FR3116210A1 - Low temperature distillation apparatus - Google Patents

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    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping

Abstract

Titre : Appareil de distillation à basse température Appareil de distillation à basse température comprenant une colonne destinée à opérer à une basse température, la colonne comprenant une virole (1) surmontée d’une tête bombée (3), et comprenant également une conduite (7,8,9) reliée au fond bombé pour sortir du gaz de la colonne, la conduite étant en forme de U et comprenant une première section droite (8) parallèle aux deux plans parallèles et une deuxième section droite (9) parallèle à l’axe de la colonne caractérisé en ce que la conduite est reliée au fond bombé a un endroit autre que le point le plus haut (5) du fond bombé et au moins la moitié de la première section droite est située à l’extérieur de la colonne dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne. Figure de l’abrégé : [FIG. 6] Title: Low temperature distillation apparatus Low temperature distillation apparatus comprising a column intended to operate at a low temperature, the column comprising a shell (1) surmounted by a convex head (3), and also comprising a pipe (7,8,9) connected to the bottom curved to exit the gas from the column, the pipe being U-shaped and comprising a first straight section (8) parallel to the two parallel planes and a second straight section (9) parallel to the axis of the column characterized in that the pipe is connected to the convex bottom at a location other than the highest point (5) of the convex bottom and at least half of the first straight section is located outside the column in a cylindrical space having the same axis and the same diameter as the column. Abstract figure: [FIG. 6]

Description

Appareil de distillation à basse températureLow temperature distillation apparatus

La présente invention est relative à un appareil de distillation à basse température, c’est-à-dire en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -100°C.The present invention relates to a distillation apparatus at low temperature, that is to say below 0°C, preferably below -100°C.

L’appareil comprend une colonne de distillation avec une conduite reliée à la tête de la colonne pour sortir un débit de gaz de la colonne. Comme la conduite et la colonne fonctionnent à basse température, il est nécessaire de les disposer dans une enceinte isolée. Si la conduite est reliée au point le plus haut de la colonne, ceci aura pour effet d’augmenter la hauteur de l’enceinte.The apparatus comprises a distillation column with a pipe connected to the top of the column to exit a flow of gas from the column. As the pipe and the column operate at low temperature, it is necessary to place them in an insulated enclosure. If the duct is connected to the highest point of the column, this will increase the height of the enclosure.

Les colonnes de distillation de ces appareils opèrent sous pression et si une surpression est détectée, une ou plusieurs soupapes de sécurité peuvent être ouvertes pour laisser du gaz s’échapper de la tête de la colonne pour être envoyé dans l’atmosphère.The distillation columns of these devices operate under pressure and if an overpressure is detected, one or more safety valves can be opened to let gas escape from the top of the column to be vented to the atmosphere.

Comme les soupapes de sécurité sont fixés au toit de l’enceinte, les tuyaux reliant les soupapes à la colonne prennent de la place, ainsi grossissant la taille de l’enceinte et augmentant la quantité d’isolant requise pour isoler l’enceinte.As the safety valves are fixed to the roof of the enclosure, the pipes connecting the valves to the column take up space, thus magnifying the size of the enclosure and increasing the amount of insulation required to insulate the enclosure.

La colonne est constituée par une virole cylindrique métallique surmontée d’un fond bombé supérieur convexe. Ce fond peut être un fond elliptique ou sphérique.The column consists of a cylindrical metal shell surmounted by a convex upper domed bottom. This bottom can be an elliptical or spherical bottom.

Les brevets US2962868 et US4038060 illustrent que la soupape de sécurité est reliée au point le plus haut du fond bombé.Patents US2962868 and US4038060 illustrate that the safety valve is connected to the highest point of the domed bottom.

La présente invention cherche à rendre l’ensemble de l’enceinte et la colonne plus compact. En particulier, elle permet de réduire l’empreinte au sol de l’enceinte en disposant au moins la moitié de la section droite au-dessus de la colonne quand la colonne est à la verticale.The present invention seeks to make the entire enclosure and the column more compact. In particular, it makes it possible to reduce the footprint of the loudspeaker by placing at least half of the straight section above the column when the column is vertical.

