installation, et l'azote gazeux pur sous la moyenne pression produit en tête de la colonne 3A, sont réchauffés dans la ligne d'échange 1A et évacués de l'installation. Poor liquid (impure nitrogen) taken in a 11A intermediate point of the column 3A is, after expansion in an expansion valve 12A, introduced at the top of column 4A, constituting the residual gas of the plant, and nitrogen gas pure under the medium pressure produced at the top of column 3A, are reheated in the exchange line 1A and discharged from the installation. Ces gaz sont indiqués respectivement par NI et NG sur la figure 1. These gases are indicated respectively by NI and NG in Figure 1.

De l'oxygène liquide, plus ou moins pur suivant le réglage de la double colonne 2A, est soutiré en cuve de la colonne 4A, porté par une pompe 13A à une pression P1, légèrement supérieure à la pression P précitée pour tenir compte des pertes de charge (P1-P inférieur à 1 x 105 Pa), et introduit au sommet de la colonne 6. P1 est donc avantageusement comprise entre 8 x 105 Pa et 30 x 105 Pa, de préférence entre 8 x 105 Pa et 16 x 105 Pa. De l'air auxiliaire, comprimé à la même pression P1 par un compresseur auxiliaire 14A, pouvant être la soufflante 4, et refroidi dans la ligne d'échange 1A, est introduit à la base de la colonne de mélange 6A. Liquid oxygen, more or less pure according to the setting of the double column 2A, is withdrawn from the bottom of column 4A, 13A carried by a pump at a pressure P1 slightly above the aforementioned pressure P to account for losses load (P1-P less than 1 x 105 Pa), and introduced at the top of the column 6. P1 is advantageously comprised between 8 x 105 Pa and 30 x 105 Pa, preferably between 8 x 105 Pa and 16 x 105 Pa. from the auxiliary air, compressed to the same pressure P1 by an auxiliary compressor 14A, which may be the blower 4, and cooled in the exchange line 1A, is introduced at the base of the mixing column 6A. De cette dernière sont soutirés trois courants de fluide: à sa base, du liquide voisin du liquide riche et réuni à ce dernier via une conduite 15A munie d'une vanne de détente 15A' ; The latter are drawn three fluid streams: at its core, the neighboring liquid rich liquid and joined to it via a line 15A provided with an expansion valve 15A '; en un point intermédiaire, un mélange essentiellement constitué d'oxygène et d'azote, qui est renvoyé en un point intermédiaire de la colonne basse pression 4A via une conduite 16A munie d'une vanne de détente 17A; at an intermediate point, a mixture essentially consisting of oxygen and nitrogen, which is fed back into an intermediate point of the low pressure column 4A via a pipe 16A provided with an expansion valve 17A; et à son sommet de l'oxygène impur qui, après réchauffement dans la ligne d'échange thermique, est évacué, sensiblement à la pression P, de l'installation via une conduite 18A en tant que gaz de production 01. and its impure oxygen summit which, after heating in the heat exchange line, is discharged substantially at the pressure P, the installation via a conduit 18A as 01 gas production.

On a également représenté sur la figure 2 des échangeurs de chaleur auxiliaires 19A, 20A, 21A assurant la récupération du froid disponible dans les fluides en circulation dans l'installation. Also shown in Figure 2 of the auxiliary heat exchangers 19A, 20A, 21A ensuring the recovery of the cold available in the fluids circulating in the installation.

Comme on le comprend, grâce à la présence d'un circuit séparé pour l'air auxiliaire alimentant la colonne 6A, on peut choisir à volonté la pression P de l'oxygène impur produit. As can be understood, thanks to the presence of a separate circuit for the auxiliary air feeding the column 6A, one can choose at will the pressure P of the impure oxygen product. De plus, comme indiqué plus haut, le réglage de la double colonne permet d'obtenir divers degrés de pureté pour ce gaz. In addition, as noted above, the setting of the double column provides varying degrees of purity for this gas.

Selon la deuxième marche de l'appareil 1, la pompe 13A est arrêtée de sorte que l'oxygène liquide n'est plus soutiré en cuve de la colonne 4A et introduit au sommet de la colonne 6. L'air auxiliaire n'est plus introduit à la base de la colonne de mélange 6A. According to the second step of the apparatus 1, the pump 13A is stopped so that the liquid oxygen is no longer withdrawn from the bottom of column 4A and introduced at the top of the column 6. The auxiliary air is no longer introduced at the base of the mixing column 6A. Les trois courants de fluide ne sont plus soutirés de cette dernière. The three fluid streams are not withdrawn from the latter.

