WO2009136075A2 - Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents

Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique Download PDF

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    • F25J2250/50—One fluid being oxygen

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing oxygen by air separation by cryogenic distillation.
  • An object of the invention is to reduce the specific energy for the separation of oxygen low purity low pressure, especially in the schemes where the nitrogen under pressure is not valued by the end customer.
  • the object of the invention is achieved by the use of a scheme with three vaporizers in the low pressure column in which: • The tank vaporizer works with medium pressure compressed cold nitrogen
  • the low intermediate vaporizer works either with medium pressure air or with medium pressure cold pressed nitrogen Depending on the variants, the specific energy gain is 0.5% to 7%.
  • US-A-5006139 discloses a method of producing nitrogen using a low pressure column whose vessel vaporizer is heated by a compressed medium pressure nitrogen flow in a cold compressor. According to the invention, it is also proposed to use several turbines to better optimize the exchange line. The process of the present invention produces gaseous oxygen and preferably does not produce nitrogen from the medium pressure column.
  • a process for producing oxygen by air separation by cryogenic distillation in an installation comprising a double column comprising a medium pressure column and a low pressure column, the low pressure column containing a vat vaporizer, an intermediate vaporizer and an upper vaporizer in which: a) compressed air is purified in a purification unit, cooled in a heat exchange line and sent to the medium pressure column of the double column b) a fluid rich in oxygen is taken from the low pressure column, heated and sent to the customer c) nitrogen withdrawn from the medium pressure column is divided into at least three parts d) a first part of the nitrogen is expanded in a first turbine e) a second part of the nitrogen is supercharged in a cold compressor and sent to the tank vaporizer, the nitrogen thus condensed being sent to at least one column of the double column; f) a third part of the nitrogen is sent to the upper vaporizer, without pressure modification step downstream of the column from which it is withdrawn and upstream of the upper vapor
  • the gas flow sent to the intermediate vaporizer is nitrogen coming from the medium pressure column
  • the gas flow to the intermediate vaporizer is compressed air, purified and cooled.
  • the first part of the expanded nitrogen in the first turbine is used for the regeneration of the purification unit
  • the first turbine drives the cold compressor where the second part of the fluid is overpressed and supplies substantially all the process frigories;
  • the low pressure column does not include a head condenser
  • a device for producing oxygen by separation of air by cryogenic distillation comprising a double column comprising a medium pressure column and a low pressure column, the low pressure column containing a tank vaporizer, an intermediate vaporizer and an upper vaporizer, a purification unit, an exchange line, at least a first turbine, at least a cold compressor, means for sending purified compressed air into the purification unit and cooled in the exchange line to the medium-pressure column of the double column, means for taking an oxygen-rich fluid in the low pressure column, means for heating it possibly constituted at least in part by the exchange line and means for sending the warm oxygen-rich fluid sent to the customer, means for dividing nitrogen withdrawn from the medium pressure column in at least three parts, means for sending a first portion of the nitrogen to a first turbine, means for sending a second portion of the nitrogen to a compressor cooler for being overpressed, means for sending the second portion supercharged to the vessel vaporizer, means for sending the nitrogen thus condensed to at least one column of the
  • the apparatus comprises: means for connecting the intermediate vaporizer with the head of the medium pressure column
  • the first turbine is coupled to the cold compressor where the second part of the fluid is supercharged and constitutes the only turbine of the apparatus
  • the low pressure column does not include a head condenser means for vaporizing liquid oxygen, possibly in the exchange line, and possibly means for pressurizing liquid oxygen upstream of the means for vaporizing the liquid oxygen
  • Figure 1 shows an air separation apparatus in which a flow of pressurized and purified air 1 is divided into three flow rates 3, 5, 7.
  • the flow 3 cools by running from one end to the other line 11 and is sent to the medium pressure column 15 of a double column.
