FR3061763B1 - ENCLOSURE OF AN APPARATUS FOR SEPARATING A GAS MIXTURE BY DISTILLATION AND SEPARATION APPARATUS COMPRISING SUCH AN ENCLOSURE - Google Patents
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Abstract
Dans une enceinte d'un appareil de séparation d'un mélange gazeux, à température subambiante cryogénique destinée à contenir au moins un élément de l'appareil, l'élément devant opérer à une température en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -50°C, voire cryogénique, l'enceinte est en forme de caisson et constituée par au moins une ossature comprenant des poteaux longitudinaux (3) et des ceintures et contreventements reliant les poteaux entre eux, au moins un moyen de transport de matière et/ou d'électricité, de lumière ou d'information (13, 15, 17) étant logé au moins partiellement dans l'au moins un poteau.In an enclosure of an apparatus for separating a gaseous mixture at cryogenic subambient temperature intended to contain at least one element of the apparatus, the element having to operate at a temperature below 0 ° C., preferably below -50 ° C or even cryogenic, the enclosure is box-shaped and consists of at least one frame comprising longitudinal posts (3) and belts and bracings connecting the posts together, at least one material transport means and / or electricity, light or information (13, 15, 17) being housed at least partially in the at least one pole.
Description
La présente invention est relative à une enceinte d’un appareil de séparation d’un mélange gazeux par distillation à température subambiante, voire cryogénique.The present invention relates to an enclosure of an apparatus for separating a gaseous mixture by distillation at subambient temperature, or even cryogenic.
Une enceinte d’un appareil de séparation d’un mélange gazeux, en particulier de l’air par distillation à température subambiante cryogénique contient au moins un élément de l’appareil devant opérer à une température inférieure à 0°C, voire cryogénique. L’enceinte est constituée par au moins une ossature comprenant des poteaux longitudinaux et des ceintures reliant les poteaux entre euxAn enclosure of an apparatus for separating a gaseous mixture, in particular air by distillation at cryogenic subambient temperature contains at least one element of the apparatus to operate at a temperature below 0 ° C, or even cryogenic. The enclosure is constituted by at least one frame comprising longitudinal posts and belts connecting the posts together.
Classiquement, l’ossature est l’ossature d’un caisson fermé, ayant au moins quatre parois latérales. Elle peut également comprendre un plafond et/ou un plancher. Le caisson fermé en état d’opération contient un isolant en contact avec au moins une des parois et/ou avec l’élément devant opérer à une température subambiante.Conventionally, the frame is the frame of a closed box, having at least four side walls. It may also include a ceiling and / or a floor. The closed box in the operating state contains an insulator in contact with at least one of the walls and / or with the element to operate at a subambient temperature.
Par contre, il est également connu de prévoir une ossature qui contient et/ou supporte au moins un caisson fermé tel que décrit ci-dessus. « Tonnage Nitrogen Génération for Oil and Gas Enhanced Recovery in the North Sea » de Goldstone et al, Proceedings of the Gas Processors Association, 1992 illustre à la Figure 6 une telle ossature qui contient et supporte des caissons fermés contenant des éléments d’un appareil de séparation d’air. Ainsi l’ossature forme une structure ouverte permettant de rentrer un caisson fermé contenant au moins une colonne de séparation, un autre caisson contenant un autre élément devant fonctionner à température subambiante, par exemple un échangeur de chaleur destiné à refroidir le mélange gazeux à séparer dans la colonne.On the other hand, it is also known to provide a frame that contains and / or supports at least one closed box as described above. Goldstone et al., Proceedings of the Gas Processors Association, 1992, "Tonnage Nitrogen Generation for Oil and Gas Enhanced Recovery in the North Sea", illustrates in Figure 6 such a framework that contains and supports closed caissons containing elements of an apparatus. air separation. Thus the frame forms an open structure for entering a closed box containing at least one separation column, another box containing another element to operate at subambient temperature, for example a heat exchanger for cooling the gas mixture to be separated in the column.
Les appareils de séparation d’un mélange gazeux, par exemple l’air, utilisant la distillation cryogénique comprennent une partie opérant à des températures ambiantes et une partie opérant à des températures subambiantes, c'est-à-dire inférieure à 0°C, voire cryogéniques. Les éléments opérant à des températures subambiantes sont maintenues dans des enceintes isolées, souvent appelées « boîtes froides » remplies d’un (ou plusieurs) matériau(x) isolant(s) (perlite, laine de roche, Panneaux Isolés sous Vide...). Ces enceintes sont souvent en forme de caisson en forme de cuboïde avec une ossature métallique comprenant des poteaux verticaux reliés entre eux par des poutres horizontales. Les quatre parois latérales du caisson sont revêtues de plaques de tôle. Les éléments opérant à température ambiante peuvent également être entreposés dans d’autres ossatures, pour faciliter soit leur transport soit leur isolation sonore ou pour les maintenir en place au-dessus du sol.Apparatus for separating a gaseous mixture, for example air, using cryogenic distillation comprises a part operating at ambient temperatures and a part operating at subambient temperatures, that is to say below 0.degree. even cryogenic. Elements operating at subambient temperatures are maintained in isolated enclosures, often called "cold boxes" filled with (or more) insulating material (s) (perlite, rockwool, Vacuum Insulated Panels ...). ). These enclosures are often box-shaped cuboid with a metal frame comprising vertical posts interconnected by horizontal beams. The four side walls of the box are coated with sheet metal plates. Elements operating at room temperature can also be stored in other frames, to facilitate either their transport or their sound insulation or to keep them in place above the ground.
