PT82966B - Processo e instalacao para a destilacao de ar - Google Patents

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Description

A presente invenção refere-se à técnica de destilação <0 ar por meio de uma instalação «unida de uma coluna de pro dução de argon.
São bem conhecidas as instalações de destilação de ar «unidas te uma coluna de produção de argon compreendendo geralmante uma eoluna dupla constituída de uma coluna de destilação de média pressão funcionando sob cerca de 6 bar, de uma coluna de destilação de baixa pressão funcionando um pouco acima da p®eg são atmosférica, o de um condensador-vaporizador. 0 ar é enviate, após depuração e arrefecimento, ã cuba da coluna de média pressle. 0 wlíquido rico” (ar enriquecido em oxigénio) recolhido na cuba da coluna de média pressão é enviado para alimentação num ponto intermédio da coluna de baixa pressão, enquanto que uma parte do líquido pobre, constituído quase inteiramente por aso to, recolhido na cabeça da coluna de média pressão é enviado em refluxo ã cabeça da coluna do baixa pressão. Abaixo da entra da do líquido rico, a ooluna de baixa pressão é ligada à coluna do produção de argon por uma conduta dita de injecção de argon e uma conduta de retorno do líquido menos rico em argon. A colu- 1 -
na de baixa pressão é geralmente munida na cuba, de condutas de extracçao de oxigénio gasoso e de oxigénio líquido, e a coluna de média pressão é geralmente munida na cabeça de condutas de extracçao de azoto gasoso 3 de azoto líquido. 0 vapor da cabeça da eeluna do baixa pressão ( * azoto impuro” ) é constitui do de azoto contendo alguma % de oxigénio e é geralmente de novo langas® na atmosfera.
Nas instalações destinadas essencialmente à produção de oxigénio gasoso liberto direotamente num utilizador por cana liaação é necessário que 0 oxigénio seja temporariamente exoeden tári®. 1 0 caso que se verifica, por exemplo, durante os períodos de paragem da» fábricas do utilizador. Com as instalações clássicas de destilação, 0 oxigénio gasoso é então misturado na atmosfera, e a energia dispensada pela separação desse oxigénio perde-ee. A ?B-A-2 550 325 propões uma solução para limitar tal inconveniente. Esta solução tam a vantagem de ser simples, mas a sua eficácia é porém 1 TFfi. e I
Be um moâ.o geral, a destilação de uma dada quantid^ de de ar é capaz de fornecer cerca de 21$ dessa quantidade em 0 xigénio e, em certas condições, tal quantidade de oxigénio é ex ©•dentária em relação ãs necessidades reais, enquanto que outros produtos, conoretamente 0 argon, são solicitadas.
A presente invenção tem por fim, permitir em todos os oasos, aproveitar da melhor maneira 0 excesso de oxigénio a fim de aumentar as produções desejadas, em particular a de argon
Com efeito, a presente invenção tem por objecto um processo para a destilação da ar por meio de uma instalação com preendondo um aparelho principal de destilação associado a uma coluna da produção de argon por uma conduta de injecção de argon, sendo esto processo caracterizado pelo faoto de:
- so enviar 1 base de uma primeira zona de coluna de mistura, a zoto gasoso eventualmente impuro mas pratioamente sem argon, e ao topo de uma segunda zona de coluna de mistura, oxigénio lí quido eventualmente impuro mas pratioamente sem argon;
- se enviar à base da segunda zona pelo menos uma parte do vapor
da cabeça da primeira zona e ao topo da primeira zona pelo me noa uma parte do líquido produzido na base da segunda zona;
- se efectuar entre a base da primeira zona e o topo da segunda zona pelo menos uma extracção intermédia constituindo um gás residual ou a partir do qual, se produz um tal gás o qual θ u ma mistura de azoto e oxigénio contendo cerca de 10 a 30$ de oxigénio;
- se evacuar da cabeça da segunda zona, o oxigénio impuro conten do adicionalmente alguma $ de azoto; e
- se evacuar da base da primeira zona, o líquido pobre constituí do de azoto, contendo adicionalmente alguma $ de oxigénio, e se enviar o líquido pobre em refluxo ao aparelho principal de destilação.
A presente invenção tem igualmente por objecto, uma instalação destinada à execução de tal processo. Esta instalação, d© tipo que compreende um aparelho principal de destilação associado a uma coluna de produção de argon por uma conduta de injeo ção de argon, é caraoterizada pelo facto de compreender»
- uma primeira zona de coluna de mistura, e meios para alimentar a base desta zona com azoto eventualmente impuro, mas pratica mente sem argon;
- uma segunda zona de coluna de mistura, e meios para alimentar © topo desta zona com oxigénio líquido eventualmente impuro, mas praticamente sem argon;
- meios para alimentar a base da segunda zona com pelo menos uma parte do vapor da oabeça da segunda zona e o topo da primeira zona cem pelo menos uma parte do líquido produzido na base da segunda zona;
- meies de extraoção intermédia previstos entre a base da primei ra zona e o topo da segunda zona;
- meios para enviar o líquido produzido na base da primeira zona me refluxo ao aparelho principal de destilação; e
- meies para evacuar o vapor da cabeça da segunda zona.
