FR2853406A1 - Procedure for separating air by cryogenic distillation uses two-column separator and pressure reducing valve opening at set pressure - Google Patents

Procedure for separating air by cryogenic distillation uses two-column separator and pressure reducing valve opening at set pressure Download PDF

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Abstract

A procedure for separating air uses a two-column separator in which a fluid is transferred via a rising duct with a first pressure reducing valve from a first column operating at one pressure to a second one operating at a lower pressure. The procedure uses a two-column separator (1) in which a fluid is transferred via a rising duct (6, 9, 12, 34) with a first pressure reducing valve (7, 10, 13, 35) from a first column operating at one pressure to a second one (3) operating at a lower pressure. A lightening gas is expanded to an injection pressure and injected into the rising duct after the first pressure reducing valve, a flow of purified and cooled compressed air is sent to the first of the columns (2), and a fluid rich in nitrogen (16) and another rich in oxygen (15) are drawn from the second column (3). A second pressure reducing valve (22, 23, 25, 27) is opened only when pv is below 3000 Pa (p being the density of the rising fluid and v the speed at which is rises in the duct at the outlet from the first valve).

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil deThe present invention relates to a method and an apparatus for

séparation d'air par distillation cryogénique.  air separation by cryogenic distillation.

Les pressions mentionnées dans ce document sont des pressions absolues.  The pressures mentioned in this document are absolute pressures.

Le terme " dépasser " comprend les dépassements vers le haut et/ou les dépassements vers le bas.  The term "exceed" includes upward and / or downward overtaking.

L'installation d'une injection de gaz d'allègement dans une remontée de fluide est requise dans de nombreux cas pour faciliter l'écoulement de liquide (typiquement de la colonne moyenne pression vers la colonne basse pression ou le condenseur de la colonne argon, tel que décrit dans EP-A0567360, de la colonne 10 moyenne pression vers le condenseur de tête d'une colonne de déazotation d'argon ou du sous refroidisseur d'air liquide provenant de la ligne d'échange vers la colonne basse pression). Le gaz d'allégement se révèle surtout utile en cas de changement de marche de l'appareil ou en cas de marche extrême.  The installation of a lightening gas injection in a fluid rise is required in many cases to facilitate the flow of liquid (typically from the medium pressure column to the low pressure column or the condenser of the argon column, as described in EP-A0567360, from the medium pressure column 10 to the head condenser of an argon denitrogenation column or from the liquid air sub-cooler from the exchange line to the low pressure column). The lightening gas is especially useful in the event of a change of operation of the device or in the event of extreme walking.

En pratique le gaz d'allégement est constitué par un soutirage de gaz (par 15 exemple de gaz froid), qui est détendu dans une vanne avant d'être injecté en bas de la remontée de liquide après la détente de celui- ci.  In practice, the lightening gas is constituted by a withdrawal of gas (for example cold gas), which is expanded in a valve before being injected at the bottom of the liquid rise after the expansion of the latter.

Cette vanne de détente du gaz d'allégement est une vanne manuelle ou une vanne automatique positionnée manuellement avec un HIC (indicateur et commande de hauteur).  This relief gas relief valve is a manual valve or an automatic valve positioned manually with a HIC (indicator and height control).

Ceci fait qu'en pratique les vannes de détente de gaz d'allégement sont ouvertes en permanence quelle que soit la marche de l'appareil, en particulier en marche stable et nominale o leur utilisation n'est pas justifiée hydrauliquement.  This means that, in practice, the lightening gas expansion valves are permanently open whatever the operation of the device, in particular in stable and nominal operation where their use is not hydraulically justified.

Cet usage gâche ainsi de l'énergie et/ou de l'azote gazeux moyenne pression (couramment utilisé comme gaz d'allégement en particulier pour la 25 remontée de liquide pauvre) et/ou de l'air (couramment utilisé comme gaz d'allégement en particulier pour la remontée de liquide riche) et/ou du liquide.  This use thus spoils energy and / or medium pressure nitrogen gas (commonly used as lightening gas, in particular for raising lean liquid) and / or air (commonly used as gas for lightening in particular for the rise of rich liquid) and / or liquid.

Un but de la présente invention est d'améliorer les performances énergétiques et/ou la production de liquide et/ou la production d'azote moyenne pression d'un appareil de séparation d'air utilisant un tel gaz d'allégement.  An object of the present invention is to improve the energy performance and / or the production of liquid and / or the production of medium pressure nitrogen of an air separation device using such a lightening gas.

Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans un appareil de séparation d'air ayant un système de colonnes dans lequel au moins un fluide est transféré au moyen d'une conduite montante munie d'une première vanne de détente d'un premier équipement opérant 2 2853406 à une première pression à un deuxième équipement opérant à une deuxième pression, inférieure à la première pression, dans lequel i) un gaz d'allègement est détendu jusqu'à une pression d'injection, supérieure à la somme de la deuxième pression et de la pression créée par une 5 colonne de fluide entre le point d'injection du gaz d'allègement et le point d'introduction du fluide dans le deuxième équipement, dans une deuxième vanne de détente ii) le gaz d'allègement est injecté dans la conduite montante, en aval de la première vanne de détente, à la pression d'injection iii) un débit d'air comprimé, épuré et refroidi est envoyé à une colonne du système de colonnes et un fluide enrichi en azote et un fluide enrichi en oxygène sont soutirés d'une colonne du système de colonnes caractérisé en ce que l'ouverture de la deuxième vanne est déclenchée uniquement si pv2 est inférieur à 3000 Pa, p étant la densité du liquide à remonter et 15 v étant la vitesse du liquide dans la conduite montante à la sortie de la première vanne et/ou au moment du démarrage quand la conduite montante est remplie de liquide franc si ((PLIQUIDE FRANC.g.H)-(P1 -P2)) <500 mbar 20 o H est la hauteur de la remontée de fluide entre le point d'introduction du liquide franc dans le deuxième équipement et le point de sortie du liquide franc du premier équipement.  According to an object of the invention, there is provided a method of air separation by cryogenic distillation in an air separation apparatus having a column system in which at least one fluid is transferred by means of a riser provided from a first expansion valve of a first equipment operating 2 2853406 at a first pressure to a second equipment operating at a second pressure, lower than the first pressure, in which i) a lightening gas is expanded to a injection pressure, greater than the sum of the second pressure and the pressure created by a column of fluid between the point of injection of the lightening gas and the point of introduction of the fluid into the second equipment, in a second expansion valve ii) the lightening gas is injected into the riser, downstream of the first expansion valve, at the injection pressure iii) a flow of compressed, purified and cooled air is sent to a column of the column system and a fluid enriched in nitrogen and a fluid enriched in oxygen are withdrawn from a column of the column system characterized in that the opening of the second valve is triggered only if pv2 is less than 3000 Pa, p being the density of the liquid to be pumped up and 15 v being the speed of the liquid in the riser pipe at the outlet of the first valve and / or at the time of start-up when the riser pipe is filled with free liquid if ( .gH) - (P1 -P2)) <500 mbar 20 o H is the height of the fluid rise between the point of introduction of the free liquid in the second equipment and the point of exit of the free liquid of the first equipment.

Pendant le fonctionnement stable de l'appareil la colonne de fluide est une 25 colonne de fluide diphasique alors que pendant le démarrage la colonne de fluide est une colonne de liquide franc.  During the stable operation of the apparatus the column of fluid is a column of two-phase fluid while during start-up the column of fluid is a column of free liquid.

Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention: - on déclenche l'ouverture de la deuxième vanne si le débit de fluide à remonter dans la conduite montante dépasse un seuil donné et/ou si le débit d'air 30 envoyé à la colonne du système dépasse un seuil donné et/ou si l'écart de pression entre les premier et deuxième équipements dépasse un seuil donné et/ou si l'ouverture de la première vanne de détente dépasse un seuil donné et/ou si la pression d'un capteur de pression au point d'injection du gaz d'allègement dépasse un seuil donné; 3 2853406 - le système de colonnes comprend une double colonne avec une colonne moyenne pression et une colonne basse pression reliées thermiquement entre elles, optionnellement une colonne d'argon alimentée à partir de la colonne basse pression et éventuellement une colonne de déazotation d'argon; - le premier équipement est la colonne moyenne pression ou une conduite d'air liquide reliée à la colonne moyenne pression; - le deuxième équipement est la colonne basse pression ou un condenseur de tête de la colonne d'argon ou de la colonne de déazotation.  According to other optional aspects of the invention: - the opening of the second valve is triggered if the flow of fluid to be raised in the riser exceeds a given threshold and / or if the air flow 30 sent to the column of the system exceeds a given threshold and / or if the pressure difference between the first and second equipment exceeds a given threshold and / or if the opening of the first expansion valve exceeds a given threshold and / or if the pressure of a pressure sensor at the point of injection of the lightening gas exceeds a given threshold; 3 2853406 - the column system comprises a double column with a medium pressure column and a low pressure column thermally connected to each other, optionally an argon column supplied from the low pressure column and optionally an argon denitrogenation column; - the first equipment is the medium pressure column or a liquid air line connected to the medium pressure column; - the second equipment is the low pressure column or a condenser at the top of the argon column or the denitrogenation column.

Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de séparation 10 d'air par distillation cryogénique dans un appareil de séparation d'air comprenant un système de colonnes, un premier équipement opérant à une première pression, un deuxième équipement opérant à une deuxième pression, inférieure à la première pression, une conduite montante munie d'une première vanne de détente permettant le transfert d'un fluide du premier équipement au deuxième équipement, une 15 deuxième vanne de détente pour détendre un gaz d'allègement jusqu'à une pression d'injection, supérieure à la somme de la deuxième pression et de la pression créée par une colonne de fluide entre le point d'injection du gaz d'allègement et le point d'introduction du liquide dans le deuxième équipement, des moyens pour injecter le gaz d'allègement dans la conduite montante, en aval de la première vanne de 20 détente, à la pression d'injection, des moyens pour envoyer un débit d'air comprimé, épuré et refroidi à une colonne du système de colonnes et des moyens pour soutirer un fluide enrichi en azote et un fluide enrichi en oxygène d'une colonne du système de colonnes caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens pour déclencher l'ouverture 25 de la deuxième vanne en fonction de la densité du fluide à remonter et la vitesse du fluide dans la conduite montante à la sortie de la première vanne et/ou en fonction de la densité du liquide franc dans la conduite montante, la hauteur de la remontée de fluide entre le point d'introduction du liquide franc dans le deuxième équipement et le point de sortie du liquide franc du premier équipement et la différence entre les 30 pressions en fonctionnement des premier et deuxième équipements.  According to another object of the invention, an air separation installation 10 is provided by cryogenic distillation in an air separation apparatus comprising a column system, a first equipment operating at a first pressure, a second equipment operating at a second pressure, lower than the first pressure, a rising pipe provided with a first expansion valve allowing the transfer of a fluid from the first equipment to the second equipment, a second expansion valve for relaxing a lightening gas up to '' at an injection pressure, greater than the sum of the second pressure and the pressure created by a column of fluid between the point of injection of the lightening gas and the point of introduction of the liquid into the second equipment, means for injecting the lightening gas into the riser, downstream of the first expansion valve, at the injection pressure, means for sending a compressed, purified and cooled air flow to a column of the column system and means for withdrawing a fluid enriched in nitrogen and a fluid enriched in oxygen from a column of the column system characterized in that it comprises means for trigger the opening 25 of the second valve as a function of the density of the fluid to be raised and the speed of the fluid in the riser at the outlet of the first valve and / or as a function of the density of the free liquid in the riser, the height of the fluid rise between the point of introduction of the free liquid in the second equipment and the point of exit of the free liquid from the first equipment and the difference between the operating pressures of the first and second equipment.

Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention, l'installation comprend i) des moyens pour détecter si le débit de fluide à remonter dans la conduite montante dépasse un seuil donné, et/ou ii) des moyens pour détecter si le débit d'air envoyé à la colonne du système dépasse un seuil donné, et/ou iii) des moyens pour détecter si l'écart de pression entre les premier et deuxième équipements dépasse un seuil donné, et/ou iv) des moyens pour détecter si l'ouverture de la première vanne de détente dépasse un seuil donné et/ou v) des moyens pour détecter si la pression d'un capteur de pression au point d'injection du gaz d'allègement dépasse un seuil donné, et vi) des moyens pour déclencher l'ouverture de la deuxième vanne si un ou 10 plusieurs des seuils est dépassé.  According to other optional aspects of the invention, the installation comprises i) means for detecting whether the flow rate of fluid to be raised in the riser exceeds a given threshold, and / or ii) means for detecting whether the flow rate d air sent to the system column exceeds a given threshold, and / or iii) means for detecting whether the pressure difference between the first and second equipment exceeds a given threshold, and / or iv) means for detecting whether l opening of the first expansion valve exceeds a given threshold and / or v) means for detecting whether the pressure of a pressure sensor at the point of injection of the lightening gas exceeds a given threshold, and vi) means to trigger the opening of the second valve if one or more of the thresholds is exceeded.

- le système de colonnes comprend une double colonne avec une colonne moyenne pression et une colonne basse pression reliées thermiquement entre elles, optionnellement une colonne d'argon alimentée à partir de la colonne basse pression et éventuellement une colonne de déazotation d'argon; - le premier équipement est la colonne moyenne pression ou une conduite d'air liquide reliée à la colonne moyenne pression; - le deuxième équipement est la colonne basse pression ou un condenseur de tête de la colonne d'argon ou de la colonne de déazotation; - le point d'injection du gaz d'allègement est entre 10 mètres au-dessus du 20 niveau du liquide alimentant la remontée de liquide et 50% de la hauteur de la conduite de remontée de liquide; - le point de détente du gaz d'allègement est au moins 3 mètres au-dessus du niveau de liquide alimentant la remontée.  the column system comprises a double column with a medium pressure column and a low pressure column thermally connected to each other, optionally an argon column supplied from the low pressure column and optionally an argon denitrogenation column; - the first equipment is the medium pressure column or a liquid air line connected to the medium pressure column; - the second equipment is the low pressure column or a condenser at the top of the argon column or the denitrogenation column; the point of injection of the lightening gas is between 10 meters above the level of the liquid supplying the liquid rise and 50% of the height of the liquid rise pipe; - the relaxation point of the lightening gas is at least 3 meters above the level of liquid supplying the ascent.

Le gain en rendement oxygène peut être typiquement de l'ordre de 5% pour 25 un investissement mineur.  The gain in oxygen yield can typically be of the order of 5% for a minor investment.

Typiquement la différence de pression entre la pression d'injection du gaz d'allègement et la pression de fonctionnement du deuxième équipement est entre 1 et 2 Bars.  Typically the pressure difference between the injection pressure of the lightening gas and the operating pressure of the second equipment is between 1 and 2 Bars.

Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits 30 en regard du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement une installation de distillation d'air conforme à l'invention.  Examples of implementation of the invention will now be described with reference to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 schematically shows an air distillation installation according to the invention.

L'installation de distillation d'air représentée à la figure 1 comprend essentiellement une double colonne de distillation 1. Celle-ci comprend une colonne 2853406 moyenne pression 2 surmontée d'une colonne basse pression 3. Un vaporiseurcondenseur 4 met en relation d'échange thermique la vapeur de tête de la colonne 2, constituée d'azote pratiquement pur, et le liquide de cuve de la colonne 3, constitué d'oxygène à une pureté déterminée.  The air distillation installation shown in FIG. 1 essentially comprises a double distillation column 1. This comprises a medium pressure column 2 853 406 surmounted by a low pressure column 3. A condenser vaporizer 4 puts in exchange relationship thermal the head vapor of column 2, consisting of practically pure nitrogen, and the bottom liquid of column 3, consisting of oxygen at a determined purity.