  • the flow 5 cools by running from one end to the other the exchange line 11 and is sent to an intermediate vaporizer 21 of the low pressure column 17 of the double column 15, 17.
  • the other air flow 7 is supercharged in a hot booster 9 cools by traversing from one end to the other the exchange line 11 and is sent to a vaporizer 13 where it condenses at least partially by heat exchange with liquid oxygen pressurized.
  • the condensed air is either sent entirely to the medium pressure column or divided between the medium pressure column and the low pressure column 17.
  • Rich liquid 25 Rich liquid 25, poor liquid 61 and possibly a liquid 27 close to liquid air are sent from the medium pressure column 15 to the low pressure column 17 as reflux flow rates after subcooling in exchanger 29.
  • a flow of liquid oxygen 33 is withdrawn from the low pressure column, pressurized by the pump 35 and vaporized in the vaporizer 13 upstream of the exchange line 11.
  • the compression of the fluid 33 can also be done by a hydrostatic head, without the pump 35.
  • Low pressure nitrogen 31 is withdrawn at the top of the low pressure column 17 and is heated in the exchangers 29, 11.
  • a medium pressure nitrogen gas flow 39 is withdrawn at the top of the medium pressure column 15 and divided into two. Part 53 is sent to an upper vaporizer 23 of the low pressure column 17 where it condenses before being returned to the medium pressure column as reflux. The rest of the nitrogen 41 is divided in two, a portion 43 is sent to a compressor cold 51 to form a flow 55, this flow 55 is sent to the vessel vaporizer 19 of the low pressure column 17. In this vaporizer 19 it condenses and then serves as reflux for at least one of the columns.
  • the remainder 45 of the nitrogen is sent to the exchange line, is heated to an intermediate level and is sent to a turbine 47.
  • the nitrogen expanded in the turbine 47 is sent to the cold end of the exchange line and warms up to become flow 49.
  • FIG. 2 shows an air separation apparatus in which a pressurized and purified air flow rate 1 is divided into two flow rates. 7.
  • the flow 3 cools by traversing from one end to the other the exchange line 11 and is sent to the medium pressure column 15 of a double column.
  • the other air flow 7 is supercharged in a hot booster 9 cools by traversing from one end to the other the exchange line 11 and is sent to a vaporizer 13 where it condenses at least partially by exchange of heat with pressurized liquid oxygen.
  • the condensed air is either sent entirely to the medium pressure column or divided between the medium pressure column and the low pressure column 17.
  • Rich liquid 25 Rich liquid 25, poor liquid 61 and possibly a liquid 27 close to liquid air are sent from the medium pressure column 15 to the low pressure column 17 as reflux flow rates after subcooling in exchanger 29.
  • a flow of liquid oxygen 33 is withdrawn from the low pressure column, pressurized by the pump 35 and vaporized in the vaporizer 13 upstream of the exchange line 11.
  • the compression of the fluid 33 can also be done by a hydrostatic head, without the pump 35.
  • Low pressure nitrogen 31 is withdrawn at the top of the low pressure column 17 and is heated in the exchangers 29, 11.
  • a medium pressure nitrogen gas flow 39 is withdrawn at the top of the medium pressure column 15 and divided into two. Part 53 is sent to an upper vaporizer 23 of the low pressure column 17 where it condenses before being returned to the medium pressure column as reflux. The rest of the air is again divided in two. A fraction is sent to the compressor cold 151 to become the flow 155 which heats the intermediate vaporizer 21 before being sent to the columns as reflux. The rest of the nitrogen 41 is divided in two, a portion 43 is sent to a cold compressor 51 to form a flow 55, this flow 55 is sent to the vessel vaporizer 19 of the low pressure column 17. In this vaporizer 19 it condenses and then serves as reflux for at least one of the columns.
  • the remainder 45 of the nitrogen is sent to the exchange line, is heated to an intermediate level and is sent to a turbine 47.