Alternativement, selon la deuxième marche, une quantité réduite de l'oxygène liquide, par rapport à celui envoyés pendant la première marche est soutirée en cuve de la colonne 4A, portée par la pompe 13A à la pression P1 et introduite au sommet de la colonne 6A. Alternatively, in the second step, a reduced amount of liquid oxygen, relative to that sent during the first step is withdrawn at the bottom of column 4A, 13A carried by the pump and the pressure P1 fed to the top of the column 6A. Une quantité réduite de l'air auxiliaire est introduite à la base de la colonne de mélange 6A et les trois courants de fluide soutirés de la colonne de mélange sont également réduits. A reduced amount of auxiliary air is introduced at the base of the mixing column 6A and the three fluid streams withdrawn from the mixing column are also reduced.

Que la colonne de mélange reste en marche ou pas, un débit gazeux 11 d'oxygène haute pureté contenant entre 99 et 99,8% d'oxygène est soutiré en cuve de la colonne basse pression selon la deuxième marche, ce débit n'étant pas soutiré pendant la première marche ou étant soutiré en très petites quantités comme purge du condenseur 5A. The mixing column remains on or not, a gas flow 11, high purity oxygen containing between 99 and 99.8% oxygen is withdrawn from the bottom of the low pressure column as the second step, this flow rate being not withdrawn during the first step or being withdrawn in very small quantities as a purge condenser 5A. Ce débit 11 est comprimé dans le compresseur 13 et envoyé à la deuxième unité consommatrice 9 qui peut être un convertisseur de fonte à l'oxygène ou un four à arc. This stream 11 is compressed in compressor 13 and sent to the second consuming unit 9 which may be an iron oxygen converter or an arc furnace. Une partie de l'oxygène haute pureté peut également être envoyée à l'oxycoupage. Part of the high purity oxygen can also be sent to the flame cutting. Si le débit 8 est amené à sa pression finale par un autre compresseur, cet autre compresseur peut servir à la compression du débit 11 quand le débit 8 n'est pas fourni et le compresseur 13 ne sera pas requis. If the flow 8 is brought to its final pressure by another compressor, the other compressor may be used for compression of the stream 11 when the flow 8 is not provided and the compressor 13 will not be required. De même si le compresseur du débit 8 ne fonctionne pas, à cause par exemple d'une panne, pendant la première marche, le débit 8 peut être comprimé dans le compresseur 13. Similarly, if the compressor capacity 8 does not work, because such a failure during the first step, the flow 8 can be compressed in the compressor 13.

Il est possible d'étendre le concept de cette invention à d'autres types d'appareil. It is possible to extend the concept of this invention to other types of devices. Par exemple, il est possible de produire de l'oxygène impur avec un premier appareil et de l'oxygène pur avec un deuxième appareil et de modifier soit le fonctionnement du premier appareil soit le premier appareil lui-même afin de permettre la production d'oxygène pur avec le premier appareil. For example, it is possible to produce impure oxygen with a first apparatus and pure oxygen with a second device and to modify either the operation of the first device is the first device itself to allow the production of pure oxygen, with the first device. Ce genre de modification s'appliquerait par exemple à un appareil à double colonne avec une colonne auxiliaire alimentée en tête par de l'oxygène impur provenant de la cuve de la colonne basse pression, la colonne auxiliaire ayant un rebouilleur de cuve. Such changes would apply for example to a double-column unit with an auxiliary column fed at the top with impure oxygen from the bottom of the low pressure column, the auxiliary column having a bottom reboiler. La colonne auxiliaire pourrait être alimentée pour permettre de soutirer l'oxygène pur en cuve de colonne auxiliaire seulement pendant une marche particulière de l'appareil. The auxiliary column could be supplied to allow to extract pure oxygen into auxiliary column tank only during a particular operation of the unit.

Il est évidemment possible d'exploiter l'invention avec un appareil à colonne de mélange différent de celui de la Figure 2. It is obviously possible to operate the invention with a different mixing column apparatus to that of Figure 2.