Une conduite 19 soutire un gaz de purge contenant de l'azote, de l'hélium, du néon et de l'hydrogène de la tête du vaporiseur-condenseur 4.  A line 19 draws off a purge gas containing nitrogen, helium, neon and hydrogen from the head of the vaporizer-condenser 4.

En fonctionnement, de l'air à une pression typiquement de 5 x 105 à 6 x 105 Pa est introduit en cuve de la colonne 2 via une conduite d'alimentation 5. Du " liquide riche " (air enrichi en oxygène) est soutiré en cuve de cette colonne 2 via 10 une conduite 6 équipée d'une vanne de détente 7, sous-refroidi dans un sousrefroidisseur 8 en amont de cette vanne de détente, détendu dans cette dernière à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, et introduit en un point intermédiaire de la colonne BP 3. Entre le sous-refroidisseur 8 et la vanne de détente 7 est piquée une conduite montante 9 équipée d'une vanne de détente 6 et 15 conduisant au condenseur de tête d'une colonne de séparation oxygène/argon (non représentée) couplée à la colonne BP 3 de façon classique.  In operation, air at a pressure typically of 5 × 10 5 to 6 × 10 5 Pa is introduced into the tank of column 2 via a supply line 5. "Rich liquid" (air enriched in oxygen) is withdrawn in tank of this column 2 via 10 a pipe 6 equipped with an expansion valve 7, sub-cooled in a subcooler 8 upstream of this expansion valve, expanded in the latter to a pressure slightly higher than atmospheric pressure, and introduced at an intermediate point in the LP column 3. Between the subcooler 8 and the expansion valve 7 is a rising pipe 9 fitted with an expansion valve 6 and 15 leading to the head condenser of an oxygen separation column / argon (not shown) coupled to the BP 3 column in a conventional manner.

Du " liquide pauvre " (azote impur) est soutiré en un point intermédiaire de la colonne 2 via une conduite 11 équipée d'une vanne de détente (non représentée) et, après sous-refroidissement et détente, est introduit en un point intermédiaire de la 20 colonne 3. De l'azote liquide pratiquement pur est soutiré en tête de la colonne 3 via une conduite 12 équipée d'une vanne de détente 13, sous-refroidi dans un sousrefroidisseur 14 en amont de cette vanne de détente, détendu dans cette dernière et introduit au sommet de la colonne 3.  "Lean liquid" (impure nitrogen) is drawn off at an intermediate point in column 2 via a pipe 11 fitted with an expansion valve (not shown) and, after sub-cooling and expansion, is introduced at an intermediate point of column 20 3. Practically pure liquid nitrogen is drawn off at the top of column 3 via a line 12 fitted with an expansion valve 13, sub-cooled in a subcooler 14 upstream of this expansion valve, expanded in the latter and introduced at the top of column 3.

On a également représenté sur la figure 1 des conduites 15 de production 25 d'oxygène gazeux partant de la cuve de la colonne 3, 16 de production d'azote pur, partant du sommet de cette colonne 3, 17 d'insufflation d'air en un point intermédiaire de la colonne 3, et 18 d'évacuation de gaz résiduaire (azote impur) de la partie supérieure de cette colonne.  Also shown in FIG. 1 are pipes 15 for producing gaseous oxygen 25 leaving from the tank of column 3, 16 for producing pure nitrogen, starting from the top of this column 3, 17 for blowing air. at an intermediate point in column 3, and 18 for discharging residual gas (impure nitrogen) from the upper part of this column.

On voit que trois fluides différents doivent être remontés de la colonne 30 inférieure 2 à la colonne supérieure 3 et qu'un fluide doit être remonté en tête de la colonne de séparation oxygène/argon. Si ces colonnes sont du type à garnissages, en particulier structurés, et/ou possèdent de nombreux plateaux théoriques, et/ou si le vaporiseur- condenseur 4 est d'un type à faible écart de température, il peut arriver que la différence de pression entre les deux colonnes 2 et 3 soit à peine suffisante pour assurer ces remontées de fluide.  It can be seen that three different fluids must be reassembled from the lower column 2 to the upper column 3 and that one fluid must be reassembled at the top of the oxygen / argon separation column. If these columns are of the packed type, in particular structured, and / or have many theoretical plates, and / or if the vaporizer-condenser 4 is of a type with small temperature difference, it may happen that the pressure difference between the two columns 2 and 3 is barely sufficient to ensure these fluid rises.

Pour garantir une bonne remontée des fluides, de façon régulière et contrôlée, dans tous les modes de fonctionnement de l'installation, une conduite de 5 gaz de purge 19 est piquée sur le vaporiseur-condenseur 4 et se divise en trois branches 20, 21 et 24. Chacune de ces branches est équipée d'une vanne de détente 22, 23 et rejoint respectivement les conduites 6 et 9 juste en aval de leurs vannes de détente 7 et 10. De même, une conduite 24 de gaz équipée d'une vanne de détente 25 part du sommet de la colonne 2 et rejoint la conduite 12 juste en aval 10 de la vanne de détente 13. Une autre conduite de gaz 26, équipée d'une vanne de détente (non représentée), part d'un emplacement de la colonne 2 voisin du point de soutirage du liquide pauvre (conduite 11) et rejoint cette conduite 11 juste en aval de la vanne de détente de celle-ci.  To guarantee a good rise of the fluids, in a regular and controlled manner, in all the operating modes of the installation, a pipe of 5 purge gases 19 is pricked on the vaporizer-condenser 4 and is divided into three branches 20, 21 and 24. Each of these branches is equipped with an expansion valve 22, 23 and joins the lines 6 and 9 respectively just downstream of their expansion valves 7 and 10. Similarly, a gas line 24 equipped with a expansion valve 25 starts from the top of the column 2 and joins the pipe 12 just downstream 10 of the expansion valve 13. Another gas pipe 26, equipped with an expansion valve (not shown), starts from a location of the column 2 near the point of withdrawal of the lean liquid (line 11) and joins this line 11 just downstream of the expansion valve thereof.

