WO1999054673A1 - Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon - Google Patents

Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon Download PDF

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WO1999054673A1
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François De Bussy
Frédéric Staine
Bernard Saulnier
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L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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    • F25J2245/58—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being argon or crude argon
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
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    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/923—Inert gas
    • Y10S62/924—Argon

Definitions

  • the invention relates to an air distillation process with production of argon by means of an air distillation installation comprising an air distillation apparatus and at least one column for producing impure argon, the installation being intended to supply argon with a nominal yield pn of extraction of argon at the outlet of said column for producing impure argon.
  • the invention applies in particular to the production of argon by means of air distillation plants with double distillation column.
  • medium pressure nitrogen is generally taken off at the head of the medium pressure column of the double column.
  • This medium pressure nitrogen is used, generally after expansion in a turbine, as a cooling source, in particular for cooling the air to be distilled.
  • part of the cooling energy supplied to the air to be distilled can be recovered and therefore limit the operating costs of such an installation.
  • Such an installation is dimensioned to meet nominal argon production needs, with a nominal output pn of argon extraction at the outlet of the impure argon production column, known as the mixture column.
  • a nominal output pn of argon extraction at the outlet of the impure argon production column known as the mixture column.
  • the object of the invention is to provide an air distillation process with production of argon which makes it possible to optimize the operating costs when the needs for production of argon are lower than the nominal needs.
  • the subject of the invention is a process for the distillation of air with the production of argon by means of an air distillation installation comprising an air distillation apparatus and at least one column for the production of impure argon, the installation being dimensioned to supply argon with a nominal output pn of argon extraction at the outlet of said impure argon production column, characterized in that for argon production needs reduced corresponding to a necessary yield p of argon extraction at the outlet of the impure argon production column, with p ⁇ po ⁇ pn where po is a predetermined optimal yield, the argon extraction yield is maintained in outlet from the impure argon production column substantially at the po value.
  • the process can comprise one or more of the following characteristics, taken individually or according to all technically possible combinations: the argon extracted in excess with respect to the necessary extraction yield p is used as a refrigerating source in the 'air distillation installation, for example to cool the air to be distilled;
  • this withdrawn part is sent to at least one exchanger. heat from the installation or to the air distillation apparatus;
  • the air distillation apparatus comprising a double column itself comprising a medium pressure column, a low pressure column and a vaporizer-condenser for connecting the heat exchange head of the medium pressure column with the tank from the low pressure column, medium pressure nitrogen is withdrawn from the head of the medium pressure column, po is the yield for which one can extract a maximum flow rate D (po) of medium pressure nitrogen, and for a yield d 'necessary extraction p less than in. a medium pressure nitrogen flow greater than D (p) is drawn off;
  • the air distillation apparatus comprising a double column itself comprising a medium pressure column, a low pressure column and a vaporizer-condenser for connecting the heat exchange head of the medium pressure column with the tank from the low pressure column, medium pressure nitrogen is withdrawn from the head of the medium pressure column, po is the output for which one can relax a maximum air flow D '(po) of air at low pressure, with production of external work, with a view to injecting it into the low pressure column, and for a necessary extraction yield p less than in., an air flow greater than D 1 is relaxed at low pressure, with production of external work (po), and in particular equal to D '(po).
  • the invention also relates to an installation for implementing the method as defined above, characterized in that it comprises an air distillation apparatus, at least one column for producing impure argon, a heat exchanger, in particular crossed by a line for supplying air to be distilled, and at least one bypass pipe for send at least a part in excess of 1 • extracted argon to said heat exchanger.
  • the installation can include one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations:
  • An inlet of said bypass pipe is connected to an outlet of liquid or gaseous argon from the head of the column for the production of impure argon;
  • the installation comprises an almost pure argon production column connected to the impure argon production column, and an inlet of said bypass pipe is connected to an outlet for gas or liquid from the tank or the head of the almost pure argon production column;
  • Said bypass line is connected to a waste fluid outlet of one of the columns of the installation for mixing a waste fluid with the argon channeled in said bypass line;
  • said bypass line is connected to a fluid inlet of one of the columns of the installation for mixing the fluid with the argon channeled in said bypass line;
  • the distillation apparatus comprises a double distillation column itself comprising a medium pressure column, a low pressure column and a vaporizer-condenser for connecting heat exchange to the head of the medium pressure column and to the tank of the low pressure column, the head of the medium pressure column has a medium pressure nitrogen outlet, and a pipe connects said medium pressure nitrogen outlet to a heat exchanger of the installation, which is notably crossed by a pipe supply of air to be distilled;
  • the installation includes a purge air blower in the low pressure column.
  • FIG. 1 is a schematic view of an air distillation installation with production of argon according to the invention
  • FIG. 2 is a partial enlarged view of a variant of the installation of FIG. 1, illustrating the vicinity of the column for producing impure argon,
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 1, illustrating a second embodiment of an air distillation installation according to the invention and, - Figure 4 is a schematic partial view of another embodiment of an air distillation installation according to the invention
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 1, illustrating a third embodiment of an air distillation installation according to the invention and
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, illustrating a fourth embodiment of an air distillation installation according to the invention
  • FIG. 1 illustrates an installation 1 for air distillation with production of argon.
  • This installation 1 essentially comprises a double column 2 for air distillation, a column 3 for the production of impure argon known as the mixture column, a column 4 for the production of pure argon known as the deazotation column, a main heat exchange line 5, a main air compressor to be distilled 6 and an air purifying apparatus to be distilled 7.
  • the double column 2 comprises a medium pressure column 8, operating under a medium pressure for example of 6 bar absolute, a low pressure column 9, operating under a low pressure below the medium pressure, for example a pressure slightly greater than 1 bar absolute , and a main vaporizer-condenser 10.
  • the column 3 for producing impure argon comprises a head condenser 12 for partially condensing the impure argon at the head of column 3.
  • the column 4 for producing pure argon comprises an overhead condenser 13 and a tank vaporizer 14. 6
  • a gas pipe 19 connects an outlet from the head condenser 12 of column 3 to an intermediate level of column 4 for producing roughly pure argon.
