FR3116599A3 - Low temperature distillation column - Google Patents
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Abstract
Titre : Colonne de distillation à basse température Colonne de distillation à basse température destinée à opérer à une basse température et à être installée dans une enceinte isolée, la colonne ayant une virole (1) ayant un axe qui est vertical en usage, et comprenant une conduite droite (8) s’étendant en parallèle à l’axe de la colonne et reliée à une extrémité de la colonne par au moins un tuyau (7), l’au moins un tuyau étant relié à la conduite à au moins un point éloigné d’au moins 50 cm d’une extrémité fermée de la conduite, au moins une soupape de sécurité (13,15) et un disque de rupture (11) étant fixés à l’extrémité fermée par des ouvertures permettant le passage de gaz de la colonne vers l’au moins soupape et l’au moins un disque de rupture. Figure de l’abrégé : FIG. 2Title: Low Temperature Distillation Column A low temperature distillation column intended to operate at a low temperature and to be installed in an insulated enclosure, the column having a shell (1) having an axis which is vertical in use, and comprising a straight pipe (8) running parallel to the axis of the column and connected to one end of the column by at least one pipe (7), the at least one pipe being connected to the pipe at at least one point at least 50 cm from a closed end of the pipe, at least one safety valve (13,15) and a bursting disc (11) being fixed to the closed end by openings allowing the passage of gas of the column towards the at least valve and the at least one bursting disc. Abstract Figure: FIG. 2
Description
La présente invention est relative à une colonne 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 column at low temperature, that is to say below 0°C, preferably below -100°C.
Une colonne de distillation peut avoir un diamètre unique ou sinon avoir une section à diamètre réduit en tête de colonne. Au moins une conduite est 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.A distillation column may have a single diameter or otherwise have a reduced diameter section at the top of the column. At least one conduit is 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.
Les colonnes de distillation 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. A ces soupapes peut se rajouter un disque de rupture pour protéger les soupapes.Distillation columns operate under pressure and if overpressure is detected, one or more safety valves can be opened to allow gas to escape from the top of the column to the atmosphere. A bursting disc can be added to these valves to protect the valves.
Comme la colonne est disposée à l’intérieur d’une enceinte isolée pour la permettre de fonctionner à basse température, la présence de soupapes de sécurité entre la colonne et le toit de l’enceinte oblige à surélever le toit de l’enceinte, ainsi rendant l’enceinte plus haute et augmentant la quantité d’isolant requise pour isoler l’enceinte.As the column is placed inside an insulated enclosure to allow it to operate at low temperatures, the presence of safety valves between the column and the roof of the enclosure makes it necessary to raise the roof of the enclosure, as well making the enclosure taller and increasing the amount of insulation required to insulate the enclosure.
La colonne est constituée par une virole cylindrique métallique surmontée généralement d’une tête bombée convexe.The column consists of a cylindrical metal shell generally surmounted by a convex domed head.
Les brevets US2962868 et US4038060 illustrent que la soupape de sécurité est reliée au point le plus haut de la tête bombée.Patents US2962868 and US4038060 illustrate that the safety valve is connected to the highest point of the domed head.
La présente invention cherche à rendre l’ensemble de l’enceinte et la colonne plus compact. Elle évite également de connecter directement la soupape de sécurité directement à la colonne.The present invention seeks to make the entire enclosure and the column more compact. It also avoids directly connecting the safety valve directly to the column.
Selon un objet de l’invention, il est prévu une colonne de distillation à basse température destinée à opérer à une basse température et à être installée dans une enceinte isolée, la colonne ayant une virole ayant un axe qui est vertical en usage, et comprenant une conduite droite s’étendant en parallèle à l’axe de la colonne et reliée à une extrémité de la colonne par au moins un tuyau, l’au moins un tuyau étant relié à la conduite à au moins un point éloigné d’au moins 50 cm d’une extrémité fermée de la conduite, au moins une soupape de sécurité et un disque de rupture étant fixés à l’extrémité fermée par des ouvertures permettant le passage de gaz de la colonne vers l’au moins soupape et l’au moins un disque de rupture.According to one object of the invention, there is provided a low temperature distillation column intended to operate at a low temperature and to be installed in an insulated enclosure, the column having a shroud having an axis which is vertical in use, and comprising a straight pipe extending parallel to the axis of the column and connected to one end of the column by at least one pipe, the at least one pipe being connected to the pipe at at least one point at least 50 cm from a closed end of the pipe, at least one safety valve and a bursting disc being attached to the closed end by openings allowing the passage of gas from the column to the at least one valve and the other least one bursting disc.
Selon d’autres aspects facultatifs :According to other optional aspects:
- l’extrémité est fermée par un moyen de fermeture plat, par exemple un disque, dans lequel se trouvent les ouvertures.the end is closed by a flat closing means, for example a disc, in which the openings are located.
- le moyen de fermeture est horizontal en usage.the closure means is horizontal in use.
- la conduite a un diamètre d’au moins 30cm, de préférence d’au moins 1 m.the pipe has a diameter of at least 30cm, preferably at least 1 m.
- la conduite est reliée à la colonne par au moins deux tuyaux reliés à la colonne à la même hauteur.the pipe is connected to the column by at least two pipes connected to the column at the same height.
- la colonne constitue la colonne supérieure d’un ensemble de deux colonnes superposées.the column is the top column of a set of two superimposed columns.
- la colonne contient des garnissages structurés ou des plateaux.the column contains structured packings or trays.
