WO1999057497A1 - Installation de distillation d'air et boite froide correspondante - Google Patents

Installation de distillation d'air et boite froide correspondante Download PDF

Info

Publication number
WO1999057497A1
WO1999057497A1 PCT/FR1999/000997 FR9900997W WO9957497A1 WO 1999057497 A1 WO1999057497 A1 WO 1999057497A1 FR 9900997 W FR9900997 W FR 9900997W WO 9957497 A1 WO9957497 A1 WO 9957497A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
column
low pressure
pressure column
condenser
medium pressure
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/000997
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Guillard
Original Assignee
L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude filed Critical L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority to BRPI9910080-0A priority Critical patent/BR9910080B1/pt
Priority to DE69909288T priority patent/DE69909288T2/de
Priority to EP99915849A priority patent/EP1078212B1/fr
Priority to JP2000547416A priority patent/JP2002513908A/ja
Priority to AU34286/99A priority patent/AU745671B2/en
Publication of WO1999057497A1 publication Critical patent/WO1999057497A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/0489—Modularity and arrangement of parts of the air fractionation unit, in particular of the cold box, e.g. pre-fabrication, assembling and erection, dimensions, horizontal layout "plot"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04418—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system with thermally overlapping high and low pressure columns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04448—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system in a double column flowsheet with an intermediate pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/0446—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the heat generated by mixing two different phases
    • F25J3/04466—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the heat generated by mixing two different phases for producing oxygen as a mixing column overhead gas by mixing gaseous air feed and liquid oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04915—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F25J2240/42—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval the fluid being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/905—Column
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/905—Column
    • Y10S62/907—Insulation

