FR3135133A3 - Appareil de distillation devant opérer à des températures inférieures à 0°C - Google Patents
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Abstract
Titre : Appareil de distillation devant opérer à des températures inférieures à 0°C Un appareil de distillation devant opérer à une température inférieure à 0°C comprend une enceinte isolée thermiquement comprenant une ossature principale (E) parallélépipédique, une colonne (C) à virole cylindrique, la virole ayant un axe principal et étant disposée entièrement à l’intérieur de l’ossature principale et étant entourée d’isolant pulvérulent, et une pluralité de premières conduites reliées à la virole à travers l’ossature, chacune des conduites comprenant une portion droite disposée le long de la virole et chacune des conduites ayant un axe principal parallèle à celui de la virole, au moins une des premières conduites (N) étant isolée thermiquement au moyen d’un revêtement (R) disposée sur sa portion droite ayant une longueur de plus de 50cm, l’axe principal de la portion droite étant parallèle à celui de la virole. Figure de l’abrégé : [FIG.2]
Description
La présente invention est relative à un appareil de distillation, en particulier à un appareil de distillation devant opérer à des températures inférieures à 0°C, voire inférieures à -50°C, même inférieures à -150°C.
Une telle colonne de distillation doit être isolée, généralement en plaçant la colonne ainsi que les conduites reliées à la colonne dans une enceinte isolée, généralement remplie de perlite ou un autre isolant thermique pulvérulent. Les dimensions de l’enceinte posent des problèmes de transport. L’enceinte étant peu compacte, finalement l’espace qu’elle occupe est disproportionnellement grande, puisque les éléments disposés dans l’enceinte doivent être espacés les uns des autres.
Il est connu de disposer des portions droites de plusieurs conduites reliées à une colonne dans une enceinte remplie de perlite.
Il est également connu de CN105020979A d’isoler la colonne et les conduites en appliquant un revêtement isolant directement sur leurs surfaces. Cette méthode n’a pas été appliquée dans l’industrie.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un appareil de distillation devant opérer à une température inférieure à 0°C comprenant d’une enceinte isolée thermiquement comprenant une ossature principale parallélépipédique ou cylindrique, une colonne à virole cylindrique contenant des moyens de transfert de masse et de chaleur, la virole ayant un axe principal et étant disposée entièrement à l’intérieur de l’ossature principale et étant entourée d’isolant pulvérulent et/ou étant sous vide, et une pluralité de premières conduites reliées à la virole à travers l’ossature pour transporter chacune un fluide à une température inférieure à 0°C, chacune des conduites comprenant une portion droite disposée le long de la virole mais en dehors de l’ossature et chacune des conduites ayant un axe principal parallèle à celui de la virole caractérisée en ce que au moins une des premières conduites est isolée thermiquement au moyen d’un revêtement thermiquement isolant disposée sur sa portion droite ayant une longueur de plus de 50cm, de préférence de plus de 1m, l’axe principal de la portion droite ou les axes principaux des portions droites étant parallèle(s) à celui de la virole, ces portions droites se trouvant en dehors de l’ossature principale.
Selon d’autres aspects facultatifs :
- l’épaisseur du revêtement est inférieure au rayon extérieur de la conduite isolée par le revêtement
- les portions droites des premières conduites isolées thermiquement au moyen du revêtement sont disposées en dehors de toute ossature.
- la surface extérieure du revêtement de l’au moins une première conduite est à l’air libre.
- les portions droites des premières conduites isolées thermiquement au moyen du revêtement sont disposées à l’intérieur d’une ossature secondaire.
- l’ossature secondaire ne contient aucune colonne mais contient éventuellement un échangeur de chaleur relié à au moins une des premières conduites.
- aucune partie de la première conduite isolée thermiquement au moyen du revêtement est à l’intérieur d’une ossature secondaire
- au moins une des premières conduites isolée thermiquement au moyen du revêtement traverse l’ossature principale à travers une ouverture munie d’un moyen de liaison élastique, scellant l’espace entre l’au moins une conduite et l’ouverture de manière hermétique.
- l’au moins une première conduite isolée thermiquement au moyen du revêtement a une section circulaire et l’ouverture est allongée dans le sens de l’axe principal de la virole pour permettre à la conduite de se décaler dans l’ouverture.