  • This pipe draws off the non-condensed part in the condenser 12 of the impure argon at the head of the column 3.
  • This pipe 19 passes successively from the column 3, a heat exchanger 20, to condense the impure argon gas, and a expansion valve 21, to relax this impure condensed argon.
  • the gaseous air to be distilled, compressed by the compressor 6 and purified with water and C0 2 , for example by adsorption, in the apparatus 7, is divided into two primary streams.
  • the first primary air flow is cooled in the main heat exchange line 5 and then divided into two secondary flows.
  • the first secondary flow is injected into the tank of the medium pressure column near its dew point.
  • the second secondary flow is sent to the tank vaporizer 14 of the column 4 for the production of pure argon, where this second secondary flow is liquefied by vaporizing the tank argon of this column 4.
  • the liquid thus produced is sent by a line 23 to the tank of the medium pressure column 8.
  • the second primary flow of compressed and purified air is compressed by a compressor 230, then liquefied at the crossing of the main heat exchange line 5 and expanded in an expansion valve 231 substantially until the pressure prevailing in the middle column pressure 8.
  • a first part of this flow is then injected at an intermediate level of the medium pressure column 8.
  • the other part of this flow is sub-cooled through a heat exchanger 24, then expanded in a valve expansion valve 240 and injected at the intermediate level of the low pressure column 9.
  • the vaporizer-condenser 10 vaporizes liquid oxygen in the bottom of the low pressure column 9 by condensing nitrogen at the top of the medium pressure column 8. 7
  • Lean liquid (almost pure nitrogen) LP is taken from the upper part of the medium pressure column 8, then sub-cooled in one heat exchanger 24, and finally divided into three streams.
  • the first flow is expanded in an expansion valve 30 then injected at the top of the low pressure column 9.
  • the second flow is expanded in an expansion valve 31 and then vaporized in one heat exchanger 20, condensing the impure channeled argon via line 19, then this vaporized flow is again expanded in an expansion valve 32.
  • This second flow is then returned by a waste line 33 to the heat exchanger 24, where this second flow is heated by cooling the liquids LP and LR passing through the exchanger 24.
  • This second flow is finally sent to the main heat exchange line 5, where this second flow is heated by participating in the cooling of the air to be distilled.
  • Impure or residual nitrogen NR withdrawn from the top of the low-pressure column 9, is sent to the waste line 33, where this impure nitrogen is heated at the crossing of the heat exchanger 24, then of the line main heat exchange 5.
  • Liquid oxygen OL withdrawn from the tank of the low pressure column 9, is pumped by a pump 37 then sent by a pipe 38 to the main heat exchange line 5, where this liquid oxygen is vaporized while participating in the cooling of the air to be distilled.
  • NGMP medium pressure nitrogen gas is taken off at the head of the medium pressure column 8 and then sent via a pipe 39 to the heat exchange line 5 to participate in the cooling of the air to be distilled.
  • the medium pressure nitrogen gas is divided into two flows. The first flow crosses the rest of the line 5 where it is heated then it is distributed by a production line 40, for example to supply a consuming installation 140.
  • the second flow is expanded in a turbine 41 then sent to the waste line 33 at the cold end of the heat exchange line 5, to participate again in cooling the air to be distilled.
  • NLMP medium pressure liquid nitrogen is drawn off at the head of the medium pressure column 8 and then sent via a pipe 43 to the heat exchanger 24, where this liquid nitrogen is sub-cooled by heating the residual gases channeled through the waste 33.
  • This liquid nitrogen is then distributed, by supplying for example, after expansion in an expansion valve 143, a storage tank 144.
  • the installation 1 further comprises a bypass line 48, the inlet 49 of which is connected to the pipe 19, between the heat exchanger 20 and the expansion valve 21, and the outlet 50 of which opens into the waste pipe 33, 9
  • the medium pressure column 8 has for example 40 theoretical plates, and the low pressure column 9 has for example 65 theoretical plates.
  • Plant 1 is dimensioned, for example, to treat an air flow of 1,000
  • the extraction efficiency p of argon at the outlet of column 3 necessary to meet these reduced needs is less than in.
  • the extraction yield is maintained at the value po and the excess of argon thus extracted is returned at the outlet of the column 3 for the production of impure argon towards the waste pipe 33 via the waste pipe. bypass 48.
  • the flow rate D of medium pressure nitrogen which can be drawn off at the head of the medium pressure column 8 is maintained at the maximum value D (po).
  • Case 1 corresponds to the nominal operating conditions of installation 1.
  • Cases 2A and 2B correspond to the operation of the installation for requirements for the supply of argon lower than the nominal requirements and corresponding to an argon extraction yield required p at the outlet of column 3 approximately equal to 30%.
  • Cases 3A and 3B correspond to the operation of the argon installation 1 for needs in supplying zero argon and therefore corresponding to a necessary argon extraction yield p equal to 0%.
  • a and B correspond respectively to the implementation of a method according to the prior art and to the implementation of a method according to the invention. It is assumed in these cases that the liquid medium pressure nitrogen is withdrawn with a constant flow rate.
  • the medium pressure excess nitrogen obtained by carrying out the process can be used in different ways.
  • this excess can be taken in liquid and / or gaseous form at the top of the medium pressure column 8, valued by supplying it to a consuming installation, or used as a refrigerating source in installation 1. It is thus possible, for example, to increase the amount of medium pressure nitrogen gas expanded in the turbine 41 and therefore, for example, reducing the amount of liquid oxygen passing through the main heat exchange line 5.
  • a pipe 52 (shown in dotted lines in FIG. 1) can allow direct production of liquid oxygen.
  • the bypass line 48 makes it possible to recover the refrigerating energy of the excess argon extracted at the outlet of the column 3 for the production of impure argon.
  • This argon produced in excess is in fact used as a refrigerating source in the heat exchanger 24 and in the heat exchange line 5.
  • this bypass line 48 can be eliminated, the excess argon extracted then being vented, or the inlet of this bypass line 48 can thus be connected to other places in the installation. 1.
  • the inlet 49 of the pipe 48 can be connected to the tank or to the head of the column 4 for the production of pure argon, in order to take the excess of argon extracted by the column 3.