  • the nitrogen expanded in the turbine 47 is sent to the cold end of the exchange line and
  • the presence of the two cold compressors 51, 151 on the medium pressure nitrogen makes it possible to better adjust the power distribution on the compressors, in line with the need for reboiling of the low pressure column.
  • Figure 3 shows an air separation apparatus in which a flow of air 1 pressurized by a compressor M and purified in a purification unit 2 is divided into two flow rates 3.7.
  • the flow 3 cools by traversing from one end to the other the exchange line 11 and is sent to the medium pressure column 15 of a double column.
  • the other 7 is supercharged in a hot booster 9 cools by traversing from one end to the other the exchange line 11 and is sent to a vaporizer 13 where it is condensed at least partially by heat exchange with water. pressurized liquid oxygen.
  • the condensed air is either sent entirely to the medium pressure column or divided between the medium pressure column and the low pressure column 17.
  • Rich liquid 25, poor liquid 61 and possibly a liquid 27 close to liquid air are sent from the medium pressure column 15 to the low pressure column 17 as reflux flow rates after subcooling in exchanger 29.
  • a flow of liquid oxygen 33 is withdrawn from the low pressure column, pressurized by the pump 35 and vaporized in the vaporizer 13 upstream of the exchange line 11.
  • the compression of the fluid 33 can also be done by a hydrostatic head, without the pump 35.
  • Low pressure nitrogen 31 is withdrawn at the top of the low pressure column 17 and is heated in the exchangers 29, 11.
  • a medium pressure nitrogen gas flow 39 is withdrawn at the top of the medium pressure column 15 and divided into two. Part 53 is sent to an upper vaporizer 23 of the low pressure column 17 where it condenses before being returned to the medium pressure column as reflux. The rest of the air is again divided in two. A fraction is sent to the cold compressor 151 to become the flow 155, the flow 155 is cooled in the exchange line 11 before serving to heat the intermediate vaporizer 21 before being sent to the columns as reflux. The rest of the nitrogen 41 is divided in two, a portion 43 is sent to a cold compressor 51 to form a flow 55, this flow 55 is sent to the vessel vaporizer 19 of the low pressure column 17, after having cooled in the exchange line 11.
  • this vaporizer 19 it condenses and then serves as reflux for at least one of the columns.
  • the rest of the nitrogen is sent to the exchange line, warms to an intermediate level and is divided in two.
  • a portion 49 of the nitrogen 45 is sent to a turbine 47.
  • the nitrogen expanded in the turbine 47 is sent to the cold end of the exchange line and heats up before serving to periodically regenerate the purification unit 2
  • the remainder of the nitrogen 46 continues its heating in the exchange line 11 and is divided in two, a portion 149 being sent to a turbine 147 with a higher inlet temperature than the turbine 47.
  • This part of the Nitrogen is relaxed, warmed up and sent to the atmosphere.
  • the remainder 249 of the nitrogen is sent to a turbine 247 with a higher inlet temperature than the turbines 47, 147. This portion 249 of the nitrogen is expanded, heated and sent to the atmosphere.

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation comprenant une double colonne comprenant une colonne moyenne pression (15) et une colonne basse pression (17), la colonne basse pression contenant un vaporiseur de cuve (19), un vaporiseur intermédiaire (21) et un vaporiseur supérieur (23), de l'air comprimé est épuré dans une unité d'épuration, refroidi dans une ligne d'échange et envoyé à la colonne moyenne pression de la double colonne, un fluide riche en oxygène est prélevé dans la colonne basse pression, réchauffé et envoyé au client, de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression est divisé en au moins trois parties, une première partie de l'azote est détendue dans une première turbine (47), une deuxième partie de l'azote est surpressée dans un compresseur froid (51) et envoyée au vaporiseur de cuve, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne, une troisième partie de l'azote est envoyée au vaporiseur supérieur, sans étape de modification de pression en aval de la colonne dont elle est soutirée et en amont du vaporiseur supérieur, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne et un débit gazeux est envoyé au vaporiseur intermédiaire, ce débit étant constitué par de l'air comprimé, épuré et refroidi.