Les enceintes isolées ne sont pas complètement étanches vis à vis de l’air extérieur et pour des raisons d’efficacité thermique et de sécurité, un débit continu d’azote gazeux assure un balayage à l’intérieur de ces « boîtes froides ».The insulated enclosures are not completely sealed against outside air and for reasons of thermal efficiency and safety, a continuous flow of nitrogen gas ensures a sweep inside these "cold boxes".
Comme illustré dans WO-A- 2004015347, il est connu d’envoyer de l’azote gazeux provenant de la distillation dans l’isolant au moyen d’un distributeur placé au milieu de la masse d’isolant.As illustrated in WO-A-2004015347, it is known to send nitrogen gas from the distillation into the insulation by means of a distributor placed in the middle of the mass of insulation.
Pour maintenir une atmosphère sèche dans l'isolant d'une boîte froide, on utilise généralement de l'azote provenant du réseau de gaz inerte de l'usine, avec une teneur d'oxygène inférieur à 5%, en créant une légère surpression par rapport à la pression atmosphérique afin d'éviter toute entrée d'air humide dans l'isolant. Ce fluide doit être parfaitement sec et déshuilé. En effet, toute entrée d’humidité dans la boîte froide a pour conséquence de dégrader la performance thermique de l’isolant (perlite). De plus, une entrée d’air même sec, présente un risque de condensation d’air enrichie en oxygène dès lors que la température de l’isolant (à proximité de l’appareil cryogénique) est inférieure à la température de rosée de l’air. Ce phénomène peut ensuite présenter un risque d’inflammation et/ou d’explosion avec tout élément facilement inflammable dans de l’air enrichie.To maintain a dry atmosphere in the insulation of a cold box, nitrogen is generally used from the plant's inert gas system, with an oxygen content of less than 5%, creating a slight overpressure by relative to the atmospheric pressure to prevent any entry of moist air into the insulation. This fluid must be perfectly dry and deoiled. Indeed, any entry of moisture into the cold box has the effect of degrading the thermal performance of the insulation (perlite). In addition, an entry of air even if dry, presents a risk of oxygen-enriched air condensation as soon as the temperature of the insulator (near the cryogenic apparatus) is lower than the dew point temperature. air. This phenomenon may then present a risk of ignition and / or explosion with any easily flammable element in enriched air.
Dans l'enveloppe principale de la boîte froide, il faut également assurer un renouvellement continu de l'atmosphère: • pour évacuer l'air ambiant après ouverture et isolation. • pour diluer et évacuer toute entrée d’air éventuelle.In the main envelope of the cold box, it is also necessary to ensure a continuous renewal of the atmosphere: • to evacuate the ambient air after opening and insulation. • to dilute and evacuate any possible air intake.
Le débit horaire à prendre en compte pour l'inertage doit permettre de renouveler l'atmosphère de la boîte froide de façon régulière.The hourly flow rate to be taken into account for the inerting must make it possible to renew the atmosphere of the cold box on a regular basis.
Les ossatures devant contenir au moins un élément de l’appareil de séparation d’air, à température subambiante ou non, peuvent être des structures métalliques, composées de poteaux, poutres ou poutrelles. Ces poteaux, poutres ou poutrelles peuvent avoir soit des sections ouvertes, faits de profilés à section en H, I, L en U, soit des sections fermées, faits de profilés à section ronde ou rectangulaire, ou par exemple carrée. Ces profilés n’ont pas d’autre fonction que de maintenir les structures autour des éléments et de soutenir les revêtements, tel que les tôles métalliques de la boîte froide. Il est également possible de concevoir un assemblage appelé « nœud de charpente » comprenant une section fermée jointive à une section ouverte. L’ossature peut elle-même constituer l’ossature du caisson fermé devant contenir au moins un élément de l’appareil ou sinon peut supporter et/ou contenir au moins un tel caisson fermé.The frames to contain at least one element of the air separation apparatus, subambient temperature or not, may be metal structures, consisting of posts, beams or beams. These posts, beams or joists may have either open sections, made of section sections in H, I, L in U, or closed sections, made of profiles with round or rectangular section, or for example square. These profiles have no other function than to maintain the structures around the elements and to support the coatings, such as the metal sheets of the cold box. It is also possible to design an assembly called "framework node" comprising a closed section contiguous to an open section. The frame may itself be the frame of the closed box to contain at least one element of the device or otherwise can support and / or contain at least one such closed box.
Une ossature peut par exemple comprendre quatre poteaux verticaux, chacun étant un profilé à section rectangulaire, donc définissant un espace en forme de cuboïde à l’intérieur de chacun des quatre poteaux. Les quatre poteaux sont disposés parallèlement les uns autre autres, chacun avec son axe vertical définissant un des quatre coins de l’ossature. Ainsi l’ossature aune section rectangulaire, parfois carrée.A frame may for example comprise four vertical posts, each being a section of rectangular section, thus defining a cuboid-shaped space inside each of the four posts. The four columns are arranged parallel to each other, each with its vertical axis defining one of the four corners of the frame. Thus the frame has a rectangular section, sometimes square.