Alguns exemplos de execução da presente invenção vão entretanto ser descritos mais à frente nos desenhos anexos, sobre os quaisj
- 3 sESS
& figura 1 é um diagrama que ilustra o princípio de base da in vença©;
a figura 2 representa esquematicamente uma instalação de desti laça© de ar, de acordo com a presente invenção;
a figura 3 representa esquematicamente uma parte duma variante da instalação da figura 2; e |,· ¢>
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- as figuras4 a 10 representam esquematicamente os outros modos de realização da instalação segundo a presente invenção.
M tudo o que se segue, chama-θβ coluna ou zona de coluna a um aparelho de troca de matéria e de calor, tendo a estrutura de uma coluna de destilação, isto é, contendo um, enchimento eu um certo número de pratos do tipo daqueles que são u tilizados em destilação.
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A figura 1 ilustra por meio de um diagrama, a maneira como uma instalação clássica de destilação de ar, representada mais em detalhe noutras figuras, é modificada em conformidade em a presente invenção.
Junta-se à instalação clássica pelo menos duas zonas de coluna de mistura IL e K2, funcionan.de sob duas pressões PI e *2 que, como se verá mais à frente, podem ser ou não iguais.
A zona Kl é alimentada na sua base por azoto gasoso, podendo conter alguma % de oxigénio mas praticamente desprovido de argon (isto é, contendo menos de 1% de argon, e de preferência menos de 0,05% de argon), enquanto que a zona K2 é alimentada no seu topo por oxigénio líquido, praticamente desprovido de argon (com a mesma especificação já anteriormente referida) e aseto. 0 vapor da cabeça da zona Kl é enviado à base da zona K2 e e líquido da ouba desta última é enviado em refluxo ao topo da sona Kl, Na base desta última extrai-se o líquido pobre ΙΡΙ,οοηθ tituido por azoto contendo alguma % de oxigénio, e extrai-se do topo da zona K2 o oxigénio impuro, isto é, contendo cerca de 15% de azoto, e do preferência cerca de a 10% de azoto.
A fim de permitir estas pelo menes uma extraoção intermédia tepo da zona K2, para constituir um gás residual da instalação duas extracções, efeotua-so entre a base da zona Kl e o
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1' composto de uma mistura de oxigénio-azoto com cerca de 10 a 30$ de oxigénio, e tendo portanto uma composição próxima da do ar; mas desprovida de argon.
No exemplo ilustrado pela figura 1, a extracção intermédia é efectuada entre as zonas Kl e K2. A mesma pode ser constituída pelo vapor da cabeça da zona Kl, aquela que fornece direc temente o gás residual H. Em certos casos, pode ser preferível extrair-se o líquido da cuba LEI da zona K2, sendo este líquido constituído por uma mistura oxigénio-azoto oom um teor de cerca de 40 a 75$ de oxigénio; este líquido é então enviado 1 cabeça de uma terceira zona de coluna de mistura K2, funcionando sob uma pressão P3 e alimentada na sua base, tal como a sana Kl, por azoto gasoso eventualmente impuro, mas praticam ente sem argon. Extrai-se então o gás residual BI na cabeça da zo na K3, enquanto que o líquido da cuba desta zona constitui o lí quido pobre LP2 constituído, tal como o líquido LP1, de azoto o entendo alguma $ de oxigénio.
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Os líquidos LP1 e LP2 são enviados em refluxo k ias talação para aí melhorar a destilação; o oxigénio gasoso impuro extraído na cabeça da zona K2 pode constituir um gá.e de produção ou ser depurado para produzir oxigénio gasoso puro, tal como se verá mais k frente. A origem do oxigénio líquido e do ou e dos fluxos de azoto gasoso é apresentada no seguimento da descrição.
Se as pressões Pl, P2 e P3 são diferentes entre si utilizem-»· orgãos de detenção apropriados (válvulas ou turbinas) entre as zonas de coluna de mistura. Por outro lado, se Pl w P3, as zonas Kl e K3 funcionam nas condições idênticas e podem ser confundidas numa só zona de coluna, tal como se verá posteriermente de acordo com a figura 9.
Em todeg os casos, o esquema da figura 1 assegura uma remistura de oxigénio líquido com azoto gasoso, ambos quase isentes de argon, nas condições próximas da reversibilidade, o que corresponde a uma recuperação de energia. Esta energia mani festa-se sob a forma de uma transferência frigorífica do tipo da bomba do calor entre o oxigénio líquido e o líquido pobre
1P1-LP2 e pede ser aproveitada a fim de aumentar as produções da instalação alem do oxigénio, a saber, o azoto gasoso sob preg sao, as produções líquidas e sobretudo o argon, tal como se vera n© seguimento da descrição. Note-se que o efeito técnico aoi ma referido seria igualmente obtido alimentando o topo da zona K2 com oxigénio líquido contendo alguma $ de azoto como impureza.