- au moins une des premières conduites isolée thermiquement au moyen du revêtement a un diamètre au-dessus d’un seuil correspondant à la moitié du diamètre de la conduite ayant le plus grand diamètre reliée à la colonne.
- au moins une des premières conduites est la conduite isolée thermiquement au moyen du revêtement ayant le plus grand diamètre qui est reliée à la colonne.
- l’appareil est un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
- l’appareil est un appareil de séparation d’un mélange contenant au moins deux des composants suivants : dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, hydrogène, azote, oxygène, argon, méthane.
L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant à la figure.
L’appareil comprend une enceinte isolée thermiquement comprenant une ossature principale parallélépipédique ou circulaire et une colonne C à virole cylindrique contenant des moyens de transfert de masse et de chaleur par exemple des garnissages structurés. La virole a un axe principal et est disposée entièrement à l'intérieur de l’ossature principale parallélépipédique ou circulaire E. La colonne peut être une simple colonne ou une double colonne. Elle est alimentée par un débit d’air séché et refroidi et produit un fluide enrichi en azote et un fluide enrichi en oxygène. Elle peut également être alimentée par un débit froid ayant pour composants au moins deux des composants suivants : dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, hydrogène, azote, oxygène, argon, méthane, hélium.
La colonne est entourée d’isolant pulvérulent et/ou peut se trouver sous vide. En particulier, la technique de CN110073135B peut être utilisé pour former un vide en faisant solidifier du CO2 à l’intérieur de l’ossature. Au moins une conduites N est reliée à la virole à travers l’ossature, cette au moins une conduite comprenant une portion droite disposée le long de la virole mais en dehors de l’ossature E et cette au moins une conduite N ayant un axe principal parallèle à celui de la virole C. Au moins certaines des premières conduites sont isolées thermiquement au moyen d’un revêtement R thermiquement isolant disposée sur leur portion droite ayant l’axe principal parallèle à celui de la virole, ces portions droites se trouvant en dehors de l’ossature principale. Le revêtement R peut être de la laine de roche, Foamglas®, isolation sous vide. L’épaisseur du revêtement R est inférieure au rayon extérieur de la conduite N isolée par le revêtement.
Au moins une partie de la conduite se trouvant à l’intérieur de l’ossature peut être isolée par le revêtement.
En particulier, la technique de CN110073135B peut être utilisé pour former un vide en faisant solidifier du CO2 dans une espace remplie de CO2 autour de la conduite. Cette couche tirée sous vide permet d’isoler la conduite.
De préférence la colonne et la conduite peuvent être isolées simultanément par la technique de CN110073135B pour former un vide en faisant solidifier du CO2, si l’espace autour de la conduite communique avec l’intérieur de l’ossature.
La portion droite isolée au moyen du revêtement R est de préférence au moins 50cm, voire au moins 1m, voire au moins 2 m de long.
La surface extérieure du revêtement peut être à l’air libre ou contenue dans une ossature secondaire.
Pour tenir compte du rétrécissement de la colonne et des conduites lors de la mise en froid, chaque conduite N est reliée à la colonne C au moyen d’un tuyau métallique qui traverse la paroi de l’enceinte E à travers une ouverture. L’ouverture est dimensionnée de sorte que le tuyau métallique puisse être à une première hauteur à la température ambiante et à deuxième hauteur inférieure à la première hauteur aux températures froides. Les bords de l’ouverture sont reliés au tuyau métallique à travers un moyen de liaison élastique F ayant un bord extérieur relié aux bords de l’ouverture dans l’enceinte et un trou permettant le passage du tuyau métallique T, comme illustré à la , où le revêtement est illustré sur la surface extérieure de la conduite R. Le moyen F peut être un corps annulaire élastique en Néoprène ® ou autre matériau supportant des températures froides, la conduite passant au centre du corps annulaire.
Quand la colonne est hors service, elle se trouve à la température ambiante comme illustrée à la , la conduite N est tenue par le moyen de liaison F au milieu de l’ouverture de l’enceinte, le moyen de liaison assurant une fermeture hermétique avec l’enceinte.