Les quatre poteaux sont reliés entre eux par des poutres horizontaux à plusieurs hauteurs différentes.The four columns are interconnected by horizontal beams at different heights.
Nous proposons de fonctionnaliser cet espace vide dans et/ou sur les profilés pour le transport de certaines matières particulaires comme la perlite ou d’autres poudres ou de fluides comme l’air d’instrumentation ou l’azote de balayage de la boîte froide ou pour loger des câbles pour le transfert d’électricité, de lumière ou d’information .We propose to functionalize this empty space in and / or on the profiles for the transport of certain particulate matter such as perlite or other powders or fluids such as instrumentation air or scanning nitrogen from the cold box or to house cables for the transfer of electricity, light or information.
De préférence le ou les fluides ou matière particulaire ou l’électricité, la lumière ou l’information est requis à l’intérieur de l’enceinte ou par un utilisateur de l’enceinte.Preferably the fluid or particulate matter or electricity, light or information is required within the enclosure or by a user of the enclosure.
Les unités de production de gaz, de séparation ou de purification peuvent comprendre entre autre au moins une machine tournante (moteurs, compresseurs, turbines, pompes, actionneurs de vannes...), au moins un réservoir (stockage, séparateur de phases...) et des tuyaux ; Ces éléments peuvent être contenus dans et/ou supportés par des ossatures métalliques massifs ou ouvrages en béton ou une combinaison des deux. Ainsi un compresseur combiné ou non avec d’autres éléments, comme par exemple un surpresseur et des refroidisseurs, peut être installé à l’intérieur d’une ossature métallique.The gas production, separation or purification units may comprise among others at least one rotating machine (motors, compressors, turbines, pumps, valve actuators, etc.), at least one reservoir (storage, phase separator, etc.). .) and pipes; These elements may be contained in and / or supported by solid metal frames or concrete structures or a combination of both. Thus a compressor combined or not with other elements, such as a booster and chillers, can be installed inside a metal frame.
Il est connu de FR-A-3017443 d’utiliser des tuyauteries spécifiques pour l’azote de balayage, fixées sur la structure. FR-A-2769656 décrit une ossature métallique de forme générale parallélépipédique comprenant quatre poteaux longitudinaux reliés, sur chaque grande face latérale de la charpente, par des ceintures et des contreventements diagonaux. EP-A-1041353 décrit l’usage d’une poutre à section en forme de I pour rattacher la colonne à la boîte froide. WO-A-2010/067253 décrit une boîte froide contenant une colonne ayant quatre poteaux verticaux, la boîte froide étant reliée à une enceinte isolée thermiquement contenant des conduites et des vannes mais ne contenant pas de colonne.It is known from FR-A-3017443 to use specific pipes for the sweeping nitrogen, fixed on the structure. FR-A-2769656 discloses a metal frame of parallelepiped general shape comprising four longitudinal columns connected on each large lateral face of the frame, by belts and diagonal bracing. EP-A-1041353 discloses the use of an I-section beam to reattach the column to the cold box. WO-A-2010/067253 discloses a cold box containing a column having four vertical columns, the cold box being connected to a thermally insulated enclosure containing pipes and valves but containing no column.
Selon un objet de l’invention, il est prévu une enceinte d’un appareil de séparation d’un mélange gazeux, en particulier de l’air par distillation à température subambiante cryogénique destinée à contenir au moins un élément de l’appareil, l’élément devant opérer à une température en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -50°C, voire cryogénique, l’enceinte étant en forme de caisson et constituée par au moins une ossature comprenant des poteaux longitudinaux et des ceintures et contreventements reliant les poteaux entre eux, l’enceinte étant éventuellement équipée à l’extérieur d’au moins un garde-corps constitué par au moins un barreau , dans laquelle a) l’au moins un poteau et/ou l’au moins une ceinture et/ou, le cas échéant, l’au moins un barreau constitue un moyen de transport de matière et/ou b) au moins un moyen de transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information est logé au moins partiellement dans l’au moins un poteau et/ou l’au moins une ceinture et/ou le cas échéant, l’au moins un barreau.According to an object of the invention, there is provided an enclosure of an apparatus for separating a gaseous mixture, in particular air by cryogenic subambient temperature distillation intended to contain at least one element of the apparatus, element to be operated at a temperature below 0 ° C, preferably below -50 ° C, or even cryogenic, the enclosure being box-shaped and constituted by at least one framework comprising longitudinal poles and belts and braces connecting the posts to each other, the enclosure being optionally equipped outside at least one guardrail constituted by at least one bar, in which a) the at least one post and / or the at least one belt and / or, where appropriate, the at least one rod is a means of transporting material and / or b) at least one means of transporting material and / or electricity, light or information is housed at least part in the at least one post and / or the at least one belt and / or where appropriate, the at least one bar.