  • the inlet 49 of the pipe 48 can also be connected to the head of the column 3 for the production of impure argon to take off impure argon gas, as illustrated in FIG. 2.
  • bypass line 48 can independently pass through the heat exchanger 24 and / or the 12
  • the optimal efficiency po may be different from the nominal efficiency pn. This yield po is generally less than pn.
  • the extraction efficiency of argon is maintained at the value po for the purposes of supplying argon corresponding to a necessary yield p ⁇ po ⁇ pn.
  • the extraction yield po is optimal relative to the quantity of medium pressure nitrogen which can be drawn off at the head of the medium pressure column 8.
  • a first example, illustrated by FIG. 3, relates to air distillation installations where the cold resistance is ensured by an air blowing turbine.
  • this turbine 501 is disposed in a pipe 502 which connects the outlet of the air cleaning device 7 to an intermediate level of the low pressure column 9, and which at least partially crosses the line of heat exchange 5.
  • the turbine 501 expands at low pressure, to the pressure drop, air purified by the device 7 and then compressed by an auxiliary compressor 503 coupled to the turbine 501.
  • This turbine 501 for blowing air ensures the cold behavior of the installation 1 in place of the turbine 41 of FIG. 1.
  • the efficiency po may be the optimal efficiency, for a predetermined quantity of medium-pressure nitrogen gas withdrawn at the head of the medium pressure column 9, vis-à-vis the quantity of air expanded in the air blowing turbine.
  • FIG. 4 illustrates a second example where the air distillation apparatus 2 is a simple distillation column.
  • impure nitrogen NC is drawn off at the head of column 2 then heated in a heat exchanger 51, compressed in a compressor 52, and cooled in exchanger 51 by heat exchange with nitrogen NC at compress.
  • This compressed and cooled nitrogen is then liquefied, ensuring the vaporization of the tank oxygen in column 2.
  • the liquefied nitrogen is then expanded in an expansion valve 53 and then reintroduced at the top of column 2.
  • the yield po then corresponds substantially at the minimum flow rate of impure nitrogen overhead NC to be used to vaporize the tank oxygen. Maintaining the argon extraction efficiency at po during periods of reduced argon supply requirements makes it possible to reduce the compression energy supplied to the cycle compressor 52 and therefore the operating costs of the installation.
  • the liquid argon from the condenser 20 is sent to point 50 where it mixes with impure nitrogen (lower lean liquid) withdrawn at an intermediate level from the medium pressure column 8 and sent to line 133.
  • the mixture is partly sent to the head of the low pressure column 9 after expansion in the valve 30.
  • a part of the mixture is sent after expansion in the valve 31 to the condenser 20 and another part is sent after expansion in the valve 34 to the condenser 13.
  • the gas produced by vaporization in the condenser 13 is expanded in the valve 35 and mixed with the residual nitrogen from the low pressure column 9.
  • the liquid argon from the tank of column 4 is sent partly to line 33.
  • the gas vaporized by the condenser 20 is expanded at 32 and possibly mixed with the liquid argon in the bypass line 48.
  • the liquid argon is then mixed with the lower lean liquid of the medium pressure column and sent to the head of the low pressure column after 14
  • the frigories of the apparatus can be produced in part by a Claude turbine or a hydraulic turbine.
  • the process can also produce pressurized nitrogen by drawing liquid nitrogen from the medium pressure column, pressurizing it and vaporizing it in the exchange line.
  • the process does not necessarily include the pressurization of a liquid before its vaporization in the exchange line.
  • the air separation apparatus can be a triple column or can include a mixing column.

Abstract

Procédé de distillation d'air avec production d'argon au moyen d'une installation (1) de distillation d'air comprenant un appareil (2) de distillation d'air, notamment à double colonne, et au moins une colonne (3) de production d'argon impur, l'installation étant dimensionnée pour fournir de l'argon avec un rendement nominal ςn d'extraction d'argon en sortie de la colonne (3) de production d'argon impur. Pour des besoins en production d'argon réduits correspondant à un rendement nécessaire ς d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur, avec ς ≤ ςo ≤ ςn où ςo est un rendement optimal prédéterminé, on maintient le rendement d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur sensiblement à la valeur ςo.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE DISTILLATION D'AIR AVEC PRODUCTION D'ARGON
L'invention concerne un procédé de distillation d'air avec production d'argon au moyen d'une installation de distillation d'air comprenant un appareil de distillation d'air et au moins une colonne de production d'argon impur, l'installation étant destinée à fournir de l'argon avec un rendement nominal pn d'extraction d'argon en sortie de ladite colonne de production d'argon impur. L'invention s'applique en particulier à la production d'argon au moyen d'installations de distillation d'air à double colonne de distillation.
Dans une telle installation à double colonne de distillation d'air, on prélève généralement de l'azote moyenne pression en tête de la colonne moyenne pression de la double colonne. On utilise cet azote moyenne pression, généralement après détente dans une turbine, comme source frigorifique, notamment pour refroidir l'air à distiller. Ainsi, on peut récupérer une partie de l'énergie frigorifique apportée à l'air à distiller et donc limiter les coûts de fonctionnement d'une telle installation.
Une telle installation est dimensionnée pour répondre à des besoins nominaux de production d'argon, avec un rendement nominal pn d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur, dite colonne de mixture. On cherche généralement à avoir un rendement pn maximal.
Jusqu'à présent, lorsque les besoins en production d'argon diminuent, par exemple dans les périodes de moindre charge d'une installation consommatrice ou lorsque des stockages à remplir sont pleins, on diminue de manière correspondante le rendement p d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur pour satisfaire au plus juste à ces besoins réduits en production d'argon.
L'invention a pour but de fournir un procédé de distillation d'air avec production d'argon permettant d'optimiser les coûts de fonctionnement lorsque les besoins en production d'argon sont inférieurs aux besoins nominaux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé -de distillation d'air avec production d'argon au moyen d'une installation de distillation d'air comprenant un appareil de distillation d'air et au moins une colonne de production d'argon impur, l'installation étant dimensionnée pour fournir de l'argon avec un rendement nominal pn d'extraction d'argon en sortie de ladite colonne de production d'argon impur, caractérisé en ce que pour des besoins en production d'argon réduits correspondant à un rendement nécessaire p d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur, avec p ≤ po < pn où po est un rendement optimal prédéterminé, on maintient le rendement d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur sensiblement à la valeur po.
Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : on utilise l'argon extrait en excès par rapport au rendement d'extraction nécessaire p comme source frigorifique dans l'installation de distillation d'air, par exemple pour refroidir l'air à distiller ;
- on soutire au moins en partie ledit excès d'argon sous forme gazeuse et/ou liquide en tête de la colonne de production d'argon impur, et on envoie cette partie soutirée vers au moins un echangeur de chaleur de l'installation ou vers l'appareil de distillation d'air ;
- on mélange ladite partie soutirée au moins partiellement avec un fluide résiduaire soutiré d'une des colonnes de l'installation avant de l'envoyer vers ledit echangeur de chaleur ; on mélange ladite partie soutirée au moins partiellement avec un fluide destiné à une des colonnes de l'installation l'installation comprenant également une colonne de production d'argon à peu près pur par deazotation raccordée à ladite colonne de production d'argon impur, on soutire au moins une partie de l'excès d'argon sous forme gazeuse et/ou liquide en cuve ou en tête de la colonne de production d'argon pur, et 3
on envoie cette partie soutirée vers au moins un echangeur . de chaleur de l'installation ou vers l'appareil de distillation d'air ;
- l'appareil de distillation d'air comprenant une double colonne comprenant elle-même une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et un vaporiseur-condenseur de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression avec la cuve de la colonne basse pression, on soutire de l'azote moyenne pression depuis la tête de la colonne moyenne pression, po est le rendement pour lequel on peut soutirer un débit maximal D(po) d'azote moyenne pression, et pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po on soutire un débit d'azote moyenne pression supérieure à D(p) ;
- pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po, on soutire le débit maximal D(po) d'azote moyenne pression ;
- on utilise l'azote moyenne pression soutiré comme source frigorifique dans l'installation en l'envoyant, notamment après détente dans une turbine, dans un echangeur de chaleur de l'installation, par exemple pour refroidir l'air à distiller ; - l'appareil de distillation d'air comprenant une double colonne comprenant elle-même une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et un vaporiseur-condenseur de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression avec la cuve de la colonne basse pression, on soutire de l'azote moyenne pression depuis la tête de la colonne moyenne pression, po est le rendement pour lequel on peut détendre un débit maximal D' (po) d'air à la basse pression, avec production de travail extérieur, en vue de l'insuffler dans la colonne basse pression, et pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po on détend à la basse pression, avec production de travail extérieur, un débit d'air supérieur à D1 (po) , et notamment égal à D'(po).
L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil de distillation d'air, au moins une colonne de production d'argon impur, un echangeur de chaleur, notamment traversé par une ligne d'amenée d'air à distiller, et au moins une conduite de dérivation pour envoyer au moins une partie en excès de 1 • argon extrait vers ledit echangeur de chaleur.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'installation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- une entrée de ladite conduite de dérivation est raccordée à une sortie d'argon liquide ou gazeux de la tête de la colonne de production d'argon impur ; - l'installation comprend une colonne de production d'argon à peu près pur raccordée à la colonne de production d'argon impur, et une entrée de ladite conduite de dérivation est raccordée à une sortie de gaz ou de liquide de la cuve ou de la tête de la colonne de production d'argon à peu près pur ; - ladite conduite de dérivation est reliée à une sortie de fluide résiduaire d'une des colonnes de l'installation pour mélanger un fluide résiduaire avec l'argon canalisé dans ladite conduite de dérivation ; ladite conduite de dérivation est reliée à une entrée de fluide d'une des colonnes de l'installation pour mélanger le fluide avec l'argon canalisé dans ladite conduite de dérivation ;
- l'appareil de distillation comprend une double colonne de distillation comprenant elle-même une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et un vaporiseur-condenseur de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression et de la cuve de la colonne basse pression, la tête de la colonne moyenne pression présente une sortie d'azote moyenne pression, et une conduite relie ladite sortie d'azote moyenne pression à un echangeur de chaleur de l'installation, qui est notamment traversé par une conduite d'amenée d'air à distiller ;
- ladite conduite est munie d'une turbine de détente de l'azote moyenne pression soutiré ; et
- l'installation comprend une turbine d'insufflation d'air épuré dans la colonne basse pression.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : 5
la figure 1 est une vue schématique d'une installation de distillation d'air avec production d'argon selon 1' invention,
- la figure 2 est une vue partielle agrandie d'une variante de l'installation de la figure 1, illustrant le voisinage de la colonne de production d'argon impur,
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un deuxième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention et, - la figure 4 est une vue partielle schématique d'un autre mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention la figure 5 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un troisième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention et la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 , illustrant un quatrième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention,
La figure 1 illustre une installation 1 de distillation d'air avec production d'argon. Cette installation 1 comprend essentiellement une double colonne 2 de distillation d'air, une colonne 3 de production d'argon impur dite colonne de mixture, une colonne 4 de production d'argon pur dite colonne de deazotation, une ligne principale d'échange thermique 5, un compresseur principal d'air à distiller 6 et un appareil d'épuration d'air à distiller 7.
La double colonne 2 comprend une colonne moyenne pression 8, fonctionnant sous une moyenne pression par exemple de 6 bars absolus, une colonne basse pression 9, fonctionnant sous une basse pression inférieure à la moyenne pression, par exemple une pression légèrement supérieure à 1 bar absolu, et un vaporiseur-condenseur principal 10.
La colonne 3 de production d'argon impur comprend un condenseur de tête 12 pour condenser partiellement l'argon impur de tête de la colonne 3.
La colonne 4 de production d ' argon pur comprend un condenseur de tête 13 et un vaporiseur de cuve 14. 6
Une conduite de gaz 16, dite de piquage argon relie un point intermédiaire de la colonne basse pression 9 à la cuve de la colonne 3 de production d'argon impur, du fond de laquelle une conduite de retour de liquide 17 rejoint la colonne 9, à peu près au même niveau que la conduite 16.