Is figuras 2 a 9 mostram outros exemplos de execução do princípio de base ilustiado na figura 1 com instalações de destilação de ar de coluna dupla. Nestas figuras, omitiu-se a representação de certas condutas e elementos clássicos (concretemente os permutadores de calor), instalações de coluna du pia, com vista a permitir uma maior clareza dos desenhos.
A instalação de destilação de ar representada pela figura 2 destina-se a produzir, por um lado oxigénio impuro oon tendo eeroa de 5 * 10$ 4® azoto, por outro lado, argon e eventu almente azoto. Ela compreende essencialmente uma coluna dupla 1, uma ooluna 2 de produção de argon, uma coluna de remistura 3 e uma cúpula de remistura 4.
A ooluna dupla 1 compreende, classicamente, uma coluna inferior 5, funcionando sob uma pressão média MP da ordem dos 6 bar absolutos, uma coluna superior 6, funcionando sob uma pressão baixa HP ligeiramente superior à pressão atmosférica, e um vaporizador-condensador 7 que conduz a uma relação de permuta térmica © líquido da cuba (oxigénio líquido praticamente puro) da coluna de baixa pressão com o vapor da cabeça (azoto pra tioamente puro) da ooluna de média pressão.
O ar a tratar, comprimido a 6 bar, depurado a arrefecido até 1 proximidade do seu ponto de orvalho, é injectado na base da coluna de média pressão. 0 líquido da cuba desta coluna, rico em oxigénio (líquido rico LR com cerca de 40$ de οχ! génio) contém a quase totalidade do oxigénio e do argon do ar entrado; o líquido e retido e injeotado em 8 num local intermédio da coluna de baixa pressão, enquanto que o líquido da cabeça da coluna 5 (líquido pobre em oxigénio KP), é retido e injectado em 9 no topo da coluna de baixa pressão.
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Abaixo do ponto 8, uma conduta 10 de injecção de argon envia um gás quase desprovido de azoto na coluna 2, e uma conduta 11 traz de volta o líquido da cuba desta última, um pou co menos rieo em argon, quase ao mesmo nível da coluna de baixa pressão. 0 argon impuro (mistura de argon) é extraído do topo da ooluna 2 θ é de seguida depurado do modo clássico.
A coluna 3 funciona sob a pressão média da instala çao e reúne as zonas do coluna de mistura Kl e K2 da figura 1, eea PI w P2. É alimentada na sua base por azoto obtido na cabeça da coluna de média pressão 5, e na cabeça, pelo oxigénio líquido obtido na cuba da coluna de baixa pressão 6 e levada à pressão média por meio de uma bomba 12.
Na coluna 3, o oxigénio líquido descendente e o azo, to gasoso ascendente misturam-se de modo relativament® reversível, com vista a obter-se:
- na cuba da coluna 3, o líquido pobre suplementar LP1, constituído por azoto contendo alguma % de oxigénio, que pode ser a dicionado ao líquido pobre procedente da coluna de média pres, são a fim de aumentar em 9 o refluxo na coluna de baixa pressão;
- na cabeça da ooluna 3, o oxigénio gasoso impuro (oxigénio con tendo menos de 15$ de azoto, por exemplo, entre cerca de 5 a 10$ de azoto) sob uma pressão de 6 bar; e
- numa localização intermédia da coluna 3, que pode ser conside, rada como situada entre as zonas inferior Kl e superior K2 da ooluna 3, o líquido rico LEI constituído de uma mistura de aeoto e de oxigénio com um teor que depende do nível da extrao, ção, podendo este variar por exemplo, entre 40 e 75$ em oxigé nio e sendo por exemplo próximo do teor do líquido rico LR.
Como os dois fluidos introduzidos na cabeça e na cu ba da ooluna 3 são praticamente isentos de argon, o mesmo acontece oom os três fluidos extraídos desta coluna. Em particular o oxigénio impuro assim produzido contém praticamente e unicamente o azoto como impureza.
A oúpula de mistura 4 constitui a zona de coluna de
mistura K3 da figura 1. A sua base comunica directamente com o tope da coluna de baixa pressão 6. Ela é portanto alimentada na sua base por azoto impuro (azoto contendo alguma % de oxigénio). Mo seu tope, a cúpula é alimentada em 13 pelo líquido rico LEI proveniente da coluna 3 e convsnientemente retido. A mistura re lativamente reversível do azoto impuro e do líquido rico LEI pro duz uma quantidade suplementar do líquido pobre LP2, constituído de azoto contendo alguma $ de oxigénio, que cai na coluna 6 o aí aumenta o refluxo. Na cabeça da cúpula 4, evacua-se o gás residual EI desprovido de argon e cuja composição está próxima da do ar.