Selon d’autres aspects facultatifs : l’ossature est l’ossature d’un caisson fermé, ayant au moins quatre parois latérales ainsi qu’éventuellement un plafond ainsi qu’éventuellement un plancher et destiné à contenir un isolant en contact avec au moins une des parois et/ou avec l’élément. l’ossature contient et/ou supporte au moins un caisson fermé, ayant au moins quatre parois latérales et un plafond et contenant un isolant en contact avec au moins une des parois et/ou avec l’élément. le poteau et/ou la traverse et/ou le barreau est creux et le moyen de transport est une conduite de transport logée dans le poteau et/ou la traverse et ou le barreau. le poteau et/ou la traverse et/ou le barreau comprend une espace fermée reliée à une entrée de matière et une sortie de matière afin de permettre le transport de la matière depuis l’entrée à la sortie, la matière étant en contact avec l’espace fermée. l’enceinte est destinée à être remplie d’isolation et l’au moins un moyen de transport est une conduite de transport de matière qui débouche à l’intérieur de l’enceinte. le moyen de transport de matière est relié à une source d’azote gazeux ou d’air et/ou à une source de matière particulaire isolant destinée à servir d’isolation, cette source se trouvant à l’extérieur de l’enceinte. l’au moins un moyen de transport est un câble électrique ou un câble optique ou une conduite d’un fluide provenant de ou destiné à l’enceinte, le câble ou la conduite étant, de préférence relié(e) à l’élément. l’au moins un moyen de transport est une conduite reliée à une source d’air sec, la conduite étant reliée à des moyens d’instrumentation de l’enceinte. l’élément est au moins une colonne de distillation d’un gaz de l’air, un stockage, une ligne d’échange de chaleur, éventuellement pour refroidir l’air destiné à la distillation ou un ensemble de conduites devant opérer à une température inférieure à 0°C.According to other optional aspects: the frame is the frame of a closed box, having at least four side walls and optionally a ceiling and possibly a floor and intended to contain an insulation in contact with at least one walls and / or with the element. the frame contains and / or supports at least one closed box, having at least four sidewalls and a ceiling and containing an insulator in contact with at least one of the walls and / or with the element. the post and / or the crossbar and / or the bar is hollow and the means of transport is a transport pipe housed in the post and / or the crossbar and or the bar. the post and / or the cross member and / or the bar comprises a closed space connected to a material inlet and an outlet of material to allow the transport of the material from the inlet to the outlet, the material being in contact with the closed space. the enclosure is intended to be filled with insulation and the at least one means of transport is a material conveying conduit which opens into the enclosure. the material conveying means is connected to a source of nitrogen gas or air and / or to a source of insulating particulate material for isolation, which source is outside the enclosure. the at least one transport means is an electrical cable or an optical cable or a pipe of a fluid coming from or intended for the enclosure, the cable or pipe being preferably connected to the element. the at least one means of transport is a pipe connected to a source of dry air, the pipe being connected to instrumentation means of the enclosure. the element is at least one distillation column of an air gas, a storage, a heat exchange line, optionally for cooling the air for distillation or a set of pipes to operate at a temperature less than 0 ° C.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air comprenant au moins une enceinte telle que décrite ci-dessus, l’appareil comprenant au moins une colonne de distillation et au moins un échangeur de chaleur et l’au moins une enceinte contenant au moins une des colonnes de distillation et/ou au moins un échangeur de chaleur et/ou au moins une machine tournante et/ou un actionneur et/ou un capteur. L’actionneur peut être l’actionneur d’une vanne ou d’une manette. L’appareil peut comprendre une autre enceinte destinée à contenir au moins un autre élément de l’appareil, l’élément devant opérer à une température au-dessus de 100°C , l’enceinte étant en forme de caisson et constituée par au moins une ossature comprenant des poteaux longitudinaux et des ceintures et contreventements reliant les poteaux entre eux, l’enceinte étant éventuellement équipée à l’extérieur d’au moins un garde-corps constitué par au moins un barreau , dans laquelle a) l’au moins un poteau et/ou l’au moins une ceinture et/ou, le cas échéant, l’au moins un barreau constitue un moyen de transport de matière et/ou b) au moins un moyen de transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information est logé au moins partiellement dans l’au moins un poteau et/ou l’au moins une ceinture et/ou le cas échéant, l’au moins un barreau.According to another object of the invention, there is provided an air separation apparatus comprising at least one chamber as described above, the apparatus comprising at least one distillation column and at least one heat exchanger and the at least one chamber containing at least one of the distillation columns and / or at least one heat exchanger and / or at least one rotating machine and / or an actuator and / or a sensor. The actuator may be the actuator of a valve or a joystick. The apparatus may comprise another enclosure intended to contain at least one other element of the apparatus, the element to operate at a temperature above 100 ° C, the enclosure being box-shaped and constituted by at least a framework comprising longitudinal posts and belts and braces connecting the posts to each other, the enclosure possibly being equipped outside at least one guardrail constituted by at least one bar, in which a) the at least one a post and / or the at least one belt and / or, where appropriate, the at least one bar constitutes a means of transporting material and / or b) at least one means of transporting material and / or electricity, light or information is housed at least partially in the at least one post and / or the at least one belt and / or where appropriate, the at least one bar.