Description

Procédé et appareil de séparation d'air par distillation cryogénique
La présente invention concerne un procédé et un appareil de production d'oxygène par séparation d'air par distillation cryogénique. Un but de l'invention est de réduire l'énergie spécifique de séparation de l'oxygène basse pureté basse pression, notamment dans les schémas où l'azote sous pression n'est pas valorisé par le client final.
L'objet de l'invention est atteint par l'usage d'un schéma avec trois vaporiseurs dans la colonne basse pression dans lequel : • Le vaporiseur de cuve fonctionne avec de l'azote moyenne pression comprimé à froid
• Le vaporiseur intermédiaire haut fonctionne à l'azote moyenne pression
• Le vaporiseur intermédiaire bas fonctionne soit avec de l'air moyenne pression, soit avec de l'azote moyenne pression comprimé à froid En fonction des variantes, le gain d'énergie spécifique est de 0.5% à 7%.
US-A-5006139 décrit un procédé de production d'azote utilisant une colonne basse pression dont le vaporiseur de cuve est chauffé par un débit d'azote moyenne pression comprimé dans un compresseur froid. Selon l'invention, il est proposé aussi d'utiliser plusieurs turbines pour mieux optimiser la ligne d'échange. Le procédé de la présente invention produit de l'oxygène gazeux et de préférence ne produit pas de l'azote provenant de la colonne moyenne pression.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production d'oxygène par séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation comprenant une double colonne comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression, la colonne basse pression contenant un vaporiseur de cuve, un vaporiseur intermédiaire et un vaporiseur supérieur dans lequel : a) de l'air comprimé est épuré dans une unité d'épuration, refroidi dans une ligne d'échange et envoyé à la colonne moyenne pression de la double colonne b) un fluide riche en oxygène est prélevé dans la colonne basse pression, réchauffé et envoyé au client c) de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression est divisé en au moins trois parties d) une première partie de l'azote est détendue dans une première turbine e) une deuxième partie de l'azote est surpressée dans un compresseur froid et envoyée au vaporiseur de cuve, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne f) une troisième partie de l'azote est envoyée au vaporiseur supérieur, sans étape de modification de pression en aval de la colonne dont elle est soutirée et en amont du vaporiseur supérieur, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne g) un débit gazeux est envoyé au vaporiseur intermédiaire, ce débit étant constitué par de l'air comprimé, épuré et refroidi ou de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression et comprimé dans un compresseur froid. Selon d'autres aspects facultatifs :
- le débit gazeux envoyé au vaporiseur intermédiaire est de l'azote provenant de la colonne moyenne pression
- le débit gazeux envoyé au vaporiseur intermédiaire est de l'air comprimé, épuré et refroidi.