Tal como se faz classicamente, uma parte do liquide rioq LE ou LEI pode ser retida e vaporizada num condensador da cabaça da coluna 2, e em seguida reenviado à coluna 6 à proximidade de nível 8. Tal como está representado, uma parte do vapor da cabeça da coluna 6 podo ser extraído, por exemplo, para produzir por destilação numa zona de coluna auxiliar (não re presentada) azoto puro sob baixa pressão.
Supondo que a totalidade do oxigénio líquido produ sido na coluna 6 é enviado à coluna 3, a instalação da figura 2 permite produzir além de argon, azoto e oxigénio impuro. Para se obter oxigénio puro, que será extraído da maneira clássica na base da coluna de baixa pressão, podo-se utilizar o esquema da figura 3, que apresenta a vantagem de não perturbar o funcionamento da coluna 2 de produção de argon.
Na figura 3, verifica-se que o líquido é obtido na coluna de baixa pressão, um pouco acima da injecçã© de argon, e enviado à oabeça duma coluna auxiliar de baixa pressão 14; sendo esta última alimentada na sua base pelo oxigénio impuro proveniente da coluna de mistura 3, retido a baixa pressão numa turbina 15. 0 líquido da cuba da coluna 14 e oxigénio impuro sem argon, que se adiciona a montante da bomba 12 ao oxigénio líquido puro extraído da coluna de baixa pressão. Todo o argon contido no líquido injectado ha cabeça da coluna 14 se mistura com o vapor da cabeça desta coluna e é reenviado à coluna de baixa pressão 6, quase ao mesmo nível que a extracção do referi
do líquido.
t ãLAssim, na ooluna 14, efeetua-se uma separação do oxi génio e do argon, paralela aquela que se produz na parte infe rior da ooluna 6, mas em presença de um balastro de 5 a 10^ de azoto. A quantidade de oxigénio líquido reenviado da cuba da oo, luna 14 para a ooluna 3 não necessita mais de ser extraída da euba da coluna β, o que permite extrir na base desta a mesma quantidade de oxigénio puro enquanto se produz.
Nas instalações das figuras 2 e 3, a extraoção do £ xigénio líquido da cuba da coluna ó para alimentar a coluna 3 a, quivale a um aumento do calor desta coluna. Tem-se portanto, na eoluna 6, ao mesmo tempo um aumento do refluxo na cabeça e do calor na cubaj aí a destilação é por conseguinte melhorada, o que pode ser benéfioo para aumentar o rendimento de extracção de argon o/ou as produções da instalação diferentes do oxigénio gaseset o azoto complementar de média pressão pode ser utilizado diraotamenta como produzido sob pressão, ou turbinado para produzir frio a portanto aumentar a produção de líquido (azoto líquido ou oxigénio líquido) da instalação. 0 aumento da produção de líquido da instalação pode no entanto ser obtido da uma outra maneira, nas instalações de insuflação de ar na coluna do baixa pressão, aumentando o consumo de ar turbinado. Estas posai bilidades várias estão ilustradas pelas figuras 4 a 8. Pode-se igualmente considerar, para o mesmo fim, turbinar um consumo de à» residual E extraído num local intermédio da coluna 3, como representa a figura 3.
Na figura 4, a coluna 3 funciona próximo da baixa pressa® a recebe direc temente na oabeça o oxigénio líquido proveniente da ouba da ooluna 6. De seguida, a turbina 15 da figu- .
ra 3 a suprimida e as colunas 3 e 14 sao reunidas numa so coluna lê. A cuba da coluna 3 e alimantada pelo azoto obtido por re tenção na turbina 17 de azoto de média pressão. De acordo oom a representação, o azoto de média pressão 6 retido na turbina 17 e em seguida por meio de uma válvula de retenção 17A pode igual J , mente ser insuflado na cabeça da ooluna 6.
Na figura 5 está indicado um outro meio do fornecer
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o azoto de baixa pressão na base da ooluna 3: a parte superior da eoluna 6 é desdobrada por uma ooluna auxiliar 18 funcionando sob uma pressão um pouco superior, por exemplo, 1,8 bar contra
1,4 bar para a ooluna 6.
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Uma parte do consumo de ar tratado é derivado e retido a 1,8 bar numa turbina 19 .Uma parte do consumo turbinado 1 enviado 1 base da eoluna 18, a qual recebe na cabeça, tal como a coluna β,o líquido pobre ã pressão conveniente· 0 resto do ar turbinado é retido a 1,4 bar numa válvula de retenção 20 e insu fiado na ooluna 6, do mesmo modo que o líquido da cuba da coluna 18. 1 e aso to impuro, contendo alguma % de oxigénio e pratioamen te s«s argon, extraído na cabeça da coluna 18, que é utilizado para alimentar a base da coluna 3.