Il est proposé d’utiliser : les poteaux creux de section fermée en carré de la boite froide pour souffler de la matière isolante pulvérulent perlite après la phase d’installation de cette boite froide. les poteaux des ossatures, par exemple ceux de la boîte froide, de section ouverte ou fermée pour loger de câbles électriques ou optiques, par exemple pour l’instrumentation et/ou le contrôle de procédés ou de tuyaux pour le transport de fluides ou de matières poudreuses les barreaux des garde-corps, par exemples ceux fixés aux parois de l’enceinte pour loger au moins un câble optique ou électrique les barreaux des garde-corps, par exemples ceux fixés aux parois de l’enceinte pour transporter de l’air ou de l’azote gazeux à l’intérieur d’un barreau creux ou dans une conduite logée au moins partiellement dans le barreau, ce fluide pouvant être de l’air pour l’instruiftentation, de l’azote pour l’inertage de la boîte froide ou un gaz pour la mise en mouvement des actionneurs de vannes pneumatiques.It is proposed to use: hollow columns closed section square of the cold box to blow the insulating material powdery pearlite after the installation phase of this cold box. the columns of the frames, for example those of the cold box, of open or closed section for housing electrical or optical cables, for example for instrumentation and / or control of processes or pipes for the transport of fluids or materials powder the bars of the railings, for example those fixed to the walls of the enclosure to house at least one optical or electrical cable bars of the railings, for example those attached to the walls of the enclosure for transporting air or nitrogen gas inside a hollow bar or in a pipe housed at least partially in the bar, this fluid may be air for instruiftentation, nitrogen for inerting the cold box or a gas for setting in motion the actuators of pneumatic valves.
Il est envisageable d’envoyer la matière particulaire (par exemple la perlite) ou un gaz, tel que l’azote de balayage ou l’air d’instrumentation directement dans le poteau creux de sorte que le poteau lui-même sert de conduite de transport de matière.It is conceivable to send the particulate matter (eg perlite) or a gas, such as sweep nitrogen or instrumentation air directly into the hollow post so that the post itself serves as a conduit for material transport.
Dans ce cas, le poteau comprend une entrée permettant d’introduire la matière particulaire ou le gaz depuis l’extérieur du poteau à l’intérieur du poteau et une sortie permettant d’introduire la matière particulaire ou le gaz depuis l’intérieur du poteau vers l’intérieur de l’enceinte. Cette entrée et/ou cette sortie peut être un simple trou dans la paroi du poteau.In this case, the post includes an inlet for introducing particulate matter or gas from outside the post into the post and an outlet for introducing the particulate matter or gas from inside the post. towards the inside of the enclosure. This inlet and / or outlet may be a simple hole in the wall of the post.
Alternativement, la matière particulaire ou le gaz peut être envoyé à travers une conduite qui se trouve dans l’espace à l’intérieur du profilé creux. Cette conduite débouche à l’extérieur du poteau et de l’enceinte pour permettre l’arrivée du gaz ou de la matière particulaire et débouche également à l’intérieur de l’enceinte pour permettre d’y envoyer le gaz ou la matière particulaire.Alternatively, the particulate matter or gas may be passed through a conduit which is in the space within the hollow profile. This pipe opens out of the pole and the enclosure to allow the arrival of gas or particulate matter and also opens inside the enclosure to allow to send the gas or particulate matter.
Plusieurs gaz différents par la composition et/ou par la pression peuvent passer dans l’espace à l’intérieur du profilé ceux dans plusieurs conduites.Several different gases by composition and / or pressure can pass into the space inside the profile those in several ducts.
Il est possible d’utiliser à la fois le profilé lui-même comme conduite et une conduite à l’intérieur de l’espace à l’intérieur du profilé creux. Par exemple, on peut faire le remplissage d’une boîte froide avec de la perlite en envoyant la perlite dans le profile sans rentrer dans une conduite et d’utiliser le même profilé pour acheminer un gaz, le gaz étant envoyé dans une conduite situé dans l’espace à l’intérieur du profilé creux.It is possible to use both the profile itself as a conduit and a pipe inside the space inside the hollow profile. For example, a cold box can be filled with perlite by sending the perlite into the profile without entering a pipe and using the same profile to route a gas, the gas being sent into a pipe located in the space inside the hollow section.
Les profilés utilisés peuvent s’étendre dans un sens vertical, horizontal ou transverse.The profiles used can extend in a vertical, horizontal or transverse direction.
Par ailleurs cette invention a une synergie particulière avec la construction modulaire autour d’une matrice, comme décrit dans FR3017939 , lorsque cette matrice est constituée de poutres à section ouverte ou fermée. Cette approche modulaire de l’ASU considère des morceaux de l’ASU qui peuvent être livrés sur site en paquets, conteneurs ou modules. Ces conteneurs sont installés sur une matrice de support en trois dimensions faite de poteaux, poutres ou poutrelles. Ils peuvent être installés horizontalement ou verticalement. Cette matrice peut contenir les câbles électriques ou I&C, ou transporter des fluides comme l’air instrumentation par exemple.Furthermore, this invention has a particular synergy with the modular construction around a matrix, as described in FR3017939, when this matrix consists of open-section or closed-section beams. This ASU modular approach considers pieces of ASU that can be delivered on site in packages, containers or modules. These containers are installed on a three-dimensional support matrix made of posts, beams or beams. They can be installed horizontally or vertically. This matrix can contain electrical cables or I & C, or carry fluids such as air instrumentation for example.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé d’amenée de matière isolante pulvérulente à une enceinte telle que décrite ci-dessus dans lequel on envoie la matière isolante pulvérulente à l’intérieur de l’enceinte en l’envoyant au moins en partie a) à travers l’au moins un poteau creux et/ou l’au moins un traverse creux et/ou, le cas échéant, l’au moins un barreau creux qui constitue le moyen de transport de matière et/ou b) à travers une conduite de transport de matière logée au moins partiellement dans l’au moins poteau et/ou l’au moins un traverse et/ou , le cas échéant, l’au moins un barreau. L’invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures. Les Figures 1, 2 et 3 montrent une enceinte d’un appareil de séparation d’un mélange gazeux, en particulier de l’air par distillation à température subambiante cryogénique destinée à contenir au moins un élément de l’appareil, l’élément devant opérer à une température en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -50°C.According to one object of the invention, there is provided a method of supplying pulverulent insulating material to an enclosure as described above in which the pulverulent insulating material is sent inside the enclosure by sending it to the at least partly a) through the at least one hollow post and / or the at least one hollow cross member and / or, where appropriate, the at least one hollow bar which constitutes the means of transporting material and / or b) through a material transport pipe housed at least partially in the at least one post and / or the at least one cross member and / or, where appropriate, the at least one bar. The invention will be described in more detail with reference to the figures. FIGS. 1, 2 and 3 show an enclosure of an apparatus for separating a gaseous mixture, in particular air by distillation at cryogenic subambient temperature intended to contain at least one element of the apparatus, the element before operate at a temperature below 0 ° C, preferably below -50 ° C.