- la première partie de l'azote détendu dans la première turbine est utilisée pour la régénération de l'unité d'épuration
- la première turbine entraîne le compresseur froid où est surpressée la deuxième partie du fluide et fournit substantiellement toutes les frigories du procédé
- la colonne basse pression ne comprend pas de condenseur de tête
- tout l'azote gazeux de la tête de la colonne moyenne pression est divisé seulement en les trois parties
- tout l'azote gazeux de la tête de la colonne moyenne pression est divisé seulement en quatre parties, la quatrième partie étant envoyée au vaporiseur intermédiaire
- substantiellement toutes les frigories sont produites par détente d'azote de la colonne moyenne pression dans au moins une turbine
- on vaporise un débit d'oxygène liquide provenant de la colonne basse pression, éventuellement après pressurisation, pour produire le fluide envoyé au client.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de production d'oxygène par séparation d'air par distillation cryogénique comprenant une double colonne comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression, la colonne basse pression contenant un vaporiseur de cuve, un vaporiseur intermédiaire et un vaporiseur supérieur, une unité d'épuration, une ligne d'échange, au moins une première turbine, au moins un compresseur froid, des moyens pour envoyer de l'air comprimé épuré dans l'unité d'épuration et refroidi dans la ligne d'échange à la colonne moyenne pression de la double colonne, des moyens pour prélever un fluide riche en oxygène dans la colonne basse pression, des moyens pour le réchauffer éventuellement constitué au moins en partie par la ligne d'échange et des moyens pour envoyer le fluide riche en oxygène réchauffé envoyé au client, des moyens pour diviser de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression en au moins trois parties, des moyens pour envoyer une première partie de l'azote à une première turbine, des moyens pour envoyer une deuxième partie de l'azote dans un compresseur froid pour être surpressée, des moyens pour envoyer la deuxième partie surpressée au vaporiseur de cuve, des moyens pour envoyer l'azote ainsi condensé à au moins une colonne de la double colonne, des moyens pour envoyer une troisième partie de l'azote au vaporiseur supérieur, sans moyen de modification de pression en aval de la colonne dont elle est soutirée et en amont du vaporiseur supérieur, des moyens pour envoyer l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne, des moyens pour envoyer un débit gazeux au vaporiseur intermédiaire, ce débit étant constitué par de l'air comprimé, épuré et refroidi ou de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression et comprimé dans le deuxième compresseur froid.
Eventuellement l'appareil comprend : - des moyens pour relier le vaporiseur intermédiaire avec la tête de la colonne moyenne pression
- des moyens pour relier la sortie de la première turbine avec l'unité d'épuration
- la première turbine est couplée au compresseur froid où est surpressée la deuxième partie du fluide et constitue la seule turbine de l'appareil
- la colonne basse pression ne comprend pas de condenseur de tête - des moyens pour vaporiser de l'oxygène liquide, éventuellement dans la ligne d'échange, et éventuellement des moyens de pressurisation d'oxygène liquide en amont des moyens pour vaporiser l'oxygène liquide
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures 1 , 2 et 3 qui sont des dessins schématiques d'appareils de séparation d'air selon l'invention.
La Figure 1 montre un appareil de séparation d'air dans lequel un débit d'air pressurisé et épuré 1 est divisé en trois débits 3, 5, 7. Le débit 3 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à la colonne moyenne pression 15 d'une double colonne. Le débit 5 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à un vaporiseur intermédiaire 21 de la colonne basse pression 17 de la double colonne 15, 17. L'autre débit d'air 7 est surpressé dans un surpresseur chaud 9 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à un vaporiseur 13 où il se condense au moins partiellement par échange de chaleur avec de l'oxygène liquide pressurisé. L'air condensé est soit envoyé entièrement à la colonne moyenne pression soit divisé entre la colonne moyenne pression et la colonne basse pression 17.
Du liquide riche 25, du liquide pauvre 61 et éventuellement un liquide 27 proche de l'air liquide sont envoyés de la colonne moyenne pression 15 à la colonne basse pression 17 en tant que débits de reflux après sous-refroidissement dans I'échangeur 29.
Un débit d'oxygène liquide 33 est soutiré de la colonne basse pression, pressurisé par la pompe 35 et vaporisé dans le vaporiseur 13 en amont de la ligne d'échange 11. La compression du fluide 33 peut se faire aussi par une hauteur hydrostatique, sans la pompe 35.
De l'azote basse pression 31 est soutiré en tête de la colonne basse pression 17 et se réchauffe dans les échangeurs 29, 11.
Un débit d'azote gazeux moyenne pression 39 est soutiré en tête de la colonne moyenne pression 15 et divisé en deux. Une partie 53 est envoyée à un vaporiseur supérieur 23 de la colonne basse pression 17 où elle se condense avant d'être renvoyée à la colonne moyenne pression en tant que reflux. Le reste de l'azote 41 est divisé en deux, une portion 43 est envoyée à un compresseur froid 51 pour former un débit 55, ce débit 55 est envoyé au vaporiseur de cuve 19 de la colonne basse pression 17. Dans ce vaporiseur 19 il se condense et ensuite sert de reflux pour au moins une des colonnes.