Definitions

  • the present invention relates to an air distillation installation of the type comprising a medium pressure column, a low pressure column and a vaporizer-condenser for connecting heat exchange of a circulating gas with a liquid of the low pressure column.
  • the invention applies in particular to the supply of impure oxygen, for example for the supply of blast furnaces in the steel industry.
  • a mixing column operates under a pressure substantially equal to or less than the medium pressure. It is supplied to the tank by a gas such as purified and compressed air and at the head by a liquid more volatile than the gas, such as impure liquid oxygen taken from the tank of the low pressure column and brought by pumping to the pressure of the mixing column.
  • the impure gaseous oxygen to be supplied at the head of such a mixing column is substantially supplied under the pressure of the mixing column.
  • the low pressure column overcomes the vaporizer-condenser, which itself overcomes the medium pressure column.
  • the double column then forms a single erected structure and the mixing column is placed next to the double column.
  • This arrangement of the double column allows the prefabrication in the workshop of the installation in a limited number of cold boxes or packages of which a main package includes the double column. These packages are then transported to site, where they are erected and connected to form the air distillation installation.
  • cryogenic liquid storage tanks of low capacity up to a hundred m
  • cryogenic fluid confinement elements of low capacity up to a hundred m
  • the invention aims to solve this problem by providing a reliable, economical air distillation installation and making it possible to ensure reduced construction times.
  • the subject of the invention is an air distillation installation comprising a medium pressure column, a low pressure column, a vaporizer-condenser for bringing heat exchange relation of a circulating gas with the tank liquid of the low pressure column and a cryogenic fluid confinement element other than the vaporizer-condenser, the low pressure column being next to the medium pressure column, characterized in that the tank of the low pressure column is above the medium pressure column tank and in that the low pressure column is disposed above this containment element.
  • the installation can include one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations: - the vaporizer-condenser is placed above the medium pressure column the element of cryogenic fluid containment includes a mixing column;
  • the installation comprises means for sending air to the tank of the mixing column, means for sending a fluid rich in oxygen to the head of the mixing column and an oxygen production pipe impure gas withdrawn from the head of the mixing column; and 3 the cryogenic fluid confinement element comprises a reservoir for storing a cryogenic fluid, in particular liquid oxygen
  • the fluid confinement element is an argon column supplied from the low pressure column, a column operating at an intermediate pressure between the low pressure and the medium pressure or a heat exchanger
  • the tank of the low pressure column is at the same level as the head of the medium pressure column or above this level.
  • the intermediate pressure column can be as described in EP-A-0538118 for example.
  • the heat exchanger is not the evaporator-condenser which allows the exchange of heat between the tank liquid of the low pressure column and a circulating gas. If the medium pressure column and the low pressure column are part of a conventional double column, the bottom liquid of the low pressure column is heated by the top gas of the medium pressure column and liquids enriched in oxygen and nitrogen are sent from the medium pressure column to the low pressure column.
  • the low pressure column and the cryogenic fluid confinement element are integral with one another.
  • the invention also relates to a cold box intended for the construction of an installation as defined above, characterized in that it comprises the medium pressure column and the vaporizer-condenser or the low pressure column and the element containment of cryogenic fluid surrounded by a thermal insulation envelope.
  • a method for mounting a separation device comprising at least one medium pressure column, a low pressure column, possibly a cryogenic fluid confinement element surmounted by the low pressure column, 4 and a vaporizer-condenser for at least partially condensing a circulating gas by heat exchange with a liquid of the low pressure column in which the low pressure and medium pressure columns are mounted one next to the other, each column having its own cold box and once the medium and low pressure columns are installed, the vaporizer-condenser is mounted above the medium pressure column and the construction of the cold box for the medium pressure column is completed.
  • the vaporizer-condenser can make it possible to condense a gas from the medium pressure column by heat exchange with a liquid from the low pressure column.
  • FIG. 1 is a schematic view of an installation according to the invention
  • - Figure 2 is a partial schematic view of the lower parts of the cold boxes of a variant of the installation of Figure 1.
  • FIG. 1 represents an air distillation installation 1 which essentially comprises: a double distillation column which comprises a medium pressure column 2, a low pressure column 3 and a vaporizer-condenser 4, for example of the bath type,
  • the vaporizer-condenser 4 overcomes the medium pressure column 2 to form a first erected structure 16, the top of which is formed by the vaporizer-condenser 4.
  • This structure 16 is surrounded by an insulation envelope 5 thermal 17 (in phantom), which keeps perlite not shown around the structure 16, forming a cold box with the same reference numeral.
  • the low pressure column 3 is arranged above the mixing column 5 to form a second erected structure 19 or main structure.
  • a connecting skirt 20 connects the columns 3 and 5 while keeping the head of the column 5 spaced from the tank of the column 3.
  • the second structure 19 is surrounded by a thermal insulation envelope 21 (in phantom), which keeps perlite not shown around the structure 19, by forming a cold box bearing the same reference numeral.
  • the heat exchangers 7 and 8 have been positioned so as to facilitate the representation, so that the cold box 17 is of relative dimensions, compared to the cold box 21, larger than in reality. In reality, these exchangers 7 and 8 are placed so as to optimize the compactness of the cold box 17 which contains them.
  • the two structures 16 and 19 are arranged one next to the other, the lower part (bottom in the figure
  • the air to be distilled, previously compressed by the compressor 9 and purified by the device 10, is then divided into two streams.
  • a first flow crosses the main heat exchange line 6 while cooling down to the vicinity of its dew point. Then, this first flow is itself divided into two flows, one of which is injected into the tank of the medium pressure column 2 and the other of which is injected, after expansion in an expansion valve 22, into the tank of the column of mixture 5.
  • the second stream of compressed and purified air is compressed by the compressor 11, then cooled to an intermediate temperature by partially crossing the main heat exchange line 6, and finally expanded at the crossing of the turbine 12. This second stream is then introduced at an upper intermediate level of the low pressure column 3.
  • the vaporizer-condenser 4 vaporizes liquid oxygen, with a purity of about 98%, coming from the tank of the low pressure column 3 by condensation of nitrogen from the top of the medium pressure column 2.
  • a pipe 24 sends the liquid oxygen from the tank of the low-pressure column 3 to the vaporizer-condenser 4, and a pipe 25 returns the oxygen vaporized from the vaporizer-condenser 4 to the tank of the column 3.
  • the arrangement of a part of the vaporizer-condenser 4 at a level below that of the tank of the low pressure column 3 and above that of the head of the medium pressure column 2 allows the circulation, on the one hand, of liquid oxygen to the vaporizer-condenser 4 and, on the other hand, overhead nitrogen condensed towards the head of the medium pressure column 2, under the effect of gravity, without using a pump.
  • the arrangement of at least part of the vaporizer-condenser 4 at an intermediate level between the head of the medium pressure column 2 and the tank of the low pressure column 3 makes it possible to minimize the necessary pumping means to the circulation of these liquids, whatever the type of vaporizer-condenser 4 used, namely bath, with liquid oxygen trickle (vaporizer-condenser said to film) ...
  • Rich liquid ⁇ LR oxygen-enriched air
  • a medium pressure tank 2 taken from a medium pressure tank 2 is sub-cooled on passing through the auxiliary heat exchanger 7, then expanded in an expansion valve 26 and finally injected at the intermediate level above-mentioned upper of the low pressure column 3.
  • a mixing column is a column which has the same structure as a distillation column but which is used to mix in a manner close to reversibility a relatively volatile gas, introduced at its base, and a less volatile liquid introduced at its top. Such a mixture produces refrigerating energy and therefore makes it possible to reduce the energy consumption linked to distillation.
  • Such a column is for example described in the document FR-A-2 143 986. In the present case, this mixture is used, moreover, to directly produce impure oxygen under a pressure slightly lower than that prevailing in the medium pressure column 2.
  • liquid oxygen coming from the tank of the low pressure column 3, is withdrawn from the vaporizer-condenser 4, then pumped by the pump 13, and reheated on passing through the auxiliary heat exchanger
  • a second liquid rich in oxygen is taken from the tank of the mixing column 5 and then sub-cooled on passing through the auxiliary heat exchanger 8.
  • the second rich liquid is finally expanded in an expansion valve 29 before being introduced to a lower intermediate level of the low pressure column 3.
  • Air enriched in oxygen, in liquid form, is drawn off from an intermediate level of the mixing column 5 and then sub-cooled on passing through the auxiliary heat exchanger 8. This liquid is finally expanded in an expansion valve 30 before being introduced to the level 8 above-mentioned upper intermediate of the low pressure column 3.
  • Impure gaseous oxygen with a purity of about 95%, is taken from the top of the mixing column and then reheated at the crossing of the main heat exchange line 6 and distributed by a production line 31.
  • the mixing column can be supplied at the head with several liquid flows of different composition.
  • the cold boxes 17 and 21 were prefabricated in the workshop then transported, erected and functionally connected on site, then filled with perlite to form installation 1.
  • the prefabrication of the main cold box 21 is not dependent on the manufacture of the vaporizer-condenser 4 since the latter is not part of the main structure 19.
  • a company manufacturing columns 2, 3 and 5 can completely build the cold box 21 and practically the cold box 17 while awaiting the delivery of the vaporizer-condenser 4.
  • the construction of the cold box 17 can be substantially advanced before this delivery, for example by assembling the medium pressure column 2, the side walls and the bottom of the thermal insulation envelope 17. All that remains is to mount the vaporizer -condenser 4 above the medium pressure column 2 and to complete the construction of the casing 17. These latter operations may possibly be carried out on site, the cold box 1 7 having been transported partially assembled.
  • the invention therefore makes it possible to achieve the goals set at the beginning of the description by providing a reliable, economical installation and making it possible to ensure prefabrication times and therefore shorter construction times.
  • This last advantage is due to the possibility of working in hidden time, i.e. the possibility of advancing 9 substantially the construction of the cold boxes during the construction of the vaporizer-condenser 4.
  • the second structure 19 may comprise, in place of or in addition to the mixing column 5, a storage tank for a cryogenic liquid, in particular liquid oxygen, a so-called Etienne column with intermediate condenser (described by example in document US-A-2 699 046) or with an overhead condenser, a section of an impure argon production column called a mixture column, or any other element for confining cryogenic fluid placed under the low pressure column 3.
  • a cryogenic fluid confinement element makes it possible to ensure relative positioning of the low pressure column 3 and of the vaporizer-condenser 4 allowing the circulation of liquid oxygen from the tank of the column 3 to the vaporizer-condenser 4 in minimizing the use of pumping means.
  • FIG. 2 illustrates a variant in which a reservoir 32 for storing a cryogenic fluid is placed under the column of mixture 5 to form the main structure 19.
  • the bottom of the tank 32 is at the same level as the tank of the medium pressure column 2.
  • the tank 32 is, for example, a buffer capacity for storing liquid oxygen coming from the tank of the low pressure column 2.
  • the low pressure column 3 is arranged on a support skirt to form the second erected structure 19.
  • the double columns include a low pressure column with a single vaporizer-condenser which is used to condense the nitrogen in the medium pressure column by heat exchange with the bottom liquid of the low pressure column.
  • the invention applies 10 also in the case in which the nitrogen of the medium pressure column is condensed by heat exchange with an intermediate liquid of the low pressure column, the tank liquid being vaporized by heat exchange with air, nitrogen compressed or a medium pressure column gas less volatile than nitrogen.
  • two vaporizer-condensers can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Dans cette installation (1) de distillation d'air à double colonne, la colonne basse pression et la colonne moyenne pression sont disposées côte-à-côte et la cuve de la colonne basse pression (3) est au-dessus de la cuve de la colonne moyenne pression (2). La colonne basse pression est disposée au-dessus d'un élément de confinement d'un fluide cryogénique qui peut être une colonne de mélange (5), une colonne argon, une colonne opérant à une pression intermédiaire entre la moyenne pression et la basse pression, un stockage (32) ou un échangeur.

Description

INSTALLATION DE DISTILLATION D'AIR ET BOITE FROIDE CORRESPONDANTE.
La présente invention concerne une installation de distillation d'air du type comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et un vaporiseur- condenseur de mise en relation d'échange thermique d'un gaz calorigène avec un liquide de la colonne basse pression.
L'invention s'applique en particulier à la fourniture d'oxygène impur, par exemple pour l'alimentation des hauts-fourneaux dans l'industrie sidérurgique.
Pour assurer une telle fourniture d'oxygène impur, il est connu d'utiliser une installation du type précité qui comprend en outre une colonne de mélange. Une telle colonne de mélange fonctionne sous une pression sensiblement égale ou inférieure à la moyenne pression. Elle est alimentée en cuve par un gaz tel que de l'air épuré et comprimé et en tête par un liquide plus volatil que le gaz, tel que de l'oxygène liquide impur prélevé en cuve de la colonne basse pression et amené par pompage à la pression de la colonne de mélange. On soutire en tête d'une telle colonne de mélange l'oxygène gazeux impur à fournir sensiblement sous la pression de la colonne de mélange.
Généralement, la colonne basse pression surmonte le vaporiseur-condenseur, qui surmonte lui-même la colonne moyenne pression. La double colonne forme alors une seule structure érigée et la colonne de mélange est disposée à côté de la double colonne. Cette disposition de la double colonne permet la préfabrication en atelier de l'installation en un nombre limité de boîtes froides ou paquets dont un paquet principal comprend la double colonne. Ces paquets sont ensuite transportés sur site, où ils sont érigés et raccordés pour former l'installation de distillation d'air.
La construction des vaporiseur-condenseurs est généralement assurée par des entreprises distinctes de celles assurant la construction des colonnes de distillation 2
et de mélange, des réservoirs de stockage de liquide cryogénique (de faible capacité pouvant aller jusqu'à une centaine de m ) et plus généralement des éléments de confinement de fluide cryogénique. De ce fait, le pré assemblage du paquet principal est tributaire de la livraison du vaporiseur-condenseur, ce qui conduit à des délais de préfabrication du paquet principal et donc de construction de l'installation relativement longs. L'invention a pour but de résoudre ce problème en fournissant une installation de distillation d'air fiable, économique et permettant d'assurer des délais de construction réduits.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation de distillation d' air comprenant une colonne moyenne pression , une colonne basse pression, un vaporiseur-condenseur de mise en relation d'échange thermique d'un gaz calorigène avec le liquide de cuve de la colonne basse pression et un élément de confinement de fluide cryogénique autre que le vaporiseur-condenseur, la colonne basse pression étant à coté de la colonne moyenne pression, caractérisée en ce que la cuve de la colonne basse pression est au-dessus de la cuve de la colonne moyenne pression et en ce que la colonne basse pression est disposée au-dessus de cet élément de confinement .
Selon des modes particuliers de réalisation, l'installation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le vaporiseur-condenseur est disposé au-dessus de la colonne moyenne pression l'élément de confinement de fluide cryogénique comprend une colonne de mélange ;
- l'installation comprend des moyens d'envoi d'air vers la cuve de la colonne de mélange, des moyens d'envoi d'un fluide riche en oxygène vers la tête de la colonne de mélange et une conduite de production d'oxygène impur gazeux soutiré de la tête de la colonne de mélange ; et 3 l'élément de confinement de fluide cryogénique comprend un réservoir de stockage d'un fluide cryogénique, notamment d' oxygène liquide
- l'élément de confinement de fluide est une colonne d'argon alimentée à partir de la colonne basse pression, une colonne opérant à une pression intermédiaire entre la basse pression et la moyenne pression ou un échangeur de chaleur
- la cuve de la colonne basse pression se trouve au même niveau que la tête de la colonne moyenne pression ou au-dessus de ce niveau.
- la colonne basse pression et l'élément de confinement sont solidaires.
- il n'y aucun moyen de distillation au-dessus de la colonne moyenne pression. La colonne de pression intermédiaire peut être telle que décrite en EP-A-0538118 par exemple.
L' échangeur de chaleur n'est pas le vaporiseur- condenseur qui permet l'échange de chaleur entre le liquide de cuve de la colonne basse pression et un gaz calorigène. Si la colonne moyenne pression et la colonne basse pression font partie d'une double colonne classique, le liquide de cuve de la colonne basse pression est chauffée par le gaz de tête de la colonne moyenne pression et des liquides enrichis en oxygène et en azote sont envoyés de la colonne moyenne pression à la colonne basse pression.
De préférence la colonne basse pression et l'élément de confinement de fluide cryogénique sont solidaires l'une de l'autre.
L'invention a également pour objet une boîte froide destinée à la construction d'une installation telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend la colonne moyenne pression et le vaporiseur-condenseur ou la colonne basse pression et l'élément de confinement de fluide cryogénique entourée d'une enveloppe d'isolation thermique. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de montage d'un appareil de séparation comprenant au moins une colonne moyenne pression , une colonne basse pression , éventuellement un élément de confinement de fluide cryogénique surmonté par la colonne basse pression, 4 et un vaporiseur-condenseur pour condenser au moins partiellement un gaz calorigène par échange de chaleur avec un liquide de la colonne basse pression dans lequel on monte les colonnes basse pression et moyenne pression l'une à coté de l'autre, chaque colonne ayant sa propre boite froide et une fois les colonnes moyenne et basse pression montées, on monte le vaporiseur-condenseur au-dessus de la colonne moyenne pression et on termine la construction de la boite froide de la colonne moyenne pression. En particulier le vaporiseur-condenseur peut permettre de condenser un gaz de la colonne moyenne pression par échange de chaleur avec un liquide de la colonne basse pression.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique partielle des parties inférieures des boîtes froides d'une variante de l'installation de la figure 1.
La figure 1 représente une installation 1 de distillation d'air qui comprend essentiellement : - une double colonne de distillation qui comporte une colonne moyenne pression 2, une colonne basse pression 3 et un vaporiseur-condenseur 4, par exemple du type à bain,
- une colonne de mélange 5,
- une ligne principale d'échange thermique 6, - deux échangeurs thermiques auxiliaires 7 et 8,
- un compresseur principal d'air 9,
- un appareil d'épuration d'air par adsorption 10,
- un compresseur auxiliaire d'air 11 couplé à une turbine de détente d'air 12, et - une pompe 13.
Le vaporiseur-condenseur 4 surmonte la colonne moyenne pression 2 pour former une première structure érigée 16 dont le sommet est constitué par le vaporiseur-condenseur 4. Cette structure 16 est entourée d'une enveloppe d'isolation 5 thermique 17 (en trait mixte) , qui maintient de la perlite non représentée autour de la structure 16, en formant une boîte froide portant la même référence numérique.
La colonne basse pression 3 est disposée au-dessus de la colonne de mélange 5 pour former une deuxième structure érigée 19 ou structure principale. Une jupe de liaison 20 relie les colonnes 3 et 5 en maintenant la tête de la colonne 5 espacée de la cuve de la colonne 3.
La deuxième structure 19 est entourée d'une enveloppe d'isolation thermique 21 (en trait mixte), qui maintient de la perlite non représentée autour de la structure 19, en formant une boîte froide portant la même référence numérique.
Sur la figure 1, les échangeurs thermiques 7 et 8 ont été positionnés de manière à faciliter la représentation, de sorte que la boîte froide 17 est de dimensions relatives, par rapport à la boîte froide 21, plus importantes que dans la réalité. Dans la réalité, ces échangeurs 7 et 8 sont placés de manière à optimiser la compacité de la boîte froide 17 qui les contient.
Les deux structures 16 et 19 sont disposées l'une à côté de l'autre, la partie inférieure (en bas sur la figure
1) du vaporiseur-condenseur 4 étant disposée sensiblement à un niveau intermédiaire entre la tête de la colonne moyenne pression 2 et la cuve de la colonne basse pression 3.
Le fonctionnement de cette installation 1, destinée à fournir de l'oxygène impur sous une moyenne pression, est le suivant.
L'air à distiller, préalablement comprimé par le compresseur 9 et épuré par l'appareil 10, est ensuite divisé en deux flux.
Un premier flux traverse la ligne principale d'échange thermique 6 en se refroidissant jusqu'au voisinage de son point de rosée. Ensuite, ce premier flux est lui-même divisé en deux flux dont l'un est injecté en cuve de la colonne moyenne pression 2 et dont l'autre est injecté, après détente dans une vanne de détente 22, en cuve de la colonne de mélange 5. 6
Le deuxième flux d' air comprimé et épuré est comprimé par le compresseur 11, puis refroidi à une température intermédiaire en traversant partiellement la ligne principale d'échange thermique 6, et enfin détendu à la traversée de la turbine 12. Ce deuxième flux est ensuite introduit à un niveau intermédiaire supérieur de la colonne basse pression 3.
Le vaporiseur-condenseur 4 vaporise de l'oxygène liquide, de pureté d'environ 98%, provenant de la cuve de la colonne basse pression 3 par condensation d'azote de tête de la colonne moyenne pression 2. A cette fin, une conduite 24 envoie l'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression 3 vers le vaporiseur-condenseur 4, et une conduite 25 renvoie l'oxygène vaporisé depuis le vaporiseur- condenseur 4 vers la cuve de la colonne 3. La disposition d'une partie du vaporiseur-condenseur 4 à un niveau situé sous celui de la cuve de la colonne basse pression 3 et au- dessus de celui de la tête de la colonne moyenne pression 2 permet la circulation, d'une part, d'oxygène liquide vers le vaporiseur-condenseur 4 et, d'autre part, d'azote de tête condensé vers la tête de la colonne moyenne pression 2, sous l'effet de la gravité, sans utiliser de pompe.
D'une manière plus générale, la disposition d'au moins une partie du vaporiseur-condenseur 4 à un niveau intermédiaire entre la tête de la colonne moyenne pression 2 et la cuve de la colonne basse pression 3 permet de minimiser les moyens de pompage nécessaires à la circulation de ces liquides, quel que soit le type du vaporiseur- condenseur 4 utilisé, à savoir à bain, à ruissellement d'oxygène liquide (vaporiseur-condenseur dit à film) ...
Du λ liquide riche " LR (air enrichi en oxygène) , prélevé en cuve de la moyenne pression 2 est sous-refroidi à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire 7, puis détendu dans une vanne de détente 26 et enfin injecté au niveau intermédiaire supérieur précité de la colonne basse pression 3.
Du " liquide pauvre " LP (azote à peu près pur) , prélevé en tête de la colonne moyenne pression 2, est sous- refroidi à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire 7
7, puis détendu dans une vanne de détente 27 et enfin injecté au sommet de la colonne basse pression 3.
De l'azote impur ou w résiduaire " NR, soutiré du sommet de la colonne basse pression 3, est réchauffé dans un premier temps à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire 7, puis dans un deuxième temps à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 6.
Le fonctionnement de la colonne de mélange 5 va maintenant être décrit. Une colonne de mélange est une colonne qui a la même structure qu'une colonne de distillation mais qui est utilisée pour mélanger de façon proche de la réversibilité un gaz relativement volatil, introduit à sa base, et un liquide moins volatil introduit à son sommet. Un tel mélange produit de l'énergie frigorifique et permet donc de réduire la consommation d'énergie liée à la distillation. Une telle colonne est par exemple décrite dans le document FR-A-2 143 986. Dans le cas présent, ce mélange est mis à profit, en outre, pour produire directement de l'oxygène impur sous une pression légèrement inférieure à celle régnant dans la colonne moyenne pression 2.
Ainsi, de l'oxygène liquide, provenant de la cuve de la colonne basse pression 3, est soutiré depuis le vaporiseur-condenseur 4, puis pompé par la pompe 13, et réchauffé à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire
8. Cet oxygène liquide est ensuite introduit en tête de la colonne de mélange 5.
Un deuxième liquide riche en oxygène est prélevé en cuve de la colonne de mélange 5 puis sous-refroidi à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire 8. Le deuxième liquide riche est enfin détendu dans une vanne de détente 29 avant d'être introduit à un niveau intermédiaire inférieur de la colonne basse pression 3.
De l'air enrichi en oxygène, sous forme liquide, est soutiré depuis un niveau intermédiaire de la colonne de mélange 5 puis sous-refroidi à la traversée de l' échangeur thermique auxiliaire 8. Ce liquide est enfin détendu dans une vanne de détente 30 avant d'être introduit au niveau 8 intermédiaire supérieur précité de la colonne basse pression 3.
De l'oxygène gazeux impur, de pureté d'environ 95%, est prélevé en tête de la colonne de mélange puis réchauffé à la traversée de la ligne principale d'échange thermique 6 et distribué par une conduite de production 31.
En variante la colonne de mélange peut être alimentée en tête par plusieurs débits liquides de composition différentes. Les boîtes froides 17 et 21 ont été préfabriquées en atelier puis transportées, érigées et raccordées fonctionnellement sur site, puis remplies de perlite pour former l'installation 1.
La préfabrication de la boîte froide principale 21 n'est pas tributaire de la fabrication du vaporiseur- condenseur 4 puisque ce dernier ne fait pas partie de la structure principale 19. De plus, pour construire la boîte froide 17, il suffit de disposer le vaporiseur-condenseur 4 au-dessus de la colonne moyenne pression 2. Ainsi, une entreprise fabriquant les colonnes 2, 3 et 5 peut construire en totalité la boîte froide 21 et pratiquement la boîte froide 17 en attendant la livraison du vaporiseur-condenseur 4. La construction de la boîte froide 17 peut être substantiellement avancée avant cette livraison, par exemple en assemblant la colonne moyenne pression 2, les parois latérales et le fond de l'enveloppe d'isolation thermique 17. Il ne reste alors qu'à monter le vaporiseur-condenseur 4 au-dessus de la colonne moyenne pression 2 et à terminer la construction de l'enveloppe 17. Ces dernières opérations peuvent éventuellement être assurées sur site, la boîte froide 17 ayant été transportée partiellement assemblée.
L'invention permet donc d'atteindre les buts fixés en début de description en fournissant une installation fiable, économique et permettant d'assurer des délais de préfabrication et donc de construction plus réduits. Ce dernier avantage est dû à la possibilité de travailler en temps masqué, c'est-à-dire à la possibilité d'avancer 9 substantiellement la construction des boîtes froides pendant la construction du vaporiseur-condenseur 4.
Selon des variantes, la deuxième structure 19 peut comprendre, à la place ou en sus de la colonne de mélange 5, un réservoir de stockage d'un liquide cryogénique, notamment d'oxygène liquide, une colonne dite Etienne à condenseur intermédiaire (décrite par exemple dans le document US-A-2 699 046) ou à condenseur de tête, un tronçon d'une colonne de production d'argon impur dite colonne de mixture, ou tout autre élément de confinement de fluide cryogénique disposé sous la colonne basse pression 3. Un tel élément de confinement de fluide cryogénique permet d'assurer un positionnement relatif de la colonne basse pression 3 et du vaporiseur-condenseur 4 autorisant la circulation d'oxygène liquide depuis la cuve de la colonne 3 vers le vaporiseur- condenseur 4 en minimisant l'utilisation de moyens de pompage. Ainsi la cuve de la colonne basse pression 3 peut se trouver substantiellement au même niveau ou au dessus du vaporiseur-condenseur 4. Ainsi, la figure 2 illustre une variante dans laquelle un réservoir 32 de stockage d'un fluide cryogénique est disposé sous la colonne de mélange 5 pour former la structure principale 19. Le fond du réservoir 32 est au même niveau que la cuve de la colonne moyenne pression 2. Le réservoir 32 est, par exemple, une capacité tampon de stockage d' oxygène liquide provenant de la cuve de la colonne basse pression 2.
Dans d'autres modes de réalisation non représentés, la colonne basse pression 3 est disposée sur une jupe de support pour former la deuxième structure érigée 19. Ces modes de réalisation s'appliquent, par exemple, aux installations de distillation d'air qui ne comportent qu'une double colonne de distillation d'air et pas de colonne de mélange . Dans les exemples, les double colonnes comprennent une colonne basse pression avec un seul vaporiseur-condenseur qui sert à condenser l'azote de la colonne moyenne pression par échange de chaleur avec le liquide de cuve de la colonne basse pression. De toute évidence l'invention s'applique 10 aussi au cas dans lequel l'azote de la colonne moyenne pression est condensé par échange de chaleur avec un liquide intermédiaire de la colonne basse pression, le liquide de cuve étant vaporisé par échange de chaleur avec de l'air, de l'azote comprimé ou un gaz de la colonne moyenne pression moins volatil que l'azote .Ici deux vaporiseur-condenseurs peuvent être utilisés.

Claims

11
REVENDICATIONS 1. Installation (1) de distillation d'air du type comprenant une double colonne de distillation qui comporte elle-même une colonne moyenne pression (2) , une colonne basse pression (3), un vaporiseur-condenseur (4) de mise en relation d'échange thermique d'un gaz calorigène avec le liquide de cuve de la colonne basse pression et un élément de confinement de fluide cryogénique (5) autre que le vaporiseur-condenseur, la colonne basse pression étant à coté de la colonne moyenne pression, caractérisée en ce que la cuve de la colonne basse pression est au-dessus de la cuve de la colonne moyenne pression et en ce que la colonne basse pression (3) est disposée au-dessus de cet élément de confinement (5) .
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé au-dessus de la colonne moyenne pression (2) .
3. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'élément de confinement de fluide cryogénique comprend une colonne de mélange (5) .
4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'installation (1) comprend des moyens d'envoi d'un fluide riche en oxygène vers la tête de la colonne de mélange, des moyens d'envoi de fluide moins riche en oxygène vers la cuve de la colonne de mélange et une conduite (31) de production d'oxygène impur gazeux soutiré de la tête de la colonne de mélange.
5. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément de confinement de fluide cryogénique comprend un réservoir (32) de stockage d'un fluide cryogénique, notamment d'oxygène liquide.
6. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle l'élément de confinement de fluide est une colonne d'argon alimentée à partir de la colonne basse pression, une colonne opérant à une pression intermédiaire entre la basse pression et la moyenne pression ou un échangeur de chaleur.
7. Installation selon une des revendications précédentes dans laquelle la cuve de la colonne basse 12 pression (3) se trouve au même niveau que la tête de la colonne moyenne pression (2) ou au-dessus de ce niveau.
8. Installation selon une des revendications précédentes dans laquelle dans laquelle la colonne basse pression et l'élément de confinement sont solidaires.
9. Installation selon l'une des revendications précédentes dans laquelle il n'y a aucun moyen de distillation au-dessus de la colonne moyenne pression (2) .
10. Boite froide (17, 21) destinée à la construction d'une installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend l'élément de confinement de fluide cryogénique surmontée de la colonne basse pression (3,5) ou la colonne moyenne pression surmontée du vaporiseur-condenseur (2,4) entourée d'une enveloppe d'isolation thermique (17, 21).
11. Procédé de montage d'un appareil de séparation comprenant au moins une colonne moyenne pression (2) , une colonne basse pression (3) , éventuellement un élément de confinement de fluide cryogénique (5) surmonté par la colonne basse pression, et un vaporiseur-condenseur (4) pour condenser au moins partiellement un gaz calorigène par échange de chaleur avec un liquide de la colonne basse pression dans lequel on monte les colonnes basse pression et moyenne pression l'une à coté de l'autre, chaque colonne ayant sa propre boite froide et une fois les colonnes moyenne et basse pression montées, on monte le vaporiseur- condenseur au-dessus de la colonne moyenne pression et on termine la construction de la boite froide de la colonne moyenne pression.
PCT/FR1999/000997 1998-04-30 1999-04-27 Installation de distillation d'air et boite froide correspondante WO1999057497A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI9910080-0A BR9910080B1 (pt) 1998-04-30 1999-04-27 instalaÇço de destilaÇço de ar e processo para montagem de instalaÇço de destilaÇço de ar.
DE69909288T DE69909288T2 (de) 1998-04-30 1999-04-27 Luftzerlegungsanlage und deren kühlbox
EP99915849A EP1078212B1 (fr) 1998-04-30 1999-04-27 Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
JP2000547416A JP2002513908A (ja) 1998-04-30 1999-04-27 空気蒸留プラントおよび付随するコールドボックス
AU34286/99A AU745671B2 (en) 1998-04-30 1999-04-27 Air distillation plant and corresponding cold box

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR98/05532 1998-04-30
FR9805532A FR2778234B1 (fr) 1998-04-30 1998-04-30 Installation de distillation d'air et boite froide correspondante

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999057497A1 true WO1999057497A1 (fr) 1999-11-11

Family

ID=9525933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1999/000997 WO1999057497A1 (fr) 1998-04-30 1999-04-27 Installation de distillation d'air et boite froide correspondante

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6167723B1 (fr)
EP (1) EP1078212B1 (fr)
JP (1) JP2002513908A (fr)
KR (1) KR100585247B1 (fr)
AU (1) AU745671B2 (fr)
BR (1) BR9910080B1 (fr)
CZ (1) CZ302387B6 (fr)
DE (1) DE69909288T2 (fr)
FR (1) FR2778234B1 (fr)
WO (1) WO1999057497A1 (fr)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10040391A1 (de) * 2000-08-18 2002-02-28 Linde Ag Tieftemperaturluftzerlegungsanlage
US6397631B1 (en) * 2001-06-12 2002-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process
ATE356326T1 (de) * 2001-12-04 2007-03-15 Air Prod & Chem Verfahren und vorrichtung zur kryogenischen luftzerlegung
DE10229663A1 (de) * 2002-07-02 2004-01-22 Linde Ag Coldboxblechmantel
GB0307404D0 (en) * 2003-03-31 2003-05-07 Air Prod & Chem Apparatus for cryogenic air distillation
FR2861841B1 (fr) * 2003-11-04 2006-06-30 Air Liquide Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR2860286A1 (fr) * 2004-01-12 2005-04-01 Air Liquide Procede de separation d'air par distillation cryogenique
FR2913758B3 (fr) * 2007-03-12 2009-11-13 Air Liquide Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
PL2553370T3 (pl) 2010-03-26 2019-11-29 Linde Ag Urządzenie do niskotemperaturowej separacji powietrza
DE102010012920A1 (de) 2010-03-26 2011-09-29 Linde Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102012008415A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-31 Linde Aktiengesellschaft Transportables Paket mit einer Coldbox, Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage und Verfahren zum Herstellen einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage
FR3114382B1 (fr) 2020-09-21 2022-11-25 Air Liquide Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique à trois colonnes dont deux colonnes concentriques

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2143986A5 (fr) * 1971-02-01 1973-02-09 Air Liquide
US5244489A (en) * 1991-06-12 1993-09-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for supplying a blast furnace with air enriched in oxygen, and corresponding installation for the reduction of iron ore
US5442925A (en) * 1994-06-13 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the cryogenic distillation of an air feed to produce a low to medium purity oxygen product using a single distillation column system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL67409C (fr) * 1947-10-22 1900-01-01
JPH0731002B2 (ja) * 1987-12-21 1995-04-10 日本酸素株式会社 空気液化分離装置
FR2670278B1 (fr) * 1990-12-06 1993-01-22 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air en regime variable de production d'oxygene gazeux.
JPH05187764A (ja) * 1992-01-09 1993-07-27 Kobe Steel Ltd 空気分離装置
FR2695714B1 (fr) * 1992-09-16 1994-10-28 Maurice Grenier Installation de traitement cryogénique, notamment de distillation d'air.
FR2706025B1 (fr) * 1993-06-03 1995-07-28 Air Liquide Installation de distillation d'air.
GB9405071D0 (en) * 1993-07-05 1994-04-27 Boc Group Plc Air separation
GB9325648D0 (en) * 1993-12-15 1994-02-16 Boc Group Plc Air separation
GB9414938D0 (en) * 1994-07-25 1994-09-14 Boc Group Plc Air separation
US5454227A (en) * 1994-08-17 1995-10-03 The Boc Group, Inc. Air separation method and apparatus
US5490391A (en) * 1994-08-25 1996-02-13 The Boc Group, Inc. Method and apparatus for producing oxygen
US5649433A (en) * 1995-06-29 1997-07-22 Daido Hoxan Inc. Cold evaporator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2143986A5 (fr) * 1971-02-01 1973-02-09 Air Liquide
US5244489A (en) * 1991-06-12 1993-09-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for supplying a blast furnace with air enriched in oxygen, and corresponding installation for the reduction of iron ore
US5442925A (en) * 1994-06-13 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the cryogenic distillation of an air feed to produce a low to medium purity oxygen product using a single distillation column system

Also Published As

Publication number Publication date
AU3428699A (en) 1999-11-23
KR20010043048A (ko) 2001-05-25
US6167723B1 (en) 2001-01-02
BR9910080B1 (pt) 2008-11-18
EP1078212B1 (fr) 2003-07-02
EP1078212A1 (fr) 2001-02-28
DE69909288D1 (de) 2003-08-07
FR2778234B1 (fr) 2000-06-02
CZ20004024A3 (en) 2001-05-16
CZ302387B6 (cs) 2011-04-27
AU745671B2 (en) 2002-03-28
FR2778234A1 (fr) 1999-11-05
DE69909288T2 (de) 2004-04-22
KR100585247B1 (ko) 2006-06-01
BR9910080A (pt) 2000-12-26
JP2002513908A (ja) 2002-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2774752A1 (fr) Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
EP1078212B1 (fr) Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
EP0848220B1 (fr) Procédé et installation de fourniture d'un débit variable d'un gaz de l'air
FR2774753A1 (fr) Installation de distillation d'air comprenant plusieurs unites de distillation cryogenique de meme nature
EP0605262B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression
EP0229803B1 (fr) Procede et installation de distillation d'air
FR2778233A1 (fr) Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
WO2004023054A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene et de gaz rares par distillation cryogenique d'air
EP0410831B1 (fr) Installation de distillation d'air produisant de l'argon
FR2780147A1 (fr) Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
WO1999054673A1 (fr) Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon
EP1143216A1 (fr) Procédé et appareil de production d'un fluide enrichi en oxygène par distillation cryogénique
FR2751737A1 (fr) Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable
FR2799822A1 (fr) Boite froide, installation de distillation d'air et procede de construction correspondants
FR3102548A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
EP1446621A2 (fr) Procede de separation d'air par distillation cryogenique
WO2005047790A2 (fr) Procede et installation d'enrichissement d'un flux gazeux en l'un de ses constituants
FR2795496A1 (fr) Appareil et procede de separation d'air par distillation cryogenique
FR2861841A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR2777641A1 (fr) Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon
FR2764681A1 (fr) Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
Drnevich et al. Industrial oxygen plants: a technology overview for users of coal gasification-combined-cycle systems
FR2831251A1 (fr) Procede et installation de production d'azote et d'oxygene
FR2787562A1 (fr) Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR CZ JP KR

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 34286/99

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999915849

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020007011914

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PV2000-4024

Country of ref document: CZ

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999915849

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: PV2000-4024

Country of ref document: CZ

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020007011914

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 34286/99

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1999915849

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020007011914

Country of ref document: KR