Une conduite de gaz 19 relie une sortie du condenseur de tête 12 de la colonne 3 à un niveau intermédiaire de la colonne 4 de production d'argon à peu près pur. Cette conduite soutire la partie non-condensée dans le condenseur 12 de 1 ' argon impur de tête de la colonne 3. Cette conduite 19 traverse successivement depuis la colonne 3, un echangeur de chaleur 20, pour condenser l'argon impur gazeux, et une vanne de détente 21, pour détendre cet argon impur condensé.
L'air gazeux à distiller, comprimé par le compresseur 6 et épuré en eau et en C02, par exemple par adsorption, dans l'appareil 7, est divisé en deux flux primaires. Le premier flux primaire d'air est refroidi dans la ligne principale d'échange thermique 5 puis divisé en deux flux secondaires. Le premier flux secondaire est injecté en cuve de la colonne moyenne pression au voisinage de son point de rosée. Le deuxième flux secondaire est envoyé vers le vaporiseur 14 de cuve de la colonne 4 de production d'argon pur, où ce deuxième flux secondaire est liquéfié en vaporisant l'argon de cuve de cette colonne 4. Le liquide ainsi produit est envoyé par une conduite 23 vers la cuve de la colonne moyenne pression 8.
Le deuxième flux primaire d'air comprimé et épuré est compressé par un compresseur 230, puis liquéfié à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 5 et détendu dans une vanne de détente 231 sensiblement jusqu'à la pression régnant dans la colonne moyenne pression 8. Une première partie de ce flux est alors injectée à un niveau intermédiaire de la colonne moyenne pression 8. L'autre partie de ce flux est sous-refroidie à la traversée d'un echangeur de chaleur 24, puis détendue dans une vanne de détente 240 et injectée à niveau intermédiaire de la colonne basse pression 9.
Le vaporiseur-condenseur 10 vaporise de l'oxygène liquide en cuve de la colonne basse pression 9 par condensation d'azote de tête de la colonne moyenne pression 8. 7
Du "liquide riche" (enrichi en oxygène) LR est soutiré de la cuve de la colonne moyenne pression 8, puis sous-refroidi dans 1 ' echangeur de chaleur 24 et enfin divisé en deux flux. Le premier flux est envoyé, après détente dans une vanne de détente 25, vers un niveau intermédiaire de la colonne basse pression 9. Le deuxième flux est envoyé, après détente dans une vanne de détente 26, vers le condenseur 12 de tête de la colonne 3 de production d'argon impur, où ce deuxième flux est vaporisé par condensation d'argon impur de tête de la colonne 3. Le gaz ainsi produit est renvoyé, via une conduite 27, dans la colonne basse pression 9 à un niveau intermédiaire inférieur à celui d'injection du premier flux du liquide riche.
Du "liquide pauvre" (azote à peu près pur) LP est prélevé dans la partie supérieure de la colonne moyenne pression 8, puis sous-refroidi dans 1 ' echangeur de chaleur 24, et enfin divisé en trois flux. Le premier flux est détendu dans une vanne de détente 30 puis injecté au sommet de la colonne basse pression 9. Le deuxième flux est détendu dans une vanne de détente 31 puis vaporisé dans 1 ' echangeur de chaleur 20, en condensant l'argon impur canalisé par la conduite 19, puis ce flux vaporisé est à nouveau détendu dans une vanne de détente 32. Ce deuxième flux est ensuite renvoyé par une conduite de résiduaire 33 vers l' echangeur de chaleur 24, où ce deuxième flux est réchauffé en refroidissant les liquides LP et LR traversant l' echangeur 24. Ce deuxième flux est enfin envoyé vers la ligne principale d'échange thermique 5, où ce deuxième flux est réchauffé en participant au refroidissement de l'air à distiller. Le troisième flux de liquide pauvre est détendu dans une vanne de détente 34 avant d'être envoyé vers le condenseur 13 de tête de la colonne 4 de production d'argon pur, où ce troisième flux est vaporisé par condensation de l'azote impur de tête de la colonne 4. Le gaz ainsi produit est envoyé, après détente dans une vanne de détente 35, dans la conduite de résiduaire 33 pour être réchauffé d'une part dans l' echangeur de chaleur 24 en assurant le refroidissement des liquides LP et LR et, d'autre part, dans la ligne principale d'échange thermique 5 en participant au refroidissement de l'air à distiller. 8
De l'azote impur ou résiduaire NR, soutiré du sommet.de la colonne basse pression 9, sont envoyé vers la conduite de résiduaire 33, où cet azote impur est réchauffé à la traversée de l' echangeur de chaleur 24, puis de la ligne principale d ' échange thermique 5.
De l'oxygène liquide OL, soutiré en cuve de la colonne basse pression 9, est pompé par une pompe 37 puis envoyé par une conduite 38 vers la ligne principale d'échange thermique 5, où cet oxygène liquide est vaporisé en participant au refroidissement de l'air à distiller.
De l'azote gazeux moyenne pression NGMP est prélevé en tête de la colonne moyenne pression 8 puis envoyé via une conduite 39 vers la ligne d'échange thermique 5 pour participer au refroidissement de l'air à distiller. En une région intermédiaire de cette ligne d'échange thermique 5, l'azote gazeux moyenne pression est divisé en deux flux. Le premier flux traverse le reste de la ligne 5 où il est réchauffé puis il est distribué par une conduite de production 40, par exemple pour alimenter une installation consommatrice 140. Le deuxième flux est détendu dans une turbine 41 puis envoyé vers la conduite de résiduaire 33 au bout froid de la ligne d'échange thermique 5, pour participer à nouveau au refroidissement de l'air à distiller.
De l'azote liquide moyenne pression NLMP est soutiré en tête de la colonne moyenne pression 8 puis envoyé via une conduite 43 vers l' echangeur de chaleur 24, où cet azote liquide est sous-refroidi par réchauffement des gaz résiduaires canalisés par la conduite de résiduaire 33. Cet azote liquide est ensuite distribué, en alimentant par exemple, après détente dans une vanne de détente 143, un réservoir de stockage 144.
