BE477797A - - Google Patents

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Description


  Il Perfectionnements à la séparation de gaz à basse température " . 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
de gaz à basse température et concerne plus. 'spécialement l'introduction et l'enlèvement de chaleur dans les installations de séparation de gaz à basse température.

  
Les installations pour la séparation" de gaz à basse température comprennent des tours de fractionnement et des échangeurs de chaleur. Les tours de fractionnement servent à engendrer l'échange de matière entre des gaz et des phases liquides, tandis que les échangeurs de chaleur ont pour but d'introduire et d'enlever de la chaleur. L'ex-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
tout dispositif, dans lequel deux ou plusieurs substances sont amenées en contact thermique l'une avec l'autre par

  
 <EMI ID=3.1>  

  
exemple, par des parois métalliques et ce dans des conditions telles qu'il y ait une circulation de chaleur d'une ou de plusieurs substances à une ou plusieurs autres substances, à travers les parois, sans qu'il y ait, toutefois, échange de matière entre les substances. Ces dispositifs peuvent être des condenseurs, des évaporateurs , des récupérateurs , despré-refroidisseurs et tous autres appareils répondant à la définition donnée ciavant et pouvant être connus sous divers noms dans la littérature technique y relative.

  
Pour des raisons d'économie en chaleur et énergie, il est d'usage de combiner si possible, l'introduction de chaleur dans une substance ou un mélange.de substances
(si ceci est requis) avec l'enlèvement de chaleur d'une autre substance ou d'un autre mélange de substances,dont il est nécessaire d'extraire de la chaleur. Ainsi, il est d'usage de combiner, dans les installations de séparation de gaz, la condensation d'une substance avec l'évaporation d'une autre substance dans un seul dispositif , généralement dénommé "condenseur-évaporateur", dans tous les cas où il est nécessaire, au cours du procédé,de provoquer l'évaporation d'une substance et de condenser l'autre substance et où il est possible de mener les deux opérations à des températures similaires.

  
Dans de nombreux cas, cette combinaison de dispositifs ne présente que peu ou pas de difficulté technique, en particulier lorsque les deux opérations doivent dans chaque cas être,menées dans des parties adjacentes de l'installation de séparation. Toutefois, il arrive fréquemment, spécialement dans les'installations pour la séparation de mélanges de gaz complexes et contenant nécessairement un grand nombre de dispositifs convenant

  
à des buts particuliers, que la combinaison de ces dis-positifs, de façon que l'enlèvement requis de chaleur d'une substance même mène directement à l'introduction

  
de chaleur dans une autre substance, soit difficile à réaliser éconimiquement. Ainsi, une telle difficulté se produit dans les cas suivants :

  
1) Lorsque des opérations d'extraction de chaleur d'une substance et d'introduction de cette chaleur dans une autre substance doivent de faire dans des dispositifs de l'installation non nécessairement adjacents l'un à l'autre;

  
2) Lorsque la quantité de chaleur à extraire de la première substance diffère notablement de la quantité à introduire dans l'autre substance;

  
3) Lorsque ces deux quantités de chaleur peuvent varier dans le temps ou en fonction des conditions de fonctionnement de l'installation et lorsque ces variations peuvent être différentes pour les deux opérations en question.

  
La présente invention a pour objet un procédé et

  
une installation permettant de surmonter la difficulté énoncée ci-dessus, tout en produisant les gaz séparés voulus.

  
L'invention consiste en un procédé et en une installation pour la séparation de gaz à basse température,

  
 <EMI ID=4.1> 

  
chaleur, lorsque ces opérations sont requises pour la réalisation de la séparation des gaz, se font respectivement par l'évaporation et la condensation d'un ou de plusieurs véhicules de chaleur mis en circulation à l'ai-

  
 <EMI ID=5.1> 

  
cules précités que lorsqu'ils sont à l'état d'aggrégation liquide.

  
 <EMI ID=6.1>  une installation suivant le paragraphe précédent, présentant , en outre, l'une ou l'autre des particularités suivantes :
a) chaque véhicule est constamment maintenu à une température et à une pression sensiblement constantes et sert donc comme réservoir constant de chaleur et de froid à cette température ; b) chaque circuit du véhicule ne constitue pas en lui-même une machine de réfrigération, en ce sens qu'aucun froid n'est produit par le circuit lui-m&#65533;me, mais le circuit du véhicule est limité à un moyen pour transporter de la chaleur à des parties d'une installation de séparation de gaz ou à partir de telles parties, où ce transport peut être requis, et pour-' introduire et extraire cette chaleur en des endroits appropriés ;

   c) le ou les circuits du véhicule sont associés thermiquement à des machines de réfrigération, de façon que tout excès de la quantité de chaleur à extraire par rapport à la quantité de chaleur à introduire à l'aide dudit circuit du véhicule est fourni par le froid produit par la machine de réfrigération et communiqué par cette machine au véhicule.