Quand la colonne est en marche, elle opère à une température inférieure à 0°C comme illustrée à la . L’ossature E reste à la température ambiante alors que la colonne C réduit en volume. La flèche montre que la colonne C rétrécit quand elle se trouve à basse température alors que la température de l’ossature E ne change quasiment pas. Dans ce cas, le moyen de liaison F se détend sur sa partie supérieure et est comprimée sur sa partie intérieure pour permettre au tuyau N de suivre le rétrécissement de la colonne C. Dans la la partie inférieure du moyen F est complètement écrasée par le tuyau qui descend quand il reçoit un fluide à température cryogénique, à cause du rétrécissement de la colonne C dont il provient.
Il sera compris que le moyen de liaison F peut être comprimé plus ou moins selon les dimensions respectives de l’ouverture et de la conduite et de la différence de température.
Le moyen de liaison doit être capable de supporter des températures basses puisqu’il est en contact avec la conduite transportant un produit de la colonne, par exemple un produit de la distillation cryogénique.
Les ouvertures de la boîte froide qui laissent passer les connexions à l’au moins une conduite N sont suffisamment grandes pour permettre à la conduite ou aux conduites N de réduire en taille lors de la mise de froid. Évidemment l’espace entre les connexions et les bords des ouvertures est fermé de manière totalement hermétique.
Claims (10)
- Appareil de distillation devant opérer à une température inférieure à 0°C comprenant d’une enceinte isolée thermiquement comprenant une ossature principale (E) parallélépipédique ou cylindrique, une colonne (C) à virole cylindrique contenant des moyens de transfert de masse et de chaleur, la virole ayant un axe principal et étant disposée entièrement à l’intérieur de l’ossature principale et étant entourée d’isolant pulvérulent et/ou étant sous vide, et une pluralité de premières conduites reliées à la virole à travers l’ossature pour transporter chacune un fluide à une température inférieure à 0°C, chacune des conduites comprenant une portion droite disposée le long de la virole mais en dehors de l’ossature et chacune des conduites ayant un axe principal parallèle à celui de la virole caractérisée en ce que au moins une des premières conduites (N) est isolée thermiquement au moyen d’un revêtement thermiquement isolant (R) disposée sur sa portion droite ayant une longueur de plus de 50cm, de préférence de plus de 1m, l’axe principal de la portion droite ou les axes principaux des portions droites étant parallèle(s) à celui de la virole, ces portions droites se trouvant en dehors de l’ossature principale.
- Appareil de distillation selon la revendication 1 dans lequel les portions droites des premières conduites isolées thermiquement au moyen du revêtement sont disposées en dehors de toute ossature (E).
- Appareil selon la revendication 2 dans lequel la surface extérieure du revêtement (R) de l’au moins une première conduite isolée thermiquement au moyen du revêtement est à l’air libre.
- Appareil de distillation selon la revendication 1 dans lequel les portions droites des premières conduites (N) isolées thermiquement au moyen du revêtement sont disposées à l’intérieur d’une ossature secondaire.
- Appareil selon la revendication 4 dans lequel l’ossature secondaire ne contient aucune colonne mais contient éventuellement un échangeur de chaleur (S) relié à au moins une des premières conduites (N).
- Appareil de distillation selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une des premières conduites (N) isolée thermiquement au moyen du revêtement traverse l’ossature principale (E) à travers une ouverture munie d’un moyen de liaison élastique (F), scellant l’espace entre l’au moins une conduite et l’ouverture de manière hermétique.
- Appareil selon la revendication 6 dans lequel l’au moins une première conduite isolée thermiquement au moyen du revêtement a une section circulaire et l’ouverture est allongée dans le sens de l’axe principal de la virole pour permettre à la conduite de se décaler dans l’ouverture.
- Appareil de distillation selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une des premières conduites (M) isolée thermiquement au moyen du revêtement a un diamètre au-dessus d’un seuil correspondant à la moitié du diamètre de la conduite ayant le plus grand diamètre reliée à la colonne.
- Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique selon l’une des revendications précédentes.
- Appareil de séparation d’un mélange contenant au moins deux des composants suivants : dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, hydrogène, azote, oxygène, argon, méthane selon l’une des revendications 1 à 8.
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