FR2991758A3 - Liquefacteur d'air - Google Patents

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Abstract

Un liquéfacteur d'air comprend un compresseur d'air (3), un premier échangeur de chaleur(15), un pot séparateur (27), un deuxième échangeur de chaleur (31), une colonne de distillation (38) comprenant au plus 10 plateaux théoriques et un stockage (35), le compresseur étant relié au premier échangeur de chaleur pour y envoyer un débit d'air comprimé, le premier échangeur de chaleur étant relié au pot séparateur pour y envoyer le débit d'air partiellement condensé, la cuve du pot séparateur étant reliée au deuxième échangeur de chaleur pour y envoyer du liquide, des moyens pour envoyer une première partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur au stockage et des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur à la tête de la colonne de distillation pour produire un liquide appauvri en azote et un gaz appauvri en oxygène, des moyens pour comprimer le gaz appauvri en oxygène, des moyens pour liquéfier le gaz appauvri en oxygène et des moyens pour envoyer le gaz liquéfié appauvri en oxygène au stockage.

Description

La présente invention concerne un liquéfacteur d'air permettant la production d'un liquide ayant une composition voisine de celle de l'air mais appauvri en oxygène, par exemple pour usage en transport réfrigéré. Pour le transport réfrigéré, il est envisagé d'injecter directement de l'air liquéfié dans la caisse du camion. Lors de la liquéfaction d'air dans un liquéfacteur du même type que celui utilisé pour liquéfier de l'azote, l'air liquéfié produit est légèrement enrichi en oxygène, du fait de la détente rapide finale lors de l'envoi dans le stockage à basse pression. De plus, dans un stockage cryogénique, l'air liquide a tendance à s'enrichir en oxygène du fait des entrées thermiques qui entrainent une évaporation préférentielle de l'azote. Dans le temps, on peut obtenir un air trop enrichi en oxygène, ce qui peut poser des problèmes de sécurité. Selon un objet de l'invention, il est prévu un liquéfacteur d'un débit d'air gazeux comprenant un compresseur d'air, un premier échangeur de chaleur, un pot séparateur, un deuxième échangeur de chaleur, une colonne de distillation comprenant au plus 10 plateaux théoriques et un stockage, le compresseur étant relié au premier échangeur de chaleur pour y envoyer un débit d'air comprimé, le premier échangeur de chaleur étant relié au pot séparateur pour y envoyer le débit d'air partiellement condensé, la cuve du pot séparateur étant reliée au deuxième échangeur de chaleur pour y envoyer du liquide, des moyens pour envoyer une première partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur au stockage et des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur à la tête de la colonne de distillation pour produire un liquide appauvri en azote et un gaz appauvri en oxygène, des moyens pour comprimer le gaz appauvri en oxygène, des moyens pour liquéfier le gaz appauvri en oxygène et des moyens pour envoyer le gaz liquéfié appauvri en oxygène au stockage. La présente invention est relative à un liquéfacteur d'air qui produit de l'air appauvri en oxygène, tout en conservant un air respirable sans risque sécuritaire. Ceci permet de tolérer un enrichissement progressif en oxygène dans le stockage qui va être beaucoup plus long avant d'atteindre des limites de sécurité. L'air liquéfié est produit à l'aide d'un liquéfacteur d'air : du fait de la détente rapide qui a lieu suite à la liquéfaction, on obtient un liquide enrichi en oxygène par rapport à l'air (typiquement 21,3% 02), ce qui peut poser des problèmes de sécurité lors de son usage en cas d'enrichissement ultérieur. Selon un objet de l'invention, il est prévu un liquéfacteur d'un débit d'air gazeux comprenant un compresseur d'air, un premier échangeur de chaleur, un pot séparateur, un deuxième échangeur de chaleur, une colonne de distillation comprenant au plus 10 plateaux théoriques et un stockage, le compresseur étant relié au premier échangeur de chaleur pour y envoyer un débit d'air comprimé, le premier échangeur de chaleur étant relié au pot séparateur pour y envoyer le débit d'air partiellement condensé, la cuve du pot séparateur étant reliée au deuxième échangeur de chaleur pour y envoyer du liquide, des moyens pour envoyer une première partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur au stockage et des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur à la tête de la colonne de distillation pour produire un liquide appauvri en azote et un gaz appauvri en oxygène, des moyens pour comprimer le gaz appauvri en oxygène, des moyens pour liquéfier le gaz appauvri en oxygène et des moyens pour envoyer le gaz liquéfié appauvri en oxygène au stockage. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure. De l'air 1 est comprimé dans un compresseur 3, épuré dans une unité d'épuration 4 pour éliminer au moins l'eau et puis comprimé dans un compresseur 5. L'air comprimé dans le compresseur 5 est divisé en deux parties 7, 9. La partie 7 est surpressé dans un premier surpresseur 11 et dans un deuxième surpresseur 13 et puis rentre au bout froid d'un premier échangeur 15 où elle se refroidit et est divisé en deux fractions. Une fraction poursuit son refroidissement jusqu'au bout froid et puis se condense partiellement pour former un débit 17. Le reste 23 est envoyé dans une turbine 23 où il est détendu. La fraction détendue est mélangée avec le débit 17 pour former un débit 25. La partie 9 se refroidit jusqu'à une température intermédiaire de l'échangeur 15, est détendue dans une turbine 19 et se réchauffe dans l'échangeur 15 puis est renvoyée au compresseur 5. Le débit 25 est envoyé à un pot séparateur 27 qui sépare les phases gazeuse et liquide. Le liquide 29 se refroidit dans un deuxième échangeur 31 et est divisé en deux. Une partie 33 est détendue et envoyée à un stockage 35. Le reste 37 est détendu et envoyé en tête d'une colonne de distillation 38 ayant au plus 10 plateaux théoriques et de préférence au plus 5 plateaux théoriques, voire au plus 3 plateaux théoriques. Le liquide de cuve 39 de la colonne 38 est appauvri en azote et est envoyé au deuxième échangeur 31 où il se vaporise. Une partie du gaz formé est renvoyée à la colonne 37 et le reste se réchauffe dans l'échangeur 15 avant d'être envoyé à l'atmosphère. Le gaz de tête 41 est appauvri en oxygène et se réchauffe dans le deuxième échangeur 31 et le premier échangeur 15. Ensuite il est comprimé par un compresseur 42 et envoyé à l'entrée du compresseur 5, mélangé avec le gaz du pot séparateur 27 pour se mélanger à l'air. L'air liquide 29 qui est sous-refroidi permet de rebouillage de la colonne. Une purge de liquide peut être prévue pour déconcentrer la cuve de la colonne 38 des impuretés secondaires de l'air (N20, CO2, CnHm ) en présence de fluide enrichi en oxygène 39. Par exemple, pour un air liquide produit à 20% 02, on a une pénalité énergétique inférieure à 1°A.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1. Liquéfacteur d'un débit d'air gazeux comprenant un compresseur d'air (3), un premier échangeur de chaleur(15), un pot séparateur (27), un deuxième échangeur de chaleur (31), une colonne de distillation (38) comprenant au plus 10 plateaux théoriques et un stockage (35), le compresseur étant relié au premier échangeur de chaleur pour y envoyer un débit d'air comprimé, le premier échangeur de chaleur étant relié au pot séparateur pour y envoyer le débit d'air partiellement condensé, la cuve du pot séparateur étant reliée au deuxième échangeur de chaleur pour y envoyer du liquide, des moyens pour envoyer une première partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur au stockage et des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le deuxième échangeur de chaleur à la tête de la colonne de distillation pour produire un liquide appauvri en azote et un gaz appauvri en oxygène, des moyens pour comprimer le gaz appauvri en oxygène, des moyens pour liquéfier le gaz appauvri en oxygène et des moyens pour envoyer le gaz liquéfié appauvri en oxygène au stockage.20
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4375601A1 (fr) * 2022-08-22 2024-05-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Régulation de température d'entrée pour turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4375601A1 (fr) * 2022-08-22 2024-05-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Régulation de température d'entrée pour turbine

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