En fournissant les débits 8 et 11 en même temps il est possible d'avoir une production maximale d'oxygène haute pureté, de préférence en arrêtant le fonctionnement de la colonne de mélange. Providing flows 8 and 11 at the same time it is possible to have a maximum production of high purity oxygen, preferably by stopping the operation of the mixing column.

Claims (10)

REVENDICATIONS, CLAIMS,
1. Procédé de fourniture d'oxygène à haute pureté par distillation cryogénique d'air à partir d'une installation comprenant un premier (1) et un deuxième (2) appareils de séparation d'air, le premier appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression (2A), une colonne basse pression (4A) thermiquement reliée avec la colonne moyenne pression et une colonne de mélange (6A) dans lequel i) on envoie de l'air à distiller à la colonne moyenne pression ii) on envoie des liquides enrichi en oxygène et en azote de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression iii) selon une première marche de l'appareil, on envoie en tête de la colonne de mélange un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne basse pression iv) selon la première marche, on soutire en tête de la colonne de mélange, un débit d'oxygène basse pureté et on en envoie au moins une partie à une première unité consommatrice (5) v) selon la première marche, on env 1. A method of providing high purity oxygen by cryogenic distillation of air to from an installation comprising a first (1) and a second (2) Air separation units, the first air separation unit comprising a medium pressure column (2A), a low pressure column (4A) thermally connected with the medium pressure column and a mixing column (6A) wherein i) sends air to be distilled to the medium pressure column ii) is fed liquid oxygen-enriched and nitrogen from the medium-pressure column to the low pressure column iii) in a first step of the device head is sent to the mixing column a flow of enriched liquid oxygen from the low pressure column iv) according to the first step, is withdrawn at the head of the mixing column, a low purity oxygen stream and sends at least a portion to a first consuming unit (5) v) as the first step, is approx oie de l'air à la colonne de mélange vi) selon la première marche, le deuxième appareil fournit de l'oxygène haute pureté à une deuxième unité consommatrice (9) caractérisé en ce que vii) selon une deuxième marche, dans le premier appareil, on réduit, éventuellement à zéro, le débit de liquide enrichi en oxygène envoyé en tête de la colonne de mélange, on réduit, éventuellement à zéro, le débit d'air envoyé à la colonne de mélange et on réduit, éventuellement à zéro, le débit d'oxygène basse pureté soutiré en tête de colonne de mélange et viii) selon la deuxième marche, on soutire en cuve de la colonne basse pression du premier appareil un débit d'oxygène haute pureté et on l'envoie à au moins la deuxième unité consommatrice. goose air to the mixing column vi) according to the first step, the second device provides high purity oxygen at a second consuming unit (9) characterized in that vii) in a second step, in the first device is reduced, optionally to zero, the liquid oxygen-enriched stream sent to the top of the mixing column, is reduced, optionally to zero, the air sent to the mixing column and is reduced, optionally to zero, the low purity oxygen stream withdrawn from the mixing column head and viii) according to the second step, is withdrawn from the bottom of the low pressure column of the first device a high purity oxygen stream and is fed to at least the second consuming unit.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel selon la deuxième marche, le deuxième appareil (2) ne fournit pas d'oxygène haute pureté à la deuxième unité consommatrice (9) ou fournit une partie de l'oxygène haute pureté requise par la deuxième unité consommatrice. 2. The method of claim 1 wherein according to the second step, the second device (2) does not provide high purity oxygen in the second consuming unit (9) or provides a portion of the high purity oxygen required by the second consuming unit.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la première unité consommatrice (5) est un haut fourneau et la deuxième unité consommatrice (9) est un convertisseur ou un four à arc. 3. The method of claim 1 or 2 wherein the first consuming unit (5) is a blast furnace and the second consuming unit (9) is a converter or an arc furnace.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, pendant la première marche, le haut fourneau (5) est alimenté en air enrichi en oxygène et pendant la deuxième marche, le haut fourneau est alimenté soit par de l'air soit par de l'air moins enrichi en oxygène que celui dont il est alimenté pendant la première marche. 4. The method of claim 3 wherein during the first step, the blast furnace (5) is supplied with oxygen-enriched air and for the second step, the blast furnace is supplied either by air or by the less air enriched in oxygen than that which it is supplied during the first step.