Le reste 45 de l'azote est envoyé à la ligne d'échange, se réchauffe à un niveau intermédiaire et est envoyé à une turbine 47. L'azote détendu dans la turbine 47 est envoyé au bout froid de la ligne d'échange et se réchauffe pour devenir le débit 49.
Un gain en énergie de 0,5% est possible par rapport au schéma de WO-A- 2007129152. La Figure 2 montre un appareil de séparation d'air dans lequel un débit d'air pressurisé et épuré 1 est divisé en deux débits 3,7. Le débit 3 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à la colonne moyenne pression 15 d'une double colonne. L'autre débit d'air 7 est surpressé dans un surpresseur chaud 9 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à un vaporiseur 13 où il se condense au moins partiellement par échange de chaleur avec de l'oxygène liquide pressurisé. L'air condensé est soit envoyé entièrement à la colonne moyenne pression soit divisé entre la colonne moyenne pression et la colonne basse pression 17.
Du liquide riche 25, du liquide pauvre 61 et éventuellement un liquide 27 proche de l'air liquide sont envoyés de la colonne moyenne pression 15 à la colonne basse pression 17 en tant que débits de reflux après sous-refroidissement dans I'échangeur 29.
Un débit d'oxygène liquide 33 est soutiré de la colonne basse pression, pressurisé par la pompe 35 et vaporisé dans le vaporiseur 13 en amont de la ligne d'échange 11. La compression du fluide 33 peut se faire aussi par une hauteur hydrostatique, sans la pompe 35.
De l'azote basse pression 31 est soutiré en tête de la colonne basse pression 17 et se réchauffe dans les échangeurs 29, 11.
Un débit d'azote gazeux moyenne pression 39 est soutiré en tête de la colonne moyenne pression 15 et divisé en deux. Une partie 53 est envoyée à un vaporiseur supérieur 23 de la colonne basse pression 17 où elle se condense avant d'être renvoyée à la colonne moyenne pression en tant que reflux. Le reste de l'air est de nouveau divisé en deux. Une fraction est envoyé au compresseur froid 151 pour devenir le débit 155 qui chauffe le vaporiseur intermédiaire 21 avant d'être envoyé aux colonnes comme reflux. Le reste de l'azote 41 est divisé en deux, une portion 43 est envoyée à un compresseur froid 51 pour former un débit 55, ce débit 55 est envoyé au vaporiseur de cuve 19 de la colonne basse pression 17. Dans ce vaporiseur 19 il se condense et ensuite sert de reflux pour au moins une des colonnes.
Le reste 45 de l'azote est envoyé à la ligne d'échange, se réchauffe à un niveau intermédiaire et est envoyé à une turbine 47. L'azote détendu dans la turbine 47 est envoyé au bout froid de la ligne d'échange et se réchauffe pour devenir le débit 49. La présence des deux compresseurs froids 51 , 151 sur l'azote moyenne pression permet de mieux ajuster la répartition de puissance sur les compresseurs, en adéquation avec le besoin de rebouillage de la colonne basse pression.
Un gain en énergie de 1 ,7% est possible par rapport au schéma de WO-A- 2007129152.
La Figure 3 montre un appareil de séparation d'air dans lequel un débit d'air 1 pressurisé par un compresseur M et épuré dans une unité d'épuration 2 est divisé en deux débits 3,7. Le débit 3 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à la colonne moyenne pression 15 d'une double colonne. L'autre 7 est surpressé dans un surpresseur chaud 9 se refroidit en parcourant d'un bout à l'autre la ligne d'échange 11 et est envoyé à un vaporiseur 13 où il se condense au moins partiellement par échange de chaleur avec de l'oxygène liquide pressurisé. L'air condensé est soit envoyé entièrement à la colonne moyenne pression soit divisé entre la colonne moyenne pression et la colonne basse pression 17.