Selon un objet de l’invention, il est prévu un appareil de distillation à basse température comprenant une colonne destinée à opérer à une basse température, ayant un axe destiné à se trouver à la verticale à l’usage et à être installée dans une enceinte isolée, la colonne comprenant une virole surmontée d’une tête bombée vers l’extérieur ayant la forme d’un fond bombé de rayon r et de hauteur h disposé entre deux plans parallèles et ayant le même diamètre d que la virole, et comprenant également une conduite reliée au fond bombé pour sortir du gaz de la colonne, la conduite étant en forme de U et comprenant une première section droite parallèle aux deux plans parallèles et une deuxième section droite parallèle à l’axe de la colonne caractérisé en ce que la conduite est reliée au fond bombé à un endroit autre que le point le plus haut du fond bombé et au moins la moitié de la première section droite est située à l’extérieur de la colonne dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne.According to one object of the invention, there is provided a low temperature distillation apparatus comprising a column intended to operate at a low temperature, having an axis intended to be vertical in use and to be installed in an enclosure isolated, the column comprising a ferrule surmounted by an outwardly domed head in the form of a domed bottom of radius r and height h arranged between two parallel planes and having the same diameter d as the ferrule, and also comprising a conduit connected to the dished bottom to exit gas from the column, the conduit being U-shaped and comprising a first straight section parallel to the two parallel planes and a second straight section parallel to the axis of the column characterized in that the pipe is connected to the dished bottom at a place other than the highest point of the dished bottom and at least half of the first straight section is located outside the column in a cylindrical space having the same axis and the same diameter as the column.

Selon d’autres aspects facultatifs :According to other optional aspects:

  • au moins les trois-quarts de la première section droite sont situés à l’extérieur de la colonne dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne
    • au moins une soupape de sécurité et un disque de rupture sont fixés à la première section droite.
    • la première section droite se trouve au-dessus du fond bombé dans une région où sa hauteur n’est pas maximale.
    • la longueur de la première section est au moins égale à d/4, voire au moins égale à d/2.
    • la colonne constitue la colonne supérieure d’un ensemble de deux colonnes superposées.
    • la colonne contient des garnissages structurés ou des plateaux.
    • l’appareil comprend une enceinte isolée dans laquelle se trouvent la colonne et la conduite.
    • -l’au moins une soupape de sécurité et le disque de rupture sont situés à l’extérieur de l’enceinte et sont fixés à la première section droite à travers l’enceinte.
    • l’enceinte a un toit et quatre parois latérales, l’au moins une soupape de sécurité et/ou le disque de rupture étant monté(s) sur le toit ou sur une paroi latérale.
    at least three-quarters of the first cross section is located outside the column in a cylindrical space having the same axis and the same diameter as the column
    • at least one safety valve and a rupture disc are attached to the first straight section.
    • the first straight section is above the dished bottom in a region where its height is not maximum.
    • the length of the first section is at least equal to d/4, or even at least equal to d/2.
    • the column is the top column of a set of two superimposed columns.
    • the column contains structured packings or trays.
    • the apparatus comprises an insulated enclosure in which the column and the pipe are located.
    • -the at least one safety valve and the rupture disc are located outside the enclosure and are fixed to the first straight section through the enclosure.
    • the enclosure has a roof and four side walls, the at least one safety valve and/or the bursting disc being mounted on the roof or on a side wall.

L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures.The invention will be described in more detail with reference to the figures.

et montrent un appareil selon l’invention vu de côté. And show an apparatus according to the invention seen from the side.

et montrent un appareil selon l’invention vu de dessus. And show an apparatus according to the invention seen from above.

montre une vue simplifiée en section d’un appareil. shows a simplified sectional view of a device.

montre une vue simplifiée en section d’un appareil selon l’invention. shows a simplified sectional view of an apparatus according to the invention.

montre un appareil selon l’invention vu de côté contenant une colonne de distillation. Il sera compris que la colonne peut être une simple colonne ou une double colonne. shows an apparatus according to the invention seen from the side containing a distillation column. It will be understood that the column may be a single column or a double column.

L’appareil comprend une colonne de distillation contenant des plateaux ou des garnissages structurés destiné à fonctionner à des températures en dessous de 0°C, de préférence en dessous de -100°C.The apparatus comprises a distillation column containing structured trays or packings intended to operate at temperatures below 0°C, preferably below -100°C.

La colonne comprend une partie cylindrique 1 surmontée d’une fond bombé 3 de même diamètre d que la partie cylindrique 1. Le fond bombé 3 est de rayon r et de hauteur h et se trouve entre deux plans parallèles P.The column comprises a cylindrical part 1 surmounted by a domed bottom 3 of the same diameter d as the cylindrical part 1. The domed bottom 3 has a radius r and a height h and is located between two parallel planes P.