De l'argon liquide à peu près pur ArL est soutiré en cuve de la colonne 4 puis distribué par une conduite de production 45. De l'azote impur ou résiduaire est prélevé en tête de la colonne 4 puis évacué par une conduite 46. L'installation 1 comprend en outre une conduite de dérivation 48 dont l'entrée 49 est raccordée à la conduite 19, entre l' echangeur de chaleur 20 et la vanne de détente 21, et dont la sortie 50 débouche dans la conduite de résiduaire 33, 9
juste en amont de l' echangeur de chaleur 24. Le rôle de cette conduite de dérivation 48 sera décrit ultérieurement.
La colonne moyenne pression 8 présente par exemple 40 plateaux théoriques, et la colonne basse pression 9 présente par exemple 65 plateaux théoriques. L'installation 1 est dimensionnée, par exemple, pour traiter un débit d'air de 1.000
3 . 3 3
N /h et extraire 207,4 Nm /h d'oxygène pur, 6,4 Nm /h d'argon pur et 160 Nm /h d'azote gazeux moyenne pression.
Ces chiffres correspondent au fonctionnement nominal de l'installation 1. Le rendement d'extraction nominal pn d'argon en sortie de la colonne 3 de production d'argon impur est d'environ 69%. Ce rendement pn est dans ce cas égal au rendement po d'extraction d'argon optimal vis-à-vis de la quantité d'azote moyenne pression pouvant être soutirée en tête de la colonne moyenne pression 8.
Lorsque les besoins en fournitures d'argon diminuent, avec par exemple des besoins en fourniture d'oxygène constants, le rendement d'extraction p d'argon en sortie de la colonne 3 nécessaire à la satisfaction de ces besoins réduits est inférieur à po. Toutefois, on maintient le rendement d'extraction à la valeur po et on renvoie l'excès d'argon ainsi extrait en sortie de la colonne 3 de production d'argon impur vers la conduite de résiduaire 33 par l'intermédiaire de la conduite de dérivation 48. Ainsi, en maintenant le rendement d'extraction p à la valeur po, on maintient le débit D d'azote moyenne pression pouvant être soutiré en tête de la colonne moyenne pression 8 à la valeur maximale D (po) .
Au contraire, si, comme dans l'état de la technique, on assurait la production d'argon avec un rendement d'extraction d'argon p<po correspondant aux besoins en fournitures d'argon, le débit d'azote moyenne pression D (p) pouvant être soutiré serait inférieur à D(po) . 10
Le tableau I ci-dessous illustre cette constatation. -
TABLEAU I
CAS 1 CAS 2A CAS 2B CAS 3A CAS 3B
D (air) 1000 1000 1000 1000 1000 (Nm3/ )
D (oxygène) 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 (Nm3/h)
D (argon) Extrait de la 6,4 2,8 6,4 0 6,4 (Nm3/h) colonne de mixture
Produit (ArL) -6,4 -2,8 -2,8 0 0
D ( NGMP ) Total 160 130 160 100 160 détendu dans la 80 52 52 30 30 turbine
Restant 80 78 108 70 130
GAIN (NGMP) NGMP 30 60
Figure imgf000012_0001
Energie -3% -6%
Dans ce tableau, le Cas 1 correspond aux conditions nominales de fonctionnement de l'installation 1.
Les cas 2A et 2B correspondent au fonctionnement de l'installation pour des besoins en fourniture d'argon inférieurs aux besoins nominaux et correspondant à un rendement d'extraction d'argon nécessaire p en sortie de la colonne 3 environ égal à 30%.
Les cas 3A et 3B correspondent au fonctionnement de l'installation 1 d'argon pour des besoins en fourniture d'argon nul et correspondant donc à un rendement d'extraction d'argon nécessaire p égal à 0%.
Les lettres A et B correspondent respectivement à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'état de la technique et à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. On suppose dans ces cas que l'azote moyenne pression liquide est prélevé avec un débit constant.
On constate donc que le procédé selon 1 ' invention permet de maintenir la quantité d'azote moyenne pression gazeux prélevé à son niveau maximal. L'excès d'azote moyenne pression 11
gazeux ainsi extrait, c'est-à-dire D(po)-D(p), permet de diminuer l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'installation 1 d'environ 3% dans le cas 2B par rapport au cas 2A, et d'environ 6% dans le cas 3B par rapport au cas 3A. De manière plus générale, on peut utiliser de différentes manières l'excès d'azote moyenne pression obtenu par la mise en oeuvre du procédé. Ainsi, cet excès peut être prélevé sous forme liquide et/ou gazeuse en tête de la colonne moyenne pression 8, valorisé en le fournissant à une installation consommatrice, ou utilisé comme source frigorifique dans l'installation 1. On peut ainsi par exemple accroître la quantité d'azote gazeux moyenne pression détendu dans la turbine 41 et donc, par exemple, diminuer la quantité d'oxygène liquide traversant la ligne principale d'échange thermique 5. Ainsi, une conduite 52 (représentée en pointillé sur la figure 1) peut permettre de produire directement de l'oxygène liquide.
Il est possible en variante, dans les périodes où on extrait un excès d'argon, de soutirer un débit D d'azote moyenne pression tel que D(p)<D<D(po) où p est le rendement d'extraction nécessaire.
La conduite de dérivation 48 permet de récupérer l'énergie frigorifique de l'argon extrait en excès en sortie de la colonne 3 de production d'argon impur. Cet argon produit en excès est en effet utilisé comme source frigorifique dans l' echangeur de chaleur 24 et dans la ligne d'échange thermique 5.
En variante, cette conduite de dérivation 48 peut être supprimée, l'excès d'argon extrait étant alors mis à l'air, ou l'entrée de cette conduite de dérivation 48 peut ainsi être raccordée en d'autres endroits de l'installation 1. L'entrée 49 de la conduite 48 peut être raccordée à la cuve ou à la tête de la colonne 4 de production d'argon pur, pour prélever l'excès d'argon extrait par la colonne 3. L'entrée 49 de la conduite 48 peut également être raccordée à la tête de la colonne 3 de production d'argon impur pour prélever de l'argon impur gazeux, comme illustré par la figure 2.