Du liquide riche 25, du liquide pauvre 61 et éventuellement un liquide 27 proche de l'air liquide sont envoyés de la colonne moyenne pression 15 à la colonne basse pression 17 en tant que débits de reflux après sous-refroidissement dans I'échangeur 29. Un débit d'oxygène liquide 33 est soutiré de la colonne basse pression, pressurisé par la pompe 35 et vaporisé dans le vaporiseur 13 en amont de la ligne d'échange 11. La compression du fluide 33 peut se faire aussi par une hauteur hydrostatique, sans la pompe 35. De l'azote basse pression 31 est soutiré en tête de la colonne basse pression 17 et se réchauffe dans les échangeurs 29, 11.
Un débit d'azote gazeux moyenne pression 39 est soutiré en tête de la colonne moyenne pression 15 et divisé en deux. Une partie 53 est envoyée à un vaporiseur supérieur 23 de la colonne basse pression 17 où elle se condense avant d'être renvoyée à la colonne moyenne pression en tant que reflux. Le reste de l'air est de nouveau divisé en deux. Une fraction est envoyée au compresseur froid 151 pour devenir le débit 155, le débit 155 est refroidi dans la ligne d'échange 11 avant de servir à chauffer le vaporiseur intermédiaire 21 avant d'être envoyé aux colonnes comme reflux. Le reste de l'azote 41 est divisé en deux, une portion 43 est envoyée à un compresseur froid 51 pour former un débit 55, ce débit 55 est envoyé au vaporiseur de cuve 19 de la colonne basse pression 17, après s'être refroidi dans la ligne d'échange 11. Dans ce vaporiseur 19 il se condense et ensuite sert de reflux pour au moins une des colonnes. Le reste 45 de l'azote est envoyé à la ligne d'échange, se réchauffe à un niveau intermédiaire et est divisé en deux. Une partie 49 de l'azote 45 est envoyée à une turbine 47. L'azote détendu dans la turbine 47 est envoyé au bout froid de la ligne d'échange et se réchauffe avant de servir à régénérer périodiquement l'unité d'épuration 2. Le reste de l'azote 46 poursuit son réchauffement dans la ligne d'échange 11 et est divisé en deux, une partie 149 étant envoyée à une turbine 147 à température d'entrée plus élevée que la turbine 47. Cette partie de l'azote est détendue, réchauffée et envoyée à l'atmosphère. Le reste 249 de l'azote est envoyé à une turbine 247 à température d'entrée plus élevée que les turbines 47, 147. Cette partie 249 de l'azote est détendue, réchauffée et envoyée à l'atmosphère.
Un gain en énergie de 7% est possible par rapport au schéma de WO-A- 2007129152.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de production d'oxygène par séparation d'air par distillation cryogénique dans une installation comprenant une double colonne comprenant une colonne moyenne pression (15) et une colonne basse pression (17), la colonne basse pression contenant un vaporiseur de cuve (19), un vaporiseur intermédiaire (21 ) et un vaporiseur supérieur (23) dans lequel : a) de l'air comprimé est épuré dans une unité d'épuration (2), refroidi dans une ligne d'échange (11 ) et envoyé à la colonne moyenne pression de la double colonne b) un fluide riche en oxygène est prélevé dans la colonne basse pression, réchauffé et envoyé au client c) de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression est divisé en au moins trois parties d) une première partie de l'azote est détendue dans une première turbine
(47) e) une deuxième partie de l'azote est surpressée dans un compresseur froid
(51 ) et envoyée au vaporiseur de cuve, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne f) une troisième partie de l'azote est envoyée au vaporiseur supérieur, sans étape de modification de pression en aval de la colonne dont elle est soutirée et en amont du vaporiseur supérieur, l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne g) un débit gazeux est envoyé au vaporiseur intermédiaire, ce débit étant constitué par de l'air comprimé, épuré et refroidi ou de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression et comprimé dans un compresseur froid.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le débit gazeux envoyé au vaporiseur intermédiaire (21 ) est de l'azote provenant de la colonne moyenne pression (15).