A figura 6 ilustra uma variante da figura 5 que per mite suprimir a bomba (não representada) de elevação do líquido 121. Para isto, a zona Kl é situada no cimo da coluna 18, na mas ma ooluna que esta e o líquido LR1 é repartido entre o topo da eápula 4 o o topo da zona Kl. Oomo variante, pode-se suprimir a eendnta en.de se encontra a válvula 20 e destilar todo o ar turbinado na ooluna 18. Produz-se então na cabeça da zona Kl um segundo gás residual 1, de acordo com o indicado a traço-ponte na figura 8.
Nas instalações das figuras 5 e β, o gás residual Hl sai da cúpula 4 a uma pressão da ordem dos 1,3 bar, suficiente para que seja utilizado para a regeneração das garrafas de absor ção ( não representadas) servindo para a depuração do ar entrado. Isto è vantajoso mas conduz a uma pressão de andamento rela tivemente elevada, o que se toma custoso em energia de compres são do ar entrado. Além disso, quando se toma necessário,· retenção do ar na válvula 20 corresponde a uma perda de energia.
A instalação da figura 7 retoma o princípio da figu ra 5 mas permite evitar toda a retenção do ar e baixar a pressão do andamento: a coluna 18 é transferida sob a ooluna 3, na mesma coluna; é alimentada na cabeça pelo líquido pobre preveni ente da zona Kl e por um complemento de líquido pobre LP extraí do ne topo da coluna 5 e retido numa válvula 21, e na cuba pela
- 10 - totalidade d© ar retido a 1,8 bar na turbina 19. Dado que este consumo produz na cabeça da coluna 18 um consumo de azoto impu ro superior a® necessário para o funcionamento da coluna 3, po de-se extrair desta um gás residual suplementar R, a cerca de
1,6 bar, que pede servir para a regeneração das garrafas de absorçã© supracitadas. 0 gás Hl proveniente da cúpula não serve mais para esta regeneração e não necessita de ter senão uma pres sãe ligeiramente superior à pressão atmosférica, para vencer as perdas de canga da linha de permuta térmica servindo para o arre f «cimento do ar entrado. A pressão de marcha da instalação e por conseguinte reduzida.
| Na figura 7 encontra-se representada a proveniência e utilização dos dois tipos de líquido rioot (a) líquido rico com argen proveniente por um lado , da cuba da coluna de média pressão 5 ® por outro lado da cuba da coluna 18. Estes dois flu xes sã® reunidos servindo simultaneamente de refluxo na coluna d® baixa pressão 6 e na alimentação do condensador da cabeça 2A da coluna 2, do mod® clássico; e (b) o líquido rico 1R1 sem argoji, obtido entre as zonas Kl e K2 da coluna 3, e enviado à cabeça da cúpula 4. Por outro lado, comparando a figura 7 com a figura 1, constata-se que se efectua entre as zonas Kl e K2 as duas extras çles indicadas na figura 1, a saber, uma extracção directa de gás residual R e uma extracção d© líquido LR1 que, depois de mis turado com o azoto, fornece igualmente gás residual 11, mas a u| ma pressão diferente.
Encontram-se igualmente representadas na figura 7 condutas de extracção de oxigénio gasoso ou líquido de baixa preg são da coluna 6 e de azoto gasoso ou líquido de média pressão da coluna 5.
Uma outra possibilidade para evitar uma total perda de energia por retenção de ar encontra-se ilustrada pela instalação da figura 8. Nesta instalação, ancontra-se a coluna dupla
5,6 encimada pela cúpula 4 constituindo a zona K3 da figura 1. O ar turbinad® na turbina 19 é retido a 1,3 bar e insuflado na coluna 6. No entanto, utilizam-se duas colunas auxiliares: por um lado, uma coluna 3A, funcionando a 1,4 bar, que reúne a colu- 11 -
na 14 de depuração de oxigénio e, sob esta, a zona K2 da figura 1, e por outro lado uma coluna 3B, funcionando a 1,5 bar, que reúne a zona 22 da figura 1 e, sob esta, um desdobramento βA da parte superior da coluna de baixa pressão 6.
A zona K2 é alimentada na cabeça pelo oxigénio líqui d© extraído da cuba da coluna 6, e na cuba, pelo gás G extraído na cabeça da coluna 3B, isto é, na cabeça da zona Kl. 0 líquido rico sem argon LR1, extraído na cuba da coluna 3A, é enviado em refluxo simultaneamente à cabeça da coluna 3B e à cúpula 4. 0 líquido pobre é enviado em refluxo simultaneamente à cabeça da coluna β e 1 zona 6A, enquanto que o líquido rico com argon pro veniente da cuba da coluna 5 é, por um lado, injectado simultaneamente na coluna 6 o na zona βΑ, e por outro lado, vaporizado no condensador da cabeça 2A da coluna 2 depois de injectado na ouba da zona êA. 0 líquido rico recolhido na base desta última é por sua vez injootado na coluna 6.