Les Figures 1 A, IB, IC et 1D montrent des « nœuds de charpente » de la Figure 1 en plus de détail, les Figures 3 A, 3B et 3C montrent des « nœuds de charpente » de la Figure 3 en plus de détail. La Figure 4 montre un détail d’une enceinte, comme un garde-corps et ses barreaux, selon l’invention et les Figures 5, 6 et 7 montrent une coupe dans différents poteaux utilisés dans une enceinte selon l’invention.Figures 1A, 1B, 1C and 1D show "frame nodes" of Figure 1 in more detail, Figures 3A, 3B and 3C show "frame nodes" of Figure 3 in more detail. Figure 4 shows a detail of an enclosure, such as a railing and its bars, according to the invention and Figures 5, 6 and 7 show a section in different columns used in an enclosure according to the invention.
Les figures illustrent plusieurs types de poteaux dans lequel un moyen de transport de matière peut être logé.The figures illustrate several types of posts in which a material transport means can be housed.
Dans chacun de ces profilés, une conduite de gaz, une conduite d’amenée de perlite ou un câble peut être logé dans l’espace intérieur du profilé.In each of these profiles, a gas pipe, a perlite feed pipe or a cable can be housed in the interior space of the profile.
La Figure 1 illustre une ossature d’enceinte d’appareil de séparation, avant l’installation de l’élément à isoler, par exemple la colonne de distillation ou l’échangeur de chaleur. L’ossature comprend quatre poteaux verticaux 3 reliés entre eux par des ceintures horizontales et des contreventements.Figure 1 illustrates a separation device enclosure frame, prior to installation of the element to be isolated, for example the distillation column or the heat exchanger. The framework comprises four vertical posts 3 interconnected by horizontal belts and braces.
Comme on voit dans les Figures IA, IB, IC et 1D, l’intérieur de chaque poteau forme une espace à section rectangulaire, éventuellement carrée. Cet espace peut servir à transporter diverses choses.As seen in Figures IA, IB, IC and 1D, the interior of each post forms a rectangular section space, possibly square. This space can be used to carry various things.
En particulier, de la perlite ou un autre matériau isolant peut être injecté dans au moins un poteau, par exemple vers le bas du poteau et peut sortir du poteau vers le haut pour répandre de la perlite à l’intérieur de l’ossature, une fois revêtue de tôles pour la rendre étanche. De préférence, la perlite sort d’au moins deux des poteaux, voire tous les quatre poteaux pour permettre une meilleure répartition de la poudre.In particular, perlite or other insulating material may be injected into at least one post, for example down the post and may exit the post upwards to spread pearlite within the framework, a once coated with sheets to make it watertight. Preferably, the perlite comes out of at least two of the columns, or even all four columns to allow a better distribution of the powder.
La perlite peut également passer dans les espaces à l’intérieur des contreventements et/ou des ceintures.Perlite can also pass into spaces inside the braces and / or belts.
De l’air sec ou de l’azote gazeux sec d’en dehors de l’ossature peut également être envoyé dans l’ossature pour balayer l’isolant en passant dans l’espace à l’intérieur d’au moins un poteau, voire tous les poteaux.Dry air or dry nitrogen gas from outside the framework can also be fed into the framework to sweep the insulation through the space inside at least one pole, even all the posts.
Envoyer le gaz sec dans le poteau qui a déjà servir à faire venir la perlite permet d’évacuer de la perlite coincée dans les poteaux et ainsi éviter le gaspillage.Sending the dry gas into the post that has already been used to bring the perlite allows to evacuate the perlite stuck in the poles and thus avoid waste.
Le même ou un autre gaz sec peut servir comme gaz d’instrumentation, par exemple pour actionner une vanne, ayant passé à l’intérieur d’un poteau. L’espace à l’intérieur d’au moins un poteau et/ou une traverse et/ou un contreventement peut également contenir au moins une conduite de gaz ou de liquide, par exemple, provenant de ou destiné à l’élément à l’intérieur de l’enceinte, par exemple un produit de la distillation ou un fluide alimentant la distillation.The same or another dry gas can be used as instrumentation gas, for example to operate a valve, having passed inside a pole. The space inside at least one post and / or crossbeam and / or brace may also contain at least one gas or liquid line, for example, from or intended for the element at interior of the enclosure, for example a product of the distillation or a fluid supplying the distillation.