En fonctionnement, un faible débit de gaz d'allègement véhiculé par la 15 conduite 20 est détendu dans la vanne de détente 22 et injecté dans le liquide riche 6 qui vient d'être détendu dans la vanne de détente 7. Les bulles de gaz allègent le liquide riche et réduisent la pression nécessaire pour le faire remonter jusque dans la colonne 2.  In operation, a low flow of lightening gas conveyed by the line 20 is expanded in the expansion valve 22 and injected into the rich liquid 6 which has just been expanded in the expansion valve 7. The gas bubbles lighten the rich liquid and reduce the pressure necessary to bring it back up to column 2.

Dans le même but, un faible débit de gaz d'allégement véhiculé par la 20 conduite 21 est détendu dans la vanne de détente 23 et injecté dans le liquide riche 6 qui vient d'être détendu dans la vanne de détente 10. Le liquide allégé 9 est envoyé au condenseur de tête 42 d'une colonne argon 40 alimentée à partir de la colonne basse pression 3 (alimentation non-illustrée).  For the same purpose, a low flow of lightening gas conveyed by the line 21 is expanded in the expansion valve 23 and injected into the rich liquid 6 which has just been expanded in the expansion valve 10. The lightened liquid 9 is sent to the head condenser 42 of an argon column 40 supplied from the low pressure column 3 (supply not shown).

De même du gaz d'allégement véhiculé par la conduite 24 est détendu dans 25 la vanne de détente 25 et injecté dans l'azote liquide 12 qui vient d'être détendu dans la vanne de détente 13, et de l'azote impur véhiculé par la conduite 26 est, après détente, injecté dans le liquide pauvre véhiculé par la conduite 11 et détendu.  Likewise, the lightening gas carried by the pipe 24 is expanded in the expansion valve 25 and injected into the liquid nitrogen 12 which has just been expanded in the expansion valve 13, and impure nitrogen carried by line 26 is, after expansion, injected into the lean liquid conveyed through line 11 and expanded.

Les vannes de détente 22, 23, 24, 27 du gaz d'allégement ne sont ouvertes que si le débit de liquide à remonter dans la conduite montante dépasse un seuil 30 donné et/ou si le débit d'air envoyé à la colonne du système dépasse un seuil donné et/ou si l'écart de pression entre les premier et deuxième équipements P1-P2 dépasse un seuil donné et/ou si l'ouverture de la première vanne de détente dépasse un seuil donné et/ou si la pression d'un capteur de pression au point d'injection du gaz d'allègement dépasse un seuil donné.  The relief valves 22, 23, 24, 27 of the lightening gas are only opened if the flow of liquid to be raised in the riser exceeds a given threshold 30 and / or if the air flow sent to the column of the system exceeds a given threshold and / or if the pressure difference between the first and second equipment P1-P2 exceeds a given threshold and / or if the opening of the first expansion valve exceeds a given threshold and / or if the pressure of a pressure sensor at the point of injection of the lightening gas exceeds a given threshold.

Le débit d'air est détecté et commandé par un détecteur de débit (FIC) ayant un point de consigne (SP). Le débit de liquide à remonter est détecté et commandé par un détecteur de niveau (LIC) en cuve de la colonne moyenne pression et ayant un point de consigne (SP). De même la pression de la colonne 3 est mesurée et 5 commandée utilisant des détecteurs de pression (PIC) ayant également un point de consigne.  The air flow is detected and controlled by a flow detector (FIC) having a set point (SP). The flow of liquid to be pumped up is detected and controlled by a level detector (LIC) in the tank of the medium pressure column and having a set point (SP). Likewise the pressure of column 3 is measured and 5 controlled using pressure detectors (PIC) also having a set point.

En pratique, les vannes de détente principales 7,10 et 13 sont placées aussi bas que possible pour garantir leur alimentation par du liquide franc, et l'on introduit des bulles de gaz juste en aval de ces vannes de détente pour assister la propulsion 10 vers le haut des liquides en question. Plus précisément la pression des gaz d'allègement doit être suffisante pour vaincre la somme de la hauteur de liquide qui surmonte le point d'injection du gaz et la pression de la colonne basse pression et cette pression est obtenue, dans l'exemple représenté, grâce au fait que chaque gaz, qui est disponible à la pression de la colonne 3, est injecté au-dessus du point de 15 soutirage du liquide associé.  In practice, the main expansion valves 7, 10 and 13 are placed as low as possible to guarantee their supply with clean liquid, and gas bubbles are introduced just downstream of these expansion valves to assist propulsion 10 up the liquids in question. More precisely, the pressure of the lightening gases must be sufficient to overcome the sum of the height of liquid which overcomes the point of injection of the gas and the pressure of the low pressure column and this pressure is obtained, in the example shown, thanks to the fact that each gas, which is available at the pressure of column 3, is injected above the point of withdrawal of the associated liquid.

