FR3068445A3 - Procede de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents
Procede de separation d'air par distillation cryogenique Download PDFInfo
- Publication number
- FR3068445A3 FR3068445A3 FR1857612A FR1857612A FR3068445A3 FR 3068445 A3 FR3068445 A3 FR 3068445A3 FR 1857612 A FR1857612 A FR 1857612A FR 1857612 A FR1857612 A FR 1857612A FR 3068445 A3 FR3068445 A3 FR 3068445A3
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- air
- nitrogen
- air separation
- asu
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 14
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04951—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
- F25J3/04957—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network and inter-connecting equipments upstream of the fractionation unit (s), i.e. at the "front-end"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
- F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
- F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
- F25J3/04181—Regenerating the adsorbents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
- F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Dans un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique utilisant au moins un premier appareil de séparation d'air (A) dont l'air est épuré dans une première unité d'épuration (E) et au moins un deuxième appareil de séparation d'air (A') dont l'air est épuré dans une deuxième unité d'épuration (E), l'azote provenant d'un premier appareil de séparation étant utilisé pour régénérer la première unité d'épuration et la deuxième unité d'épuration.
Description
La présente invention est relative à un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique.
Il est connu sur les unités de séparation d’air par distillation cryogénique d’utiliser une fraction de l’azote dit résiduaire produit par la distillation afin de régénérer l’épuration en tête de l’air à séparer. Il est également connu d’utiliser une autre fraction de cet azote résiduaire afin de refroidir de l’eau afin de pré-refroidir l’air à distiller avant l’entrée de l’épuration, ceci permet d’améliorer l’efficacité de l’épuration car l’adsorption est plus efficace à basse température.
Sur les unités de séparation d’air, l’énergie de séparation est majoritairement consommée au niveau du compresseur d’air principal. Ainsi, plus la pression de refoulement est basse, plus l’énergie est basse également.
La pression de la colonne basse pression (colonne BP) d’une double colonne est une conséquence de l’empilement des pertes de charges depuis la pression atmosphérique. Plus l’azote résiduaire subit des pertes de charges, plus la pression de la colonne BP est élevée. Puisque la colonne moyenne pression (colonne MP) et la colonne BP sont liées thermiquement par un vaporiseur-condenseur, la pression de la colonne MP dépend également des pertes de charges subies par l’azote résiduaire.
Pour un schéma typique, grossièrement, une perte de charge de Imbars côté basse pression se répercute environ 3 fois du côté moyenne pression, on doit donc comprimer 3 mbars de plus l’air pour compenser la perte de charge côté BP. (Pour un schéma d’autre type connu, la relation n’est pas aussi directe mais se traduit également par un supplément de compression requis car le taux de détente des turbines diminue.)
Etant donné que l’azote utilisé pour la régénération traverse plus d’équipements (réchauffeur, bouteilles de purification ...), il est fréquent que celui-ci subisse plus de pertes de charges que celui utilisé pour le pré-refroidissement dans la tour eau-azote. L’énergie de séparation totale est donc déterminée par la portion d’azote destinée à la régénération. D’autre part, il est connu qu’à la suite d’un cycle d’adsorption, les bouteilles de FEP doivent être régénérées. La régénération se compose en deux étapes principales le chauffage du gaz de régénération et le refroidissement. Pendant la première phase, l’azote passe au travers d’un réchauffeur de régénération. La puissance requise pour désorber l’eau, le CO2 et les autres impuretés dépend de la quantité d’impuretés. La puissance installée ou pic du réchauffeur de régénération est plus importante que la puissance moyenne consommée car celui-ci ne fonctionne pas en permanence, il n’est utilisé que pendant les phases de chauffage du gaz de régénération. On peut avoir un facteur 4/5 entre puissance moyenne et puissance installée. L’objet de l’invention est de proposer une disposition sur les sites comprenant plusieurs appareils de séparation d’air (ASU) en parallèle afin d’optimiser l’énergie totale consommée et le dimensionnement des équipements.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant au moins un premier appareil de séparation d’air dont l’air est épuré dans une première unité d’épuration et au moins un deuxième appareil de séparation d’air dont l’air est épuré dans une deuxième unité d’épuration, l’azote provenant du premier appareil de séparation étant utilisé pour régénérer la première unité d’épuration et la deuxième unité d’épuration.