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la colonne de mélange (6A) ne fonctionne pas pendant la deuxième marche. 5. Method according to one of the preceding claims wherein the mixing column (6A) does not operate during the second step.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la deuxième unité consommatrice (9) est alimentée en oxygène (uniquement) à partir du deuxième appareil de séparation d'air (2) pendant la première marche et est alimentée en oxygène uniquement à partir du premier appareil (1) pendant la deuxième marche. 6. Method according to one of the preceding claims wherein the second consuming unit (9) is fed with oxygen (only) from the second air separation unit (2) during the first step and is supplied with oxygen only from the first apparatus (1) during the second step.
7. Installation de fourniture d'oxygène par distillation cryogénique de l'air comprenant un premier (1) et un deuxième (2) appareil de séparation d'air, le premier appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression (2A), une colonne basse pression (4A) thermiquement reliée avec la colonne moyenne pression et une colonne de mélange (6A) comprenant: a) des moyens pour envoyer de l'air à distiller à la colonne moyenne pression b) des moyens pour envoyer des liquides enrichi en oxygène et en azote de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression c) des moyens pour envoyer en tête de la colonne de mélange un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne basse pression d) des moyens pour envoyer de l'air en cuve de la colonne de mélange e) des moyens pour soutirer en tête de la colonne de mélange, un débit d'oxygène basse pureté et des moyens pour en envoyer au moins une partie à une première unité consommatrice (5) f) des moy 7. Installation for supplying oxygen by cryogenic distillation of air comprising a first (1) and a second (2) Air separation unit, the first air separation unit comprising a medium pressure column (2A) , a low pressure column (4A) thermally coupled to the medium-pressure column and a mixing column (6A) comprising: a) means for sending air to be distilled to the medium pressure column b) means for sending liquid enriched oxygen and nitrogen from the medium-pressure column to the low pressure column c) means for sending the head of the mixing column an ​​oxygen-enriched liquid to flow from the low pressure column d) means for sending the air tank of the mixing column e) means for withdrawing at the top of the mixing column, a low purity oxygen stream and means for sending at least one portion at a first consuming unit (5) f) of moy ens pour envoyer de l'oxygène haute pureté du deuxième appareil de séparation d'air à une deuxième unité consommatrice (9) caractérisée en ce qu'elle comprend g) des moyens pour réduire, éventuellement à zéro, le débit de liquide enrichi en oxygène envoyé en tête de la colonne de mélange h) des moyens pour réduire, éventuellement à zéro, l'air envoyé en cuve de la colonne de mélange i) des moyens pour soutirer en cuve de la colonne basse pression du premier appareil un débit d'oxygène haute pureté et des moyens pour envoyer ce débit à la deuxième unité consommatrice. ens for supplying high purity from the second air separation unit to a second oxygen-consuming unit (9) characterized in that it comprises g) means for reducing, eventually to zero, the liquid oxygen-enriched stream sent to the top of the mixing column h) means for reducing, eventually to zero, the air sent to the bottom of the mixing column i) means for withdrawing from the bottom of the low pressure column of the first apparatus a flow of high purity oxygen and means for sending this flow to the second consuming unit.
8. Installation selon la revendication 7 dans laquelle la première unité consommatrice (5) est un haut fourneau et la deuxième unité consommatrice (9) est un convertisseur ou un four à arc. 8. Installation according to claim 7 wherein the first consuming unit (5) is a blast furnace and the second consuming unit (9) is a converter or an arc furnace.
9. Installation selon la revendication 8 comprenant des moyens pour alimenter le haut fourneau (5) en oxygène basse pureté à partir du premier appareil (1) et des moyens pour arrêter l'envoi d'oxygène basse pureté du premier appareil au haut fourneau. 9. Installation according to claim 8 comprising means for feeding the blast furnace (5) into low purity oxygen from the first apparatus (1) and means for stopping the transmission of low purity oxygen from the first device to the blast furnace.
10. Installation selon l'une des revendications 6 à 9 comprenant au moins un compresseur (13) d'oxygène haute pureté en amont de la deuxième unité consommatrice (9) et en aval du premier appareil de séparation d'air (1). 10. Installation according to one of claims 6 to 9 comprising at least one compressor (13) of high purity oxygen upstream of the second consuming unit (9) and downstream of the first air separation unit (1).
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