Le gaz ou le liquide n’est pas forcément contenu dans une conduite mais peut être directement en contact avec l’intérieur du poteau. L’espace à l’intérieur d’au moins un poteau peut également contenir au moins un câble électrique ou optique. Ce câble peut par exemple apporter l’électricité pour éclairer l’extérieur de l’enceinte ou pour alimenter une machine tournante ou un actionneur ou des capteurs, contenu dans l’ossature.The gas or the liquid is not necessarily contained in a pipe but can be directly in contact with the inside of the pole. The space inside at least one pole may also contain at least one electrical or optical cable. This cable can for example bring electricity to illuminate the outside of the enclosure or to power a rotating machine or an actuator or sensors, contained in the frame.
La Figure IA montre une jonction d’un poteau avec plusieurs contreventements en plus de détails, permettant de voir que tous ces éléments métalliques sont creux. La Figure IB est une coupe de la Figure 1 A. La Figure IC montre une jonction d’un des coins inférieurs de l’ossature d’entre le bas du poteau et des contreventements ou ceintures. La Figure 1D est une coupe de la Figure IC.Figure IA shows a junction of a pole with several braces in more detail, to see that all these metal elements are hollow. Figure 1B is a sectional view of Figure 1A. Figure 1C shows a junction of one of the lower corners of the framework between the bottom of the post and braces or belts. Figure 1D is a section of Figure IC.
Les profilés qui composent une structure métallique dit laminés marchands, sont étirés, pliés ou reconstitués dans le cas de fer hors standard Ils sont de section rectangulaire afin de former un caisson, idéal en tenue mécanique. Mais ceux-ci sont limités en tenue mécanique et onéreux.The profiles that make up a metal structure called commercial laminates, are stretched, folded or reconstituted in the case of non-standard iron They are rectangular in section to form a box, ideal mechanical strength. But these are limited in mechanical strength and expensive.
Les Profilés Reconstitués Soudés sont des profils réalisés suivant les besoins spécifiques de structure avec des plaques d’acier de fortes épaisseurs soudées. On peut aussi utiliser des tôles de différentes épaisseurs pour l’âme et les semelles et réaliser des profils cintrés mais leurs conceptions demandent beaucoup de main d’œuvre pour n’obtenir qu’un carré.Welded Reconstituted Profiles are profiles made according to specific structural needs with steel plates of high welded thickness. It is also possible to use sheets of different thicknesses for the core and the soles and to make curved profiles, but their designs require a lot of manpower to obtain only one square.
Finalement un nouveau type de poteau présentant des avantages particuliers pour la présente invention est un profil reconstitué soudé. Cette nouvelle forme de profil associe les avantages du caisson pour les calculs et des platines pour les accostages. Il est constitué de deux cornières de tailles différentes, assemblées en miroir par deux soudures d’angles. Cet assemblage de deux parties distinctes permet plusieurs variations : épaisseurs des profils, choix des profilés étirés ou plies, polyvalence des systèmes de liaisons avec la tôlerie. De plus il facilite l’installation des moyens de transports.Finally, a new type of pole having particular advantages for the present invention is a welded reconstituted profile. This new form of profile combines the benefits of the caisson for calculations and decks for docking. It consists of two angles of different sizes, assembled in mirror by two welds of angles. This assembly of two distinct parts allows several variations: thickness of the profiles, choice of stretched or folded profiles, versatility of bonding systems with the sheet metal. In addition it facilitates the installation of means of transport.
La Figure 2 montre une coupe d’une ossature contenant deux éléments Kl, K2 dont chacun peut être une colonne de distillation ou un stockage ou un séparateur de phase. Les éléments sont entourés des quatre parois 2 de l’enceinte 1, dont les quatre poteaux 3 forment les coins.Figure 2 shows a section of a framework containing two elements K1, K2, each of which may be a distillation column or a storage or phase separator. The elements are surrounded by the four walls 2 of the enclosure 1, the four posts 3 of which form the corners.
La Figure 3 montre une ossature construite avec des profilés métalliques ayant une section en forme de I, U, H ou T. Dans ce cas, le matériau à transporter est transporté dans une conduite ou un câble. Une ou plusieurs conduites et/ou un ou plusieurs câbles peut ou peuvent être logé(s) dans un creux d’un poteau 7 ou d’un contreventement.Figure 3 shows a framework constructed with metal sections having an I, U, H or T-shaped section. In this case, the material to be transported is transported in a pipe or cable. One or more pipes and / or one or more cables may or may be housed in a hollow of a post 7 or a brace.
La Figure 3A et 3B représentent un détail de l’ossature et la Figure 3C est une coupe de la Figure 3B.Figure 3A and 3B show a detail of the frame and Figure 3C is a section of Figure 3B.
On remarque en haut de la Figure 3 un garde-corps constitué par au moins un barreau. Des garde-corps similaire sont souvent installés sur l’extérieur de l’enceinte à mi hauteur par exemple pour permettre l’accès à l’intérieur et à l’instrumentation. Ces garde-corps doivent être éclairés. Comme les barreaux utilisés peuvent comprendre un espace interne, celui-ci peut loger un câble optique et/ou un câble électrique et/ ou une conduite de gaz ou de liquide et/ou une conduite de perlite.Note at the top of Figure 3 a guardrail constituted by at least one bar. Similar railings are often installed on the outside of the enclosure half height for example to allow access to the interior and instrumentation. These railings must be illuminated. Since the bars used may comprise an internal space, the latter may house an optical cable and / or an electric cable and / or a gas or liquid pipe and / or a perlite pipe.