Les vannes de détente 7, 10 et 13 ne doivent pas être placées plus que 10 mètres en dessus du niveau du liquide qui les alimentent.  The relief valves 7, 10 and 13 must not be placed more than 10 meters above the level of the liquid which supplies them.

Par contre la hauteur du point d'injection du gaz d'allègement doit être entre mètres au-dessus du niveau du liquide alimentant la remontée de liquide et 50% 20 de la hauteur de la conduite de remontée de liquide. La hauteur du point de détente (vannes 22, 23, 25, 27) du gaz d'allégement doit être au moins 3 mètres au-dessus du niveau de liquide alimentant la remontée.  On the other hand, the height of the point of injection of the lightening gas must be between meters above the level of the liquid supplying the liquid rise and 50% 20 of the height of the liquid rise pipe. The height of the expansion point (valves 22, 23, 25, 27) of the lightening gas must be at least 3 meters above the level of liquid supplying the ascent.

Le gaz d'allègement peut également être injecté dans une conduite montante d'air liquide. Dans les appareils à pompe, il y a un débit d'air 30 qui est liquéfié par 25 échange de chaleur avec un liquide pompé provenant de la colonne. Ce débit d'air est liquéfié à un niveau près du sol et ensuite tout ou une partie du liquide 34 est envoyé à un niveau intermédiaire de la colonne basse pression après détente dans une vanne 35. Le gaz d'allégement 26 peut être injecté au-dessus de cette vanne 35 après détente dans une vanne 27. Une partie restante 32 de l'air peut être détendu 30 et envoyé à la colonne moyenne pression.  The lightening gas can also be injected into a rising liquid air line. In pump apparatus, there is an air flow 30 which is liquefied by heat exchange with a pumped liquid from the column. This air flow is liquefied at a level close to the ground and then all or part of the liquid 34 is sent to an intermediate level of the low pressure column after expansion in a valve 35. The lightening gas 26 can be injected into the above this valve 35 after expansion in a valve 27. A remaining part 32 of the air can be expanded 30 and sent to the medium pressure column.