  
L'invention consiste également en un procédé et en une installation pour la séparation de gaz à basse température, comprenant l'introduction de chaleur et l'enlèvement de chaleur des dispositifs d'une installation de séparation

  
de gaz à basse température, dans laquelle un véhicule liquide est amené par pompage dans les parties de l'installation où il y a lieu d'extraire de la chaleur et est ensuite vaporisé dans ces parties de l'installation de séparation de gaz, et dans laquelle les vapeurs ainsi formées sont condensées dans d'autres parties de l'installation où il y a lieu d'introduire de la chaleur, le véhicule étant constamment maintenu sensiblement à la même pression.

  
L'invention consiste également en un procédé et en une installation suivant le paragraphe précédent, dans lesquels

  
 <EMI ID=7.1> 

  
extraire et la quantité de chaleur à introduire est réalisé en condensant une partie du véhicule gazeux dans un condenseur refroidi par une machine de réfrigération.

  
 <EMI ID=8.1> 

  
tion de gaz à basses températures, en substance, tels

  
que décrits dans le présent mémoire.

  
L'invention consiste enfin en une installation pour la séparation de gaz à basses températures, en substance&#65533;, telle que décrite dans le présent mémoire.

  
Le dessin schématique ci-annexé illustre un procédé et un appareillage pour la mise en oeuvre de l'invention.

  
Dans une mise en oeuvre de l'invention sous la forme illustrée ci-après à titre d'exemple, le procédé de séparation d'un mélange gazeux consiste d'abord à refroidir et à condenser partiellement le mélange dans un système d'échangeurs de chaleur et à fractionner subséquemment le mélange partiellement condensé dans une série de tours de fractionnement. Un tel procédé est,par exemple, applicable avantageusement à la séparation d'un mélange d'hydrogène et d'hydrocarbures légers. L'appareillage suivant cet exemple peut comprendre un échangeur de chaleur, pour refroidir et condenser partiellement le mélange gazeux, et dans deux tours de fractionnement équipées chacune d'un récupérateur et d'un condenseur à reflux . Toutefois, un grand nombre d'échangeurs de chaleur peuvent, au besoin, être utilisés, de même que plus de deux tours de..fractionnement.

   L'installation peut comporter un ou plusieurs circuits du véhicule, et

  
le véhicule peut avantageusement être constitué de propylène. Dans l'appareillage illustré, on utilise un échangeur de chaleur a, dans lequel le mélange initialement gazeux est refroidi et partiellement condensé par contact thermique avec du propylène liquide se vaporisant et provenant du circuit du véhicule . L'appareillage comporte également

  
 <EMI ID=9.1> 

  
partiellement condensé est séparé en un gaz contenant essentiellement de l'hydrogène et du méthane'et en un liquide contenant des hydrocarbures plus lourds que le méthane.

  
Le mélange est amené par la canalisation [pound] en un endroit intermédiaire de la tour b. Le gaz quitte la tour, au

  
 <EMI ID=10.1> 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
On a également prévu une seconde tour de fractionnement [pound] , dans laquelle le produit le plus lourd provenant de la tour b est encore séparé en deux parties, notamment une fraction plus légère et une fraction plus lourde. Le

  
 <EMI ID=12.1> 

  
endroit intermédiaire entre le sommet et la base de la tour f ' La fraction légère quitte le sommet de la tour f par la canalisation g et la fraction lourde quitte la base de la tour f par la canalisation h.

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
un condenseur à reflux k, qui est réfroidi par le propylène liquide, en cours de vaporisation, provenant au circuit

  
du véhicule . La seconde tour [pound] contient aussi un récupérateur 1, qui peut être chauffé à laide de vapeur ou d'eau chaude, étant donné que la température du second récupérateur 1 est supérieure à celle du milieu environnant. 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
cuit du véhicule . Dans ce condenseur se condense du propylène gazeux du circuit du véhicule par contact thermique avec de l'ammoniaque liquide en cours de vaporisation. Ce condenseur m fait partie d'une machine de réfrigération ou de production du froid séparée à ammoniaque . L'appareillage comprend une pompe n pour la mise en circulation du propylène liquide dans le circuit du véhicule , un récipient de stockage 2 étant prévu pour le propylène lmquide . Le propylène liquide du circuit est entraîné par la pompe n dans une conduite [pound] . Il se sépare alors en deux parties, une partie du propylène liquide passant par une conduite &#65533; dans le condenseur à reflux k de la seconde tour f tandis que le reste du propylène liquide est amené par une conduite r dans l'échangeur de chaleur a.

  
Le propylène gazeux vaporisé provenant du condenseur à reflux k, de la seconde tour f passe par une conduite s et celui provenant de l'échangeur de chaleur

  
 <EMI ID=17.1> 

  
gnant l'une l'autre pour former une conduite u.

  
La majeure partie du propylène gazeux passe de la conduite u, par le récupérateur j de la première tour

  
de fractionnement. Dans ce récupérateur, le propylène

  
se condense et retourne par une conduite v à la pompe n.