As considerações de perda de carga mostrem que a mon tagos da figura 8 é particularmente apropriada no caso em que pelo menos a coluna 2 é equipada de enchimento. For outro lado, compreende-se que a instalação da figura 8 poderia igualmente funcionar substituindo a retenção de ar por uma retenção de azoto.
A figura 9 mostra uma outra instalação na qual as zonas Π í Σ3 funcionam ambas à pressão da coluna de baixa pressão 6 o estão reunidas. Assim, a coluna dupla é encimada por uma coluna de remistura 3® alimentada na cabeça pelo oxigénio líquido proveniente da cuba da coluna 6 e na cuba, pelo azoto impuro da cabeça desta mesma coluna 6. 0 líquido da coluna 3B é enviado em refluxo ã ooluna 6, e o oxigénio impuro é extraído na cabeça da ooluna 3«. 0 gás residual R é extraído entre as zonas K2 por um lado, e H-K3 por outro.
A presente invenção é compatível não sé com as insta laçães de ooluna dupla, mas igualmente com todo o tipo de instalação de destilação de ar compreendendo meios de produção de argon. Um exemplo de uma tal instalação de coluna simples está ilustrado na figura 10, que é um esquema mais completo que o das
figura» 2 a 9.
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Nesta figura, o ar, comprimido θ depurado, & arreie, eido e paroialmente liquefeito numa linha térmica 20. A maior parte do consumo de ar é retida a 1,5 bar numa turbina 21 (ciclo Olaude), e depois injeetada na coluna simples de destilação IA ligada 1 coluna 2 de produção de argon. 0 ar liquefeito, retido numa válvula 22, e injectado na mesma coluna. Esta produz, na euba oxigénio e na cabeça azoto. Este último gás, apés reaqueqi mento na linha de permuta 20 é parcialmente comprimido a 6 bar por um compressor 23, arrefecido de novo e atravessa uma serpen tina 24 prevista na cuba da coluna IA, onde ele se condensa vaporizando o oxigénio líquido, sendo depois retido em parte numa válvula 25 e enviado em refluxo a© topo da coluna IA. 0 reste do azoto condensado é retido numa válvula 26, vaporizado no con densador da cabeça da coluna e depois enviado à cuba da coluna de mistura 3, reunindo as zonas Kl e K2, que funcionam entre 2 • 3 bar.
oxigénio líquido produzido na cuba da coluna IA é enviado pelo menos em parte por bomba à pressão da coluna 3 e injectaâa no topo desta. 0 oxigénio impuro gasoso extraído na cabeça da coluna 3 é condensado numa segunda serpentina 27 na cuba da coluna IA, retido numa válvula 23 e injeotado nesta mes ma ooluna IA.
A zona k3, situada acima da coluna IA, é alimentada n© t©p© pela líquido rico LEI extraído entre as zonas KL e K2 e retido a baixa pressão, e na cuba pelo azoto da cabeça da coluna 1A. Esta zona K3 produz na cuba líquido pobre LP2 que, tal como © líquido pobre LP1 proveniente da cuba da coluna 3, é enviado em refluxo ao topo da coluna IA; ele produz na cabeça o gás residual Hl, o qual é reaqueeido na linha de permuta 20 antes de ser evacuado ou, se a pressão é suficiente, utilizado pa ra regenerar as garrafas de absorção servindo para a depuração do ar entrado.
De acordo com o representado, a instalação pode igualmente produzir oxigénio líquido, extraído na cuba da coluna * 1A, oxigénio gasoso, igualmente extraído na cuba desta coluna e, : M>é. reaquecimento, evacuado a montante do compressor 23. Da a- 13 oorèLo com o indicado a traço-ponto, pode-se igualmente obter o azoto a 6 bar a jusante do compressor 23.
BBIVIIBIÇAÇflSS
Processo para a destilação de ar por meio de uma instalação compreendendo um aparelho principal de destilação (1;1,18;1,βΑ; IA) associado a uma coluna de produção de argon (2) por una conduta (10) da injecção de argon, caracterizado pele facto de:
- se enviar à base de uma primeira zona de coluna de mistura (O) azoto gasoso eventualmente impuro mas praticamente sem argon, e ao topo de uma segunda zona de coluna de mistura (K2) oxigénio líquido eventualmente impuro mas praticalente sem argon?
- se enviar ã base da segunda zona (K2) pelo menos uma porção do vapor da cabeça da primeira zona e ao topo da primeira zo na (KL) pelo menos uma porção do líquido produzido na base da segunda zona?
-se efectuar entre a base da primeira zona (KL) e o topo da sei gunda zona (K2) pelo menos uma extracção intermédia (R,LR1) constituindo um gás residual (1) eu a partir da qual se produz um gás (Bl), o qual é uma mistura de azoto e oxigénio admitindo cerca de 10 a 30$ de oxigénio?
• se evacuar da cabeça da segunda zona (K2), oxigénio impuro contendo adicionalmente alguma % de azoto? e
- se evacuar da base da primeira zona (KL) o líquido pobre (1P1) constituído de azoto contendo adicionalmente alguma % de oxigé nio, e se enviar este líquido pobre em refluxo ao aparelho principal de destilação (1?1,18? 1,6A? IA).

Claims (1)

  1. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido oxigénio impuro conter menos de 15$ de a xoto.
    - 3® -
    Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo faoto de a citada extracçao intermédia consistir em extrair de entre as duas zonas cie ooluna de mistura (K1,K2) uma porção do vapor da cabeça (R) da primeira tena e/ou uma porção do líquido (LR1) produzido na base da segunda zona (K2).
    - 4» -
    Processo de acordo com a reivindicação 3, no qual é extraído o líquido (LR1) de entre as duas zonas de ooluna de mistura (K1,K2), caracterizado pelo facto de se efectuar uma mistura deste líquido com o azoto gasoso eventualmente impuro mas pratieamente isento de argon numa terceira zona de coluna de mistura (K3), constituindo, o vapor da cabeça desta terceira zona, o gás residual (21) enquanto que o líquido (LP2) produzido na sua base constitui o líquido pobre suplementar de refluxo para o aparelho principal de destilação (1;1,18;1,6A;1A) sendo este líquido constituído por azoto contendo adicionalmente alguma $ de oxigénio.
    - -
    Processo de acordo com a reivindicação 4, no qual o aparelho principal de destilação compreende uma coluna dupla (1) que compreende ela mesma, uma coluna de media pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamente elevada e uma coluna de baixa pressão (6) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada à coluna de produção de argon (2), pela dita con duta (10) de injeeção de argon, caracterizado pelo facto de se fazer funcionar a primeira e segunda zonas de coluna de mistura (Kl, K2) à pressão média, alimentando a primeira zona (Kl) com o azoto extraído da coluna de média pressão, (5) e a segun da zona (Kt) oom o oxigénio líquido extraído em cuba da coluna de baixa pressão (6) e levada à mesma pressão.
    - 66 Proeesso de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de se condensar o oxigénio impuro por meio de vaporização do oxigénio líquido do aparelho principal de destilação (1A), sendo, o líquido obtido, enviado em refluxo nesta coluna, a um nível situado acima da conduta de injeoção de argon (10).
    - 7® Processo de acordo com qualquer das reivindicações
    1 a 5, no qual e aparelho principal de destilação compreende uma coluna dupla (1) que compreendo, ela mesma, uma coluna de mé dia pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamente eleva da e uma coluna de baixa pressão (6) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada ã coluna de produção de argon (2) pela citada conduta (10) de injeoção de argon, caracterizado pelo faote de se destilar o oxigénio impuro numa coluna auxi liar da baixa pressão (14) alimentada pelo líquido obtido na ©£ luna de baixa pressão (6) acima da conduta de injeoção de argon (10), sendo, o vapor da cabeça da já citada coluna auxiliar de baixa pressão, de novo elevada sensivelmente no mesmo nível na eeluna de baixa pressão (6) enquanto que o seu líquido de cuba é enviado em refluxo na segunda zona de coluna de mistura (K2).
    - 8e Processo de acordo com qualquer das reivindicações
    1 a 7, no qual © aparelho principal de destilação compreende uma coluna dupla (1), que compreende ela mesma, uma coluna de mé dia pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamente eleva da o uma coluna de baixa pressão (6) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada ã coluna de produção de argon (2) pela referida conduta (10) de injeoção de argon, oaraoterisado pelo faoto de se reter numa turbina (17) uma porção do vapor da cabeça da coluna de média pressão (5).
    - 9* Processo de acordo com a reivindicação 8, caracteri zado pele faot® de se fazer funcionar a primeira (Kl) e segunda (O) zonas da coluna de mistura a uma mesma pressão, próxima da baixa pressão qua alimenta a primeira zona (Kl) com o azoto extraído da celuna de média pressão e retido na referida turbina (17) e que alimenta àirec temente a segunda zona (K2) com o oxi génio líquido obtido na ouba da coluna de baixa pressão (6).
    Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, no qual o aparelho principal de destilação (1,18) compreende uma ooluna dupla (1) que compreende ela mesma uma colu na de média pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamen te elevada e uma coluna de baixa pressão (6) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada à coluna de produção de argan (2) pela citada conduta (10) de injecção de argon, caracterizado pelo facto de se fazer funcionar a primeira (Kl) e segunda (K2) zonas de ooluna de mistura a uma pressão de reciclagem. llgeiramente superior à baixa pressão, se reter numa turbina (19), a esta pressão de reciclagem, uma porção de ar tratado, se destilar pelo menos uma porção de ar turbinado (em 18) u tilizsndo o líquido pobre como refluxo, e se alimentar a primei ra zona da coluna de mistura (Kl) com o azoto impuro resultante desta destilação.