De même, les conduites de gaz d'allègement 20, 21, 24, 26 peuvent être alimentées totalement ou partiellement par de l'air et/ou de l'azote à la moyenne pression et/ou à partir d'une ou plusieurs des sources de gaz de purge suivantes: le vaporiseur-condenseur de tête d'une colonne de mixture d'argon classique telle que décrite dans la Figure 4.34 de Tieftemperaturtechnik de Hausen et Linde, 1985, le vaporiseur-condenseur de tête et/ou le vaporiseur-condenseur de cuve d'une colonne de déazotation classique telle que décrite dans la Figure 4.35 de Tieftemperaturtechnik de Hausen et Linde, 1985, un vaporiseur-condenseur extérieur 5 tel que décrit dans la Figure 4.26 de Tieftemperaturtechnik de Hausen et Linde, 1985, le vaporiseur-condenseur de tête et/ou du vaporiseur-condenseur de cuve d'une colonne opérant à pression intermédiaire telle que décrite dans EP-A-538118 ou dans " Les très basses températures " de Gomonet, 1952, un vaporiseurcondenseur de secours tel que décrit dans US-A-5566556 ou un vaporiseur10 condenseur de tête de la colonne basse pression d'un azotonne ou un des vaporiseur- condenseurs d'une colonne basse pression contenant deux vaporiseurscondenseurs dont un chauffé par de l'azote de la colonne moyenne pression et l'autre par un autre gaz, par exemple de l'air.  Likewise, the lightening gas lines 20, 21, 24, 26 may be supplied wholly or partially with air and / or nitrogen at medium pressure and / or from one or more of the following purge gas sources: the overhead vaporizer-condenser of a conventional argon mixture column as described in Figure 4.34 of Tieftemperaturtechnik from Hausen and Linde, 1985, the overhead vaporizer-condenser and / or the vaporizer -base condenser of a conventional denitrogenation column as described in Figure 4.35 of Tieftemperaturtechnik by Hausen and Linde, 1985, an external vaporizer-condenser 5 as described in Figure 4.26 of Tieftemperaturtechnik by Hausen and Linde, 1985, head vaporizer-condenser and / or tank condenser vaporizer of a column operating at intermediate pressure as described in EP-A-538118 or in "Very low temperatures" by Gomonet, 1952, an emergency condenser vaporizer such as d written in US-A-5566556 or a vaporizer10 condenser at the head of the low pressure column of an nitrogen or one of the vaporizers-condensers of a low pressure column containing two vaporizers condensers including one heated by nitrogen of the medium pressure column and the other by another gas, for example air.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans un appareil de séparation d'air ayant un système de colonnes (2, 3) dans lequel au moins un 5 liquide est transféré au moyen d'une conduite montante (6, 9, 12, 34) munie d'une première vanne de détente (7,10, 35) d'un premier équipement (2, 24) opérant à une première pression Pl à un deuxième équipement (3, 42) opérant à une deuxième pression P2, inférieure à la première pression, dans lequel i) un gaz d'allègement est détendu jusqu'à une pression d'injection, 10 supérieure à la somme de la deuxième pression et de la pression créée par une colonne de fluide entre le point d'injection du gaz d'allègement et le point d'introduction du fluide dans le deuxième équipement, dans une deuxième vanne de détente (22, 23, 25, 27) ii) le gaz d'allègement est injecté dans la conduite montante, en aval de la 15 première vanne de détente, à la pression d'injection iii) un débit (5, 32) d'air comprimé, épuré et refroidi est envoyé à une colonne (2) du système de colonnes et un fluide (16) enrichi en azote et un fluide enrichi en oxygène (15) sont soutirés d'une colonne (3) du système de colonnes caractérisé en ce que l'ouverture de la deuxième vanne est déclenchée (uniquement) 20 si pv2 est inférieur à 3000 Pa, p étant la densité du fluide à remonter et v étant la vitesse du fluide dans la conduite montante à la sortie de la première vanne et/ou au moment du démarrage quand la conduite montante est remplie de liquide franc si ((PLIQUIDE FRANC.g.FH)-(P1 -P2)) <500 mbar o H est la hauteur de la remontée de fluide entre le point d'introduction du liquide franc dans le deuxième équipement et le point de sortie du liquide franc du premier équipement.  1. Method for air separation by cryogenic distillation in an air separation apparatus having a column system (2, 3) into which at least one liquid is transferred by means of a riser (6, 9, 12, 34) provided with a first expansion valve (7, 10, 35) of a first equipment (2, 24) operating at a first pressure Pl to a second equipment (3, 42) operating at a second pressure P2 , less than the first pressure, in which i) a lightening gas is expanded to an injection pressure, 10 greater than the sum of the second pressure and the pressure created by a column of fluid between the point d injection of the lightening gas and the point of introduction of the fluid into the second equipment, in a second expansion valve (22, 23, 25, 27) ii) the lightening gas is injected into the riser pipe, downstream of the first expansion valve, at the injection pressure iii) a flow of air (5, 32) of com award-winning, purified and cooled is sent to a column (2) of the column system and a fluid (16) enriched in nitrogen and a fluid enriched in oxygen (15) are withdrawn from a column (3) of the column system characterized in that the opening of the second valve is triggered (only) 20 if pv2 is less than 3000 Pa, p being the density of the fluid to be raised and v being the speed of the fluid in the riser at the outlet of the first valve and / or when starting up when the riser pipe is filled with free liquid if ((PLIQUIDE FRANC.g.FH) - (P1 -P2)) <500 mbar o H is the height of the fluid rise between the point of introduction of the free liquid into the second equipment and the point of exit of the free liquid from the first equipment. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on déclenche l'ouverture de 30 la deuxième vanne (22, 23, 25, 27) si le débit de fluide à remonter dans la conduite montante dépasse un seuil donné et/ou si le débit d'air envoyé à la colonne du système dépasse un seuil donné et/ou si l'écart de pression entre les premier et deuxième équipements dépasse un seuil donné et/ou si l'ouverture de la première 1 0 vanne de détente dépasse un seuil donné et/ou si la pression d'un capteur de pression au point d'injection du gaz d'allègement dépasse un seuil donné.  2. The method as claimed in claim 1, in which the opening of the second valve (22, 23, 25, 27) is triggered if the flow of fluid to be raised in the riser exceeds a given threshold and / or if the flow d air sent to the system column exceeds a given threshold and / or if the pressure difference between the first and second equipment exceeds a given threshold and / or if the opening of the first expansion valve exceeds a given threshold and / or if the pressure of a pressure sensor at the point of injection of the lightening gas exceeds a given threshold. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le système de colonnes comprend une double colonne avec une colonne moyenne 5 pression (2) et une colonne basse pression (3) reliées thermiquement entre elles, optionnellement une colonne d'argon (40) alimentée à partir de la colonne basse pression et éventuellement une colonne de déazotation d'argon.  3. Method according to one of the preceding claims, in which the column system comprises a double column with a medium pressure column (2) and a low pressure column (3) thermally connected to each other, optionally an argon column (40 ) supplied from the low pressure column and possibly an argon denitrogenation column. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le premier équipement est la colonne moyenne pression (2) ou une conduite d'air liquide (30) reliée à la colonne 10 moyenne pression.  