  
Comme la chaleur requise dans le récupérateur j

  
de la première tour de fractionnement b peut être quelque peu inférieure à la somme du froid requis dans l'échangeur de chaleur a et dans le condenseur à reflux

  
k de la seconde tour f , une partie du propylène gazeux est amenée de la conduite u , par une ligne d'embranchement w, au condenseur m, où elle se liquéfie . Cette partie du propylène liquide retourne alors, par une conduite &#65533; à la pompe n.

GENERALITES

  
L'invention peut être utilisée dans tout procédé, dans lequel on désire séparer à basse température un mélange initialement gazeux en ses parties composantes.

  
En particulier, l'invention peut être utilisée,lorsque le gaz à séparer est un mélange d'hydrogène et d'hydro carbures. Dans ce cas, il est utile d'employer comme véhicules, des substances qui constituent elles-mêmes des hydrocarbures, tels que le propane, le propylène, l'éthane ou l'éthylène.

  
Le ou les véhicules utilisés dans le ou les circuits de véhicule peuvent être constitués par tous

  
agents réfrigérants connus ou par toutes substances, dont le point d'ébullition correspond, sous des pressions avantageuses, aux températures, auxquelles de la chaleur doit être extraite ou introduite.

  
L'invention est avantageuse en ce sens que les quantités de chaleur, qui peuvent être introduites&#65533;ou enlevées par le véhicule en des'points particuliers de l'installation de séparation de gaz peuvent être très grandes en comparaison de la fonction de refroidissement à réaliser, par la machine productrice de froid,sur le véhicule dans le circuit de ce véhicule.

  
L'invention est, en outre, avantageuse en ce sens que les variations dans les fonctions à réaliser en divers endroits de l'installation de séparation de gaz peuvent aisément être contrebalancées par le circuit du véhicule dans son ensemble,, par soustraction du véhicule emmagasi-

  
 <EMI ID=18.1>  fication du rendement ou débit de la machine productrice de froid.

  
Enfin, l'invention est encore avantageuse en ce sens

  
 <EMI ID=19.1> 

  
pouvant être requise en un point particulier de l'installation d'être exactement équilibrée par un enlèvement de chaleur en un autre point de ladite installation.

REVENDICATIONS.

  
1. Procédé et installation pour la séparation de

  
 <EMI ID=20.1> 

  
troduction de chaleur, lorsque ces opérations sont requises pour'la réalisation de la séparation des gaz,se

  
font respectivement par l'évaporation et la condensation d'un ou de plusieurs véhicules de chaleur mis en circulation à l'aide de pompes, ces pompes ne servant à véhiculer les véhicules précités que lorsqu'ils sont à l'état d'aggrégation liquide.

Claims (1)

  1. 2. Procédé et installation suivant la revendication 1, dans lesquels chaque véhicule est constamment maintenu
    à une température et à une pression sensiblement constantes et sert donc comme réservoir constant de 'chaleur
    et de froid à cette température.
    3. Procédé et installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2,dans lesquels le circuit du véhicule ae constitue pas en lui-même une machine de réfrigération en ce sens qu'aucun froid n'est produit par le circuit lui-même, mais le circuit du véhicule est
    limité à un moyen pour transporter de la chaleur à des parties d'une installation de séparation de gaz ou à partir de telles parties,où ce transport peut être reqmis,
    et pour introduire et extraire cette chaleur en des endroits appropriés.
    4. Procédé et installation suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lesquels le ou
    les circuits du véhicule sont associés thermiquement à de&#65533;machines de réfrigération, de façon que tout excès de la quantité de chaleur à extraire par rapport à la quantité de chaleur à introduire à l'aide dudit circuit du véhicule est fourni par le froid produit par la machine de réfrigération et communiqué par cette machine&#65533;u véhicule .
    5. Procédé et installation pour la séparation de gaz à basse température,comprenant l'introduction de chaleur et l'enlèvement de chaleur des dispositifs d'une installation de séparation de gaz à basse température,dans laquelle un véhicule liquide est amené par pompage dans les parties de l'installation où il y a lieu d'extraire de la chaleur et est ensuite vaporisé dans ces parties de l'ins&#65533; <EMI ID=21.1>
    ainsi formées sont condensées dans d'autres parties de l'installation où il y a lieu d'introduire de la chaleur, le véhicule étant constamment maintenu sensiblement à la même pression.
    6. recédé et installation suivant la revendication
    lesquels
    5, dans l'équilibre entre la quantité de chaleur
    à extraire et la quantité de chaleur à introduire est réalisé en condensant une partie du véhicule gazeux dans un condenseur refroidi par une machine de réfrigération.
    7. Procédés de séparation de gaz à basses températures,en substance, tels que décrits dans le présent mémoire.
    8. Installation pour la séparation de gaz à basse s
    <EMI ID=22.1>
    sent mémoire
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