- l’au moins un tuyau s’étend substantiellement horizontalement à l’usage.the at least one pipe extends substantially horizontally in use.
- la section de la conduite entre le ou les points d’arrivée des tuyaux et l’extrémité fermée est droite.the section of pipe between the pipe entry point(s) and the closed end is straight.
- l’au moins une soupape et/ou le disque de rupture se trouve(nt) directement au-dessus de l’extrémité fermée de la conduite, par exemple directement au-dessus du moyen de fermeture.the at least one valve and/or the bursting disc is located directly above the closed end of the pipe, for example directly above the closing means.
- l’au moins une soupape et/ou le disque de rupture ne se trouve(nt) pas directement au-dessus de la colonne.the at least one valve and/or the bursting disc is not located directly above the column.
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.
La colonne de distillation contient 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 distillation column contains structured trays or packings intended to operate at temperatures below 0°C, preferably below -100°C.
La colonne de la
Dans l’exemple il s’agit d’une colonne d’un appareil de séparation d’air et le gaz soutiré de la colonne est de l’azote gazeux. Le gaz d’après l’art antérieur sortait par deux tuyaux 7 reliées au même niveau du minaret mais à des points espacés angulairement. Les sections droites des tuyaux 7 forment un angle d’entre 45° et 90° et sont substantiellement horizontales.In the example it is a column of an air separation device and the gas withdrawn from the column is nitrogen gas. The gas according to the prior art came out through two pipes 7 connected at the same level of the minaret but at angularly spaced points. The straight sections of the pipes 7 form an angle of between 45° and 90° and are substantially horizontal.
Il sera également compris que la conduite 8 peut être reliée à la colonne à travers un seul tuyau 7.It will also be understood that the pipe 8 can be connected to the column through a single pipe 7.
Le gaz transite par les deux tuyaux 7 ayant la même pureté dans chaque conduite car soutiré à la même hauteur dans le minaret.The gas passes through the two pipes 7 having the same purity in each pipe because drawn off at the same height in the minaret.
Les deux tuyaux 7 débouchent dans une conduite droite verticale 8. La conduite droite 8 a un diamètre d’entre 30 cm et 1,6 m et s’étend parallèlement à l’axe de la colonne pour transférer le gaz vers un échangeur de chaleur (non-illustré). Les tuyaux 7 sont reliées à un niveau intermédiaire de la conduite 8 située à au moins 50cm de l’extrémité fermée de la colonne 8. La section cylindrique 8A de la colonne 8 située entre le point d’arrivée des tuyaux 7 et l’extrémité fermée a donc une longueur d’au moins 50cm.The two pipes 7 open into a vertical straight pipe 8. The straight pipe 8 has a diameter of between 30 cm and 1.6 m and extends parallel to the axis of the column to transfer the gas to a heat exchanger (not shown). The pipes 7 are connected to an intermediate level of the pipe 8 located at least 50cm from the closed end of the column 8. The cylindrical section 8A of the column 8 located between the point of arrival of the pipes 7 and the end closed therefore has a length of at least 50cm.
L’extrémité fermée de la conduite 8 est scellée par un disque circulaire 10 dans lequel sont percés trois ouvertures pour permettre le passage de gaz vers au moins une soupape de sécurité 13,15 (ici deux) et vers le disque de rupture 11.The closed end of the pipe 8 is sealed by a circular disc 10 in which three openings are drilled to allow the passage of gas to at least one safety valve 13,15 (here two) and to the bursting disc 11.
Ainsi les soupapes 13,15 et le disque 11 sont reliés au côté du minaret par les tuyaux 7 et la section de conduite 8A.Thus the valves 13,15 and the disc 11 are connected to the side of the minaret by the pipes 7 and the pipe section 8A.
Au moins une soupape et/ou le disque de rupture se trouve(nt) directement au-dessus l’extrémité fermée de la conduite, par exemple directement au-dessus du moyen de fermeture. Ainsi l’au moins une soupape et/ou le disque de rupture ne se trouve(nt) pas directement au-dessus de la colonne. Ceci permet de limiter la hauteur de la colonne équipée de moyens des sécurités et ainsi de limiter la hauteur de l’enceinte.At least one valve and/or the bursting disc is located directly above the closed end of the pipe, for example directly above the closure means. Thus the at least one valve and/or the bursting disc is not located directly above the column. This makes it possible to limit the height of the column equipped with safety means and thus to limit the height of the enclosure.
Il est également plus facile de fixer la soupape et/ou le disque de rupture à un moyen de fermeture plat qu’à la surface de la colonne.It is also easier to secure the valve and/or bursting disc to a flat closure means than to the surface of the column.
La figure montre également l’ossature 17 de l’enceinte isolée et on voit que les soupapes 13,15 et le disque 11 débouchent à l’extérieur de l’enceinte isolée pour rejeter le gaz à l’air.The figure also shows the frame 17 of the insulated enclosure and it can be seen that the valves 13,15 and the disc 11 emerge outside the insulated enclosure to release the gas into the air.
La colonne 1 peut constituer la colonne supérieure d’un ensemble de deux colonnes superposées, par exemple la double colonne d’un appareil de séparation d’air. Dans ce cas, le gaz rejeté à l’air par les soupapes ou le disque de rupture est l’azote.Column 1 can constitute the upper column of a set of two superimposed columns, for example the double column of an air separation device. In this case, the gas released to the air by the valves or the bursting disc is nitrogen.
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