    - lia Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de se insuflar na coluna de baixa pressão (6) o ar turbinado exoodentário, após ter sido retido numa válvula (20).
    - 128 Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de se destilar a totalidade do ar turbinado u tilizando como refluxo o líquido pobre produzido na base da pri «eira zona de coluna de mistura (KL), sendo esta alimentada na sua base paio azoto impuro resultante desta destilação e do gás residual (B) extraído de entre as duas zonas de coluna de mistu ra (Kl, Kl).
    - 13· -
    Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo faoto de se utilizar 0 gás residual (r, Bl) para regenerar as garrafas de absorção que servem para a depuração do ar entrado.
    - 14a -
    Instalação de destilação de ar, do tipo que compreen de um aparelho principal de destilação (1;1,18;1,6Aj1A), associa do a uma coluna d® produção de argon (2) por uma conduta de injecção de argon (10), sendo esta instalação caracterizada pelo facto de compreender»
    - uma primeira zona de coluna d® mistura (Kl), e de meios para alimentar a base desta zona com 0 azoto gasoso eventualmente Isauro mas praticamente sem argon;
    - uma segunda zona d® coluna d® mistura (K2), e de meios para a limentar © topo desta zona com 0 oxigénio líquido eventualmen to impuro mas pratioamenta sem argon;
    - meies para alimentar a base da segunda zona (K2) com, pelo me noa, uma porção do vapor da cabeça da primeira zona e 0 topo da primeira zona (Kl) com, pelo menos, uma porção do líquido produzido na base da segunda zona;
    - meios de extracção intermédia previstos entre a base da primei ra zona (KL) e 0 topo da segunda zona (K2);
    - meios para enviar o líquido (LP1) produzido na base da primei, ra zona (KL) em refluxo ao aparelho principal de destilação (1;1,1S;1,6A;1A); e
    - meios para evacuar 0 vapor da cabeça da segunda zona (K2).
    • Instalação *
    . terizado pelo facto de
    - 15· de acordo com a reivindicação 14, caraocompreender uma terceira zona d© coluna
    - 18 de mistura (K3), meios para alimentar a base desta zona por intermédio de azoto gasoso eventualmente impuro mas praticamente sem argon e o seu topo por meio do líquido (1B1) extraído através dos citados meios de extracção intermédia, e meios para extrair na cabeça desta terceira zona, um gás residual da instala ção (Sl).
    - ISa
    Instalação de acordo com qualquer das reivindicações
    14 e 15, do tipo em que o aparelho principal de destilação (1) compreende uma ooluna dupla que compreende ela própria, uma coluna de média pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada ã coluna de produção de argon (2) pela citada cendata (10) de injecção de argon, caracterizada pelo facto de compreender uma zona de coluna auxiliar (14) alimentada no seu topo por meio do líquido obtido na coluna de baixa pressão (é) aoima da conduta de argon (10), meios para levar de novo o vapor da cabeça desta zona auxiliar na coluna de baixa pres são quase ao mesmo nível, sendo a zona auxiliar (14) alimentada na sua base pelo vapor da cabeça da segunda zona de coluna de mistura (X2) enquanto que o líquido da cuba desta zona auxiliar, e «aviado em refluxo, à cabeça da segunda zona de coluna de mis tura.
    - 17· Instalação de acordo com qualquer das reivindicações
    14 a lí, do tipo em que o aparelho principal de destilação (1) compreende uma coluna dupla que compreende ela própria uma coluna de média pressão (5) funcionando sob uma pressão relativamente elevada e uma ooluna de baixa pressão (6) funcionando sob uma pressão relativamente baixa e ligada à coluna de produção de argon (2) pela referida conduta (10) de injecção de argon, caras terizada pel© facto de compreender uma turbina (17) de retenção do vapor da cabeça da coluna de média pressão (5).
    - 18a • Instalação de acordo com qualquer das reivindicações . 14 a 17, do tipo em que o aparelho principal de destilação
    - 19 (1,18) compreende uma coluna dupla (1) que compreende ela própria u®* coluna de média pressão (5) funcionando sob uma pressão rela tivamente elevada e uma coluna de baixa pressão (6) funcionando »eb uma pressão relativamente baixa e ligada à coluna de produção de argon (2) pela citada conduta (10) de injeoção de argon, oaraoterisada pelo faoto de compreender uma turbina (19) de retenção duma porção do ar entrado e uma segunda zona de coluna au xiliar (18) funcionando a uma pressão ligeiramente superior à baixa pressão e produzindo na cabeça, azoto impuro que alimenta a base da primeira zona de coluna de mistura (Kl) ·
    A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi depositado na França em 15 de Julho de 1985, sob o n.fi 85.10.796.
    Idsboa, 11 de Julho de 1986.
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