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le débit gazeux envoyé au vaporiseur intermédiaire (21 ) est de l'air comprimé, épuré et refroidi.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première partie d'azote détendu dans la première turbine (47) est utilisée pour la régénération de l'unité d'épuration (2).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première turbine entraîne le compresseur froid (51 ) où est surpressée la deuxième partie du fluide et fournit substantiellement toutes les frigories du procédé.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la colonne basse pression ne comprend pas de condenseur de tête.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel tout l'azote gazeux de la tête de la colonne moyenne pression est divisé seulement en les trois parties.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel tout l'azote gazeux de la tête de la colonne moyenne pression est divisé seulement en quatre parties, la quatrième partie étant envoyée au vaporiseur intermédiaire (21 ).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel substantiellement toutes les frigories sont produites par détente d'azote de la colonne moyenne pression dans au moins une turbine.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on vaporise un débit d'oxygène liquide provenant de la colonne basse pression, éventuellement après pressurisation, pour produire le fluide envoyé au client.
11. Appareil de production d'oxygène par séparation d'air par distillation cryogénique comprenant une double colonne comprenant une colonne moyenne pression (15) et une colonne basse pression (17), la colonne basse pression contenant un vaporiseur de cuve (19), un vaporiseur intermédiaire (21 ) et un vaporiseur supérieur (23), une unité d'épuration (2), une ligne d'échange (11 ), au moins une première turbine (47), au moins un compresseur froid (51 , 157), des moyens pour envoyer de l'air comprimé épuré dans l'unité d'épuration et refroidi dans la ligne d'échange à la colonne moyenne pression de la double colonne, des moyens pour prélever un fluide riche en oxygène dans la colonne basse pression, des moyens pour le réchauffer éventuellement constitué au moins en partie par la ligne d'échange et des moyens pour envoyer le fluide riche en oxygène réchauffé envoyé au client, des moyens pour diviser de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression en au moins trois parties, des moyens pour envoyer une première partie de l'azote à une première turbine, des moyens pour envoyer une deuxième partie de l'azote dans un compresseur froid pour être surpressée, des moyens pour envoyer la deuxième partie surpressée au vaporiseur de cuve, des moyens pour envoyer l'azote ainsi condensé à au moins une colonne de la double colonne, des moyens pour envoyer une troisième partie de l'azote au vaporiseur supérieur, sans moyen de modification de pression en aval de la colonne dont elle est soutirée et en amont du vaporiseur supérieur, des moyens pour envoyer l'azote ainsi condensé étant envoyé à au moins une colonne de la double colonne, des moyens pour envoyer un débit gazeux au vaporiseur intermédiaire, ce débit étant constitué par de l'air comprimé, épuré et refroidi ou de l'azote soutiré de la colonne moyenne pression et comprimé dans le deuxième compresseur froid.
12. Appareil selon la revendication 11 comprenant des moyens pour relier le vaporiseur intermédiaire (21 ) avec la tête de la colonne moyenne pression (15).
13. Appareil selon l'une des revendications 11 ou 12 comprenant des moyens pour relier la sortie de la première turbine (47) avec l'unité d'épuration (2).
14. Appareil selon l'une des revendications 11 , 12 ou 13 dans lequel la première turbine (47) est couplée au compresseur froid (51 ) où est surpressée la deuxième partie du fluide et constitue la seule turbine de l'appareil.
15. Appareil selon l'une des revendications 11 à 14 dans lequel la colonne basse pression ne comprend pas de condenseur de tête.
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