Dans l’exemple il s’agit d’une colonne d’un appareil de séparation d’air et le gaz soutiré de la colonne 1 est de l’azote gazeux. Le gaz qui d’après l’art antérieur sortait par une conduite reliée au point le plus haut 5 du fond 3 est soutiré d’un point décalé du point 5 de sorte que la conduite n’est pas reliée au point le plus haut. La conduite 7 selon l’invention est en forme de U. Elle comprend une première section droite 8 parallèle aux deux plans parallèles et une deuxième section droite 9 parallèle à l’axe de la colonne, tenue en place par un support 11. La première section droite 8 a une longueur d’au moins d/4, voire d’au moins d/2. Au moins la moitié de la première section droite est située à l’extérieur de la colonne dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne. De préférence au moins les trois quarts de la section sont situées dans cet espace cylindrique, voire toute la section.In the example it is a column of an air separation device and the gas withdrawn from column 1 is nitrogen gas. The gas which, according to the prior art, came out through a pipe connected to the highest point 5 of the bottom 3 is withdrawn from a point offset from point 5 so that the pipe is not connected to the highest point. The pipe 7 according to the invention is U-shaped. It comprises a first straight section 8 parallel to the two parallel planes and a second straight section 9 parallel to the axis of the column, held in place by a support 11. The first straight section 8 has a length of at least d/4, or even at least d/2. At least half of the first cross section is located outside the column in a cylindrical space having the same axis and the same diameter as the column. Preferably at least three quarters of the section are located in this cylindrical space, or even the entire section.

Comme la conduite n’est pas reliée au point 5, ceci permet de passer la conduite le plus proche possible de la surface extérieure du fond et ainsi de réduire la hauteur de l’ensemble.As the pipe is not connected to point 5, this makes it possible to pass the pipe as close as possible to the outer surface of the bottom and thus reduce the height of the assembly.

montre l’appareil de la complétée. Au moins une soupape de sécurité 15 et un disque de rupture 13 sont fixés à la première section droite 8. La colonne est disposée à l’intérieur d’une enceinte isolée 17 remplie de perlite ou un autre isolant. shows the device completed. At least one safety valve 15 and a bursting disc 13 are fixed to the first straight section 8. The column is placed inside an insulated enclosure 17 filled with perlite or another insulator.

montre la colonne vue de dessus. shows the column seen from above.

montre la colonne vue de dessus. Ici on peut remarquer que la conduite 7 est positionnée de sorte qu’elle ne passe pas directement au-dessus du point le plus élevé 5 du fond 3. Par contre au moins la majorité de la section droite 8 est située directement au-dessus du fond 3. shows the column seen from above. Here we can notice that the pipe 7 is positioned so that it does not pass directly above the highest point 5 of the bottom 3. On the other hand at least the majority of the straight section 8 is located directly above the bottom 3.

montre une colonne 1, pouvant être une simple colonne ou une double colonne, contenue dans une enceinte 17. L’appareil ainsi constituée n’est pas selon l’invention mais permet de mieux l’illustrer. A notre connaissance, cette disposition n’est pas connue. La conduite 9 est reliée à la colonne 1 à travers le point culminant 5 du fond 3. La conduite est dessinée comme une simple ligne pour simplifier le dessin. Ici la section droite 8 est située largement dans une zone qui n’est pas directement au-dessus du fond 3 et donc prend de la place au niveau du sol. Ainsi l’enceinte 17 a une largueur L. shows a column 1, which can be a single column or a double column, contained in an enclosure 17. The apparatus thus constituted is not according to the invention but makes it possible to better illustrate it. To our knowledge, this provision is not known. Pipe 9 is connected to column 1 through the highest point 5 of bottom 3. The pipe is drawn as a single line to simplify the drawing. Here the straight section 8 is located largely in an area which is not directly above the bottom 3 and therefore takes up space at ground level. Thus the enclosure 17 has a width L.

L’enceinte a un toit rectangulaire et quatre parois latérales.The enclosure has a rectangular roof and four side walls.

Les soupapes 15 et le disque de rupture sont attachés à la section droite 8 et sont disposés sur le toit de l’enceinte 17 pour pouvoir relâcher du gaz à l’atmosphère.The valves 15 and the bursting disc are attached to the straight section 8 and are arranged on the roof of the enclosure 17 in order to be able to release gas to the atmosphere.

montre une variante de la , cette variante étant selon l’invention. Ici la conduite 9 est reliée à la colonne 1 à travers un point autre que le point culminant 5. De cette manière la section droite 8 est située presque entièrement, de préférence entièrement directement au-dessus du fond et n’empiète pas sur l’espace autour de la colonne 1. Ainsi la largeur L’ de l’enceinte 17 est plus petite que celle L de la . De cette façon, l’empreinte au sol de l’enceinte est réduite ainsi que la quantité d’isolant requise pour la remplir. Au moins la moitié de la première section droite 8 est située à l’extérieur de la colonne et à l’intérieur de l’enceinte dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne. shows a variant of , this variant being according to the invention. Here the pipe 9 is connected to the column 1 through a point other than the highest point 5. In this way the straight section 8 is located almost entirely, preferably entirely directly above the bottom and does not encroach on the space around the column 1. Thus the width L' of the enclosure 17 is smaller than that L of the . This way, the footprint of the enclosure is reduced as well as the amount of insulation required to fill it. At least half of the first straight section 8 is located outside the column and inside the enclosure in a cylindrical space having the same axis and the same diameter as the column.