4. The method of claim 3 wherein the first equipment is the medium pressure column (2) or a liquid air line (30) connected to the medium pressure column. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le deuxième équipement est la colonne basse pression (3)ou un condenseur de tête (42) de la colonne d'argon (40) ou de la colonne de déazotation ou une colonne opérant à une pression intermédiaire entre les première et deuxième pressions alimentée par de l'air ou par 15 un fluide provenant du premier équipement.  5. Method according to claim 4 wherein the second equipment is the low pressure column (3) or a head condenser (42) of the argon column (40) or the denitrogenation column or a column operating at a pressure intermediate between the first and second pressures supplied by air or by a fluid coming from the first equipment. 6. Installation de séparation d'air par distillation cryogénique dans un appareil de séparation d'air comprenant un système de colonnes, un premier équipement (3, 30) opérant à une première pression, un deuxième équipement opérant à une deuxième pression (3, 42), inférieure à la première pression, une conduite montante 20 (6, 9, 12, 34) munie d'une première vanne de détente (7, 10, 13, 35) permettant le transfert d'un fluide du premier équipement au deuxième équipement, une deuxième vanne de détente (22, 23, 25, 27) pour détendre un gaz d'allègement jusqu'à une pression d'injection, supérieure à la somme de la deuxième pression et de la pression créée par une colonne de fluide entre le point d'injection du gaz 25 d'allègement et le point d'introduction du liquide dans le deuxième équipement, des moyens (20, 21, 24, 26) pour injecter le gaz d'allègement dans la conduite montante, en aval de la première vanne de détente, à la pression d'injection, des moyens (5, 30, 32) pour envoyer un débit d'air comprimé, épuré et refroidi à une colonne (2) du système de colonnes et des moyens (15; 16) pour soutirer un fluide enrichi en azote 30 et un fluide enrichi en oxygène d'une colonne (3) du système de colonnes caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens pour déclencher l'ouverture de la deuxième vanne en fonction de la densité du fluide à remonter et la vitesse du fluide dans la conduite montante à la sortie de la première vanne et/ou en fonction de la densité du liquide franc dans la conduite montante, la hauteur de la remontée de 1 1 fluide entre le point d'introduction du liquide franc dans le deuxième équipement et le point de sortie du liquide franc du premier équipement et la différence entre les pressions en fonctionnement des premier et deuxième équipements.  6. Installation for air separation by cryogenic distillation in an air separation apparatus comprising a column system, a first equipment (3, 30) operating at a first pressure, a second equipment operating at a second pressure (3, 42), lower than the first pressure, a rising pipe 20 (6, 9, 12, 34) provided with a first expansion valve (7, 10, 13, 35) allowing the transfer of a fluid from the first equipment to the second equipment, a second expansion valve (22, 23, 25, 27) for relaxing a lightening gas to an injection pressure, greater than the sum of the second pressure and the pressure created by a column of fluid between the point of injection of the lightening gas and the point of introduction of the liquid into the second equipment, means (20, 21, 24, 26) for injecting the lightening gas into the riser, in downstream of the first expansion valve, at injection pressure, s means (5, 30, 32) for sending a flow of compressed, purified and cooled air to a column (2) of the column system and means (15; 16) for withdrawing a fluid enriched in nitrogen 30 and a fluid enriched in oxygen from a column (3) of the column system characterized in that it comprises means for triggering the opening of the second valve as a function of the density of the fluid to be raised and the speed of the fluid in the riser at the outlet of the first valve and / or as a function of the density of the free liquid in the riser, the height of the ascent of 1 1 fluid between the point of introduction of the free liquid in the second equipment and the point of exit of the free liquid of the first equipment and the difference between the operating pressures of the first and second equipment. 7. Installation selon la revendication 6 comprenant i) des moyens pour détecter si le débit de fluide à remonter dans la conduite montante dépasse un seuil donné, et/ou ii) des moyens pour détecter si le débit d'air envoyé à la colonne du système dépasse un seuil donné, et/ou iii) des moyens pour détecter si l'écart de pression entre les premier et 10 deuxième équipements (2,3,30,42) dépasse un seuil donné, et/ou iv) des moyens pour détecter si l'ouverture de la première vanne de détente dépasse un seuil donné, et/ou v) des moyens pour détecter si la pression d'un capteur de pression au point d'injection du gaz d'allègement dépasse un seuil donné, et vi) des moyens pour déclencher l'ouverture de la deuxième vanne (22, 23, 25, 27) si un ou plusieurs des seuils est dépassé.  7. Installation according to claim 6 comprising i) means for detecting whether the flow rate of fluid to be raised in the riser exceeds a given threshold, and / or ii) means for detecting whether the flow of air sent to the column of the system exceeds a given threshold, and / or iii) means for detecting whether the pressure difference between the first and second equipment (2,3,30,42) exceeds a given threshold, and / or iv) means for detecting whether the opening of the first expansion valve exceeds a given threshold, and / or v) means for detecting whether the pressure of a pressure sensor at the point of injection of the lightening gas exceeds a given threshold, and vi) means for triggering the opening of the second valve (22, 23, 25, 27) if one or more of the thresholds is exceeded. 8. Installation selon l'une des revendications 6 ou 7 dans laquelle le système de colonnes comprend une double colonne avec une colonne moyenne pression (2) et colonne basse pression (3) reliées thermiquement entre elles, optionnellement une 20 colonne d'argon (40) alimentée à partir de la colonne basse pression et éventuellement une colonne de déazotation d'argon et éventuellement une colonne opérant à pression intermédiaire alimentée par un liquide enrichi en oxygène provenant de la colonne moyenne pression et/ou par de l'air.  8. Installation according to one of claims 6 or 7 in which the column system comprises a double column with a medium pressure column (2) and low pressure column (3) thermally connected to each other, optionally an argon column ( 40) supplied from the low pressure column and optionally an argon denitrogenation column and possibly a column operating at intermediate pressure supplied by a liquid enriched in oxygen coming from the medium pressure column and / or by air. 9. Installation selon la revendication 8 dans laquelle le premier équipement 25 est la colonne moyenne pression (2) ou une conduite d'air liquide (30) reliée à la colonne moyenne pression.  9. Installation according to claim 8 wherein the first equipment 25 is the medium pressure column (2) or a liquid air line (30) connected to the medium pressure column. 10. Installation selon la revendication 9 dans laquelle le deuxième équipement est la colonne basse pression (3) ou un condenseur de tête (42) de la colonne d'argon (40) ou de la colonne de déazotation. 30  10. Installation according to claim 9 wherein the second equipment is the low pressure column (3) or a head condenser (42) of the argon column (40) or the denitrogenation column. 30
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