Sur un site qui comporte au minimum deux ASUs, on envisagera qu’une ASU A au moins est dédiée à fournir l’azote pour la régénération, tandis que les autres A’ ne fournissent pas d’azote pour la régénération. L’azote excédentaire de l’ASU A qui n’est pas utilisé pour la régénération peut être néanmoins détendu et reversé dans l’azote des unités A
Les ASU A’ présentent donc moins de pertes de charges sur leur circuit basse pression ce qui présente au moins deux avantages : • Le compresseur d’air principal des appareils A’ est moins sollicité et consomme moins d’énergie car il comprime à une pression plus basse • Les colonnes de distillation fonctionnent mieux car plus la pression est basse, plus les processus de distillation sont efficaces. On peut donc augmenter le rendement de récupération d’azote, d’oxygène ou d’argon ou les trois à la fois.
Un arrangement classique où chaque ASU fournit son azote pour la régénération est moins efficace car chaque ASU devient une ASU A qui doit donc fonctionner à pression plus élevée.
Ce type d’arrangement permet donc d’économiser de l’énergie et d’augmenter son rendement d’extraction sur les ASU A’ tandis que les ASU A ne sont pas pénalisées par rapport à un arrangement classique. L’invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures. La Figure 1 illustre un procédé de séparation d’air utilisant quatre appareils de séparation d’air par distillation cryogénique. L’appareil A ainsi que les trois appareils A’ ont chacun une unité d’épuration E et produisent de l’azote gazeux. Or seul l’appareil A envoie de l’azote vers la réchauffeur R disposé à un endroit central permettant ensuite d’envoyer de l’azote réchauffé du réchauffeur unique vers les quatre unités d’épuration E. L’azote pour la régénération de plusieurs unités d’épuration est donc généré au même endroit. En arrangeant les cycles de régénération des différentes ASU, on peut décaler les différents cycles afin de ne pas avoir besoin du réchauffeur R au même moment. (Pour un cycle de 150 min pendant lequel il faut chauffer pendant 35 min, on peut par exemple chauffer pour l’ASU 1 pendant les 35 premières minutes puis pour l’ASU 2 pendant les 35 suivantes... etc) Cela permet donc de ne pas avoir besoin d’installer plus de puissance de chauffe que nécessaire.
On économisera sur les réchauffeurs qui ne sont pas achetés mais également sur tout le dimensionnement amont des alimentations électriques.
De plus, la consommation du site sera lissée ce qui permet de soulager le réseau (voire de réduire la puissance totale de l’abonnement auprès du fournisseur).
L’air étant requis à deux pressions différentes pour les unités A et pour les unités A’, il est possible également grâce à cet arrangement d’optimiser les unités d’épuration des unités et par exemple de réduire le nombre total de bouteilles d’adsorbant requises.
Comme illustré à la Figure 2, un procédé de séparation d’air utilise quatre appareils de séparation d’air par distillation cryogénique. L’appareil A a une unité d’épuration à deux bouteilles EA. Les trois appareils A’ sont alimentés par une unité d’épuration à cinq bouteilles EA’. Les appareils produisent tous de l’azote gazeux.
Or seul l’appareil A envoie de l’azote vers la réchauffeur R disposé à un endroit central permettant ensuite d’envoyer de l’azote réchauffé du réchauffeur unique R vers les deux unités d’épuration.
Il est également possible dans le cas où l’eau est suffisament froide (en hiver, ou lorsqu’il y a assez d’azote de la part de l’ASU A pour faire la régénération), de ne pas utiliser l’azote résiduaire produite par les ASU A’ et de le jeter directement à l’atmosphère. Ainsi, cela permet de réduire encore la pression d’opération des ASU A’ et d’accentuer l’avantage de cet arrangement (voire de faire des ASU A’ comme précédemment définies et des ASU A” où on jette directement le résiduaire).
On peut également faire des ASU A1 qui génèrent le résiduaire juste pour le réchauffeur et des ASU A2 qui génèrent le résiduaire seulement pour les phases de refroidissement...