Selon d'autres variantes, la conduite de dérivation 48 peut traverser indépendamment l' echangeur de chaleur 24 et/ou la 12
ligne principale d'échange thermique 5, sans que l'argon extrait en excès ne soit mélangé avec un gaz résiduaire.
Selon des variantes, et en fonction des caractéristiques de l'appareil 2 de distillation d'air utilisé, le rendement optimal po peut être différent du rendement nominal pn. Ce rendement po est généralement inférieur à pn.
Dans ce cas, on maintient le rendement d'extraction d'argon à la valeur po pour des besoins en fourniture d'argon correspondant à un rendement nécessaire p<po<pn. Dans l'installation 1 décrite, le rendement d'extraction po est optimal par rapport à la quantité d'azote moyenne pression pouvant être soutirée en tête de la colonne moyenne pression 8.
Cependant, en fonction du type d'installation et en particulier de la nature de l'appareil 2 de distillation d'air utilisé, ce rendement d'extraction peut être optimal par rapport à d ' autres grandeurs .
Un premier exemple, illustré par la figure 3, concerne les installations de distillation d'air où la tenue en froid est assurée par une turbine d'insufflation d'air. Comme cela est connu, cette turbine 501 est disposée dans une conduite 502 qui relie la sortie de l'appareil d'épuration d'air 7 à un niveau intermédiaire de la colonne basse pression 9, et qui traverse au moins partiellement la ligne d'échange thermique 5. La turbine 501 détend à la basse pression, aux pertes de charges près, de l'air épuré par l'appareil 7 puis comprimé par un compresseur auxiliaire 503 couplé à la turbine 501. Cette turbine 501 d'insufflation d'air assure la tenue en froid de l'installation 1 à la place de la turbine 41 de la figure 1. Dans un tel cas, le rendement po peut être le rendement optimal, pour une quantité prédéterminée d'azote gazeux moyenne pression soutirée en tête de la colonne moyenne pression 9, vis-à-vis de la quantité d'air détendue dans la turbine d'insufflation d'air. Ainsi, en maintenant le rendement d'extraction d'argon p à la valeur po, on détend une quantité maximale d'air dans la turbine d'insufflation d'air, ce qui permet, comme précédemment, de maximiser la production frigorifique. 13
La figure 4 illustre un second exemple où l'appareil 2 de distillation d'air est une simple colonne de distillation.
Dans ce cas, de l'azote impur NC est soutiré en tête de la colonne 2 puis réchauffé dans un echangeur de chaleur 51, comprimé dans un compresseur 52, et refroidi dans l' echangeur 51 par échange de chaleur avec l'azote NC à comprimer. Cet azote comprimé et refroidi est ensuite liquéfié en assurant la vaporisation de l'oxygène de cuve dans la colonne 2. L'azote liquéfié est ensuite détendu dans une vanne de détente 53 puis réintroduit en tête de la colonne 2. Le rendement po correspond alors sensiblement au débit minimal d'azote impur NC de tête devant être utilisé pour vaporiser l'oxygène de cuve. Ainsi, le maintien à po du rendement d'extraction d'argon pendant les périodes de besoins en fourniture d'argon réduits permet de diminuer 1 ' énergie de compression fournie au compresseur de cycle 52 et donc les coûts de fonctionnement de l'installation
1.
Selon l'exemple de la figure 5 , 1 ' argon liquide du condenseur 20 est envoyé au point 50 où il se mélange avec de l'azote impur (liquide pauvre inférieur) soutiré à un niveau intermédiaire de la colonne moyenne pression 8 et envoyé à la conduite 133. Le mélange est envoyé en partie en tête de la colonne basse pression 9 après détente dans la vanne 30.
Une partie du mélange est envoyée après détente dans la vanne 31 au condenseur 20 et une autre partie est envoyée après détente dans la vanne 34au condenseur 13.
Le reste de l'appareil est identique à celui de la figure 1.
Selon l'exemple de la figure 6 le gaz produit par vaporisation dans le condenseur 13 est détendu dans la vanne 35 et mélangé avec l'azote résiduaire de la colonne basse pression 9. L'argon liquide de la cuve de la colonne 4 est envoyé en partie à la conduite 33. Le gaz vaporisé par le condenseur 20 est détendu en 32 et éventuellement mélangé avec l'argon liquide dans la conduite de dérivation 48. L'argon liquide est ensuite mélangé avec le liquide pauvre inférieur de la colonne moyenne pression et envoyé en tête de la colonne basse pression après 14
détente. Tout l'argon impur de la conduite 19 est envoyé à -la colonne 4 de production d'argon pur.
Le reste de l'appareil est identique à celui de la figure 3. D'une manière plus générale, le procédé selon
1 ' invention permet de diminuer 1 ' énergie . à fournir aux installations de distillation d'air avec production d'argon.
Les frigories de 1 ' appareil peuvent être produites en partie par une turbine Claude ou une turbine hydraulique . Le procédé peut également produire de 1 ' azote sous pression en soutirant de l'azote liquide de la colonne moyenne pression, le pressurisant et le vaporisant dans la ligne d ' échange.
Néanmoins le procédé ne comprend pas obligatoirement la pressurisation d'un liquide avant sa vaporisation dans la ligne d ' échange.
L'appareil de séparation d'air peut être une triple colonne ou peut comprendre une colonne de mélange.

Claims

15
R V NDTCΑTTON.q 1. Procédé de distillation d'air avec production d'argon au moyen d'une installation (1) de distillation d'air comprenant un appareil (2) de distillation d'air et au moins une colonne (3) de production d'argon impur, l'installation étant dimensionnée pour fournir de l'argon avec un rendement nominal pn d'extraction d'argon en sortie de ladite colonne de production d'argon impur, caractérisé en ce que pour des besoins en production d'argon réduits correspondant à un rendement nécessaire p d'extraction d'argon en sortie de la colonne de production d'argon impur, avec p ≤ po ≤ pn où po est un rendement optimal prédéterminé, on maintient le rendement d'extraction d'argon en sortie de la colonne (3) de production d'argon impur sensiblement à la valeur po.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise l'argon extrait en excès par rapport au rendement d'extraction nécessaire p comme source frigorifique dans l'installation de distillation d'air, notamment pour refroidir l'air à distiller.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce qu'on soutire au moins en partie ledit excès d'argon sous forme gazeuse et/ou liquide en tête de la colonne (3) de production d'argon impur, et en ce qu'on envoie cette partie soutirée vers au moins un echangeur de chaleur (5, 24) de l'installation.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on mélange (en 33) ladite partie soutirée au moins partiellement avec un fluide résiduaire soutiré d'une (4, 9) des colonnes de l'installation avant de l'envoyer vers ledit echangeur de chaleur.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce qu'on soutire au moins en partie ledit excès d'argon sous forme gazeuse et/ou liquide en tête de la colonne (3) de production d'argon impur, et en ce qu'on envoie cette partie soutirée vers l'appareil de distillation d'air (2) de l'installation, notamment vers la colonne basse pression.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on mélange (en 33) ladite partie soutirée au moins partiellement avec un fluide alimentant une (4, 9) des colonnes de 16
l'installation avant de l'envoyer vers ledit appareil .de distillation.
7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel le fluide provient de la colonne moyenne pression et est envoyé à la colonne basse pression.
8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel le fluide est de l'azote impur soutiré quelques plateaux en dessus de la tête de la colonne moyenne pression.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le mélange de la partie soutirée et l'azote impur est envoyé en tête de la colonne basse pression.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que, l'installation comprenant également une colonne de production d'argon à peu près pur (4) par deazotation raccordée à ladite colonne (3) de production d'argon impur, on soutire au moins une partie de l'excès d'argon sous forme gazeuse et/ou liquide en cuve ou en tête de la colonne (4) de production d'argon pur, et en ce qu'on envoie cette partie soutirée vers au moins un echangeur de chaleur (5, 24) de l'installation ou vers l'appareil de distillation (2).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, l'appareil (2) de distillation d'air comprenant une double colonne comprenant elle-même une colonne moyenne pression (8) , une colonne basse pression (9) et un vaporiseur-condenseur (10) de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression avec la cuve de la colonne basse pression, on soutire de l'azote moyenne pression (8) depuis la tête de la colonne moyenne pression (9) , en ce que po est le rendement pour lequel on peut soutirer un débit maximal D(po) d'azote moyenne pression (9), et en ce que pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po on soutire un débit d'azote moyenne pression supérieur à D (p) .
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que, pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po, on soutire le débit maximal D(po) d'azote moyenne pression.
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'on utilise l'azote moyenne pression soutiré comme source frigorifique dans l'installation en l'envoyant, notamment après 17
détente dans une turbine, dans un echangeur de chaleur (5) .de l'installation, notamment pour refroidir l'air à distiller.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que, l'appareil (2) de distillation d'air comprenant une double colonne comprenant elle-même une colonne moyenne pression (8) , une colonne basse pression (9) et un vaporiseur-condenseur (10) de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression avec la cuve de la colonne basse pression, on soutire de l'azote moyenne pression (8) depuis la tête de la colonne moyenne pression (9) , en ce que po est le rendement pour lequel on peut détendre (en 501) un débit maximal D'(po) d'air à la basse pression, avec production de travail extérieur, en vue de l'insuffler dans la colonne basse pression (9) , et en ce que pour un rendement d'extraction nécessaire p inférieur à po on détend à la basse pression, avec production de travail extérieur, un débit d'air supérieur à D'(po), et notamment égal à D'(po).
15. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil (2) de distillation d'air, au moins une colonne (3) de production d'argon impur, un echangeur de chaleur (5), notamment traversé par une ligne d'amenée d'air à distiller, et au moins une conduite de dérivation (48) pour envoyer au moins une partie en excès de l'argon extrait vers ledit echangeur de chaleur (5) ou vers l'appareil de distillation (2) .
16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'une entrée (49) de ladite conduite de dérivation (48) est raccordée à une sortie d'argon liquide ou gazeux de la tête de la colonne (3) de production d'argon impur (figure 2).
17. Installation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que l'installation (1) comprend une colonne (4) de production d'argon à peu près pur raccordée à la colonne (3) de production d'argon impur, et en ce qu'une entrée (49) de ladite conduite de dérivation (48) est raccordée à une sortie de gaz ou de liquide de la cuve ou de la tête de la colonne (4) de production d'argon à peu près pur. 18
18. Installation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que ladite conduite de dérivation (48) est reliée à une sortie de fluide résiduaire d'une des colonnes de l'installation pour mélanger un fluide résiduaire avec l'argon canalisé dans ladite conduite de dérivation (48) .
19. Installation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que ladite conduite de dérivation (48) est reliée à une entrée de fluide d'une des colonnes de l'installation pour mélanger un fluide alimentant une des colonnes avec l'argon canalisé dans ladite conduite de dérivation (48) .
20. Installation selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée en ce que l'appareil de distillation comprend une double colonne de distillation comprenant elle-même une colonne moyenne pression (8) , une colonne basse pression (9) et un vaporiseur-condenseur (10) de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression et de la cuve de la colonne basse pression, en ce que la tête de la colonne moyenne pression présente une sortie d'azote moyenne pression, et en ce qu'une conduite (39) relie ladite sortie d'azote moyenne pression à un echangeur de chaleur (5) de l'installation, qui est notamment traversé par une conduite d'amenée d'air à distiller.
21. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que ladite conduite est munie d'une turbine (41) de détente de l'azote moyenne pression soutiré.
22. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle comprend une turbine (501) d'insufflation d'air épuré dans la colonne basse pression (9) .
23. Installation selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée en ce que l'appareil de distillation comprend une double colonne de distillation comprenant elle même une colonne moyenne pression (8) , une colonne basse pression (9) et un vaporiseur-condenseur (10) de mise en relation d'échange thermique de la tête de la colonne moyenne pression et de la cuve de la colonne basse pression, en ce qu'une conduite de transfert (133) relie la tête de la colonne moyenne pression avec 19
la tête de la colonne basse pression et la conduite - de dérivation (48) est reliée à la conduite de transfert.
24. Installation selon la revendication 23 dans laquelle la conduite de transfert relie un niveau intermédiaire de la colonne moyenne pression avec la tête de la colonne basse pression (9) .
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