Dans ces exemples, la ou les soupapes et le disque de rupture sont montés sur le toit de l’enceinte mais il est également possible de monter au moins une soupape et/ou au moins un disque de rupture sur une paroi latérale de l’enceinte.In these examples, the valve or valves and the rupture disc are mounted on the roof of the enclosure, but it is also possible to mount at least one valve and/or at least one rupture disc on a side wall of the enclosure. .

Claims (1)

Titre : Appareil de distillation à basse températureTitle: Low Temperature Distillation Apparatus
  1. Appareil de distillation à basse température comprenant une colonne destinée à opérer à une basse température, ayant un axe destiné à se trouver à la verticale à l’usage et à être installée dans une enceinte isolée, la colonne comprenant une virole (1) surmontée d’une tête bombée (3) vers l’extérieur ayant la forme d’un fond bombé de rayon r et de hauteur h disposé entre deux plans parallèles (P) et ayant le même diamètre d que la virole, et comprenant également une conduite (7,8,9) reliée au fond bombé pour sortir du gaz de la colonne, la conduite étant en forme de U et comprenant une première section droite (8) parallèle aux deux plans parallèles et une deuxième section droite (9) parallèle à l’axe de la colonne caractérisé en ce que la conduite est reliée au fond bombé à un endroit autre que le point le plus haut (5) du fond bombé et au moins la moitié de la première section droite est située à l’extérieur de la colonne dans un espace cylindrique ayant le même axe et le même diamètre que la colonne.Low temperature distillation apparatus comprising a column intended to operate at a low temperature, having an axis intended to be vertical in use and to be installed in an insulated enclosure, the column comprising a shell (1) surmounted by a domed head (3) outwardly having the shape of a domed bottom of radius r and height h arranged between two parallel planes (P) and having the same diameter d as the ferrule, and also comprising a pipe ( 7,8,9) connected to the dished bottom to exit the gas from the column, the pipe being U-shaped and comprising a first straight section (8) parallel to the two parallel planes and a second straight section (9) parallel to the axis of the column characterized in that the pipe is connected to the dished bottom at a place other than the highest point (5) of the dished bottom and at least half of the first straight section is situated outside the column in a cylindrical space having the same axis and the same diameter e than the column.
  2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel au moins une soupape de sécurité (15) et un disque de rupture (13) sont fixés à la première section droite (8).Apparatus according to claim 1 wherein at least one safety valve (15) and a bursting disc (13) are attached to the first straight section (8).
  3. Appareil selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la première section droite (8) se trouve au-dessus du fond bombé (3) dans une région où sa hauteur n’est pas maximale.Apparatus according to claim 1 or 2 wherein the first straight section (8) is above the domed bottom (3) in a region where its height is not maximum.
  4. Appareil selon l’une des revendications précédentes où la longueur de la première section (8) est au moins égale à d/4, voire au moins égale à d/2.Device according to one of the preceding claims, in which the length of the first section (8) is at least equal to d/4, or even at least equal to d/2.
  5. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel la colonne constitue la colonne supérieure d’un ensemble de deux colonnes superposées.Device according to one of the preceding claims, in which the column constitutes the upper column of a set of two superimposed columns.
  6. Appareil selon l’une des revendications précédentes dans lequel la colonne contient des garnissages structurés ou des plateaux.Apparatus according to any preceding claim wherein the column contains structured packings or trays.
  7. Appareil selon l’une des revendications précédentes comprenant une enceinte isolée thermiquement (17) dans laquelle se trouvent la colonne et la conduite (7,8,9).Apparatus according to one of the preceding claims comprising a thermally insulated enclosure (17) in which the column and the pipe (7,8,9) are located.
  8. Appareil selon les revendications 2 et 7 dans lequel l’au moins une soupape de sécurité (15) et le disque de rupture (13) sont situés à l’extérieur de l’enceinte (17) et sont fixés à la première section droite à travers l’enceinte.Apparatus according to claims 2 and 7 wherein the at least one safety valve (15) and the bursting disc (13) are located outside the enclosure (17) and are attached to the first straight section at through the enclosure.
  9. Appareil selon la revendication 8 dans lequel l’enceinte (17) a un toit et quatre parois latérales, l’au moins une soupape de sécurité (15) et/ou le disque de rupture (13) étant monté(s) sur le toit ou sur une paroi latérale.Apparatus according to claim 8 wherein the enclosure (17) has a roof and four side walls, the at least one safety valve (15) and/or the bursting disc (13) being mounted on the roof or on a side wall.
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