Les poteaux des Figures 1 et 3 peuvent servir à évacuer de l’eau pluviale du toit de l’enceinte ou des plateformes fixés sur les côtés de l’enceinte.The columns of Figures 1 and 3 can be used to evacuate rainwater from the roof of the enclosure or platforms attached to the sides of the enclosure.
La Figure 4 montre en plus de détail un garde-corps protégéant les personnes montées sur une plateforme à mi-hauteur d’une enceinte. On y accède par un escalier. Le garde-corps est formé de barreaux qui sont de poteaux verticaux creux 103 et de barres horizontales creuses 113.Figure 4 shows in more detail a railing protecting persons mounted on a platform halfway up an enclosure. It is accessed by a staircase. The guardrail is formed of bars which are hollow vertical posts 103 and hollow horizontal bars 113.
Les barreaux creux peuvent constituer un moyen de transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information.The hollow bars may constitute a means of transporting material and / or electricity, light or information.
Sinon au moins un moyen de transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information est logé au moins partiellement dans au moins un barreau du garde-corps.Otherwise at least one means of transporting material and / or electricity, light or information is housed at least partially in at least one bar of the guardrail.
La Figure 5 montre un poteau creux appartenant à une des Figures 1 à 4 où deux conduites 13, 15 sont disposés à l’intérieur du poteau. L’espace restant peut être rempli d’un matériau ou sinon peut servir pour transporter de la matière, par exemple un gaz. Les conduites 13, 15 peuvent chacune être une conduite de matière, d’électricité, de lumière ou d’information.Figure 5 shows a hollow pole belonging to one of Figures 1 to 4 where two pipes 13, 15 are disposed inside the pole. The remaining space may be filled with a material or otherwise may be used to transport material, for example a gas. The conduits 13, 15 may each be a conduct of material, electricity, light or information.
Les Figures 6 et 7 montrent respectivement un profilé métallique 7 ayant une section en forme de I et de H. Les deux espaces formés de chaque côté du profilé 7 peuvent chacun loger au moins une conduite 13, 15, 17. Chaque conduite peut transporter de la matière ou de l’électricité ou de la lumière ou de l’information.Figures 6 and 7 respectively show a metal section 7 having an I-shaped section and H. The two spaces formed on each side of the section 7 can each accommodate at least one pipe 13, 15, 17. Each pipe can carry matter or electricity or light or information.
Dans le cas où l’enceinte est destinée à être remplie d’isolation, une des conduites 13, 15, 17 des Figures 5 à 7 peut être un moyen de transport de l’isolation à transporter de l’extérieur vers l’intérieur de l’enceinte. La conduite est donc une conduite de transport de matière qui débouche à l’intérieur de l’enceinte. De préférence plusieurs voire tous les poteaux contiendront une conduite de transport d’isolant pour bien répartir l’isolant à l’intérieur de l’enceinte. Un poteau creux tel qu’illustré dans la Figure 5 peut servir à transporter l’isolation depuis l’extérieur vers l’intérieur de l’enceinte. L’invention s’applique en particulier à un appareil de séparation d’air comprenant une enceinte destinée à contenir au moins un élément de l’appareil, devant opérer à une température en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -50°C, voire cryogénique, l’enceinte étant en forme de caisson et constituée par au moins une ossature permettant le transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information. L’appareil de séparation d’air peut comprendre au moins une autre enceinte contenant au moins un autre élément de l’appareil, devant opérer à une température au-dessus de 100°C, l’enceinte étant en forme de caisson et constituée par au moins une ossature permettant le transport de matière et/ou d’électricité, de lumière ou d’information. L’élément peut par exemple être une unité d’épuration d’air pour enlever le dioxyde de carbone et/ou l’eau contenu dans l’air.In the case where the enclosure is intended to be filled with insulation, one of the lines 13, 15, 17 of Figures 5 to 7 may be a means of transporting the insulation to be transported from the outside to the inside of the enclosure. The pipe is therefore a material conveying pipe that opens into the enclosure. Preferably, even all the posts will contain an insulating transport pipe to distribute the insulation evenly inside the enclosure. A hollow post as shown in Figure 5 can be used to carry the insulation from the outside to the inside of the enclosure. The invention applies in particular to an air separation apparatus comprising an enclosure intended to contain at least one element of the apparatus, to operate at a temperature below 0 ° C., preferably below -50 ° C. ° C or cryogenic, the enclosure being box-shaped and constituted by at least one frame for transporting material and / or electricity, light or information. The air separation apparatus may comprise at least one other enclosure containing at least one other element of the apparatus, to operate at a temperature above 100 ° C, the enclosure being box-shaped and constituted by at least one frame for transporting material and / or electricity, light or information. The element may for example be an air cleaning unit for removing carbon dioxide and / or water contained in the air.
Un poteau ou ceinture ou barreau qui est creux peut à la fois servir à transporter de la matière (par exemple un gaz, un liquide ou de la matière pulvérulente) et éventuellement contenir au moins une conduite pour transporter de la matière, de l’électricité, de la lumière ou de l’information.A hollow post or belt or bar can both be used to transport material (for example a gas, a liquid or pulverulent material) and possibly contain at least one pipe for transporting material, electricity , light or information.
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