Les appareils de séparation d’air peuvent recevoir de l’air à distiller d’un compresseur commun ou pas. Du gaz produit par un appareil de séparation d’air peut être mélangé avec un gaz ayant la même composant principal produit par un autre des appareils de séparation d’air ou pas.
Les appareils peuvent être identiques ou pas. Les appareils peuvent fonctionner avec les mêmes pressions ou pas, en particulier pour certains appareils la basse pression peut être supérieure à 2 bars.
Claims (2)
- Revendication
- 1. Procédé de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant au moins un premier appareil de séparation d’air (A) dont l’air est épuré dans une première unité d’épuration (E) et au moins un deuxième appareil de séparation d’air (A’) dont l’air est épuré dans une deuxième unité d’épuration, l’azote provenant du premier appareil de séparation étant utilisé pour régénérer la première unité d’épuration et la deuxième unité d’épuration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1857612A FR3068445B3 (fr) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Procede de separation d'air par distillation cryogenique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1857612A FR3068445B3 (fr) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Procede de separation d'air par distillation cryogenique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3068445A3 true FR3068445A3 (fr) | 2019-01-04 |
| FR3068445B3 FR3068445B3 (fr) | 2020-04-17 |
Family
ID=65616487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1857612A Active FR3068445B3 (fr) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Procede de separation d'air par distillation cryogenique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3068445B3 (fr) |
-
2018
- 2018-08-23 FR FR1857612A patent/FR3068445B3/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3068445B3 (fr) | 2020-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0644996B1 (fr) | Procede et installation de refroidissement d'un gaz, notamment pour la liquefaction de gaz naturel | |
| US8163070B2 (en) | Method and system for extracting carbon dioxide by anti-sublimation at raised pressure | |
| EP3625196B1 (fr) | Procédé de récupération d'un courant d'hydrocarbures en c2+ dans un gaz résiduel de raffinerie et installation associée | |
| WO2007074294A2 (fr) | Procede et systeme de capture de dioxyde de carbone present dans des fumees | |
| FR2692664A1 (fr) | Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression. | |
| FR2928845A1 (fr) | Systeme de capture et recuperation de dioxyde de carbone, et procede de recuperation de dioxyde de carbone dans un tel systeme. | |
| FR2484276A1 (fr) | Dispositif de decomposition d'air | |
| CA2152010A1 (fr) | Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression | |
| EP0937679A1 (fr) | Procédé et installation de production de monoxyde de carbone et d'hydrogène | |
| FR2844344A1 (fr) | Installation de production de grandes quantites d'oxygene et/ou d'azote | |
| EP1623171A1 (fr) | Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique | |
| FR2787560A1 (fr) | Procede de separation cryogenique des gaz de l'air | |
| EP0718576B1 (fr) | Procédé de séparation d'un mélange gazeux par distillation cryogénique | |
| EP0654643B1 (fr) | Procédé et installation de distillation d'air | |
| EP2959242A2 (fr) | Station d'abaissement de pression d'un gaz et de liquéfaction du gaz | |
| FR2690982A1 (fr) | Procédé et installation de production d'oxygène gazeux impur par distillation d'air. | |
| FR2913760A1 (fr) | Procede et appareil de production de gaz de l'air sous forme gazeuse et liquide a haute flexibilite par distillation cryogenique | |
| FR2688052A1 (fr) | Procede et installation de production d'oxygene et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air. | |
| EP3471858A1 (fr) | Appareil et procédé de séparation de co2 à basse température comprenant une étape de séparation par perméation | |
| FR3068445A3 (fr) | Procede de separation d'air par distillation cryogenique | |
| EP1488843B1 (fr) | Procédé de traitement de fumées | |
| EP2417411A2 (fr) | Procede et systeme frigorifique pour la recuperation de la froideur du methane par des fluides frigorigenes | |
| EP3695180B1 (fr) | Procede de separation d'air par distillation cryogenique | |
| FR2970042A1 (fr) | Systeme de turbine a gaz et procede de refroidissement avec du co2 | |
| EP0678317A1 (fr) | Procédé et installation de séparation d'un mélange gazeux par distillation cryogénique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |